Kleje poliuretanowe — właściwości, rodzaje i zastosowania

Czym są kleje poliuretanowe?

Kleje poliuretanowe to rodzaj klejów charakteryzujący się wyjątkową przyczepnością i elastycznością, które są wynikiem polimeryzacji składników zawierających izocyjaniany oraz poliole. Produkty te tworzą wiązania o wysokiej odporności na warunki atmosferyczne, temperaturę, wodę oraz różnorodne chemikalia.

Co ważne — są odporniejsze na działanie wody, rozpuszczalników, olejów i innych chemikaliów w porównaniu do tradycyjnych klejów, a także wykazują wysoką odporność na warunki atmosferyczne i promieniowanie UV. Dlatego też ich zastosowanie jest szczególnie cenione w sektorach wymagających wytrzymałości na ścinanie i rozciąganie, tj. przemysł budowlany, motoryzacyjny czy w produkcji mebli.

Kluczowe właściwości klejów poliuretanowych

• Wysoka zdolność adhezyjna do wielu typów powierzchni, np. metali, drewna, tworzyw sztucznych, ceramiki i betonu. Ich molekularna struktura pozwala na tworzenie silnych wiązań z różnorodnymi substratami, co jest kluczowe w zapewnieniu trwałości połączeń.
• Elastyczność. Ta właściwość jest szczególnie ceniona w aplikacjach, gdzie materiały podlegają dynamicznym obciążeniom, ekspansji termicznej lub innym deformacjom mechanicznym.
• Odporność chemiczna i na warunki atmosferyczne. W tym na hydrolyzę, ozon, promieniowanie UV oraz wiele chemikaliów, co czyni je idealnymi do stosowania na zewnątrz.
• Trwałość termiczna. Co umożliwia ich stosowanie zarówno w bardzo niskich, jak i wysokich temperaturach.

Budowa i produkcja płyt wielowarstwowych

Produkcja płyt PWS to jedna z najnowszych technologii. Płyty warstwowe składają się z okładzin oraz rdzenia konstrukcyjno – izolacyjnego. W cyklu produkcyjnym rdzeń i okładziny łączy się przy użyciu kleju poliuretanowego. Coraz częściej połączenia kilku arkuszy izolacyjnych są wykonywane jako frezowanie. Rdzeń płyty wykonuje się z takich materiałów jak: pianka poliuretanowa (izolacje natryskowe), wełna mineralna, polistyren ekspandowany oraz ekstrudowany i inne. Poniżej przedstawiona jest budowa przykładowej płyty warstwowej. Taka płyta z okładziną stalową, niezależnie od przeznaczenia, właściwości czy producenta, składać się powinna z:

• dwóch blach stalowych, dowolnie profilowanych, które stanowią zewnętrzne okładziny, decydują one o wyglądzie płyty i odpowiadają za funkcjonalność, szczególnie pod względem konstrukcyjnym;
• warstwy termoizolacyjnej, która znajduje się wewnątrz i zapewnia odpowiednie parametry izolacji termicznej oraz akustycznej, a także odpowiada za utrzymanie właściwej odległości między okładzina i stosownej do sił działających w układzie.

Norma PN-EN 14509:2013-12 „Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe z dwustronną okładziną metalową. Wyroby fabryczne. Specyfikacje.” mówi, że wyrób o takiej budowie może stanowić samonośny element konstrukcyjny.

Przeczytaj: https://www.products.pcc.eu/pl/blog/montaz-plyt-warstwowych-krok-po-kroku-do-trwalej-konstrukcji/

Rys. 1 Budowa przykładowej płyty warstwowej: 1 – stalowy rdzeń blachy, 2 – powłoka cynkowa, 3 – warstwa pasywacyjna, 4 – lakier ochronny, 5 – klej, 6 – warstwa gruntująca, 7 – warstwa nawierzchniowa dekoracyjna, 8 – rdzeń z materiału termoizolacyjnego. http://www.inzynierbudownictwa.pl/technika,materialy_i_technologie,artykul,lekkie_pokrycia_z_plyt_warstwowych,9890

Rodzaje klejów poliuretanowych

Kleje poliuretanowe są dostępne w dwóch głównych rodzajach: jednoskładnikowych i dwuskładnikowych. Ich podział wpływa głównie na sposób aplikacji, a co za tym idzie — na zakres stosowania w poszczególnych branżach.

Kleje jednoskładnikowe

Kleje jednoskładnikowe poliuretanowe są formułowane tak, aby zawierały wszystkie potrzebne komponenty w jednej mieszance. Ich proces utwardzania rozpoczyna się po nałożeniu kleju na powierzchnię i ekspozycji na powietrze.

Jednoskładnikowe kleje poliuretanowe znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach, w tym w budownictwie, motoryzacji i przy produkcji mebli, oferując dobre właściwości adhezyjne oraz odporność na warunki atmosferyczne i chemikalia. Ponadto są cenione za łatwość aplikacji.

Kleje dwuskładnikowe

Kleje dwuskładnikowe poliuretanowe składają się z dwóch oddzielnych komponentów, które muszą być wymieszane tuż przed użyciem. Pierwszy składnik to poliol, a drugi to izocyjanian. Mieszanie tych dwóch składników inicjuje reakcję chemiczną, która prowadzi do utwardzenia kleju.

Ta kategoria klejów oferuje wyższą wytrzymałość i lepszą odporność na ekstremalne warunki, dlatego też stosowane są tam, gdzie wymagana jest szczególna trwałość mechaniczna i chemiczna (np. w przemyśle budowlanym, przy montażu ciężkich elementów).

Przykład: https://www.products.pcc.eu/pl/id/638723/sil-pur-80-4/

Zastosowanie klejów poliuretanowych w przemyśle

Kleje poliuretanowe znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu dzięki swoim wyjątkowym właściwościom, tj. wysoka wytrzymałość mechaniczna, elastyczność oraz odporność na różnorodne warunki atmosferyczne i chemikalia. Na szczególne wyróżnienie zasługują poniższe branże, które korzystają z klejów zdecydowanie najczęściej — mowa tu o budownictwie, przemyśle, motoryzacji.

Budownictwo

Kleje poliuretanowe w budownictwie są wykorzystywane ze względu na ich trwałość, elastyczność i odporność na warunki atmosferyczne. Uznaje się je za idealne do łączenia elementów konstrukcyjnych, tj. panele ścienne, izolacje dachowe czy podłogowe, a także do montażu okien i drzwi.

Przemysł drzewny i meblowy

W przemyśle drzewnym i meblowym kleje poliuretanowe są cenione za mocne wiązania i odporność na wilgoć — tak ważne w produkcji mebli oraz innych wyrobów drewnianych. Dodatkowo stosowane są do łączenia różnych komponentów, tj. od drewnianych ram po laminowane powierzchnie.

Produkcja samochodowa

Stosowane m.in. w montażu szyb, elementów karoserii oraz w komponentach wnętrza pojazdów. Ich zastosowanie umożliwia osiągnięcie lekkiej, ale wytrzymałej konstrukcji pojazdów, co przekłada się na lepsze osiągi i większą efektywność paliwową.

Przemysł opakowań

W przemyśle opakowań kleje poliuretanowe są stosowane do produkcji opakowań wielowarstwowych, które wymagają silnych i trwałych połączeń. Ich odporność na działanie wody i olejów czyni je idealnymi do opakowań żywności, kosmetyków czy produktów chemicznych, gdzie integralność opakowania i ochrona zawartości są priorytetem. Kleje te są wykorzystywane zarówno w opakowaniach elastycznych, jak i twardych, zapewniając bezpieczeństwo i trwałość w transporcie i w magazynowaniu produktów.

Zalety klejów poliuretanowych

#1. Wysoka odporność na warunki atmosferyczne

Kleje poliuretanowe są szczególnie odporne na działanie czynników atmosferycznych (np. wilgoć, temperatura i promieniowanie UV), dlatego też doskonale sprawdzają się w zastosowaniach zewnętrznych, gdzie inne rodzaje klejów mogłyby szybko ulec degradacji.

#2. Elastyczność

Poliuretany charakteryzują się naturalną elastycznością, co pozwala klejom utrzymać trwałość i integralność nawet w przypadku dynamicznych obciążeń, wibracji lub zmian temperatury. Elastyczność ta jest kluczowa w aplikacjach, które wymagają zdolności do rozciągania i skręcania bez pękania czy łamania.

#3. Silne wiązania

Kleje poliuretanowe tworzą wyjątkowo mocne połączenia między różnorodnymi materiałami, w tym metalami, drewnem, tworzywami sztucznymi i betonem. Wytrzymałość tych wiązań wynika z głębokiej penetracji kleju w mikropory materiałów, co zwiększa siłę adhezji. Dzięki temu są doskonałym wyborem w produkcji meblarskiej, montażu konstrukcyjnym i wszelkich zastosowaniach wymagających imponującej trwałości.

#4. Szybkie utwardzanie

Wiele klejów poliuretanowych charakteryzuje się stosunkowo krótkim czasem utwardzania, co jest istotne w szybko zmieniających się, dynamicznych środowiskach produkcyjnych. Dodatkowo szybkie utwardzanie pozwala na przyspieszenie procesów montażowych i produkcyjnych, zwiększając efektywność i redukując czas przestoju.

Jak prawidłowo stosować kleje poliuretanowe? Praktyczne wskazówki

1. Przygotowanie powierzchni

Przed nałożeniem kleju poliuretanowego upewnij się, że powierzchnie, które mają być sklejone, są czyste, suche i wolne od tłuszczów oraz innych zanieczyszczeń. Dokładne oczyszczenie powierzchni może obejmować odtłuszczenie rozpuszczalnikiem i lekkie zmatowienie.

2. Precyzyjne mieszanie (dla klejów dwuskładnikowych)

Jeśli używasz kleju dwuskładnikowego, dokładne wymieszanie komponentów A (poliol) i B (izocyjanian) jest kluczowe dla osiągnięcia optymalnej wytrzymałości wiązania. Przestrzegaj zalecanych proporcji podanych przez producenta i mieszaj składniki dokładnie, aby zapewnić jednolite połączenie chemiczne.

3. Stosowanie odpowiedniej ilości kleju

Nie zawsze więcej znaczy lepiej. Zastosowanie zbyt dużej ilości kleju poliuretanowego może prowadzić do powstawania nadmiaru, który wyciekając poza połączenie, staje się nieestetyczny i trudny do usunięcia. Zbyt mała ilość kleju może natomiast nie zapewnić wystarczającej siły wiązania.

4. Kontrola warunków otoczenia

Kleje poliuretanowe reagują z wilgocią, dlatego ważne jest, aby kontrolować warunki otoczenia podczas aplikacji. Zbyt wysoka wilgotność może przyspieszyć proces utwardzania, skracając czas pracy, podczas gdy zbyt niska może go opóźnić. Optymalne warunki dla większości klejów poliuretanowych to temperatura pokojowa i umiarkowana wilgotność.

Oferta producentów

Grupa PCC, jako producent chemii specjalistycznej, w swoim portfolio również oferuje kleje poliuretanowe dwuskładnikowe i jednoskładnikowe. Jednym z przykładów dwukomponentowego kleju jest Ekoprodur 1331B2. Wyróżnia się jako klej do płyt styropianowych PWS, ale także do płyt o rdzeniu z wełny mineralnej czy poliuretanu. Warto podkreślić, że charakteryzuje go obniżona emisja związków organicznych lotnych (VOC), dzięki temu że nie zawiera środków spieniających, które powodują zubożanie warstwy ozonowej. Inna propozycja kleju dwuskładnikowego to RokaPur PR2K 105 K i Ekoprodur KW1.

Wśród produktów znajdziemy także Ekoprodur KW-A2 (który stanowi składnik poliolowy) oraz EKOPROMER G20, które są składnikami kleju poliuretanowego dwuskładnikowego. EKOPROMER G20 może być także używany sam, jako klej jednoskładnikowy stosowany w budownictwie. Jego charakterystyczną cechą jest trwałe łączenie materiałów budowlanych ze sobą i doskonała przyczepność.

Spośród dostępnych klei do płyt styropianowych, czy też pilśniowych, które łączyć można min. z blachą, przykładem produktu jednokomponentowego będzie EKOPRODUR RB-2.   Jest to prepolimer na bazie diizocyjanianu difenylometanu (MDI). Wyróżnia go uniwersalność, jest także łatwy w użyciu i można nanosić go także ręcznie np. przy pomocy szpachelki., ale również maszynowo. Charakteryzuje go duża tolerancja temperaturowa podczas stosowania , a także świetna przyczepność do podłoży z różnych materiałów. Inne kleje jednoskładnikowe, które można znaleźć w ofercie to RokaPur PR1K_15 (jednoskładnikowy primer do płyt warstwowych).

Dostępna jest szeroka gama klejów poliuretanowych, które różnią się unikalnymi właściwościami odpowiednimi dla różnych zastosowań. Jednak kluczowa jest ich rola w tworzeniu płyt warstwowych i jest to przyszłościowy kierunek w branży budowlanej.