Transcript PUR i praktiken

utgiven av
nr 10/2008, del 2
PUR
n
e
k
i
t
k
a
i pr
En specialtidning om möjligheternas material
Förstklassiga designprodukter av polyuretan
Artekno-Pur Oy har specialiserad sig i tillverkning av tekniska polyuretanprodukter.
Efter lång erfarenhet har vi fått förtroende av kunderna som förstklassig
polyuretantillverkare. Filerna som Artekno tillverkar produkten av har industridesigner
oftast skapat. Samarbetet med dem är smidigt och resultatrikt. Polyuretanprodukterna
som Artekno tillverkar har billiga formkostnader, hög kvalitet, form som kunden
önskar sig och rätt material för ändamålet. Slutresultatet är en nöjd kund.
Modern teknologi, mångsidigt måleri, kunnig designtjänst, rätt material och
förstklassig formteknologi är till er förfogan I små serier som produktionsserier.
,
,,
, / ,-1
-/" ,-1
Ta kontakt med!
,/ "‡*1,Ê"9ÊUÊ>ŽŽÕ>˜ÌˆiÊ{ÈÊUʇÎÈÓÓäÊ>˜}>Ã>>
/i°Ê³ÎxnʭήÊÓ{{ÊÇÈΙÊUÊ>ÝʳÎxnʭήÊÓ{{ÊÇÈäÓ
www.artekno.fi
PUR i praktiken
PUR – i praktiken
sida för sida
3 Ledare
4 PUR
kalla det tillfälligheter , ödet, slumpen eller vad ni vill. Men utveckling i
alla dess former verkar vara något som i grunden är nyckfullt.
Den här specialbilagan från Plastforum är helt och hållet tillägnad polyuretanerna. Om du inte redan visste det kommer du att upptäcka att det är en
grupp plaster som är extremt mångsidiga och användbara. De ger inte bara
bra slutprodukter, utan de kapar också kostnader och är mer miljövänliga än
många andra plaster. Åtminstone hävdar polyuretanindustrin det och de har
tunga argument på sin sida.
Men polyuretanerna har en stor nackdel. De är svåra att begripa sig på. Det
fick inte minst Plastforums medarbetare Hans Widén erfara när han gav sig i
kast med att skriva om denna materialgrupp. Antingen kunde han fördjupa
sig hur mycket som helst i avhandlingar om molekylkedjor eller så fick
han nöja sig med att bläddra i glansiga broschyrer som visade fina
slutprodukter. Om det som är däremellan finns det nästan
ingen information alls.
därför blev den här specialbilagan som den blev. Ett handfast
De outnyttjade möjligheternas material
7 TPU
Den långa bron mellan plast och
gummi
10 Hård cell-PUR
Utfryst materialgrupp som håller
värmen
14 Den nya PUR-fabriken
Biologiska råvaror får intresset för
PUR att växa
17 PUR-MÄSTARNA
Resurssparande teknik verkliga
vinnare
20 Plattan som ska forma
Europa
försök att berätta om de fantastiska polyuretanerna på ett vardagsnära sätt så att alla kan förstå.
Fast hade nu inte utvecklingen slingrat sig fram på sina egna
vägar så som den gör, hade kanske allt som vi idag kallar plast
varit av PUR. Polyuretanet upptäcktes nämligen 1937 av Otto
Bayer. Det han fann var ett material med egenskaper väldigt
lika Nylon, som DuPont lanserat några år tidigare. Eftersom
Nylon kom före och ett världskrig vände upp och ner på det
mesta, var det först flera årtionden senare som det stod klart
att polyuretanerna faktiskt med gott resultat kan ersätta både
de flesta plaster och de flesta elaster.
Så är det nämligen med PUR – i praktiken.
22 Universalplasten
Blir PUR svaret på konstruktörernas
dröm om monomaterialprodukter?
24 PUR däckar gummi till
slut?
Text PUR i praktiken:
Hans Widén
peter schulz Chefredaktör
chefredaktör & ansvarig utgivare
Peter Schulz
graf isk formgivning
Tobias Kvant
bildhantering
Jessica Tjärnberg
042-490 19 01
042-490 19 53
042-490 19 54
[email protected]
[email protected]
[email protected]
redaktörer
Katarina Elner Haglund
produktion
Magnus Wallenquist
annonsproduktion och material
Agneta Gullberg
förlag
Mentor Communications AB
Box 601, 251 06 Helsingborg
Besöksadress: Landskronavägen 1
Tel 042-490 19 00 Fax 042-490 19 99
042-490 19 06
042-490 19 81
042-490 19 55
omslag
Tobias Kvant
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Foto: iStockphoto
Malin Folkesson
annonschef
Lotta Hylén
042-490 19 22
[email protected]
webbredaktör
Fredrik Svensson
042-490 19 34
[email protected]
tryck
Åtta 45 tryckeri AB
042-490 19 27
© 2008 Mentor Communictions AB
[email protected]
en tidning från
mediesäljare
Dagmar Wendelblom
Återgivande av text och bild endast
042-490 19 28
med för­laget. För insänt ej beställt
[email protected]
redaktionellt material ansvaras ej.
efter skriftlig överenskommelse
PUR i praktiken
Tillverkarna av avancerad sportutrustning var först
med att upptäcka möjligheterna med att kombinera
PUR-materialens varierande egenskaper. När man vill
ha flexibilitet och styvhet och brottstyrka och lätthet
och nötningsmotstånd i ett enda monomaterial duger
egentligen bara PUR.
De outnyttjade
möjligheternas material
Nu ska PUR-tillverkarna frälsa konstruktörerna med
polyuretanernas glada evangelium. Bättre produkter,
billigare och miljömässigt fördelaktigare är några av
lockropen. Till de redan frälsta hör bilindustrin,
byggindustrin och förstås de sängtillverkare som har
miljoner i madrassen...
pur i praktiken
P
olyuretaner – PUR – är en
grupp plaster med paradoxala
egenskaper. De finns överallt
och är ändå anonyma, t o m för
många av plastbranschens egna
konstruktörer och bearbetare. Kanske är
det inte så konstigt. Egenskapsmässigt är
uretanplasterna polymervärldens veritabla
kameleonter och de kan lika gärna uppträda som komfortabla madrasser, stålhårda
tekniska flygplansdetaljer, eller byggelement, eller skor, eller motordetaljer, eller
kläder, eller sportredskap, eller fibrer, eller
lack, eller lim, eller....
PUR i praktiken
foto:bayer materialscience
Inte ens när det gäller bearbetningstekniken kan man sortera in uretanplasterna i
de välordnade fållor där vi sedan länge placerat våra andra vanliga termoplaster och
härdplaster. PUR kan bearbetas på alla
möjliga sätt, beroende på vilka typer och
kvaliteter det handlar om.
Till och med kemisterna kan sväva på
Kunskapen om hur man styr formen, storleken och
strukturen på cellerna i cellplast är själva kärnan i den
miljardindustri som producerar uretancellplaster.
foto:bayer materialscience
målet när man ber dom kortfattat beskriva
uretanplast. PUR förekommer nämligen
både som härdplaster, termoplaster, elaster
och termoelaster. Den någorlunda kemiintresserade förstår att det här måste handla
om polymerer med en struktur som inte
ens liknar de vanligaste termoplasternas.
Starkt förenklat tillverkas uretanplaster
genom att man blandar två komponenter.
Den ena är nästan alltid en polyisocyanat
och den andra oftast en polyol. De båda
komponenterna reagerar med varandra
genom s.k. polyaddition och bildar molekyler där uretangrupper (därav namnet) av
varierande antal och placering utgör förbindelselänkar i en molekylkedja eller ett
nätverk, som kan bringas att anta nästan
vilken struktur som helst.
Möjligheterna att variera egenskaperna i
ett material som tillverkas på detta sätt är
näst intill oändliga och det är därför som
polyuretaner uppträder i så extremt många
skiftande former och används ”överallt”.
Det paradoxala med uretanplasterna är
att den vetenskapliga kunskapsbanken
kring dem är oerhört omfattande, men att
den är föga spridd och populariserad utanför råvarutillverkarnas led. Det finns alltså
en bred klyfta mellan leverantörernas kunskaper om vad materialen faktiskt kan prestera och bearbetarnas, eller kanske framförallt konstruktörernas, uppfattning om
vad PUR kan användas till.
PUR-industrin uppvisar nämligen en
mycket markant koncentration i råmaterialänden och en lika markant brist på koncentration i den ytterst fragmenterade
bearbetaränden. Mycket få och mycket stora och resursstarka råvaruproducenter
tvingas kommunicera med ett myller av
små och medelstora bearbetare med högst
diversifierad produktionsteknisk nivå.
Råvarutillverkarnas struktur hänger i
hög grad samman med behovet av att vara
I dag är skomakarna polymeringenjörer! Ny teknik
att integrera olika plaster, fibrer och elaster i samma
produktionsförlopp ger oss avancerade skor till
acceptabla kostnader.
råvarumässigt integrerad bakåt, vilket
anses vara en ren överlevnadsfråga på den
prismässigt ganska pressade PUR-marknaden.
Egentligen är det bara fyra riktigt stora
leverantörsbjässar som dominerar råvarumarknaden. De är Bayer, Dow Chemical,
Huntsman och BASF och de svarar tillsammans för drygt 70 procent av världsmarknaden.
De stora råvaruleverantörerna rör sig ändå
i riktning mot att bli alltmer kunskaps- och
produktmässigt integrerade med bearbetarindustrin. De ansluter sig till en filosofi
som innebär att de kan fungera som djupt
involverade utvecklingspartners snarare
än att bara leverera råvaror och ”standardkunskap”.
Ett exempel är Bayer, som slagit samman hela sin globala PUR-verksamhet till
en enhet med namnet BaySystems och
inlett en upprensing av en hel flora av handelsnamn och underavdelningar. Bayer
placerade de drygt fyratusen PUR-anställda under ett paraply med den primära uppgiften att se till att kunderna servas lättare,
snabbare och rakare. Och – vilket är viktigt
– skapa nya kunder inom produktsegment
där man ännu inte lärt sig ”förstå” polyuretan.
Ett av de problem råvaruleverantörerna
har att tackla är att bearbetarnas struktur är
så fragmenterad och att t ex verkstadsindustrins konstruktörer (som ju är beställare
hos PUR-bearbetarna) mycket ofta i praktiken inte vet ett skvatt om PUR och dessutom är för anonyma för att kunna nås direkt
och enkelt av råvaruindustrin.
Ett annat problem, som sammanhänger
med konstruktörernas brist på PUR-kunskap, är sannolikt den generella plastbearbetande industrins struktur.
Plastbearbetarna har själva skapat traditionella verksamhetsfack som är ytterst
hårt knutna till den bearbetningsteknik de
valt att koncentrera sig på;
Så PUR har inte riktigt kommit att
betraktas som konstruktionsplast av alla.
Det är förstås synd, eftersom PUR-materialens egenskaper kan varieras inom gränser som är oerhört mycket vidare än de traditionella termoplasternas.
I PUR-världen handlar det verkligen om
att lossa fördämningar. Alla är överens om
att potentialen för kraftigt ökad PURanvändning är mycket stor, men att det är
dyrt och svårt att managera den informationskampanj som behövs för att få in
materialgruppens tillväxt i ”fas två”.
Den kampanjen kommer säkert också
att ha aktuell miljöinformation som en
bärande del. Även de som vet väldigt lite
pur i praktiken PUR i praktiken
om PUR har ofta en kommentar kring råvarornas giftighet och rökutvecklingen vid brand i
PUR. Här finns det
anledning för PUR-industrin att klarare visa vilka
miljö- och säkerhetsmässiga förändringar som skett på senare tid.
Det handlar t ex om den utbredda metodiken att prepolymerisera eller förreagera
diisocyanaterna, eller genom att blockera
dem. I båda fallen framställs en större
molekyl, som är säkrare att hantera för
bearbetarna. Även beträffande brinnande
polyuretan finns numera anledning att inta
en mera balanserad position.
Kvävedioxid och i sällsynta fall cyanväte
kan bildas under kraftig rökutveckling,
men tekniken att förhindra att brand uppstår har utvecklats kraftigt och nu finns
rader av flamhämmande medel som, i motsats till tidigare, inte själva ger upphov till
förgiftningsrisker. Även jäsmedelskemin
vid cellplastproduktionen har förändrats
radikalt och nu används givetvis inga av de
ozonförstörande drivmedel som var vanliga i uretancellplastens barndom.
Det finns produktområden där kunska-
pen om PUR redan är extremt god och där
PUR är den dominerande materialgruppen. Det självklara exemplet är madrasser
och stoppmöbler. 2005 gick (enligt Bayer)
inte mindre än 32 procent av världens
PUR-produktion, som då var ungefär 10,5
miljoner ton, till denna produktkategori.
Då talar vi huvudsakligen om flexibla uretancellplaster som baseras på råvaran TDI
(toluendiisocyanat).
Näst största kategori är de styva uretancellplasterna, som oftast baseras på MDI
(difenylmetandiisocyanat) och som primärt går till termisk isolering av byggnader
och vitvaror, som frys- och kylskåp. Det
handlar där om i runda tal 25 procent av
totalvolymen PUR.
Den tredje största kategorin är formgjutna cellplaster som typiskt ingår i bilsäten
och möbler. 11 procent hamnar i denna
kategori. 14 procent av PUR-produktionen
går till färg och lack, lim och tätningar. Resterande 18 procent har så fragmenterad
pur i praktiken
användning att det är meningslöst
att försöka kategorisera den statistiskt. Och det återspeglar
förstås mycket tydligt PUR-materialens hyperkomplexa egenskapsbild – de kan
användas i tusentals
applikationer – och gör det också.
Typiskt för polyuretananvändningen är
att råvarutillverkarna frekvent erbjuder nya
formuleringar och bearbetningstekniker
som kan skapa nya marknadssegment på
redan mättade och stagnerande marknader. Ett välkänt exempel är madrasser.
I USA kommer nästan hela marknadstill-
växten på flexibla uretancellplaster från
viskoelastiska cellplastmadrasser som bl a
genom skicklig marknadsföring kan säljas
i jätteupplagor till priser som torde ha föga
att göra med de faktiska produktionskostnaderna.
Enligt marknadsanalysföretaget Freedonia växer, åtminstone i USA, marknaden
för flexibel cell-PUR med anständiga 1,9
procent om året, men mest tack vare de
”ergonomiska” madrasserna.
Det är mera sprutt på marknaden för styva uretancellplaster som, enligt samma
källa, växer med 3,4 procent om året.
Expansionen drivs främst av byggmarknadens behov av termisk isolering i väggar
och rörsystem, klimattåliga ytskikt och
montagelim. Troligen kommer byggmarknaden att svara för minst en tredjedel av
PUR-förbrukningen och tillväxten kommer generellt att styras av att kraven på
byggnaders och apparaters energiförbrukning höjs och att kraven skärps på förhållandet pris/prestanda när det gäller termisk isolering.
Signalerna tyder också på att termoplas-
tiska PUR-varianter har störst tillväxtpotential inom fordonsindustrin, det gäller
bl a i packningar, tätningar och slangar.
Men det lär finns en stor outnyttjad potential i att utnyttja PUR i integrerade detaljer
med flera funktioner. Det gäller även i ljuddämpning och ”teknisk” värmeisolering
för t ex bättre motorutnyttjande. Alla är
områden som på ett avgörande sätt kan
påverka PUR-användningen – och därmed
styra om tillverkningen i plastbearbetande
industri. Fordonskomponentindustrin lär
göra klokt i att höja nivån på sin PUR-kunskap, eftersom PUR-detaljer blir allt vanligare i bilen och allt oftare ska integreras
med komponenter av ”vanliga” termoplaster.
Enligt Freedonia är lägre tillväxt är att
vänta inom hushållsvaror, bl a genom att
marknaden för möbler anses i stort sett ha
ingått i en mättnadsfas och marknaden för
heltäckningsmattor mattas (!)
Madrassboomen tyder dock på att ”full-
foam” konstruktioner blir alltmer framgångsrika. På en marknad där handbyggda
fjädersängar kostar som en liten bil, kan
lika bra, maskinellt tillverkade, helplastkonstruktioner bli mycket lönsamma.
Det finns också en, kanske lite oväntad,
men dock väsentlig svängning i professionella miljöbedömares uppfattning om helplastkonstruktioner. Dessa är ju oerhört
mycket enklare att återvinna än mera komplexa flermaterialsystem och skördar därför extrapoäng i livscykelanalyserna.
Detta förstod bilindustrin mycket tidigt.
En av de första att maximalt utnyttja uretanplasternas mångsidiga egenskapsbild
för att göra komplexa, lättåtervunna,
monomaterialdetaljer, var BMW, vars
instrumentbrädor ofta betraktats som en
polymerteknisk pionjärbragd. De består till
100 procent av polyuretan, fast det är en
PUR-kvalitet i det läderliknande skinnet,
en annan i det stötdämpande säkerhetsskiktet, en tredje i det integralskummade
skalet och en fjärde i de integrerade luftkanalerna, osv. När man återvinner bilen kan
hela brädan kastas i en kvarn.
Det är impulserna till den här sortens
smarta materialutnyttjande som PUR-leverantörerna nu vill bli bättre på att förmedla.
PUR har i år jämnt 70 år på nacken, så det
är inga obanade stigar man rör sig på. Ändå
betraktar råvaruproducenterna många
potentiella PUR-marknader som näst intill
jungfrulig mark. PUR förväntas bli mycket
större, nästan överallt, snart. Får man tro
tillverkarna själva så är det fortfarande de
outnyttjade möjligheternas material. π
PUR i praktiken
a
g
n
å
l
n
e
D
e
m
n
o
r
b
råga en konstruktionschef på en fordonsindustri (eller något annat företag som utvecklar produkter
för hårda mekaniska
påfrestningar i krävande miljöer) vad
han eller hon tycker om TPU och du kan
räkna med att vederbörande får något varmt
i blicken …
Flera konstruktörer vi pratat med påstår
att mycket få andra polymera material räddat dem från så många ”olösliga” materialvalsproblem som just TPU.
h
c
o
g
t
ummi
s
a
l
p
n
lla
TPU är en grupp helt termoplastiska
polyuretanbaserade elaster med en av
polymervärldens digraste egenskaps­
kataloger. Du kan bearbeta materialet som
vilken annan termoplast som helst, till
produkter som tål verkligt hårda tag!
Uretanbaserade termoelaster (TPU) förekommer i två grundtyper, baserade på polyester eller polyeter, och för teknikern berättar deras hyperbreda hårdhetsområde
(ungefär från Shore A 50 till Shore D 90) att
det handlar om en märklig materialfamilj …
När vi frågade en polymertekniker var
han egenskapsmässigt ville placera materialgruppen uretanbaserade termoelaster,
jämfört med övriga plaster, bad han att få
återkomma... Det dröjande svaret blev ungefär att ”de är varken fågel eller fisk, men
befinner sig inte heller mitt emellan. Snara-
re spänner de egenskapsmässigt över hela
skalan, men ändå inte …”
Om man studerar de hundratals etablerade
användningsområdena för TPU, eller TPEU, som är den gängse beteckningen på uretanbaserade termoelaster, förstår man vad
han menar. Försöker man rita upp ett diagram över olika polymerers egenskaper när
det gäller allt från hårdhet och elasticitet till
brottstyrka och temperaturtålighet ser man
hur de flesta material går omlott och avlöser
varandra på egenskapsskalan, medan TPU
sträcker sig över ett avsevärt bredare område
pur i praktiken än de flesta, dock utan att återfinnas i någon
av de extrema gränszonerna, varken uppåt
eller nedåt.
Ska man, mycket bildlikt och kortfattat,
karakterisera TPU egenskapsmässigt kan
man väl säga att materialgruppen bildar en
sammanhängande bro mellan gummi och
plast – en bro med landfästen som går långt
in över både plasternas och gummimaterialens etablerade domäner!
Kemikaliebeständiga tandremmar
av TPU, ofta med avancerad fiber­
armering, ger glappfri och pålitlig
kraftöverföring i t ex motorrum.
foto: bayermaterialscience
PUR i praktiken
bland alla de termoplastiska elasterna
(TPE) har nämligen TPU en särställning
pur i praktiken
i praktiken ser man TPU:s största tillämp-
Det är ingen överdrift att påstå att TPU har revolutionerat skoindustrin. Ny teknik att automatiskt tillverka avancerade kvalitetsskor billigt ligger bakom den
enorma ökningen av sportskoanvändningen.
foto: bayermaterialscience
gång visat sig kunna göra näst intill underverk när t ex bilindustrin måste utveckla
detaljer med extra höga krav på funktionalitet i mekaniskt och kemiskt komplexa miljöer. Det har blivit många konstruktörers favoritmaterial och räddningsplanka även därför
att det är relativt lätt att bearbeta i vanliga
produktionsmetoder för termoplaster och
för att det enkelt låter sig blandas in i, och
integreras med, en rad andra termoplaster
för att skapa komplexa multifunktionsprodukter eller dramatiskt förändra egenskaperna hos den matrisplast det blandas med.
Men det betyder inte att TPU-bearbetning
är helt bekymmersfri. Materialet är t ex i allmänhet höggradigt hygroskopiskt och måste torkas mycket noggrant innan bearbetningen sker. Redan ett par hundradels procent vatten i TPU kan leda till
bearbetningsproblem. Materialet har också
begränsningar när det gäller högtemperaturanvändning, även om det finns modifierade TPU-kvaliteter som tål +150 grader C.
Och det hör definitivt inte till de billigaste
termoleasterna …
Men det där är egentligen bara bearbetningstekniska vardagsproblem som redan
lösts av både maskinproducenter och råvaruleverantörer. Utvecklingen av TPUanvändningen begränsas inte i första hand
av tekniken eller priset. Snarare är det bristen på kunskap om och erfarenhet av TPU
hos den traditionella verkstadsindustrins
konstruktörer som anses utgöra en onödig
tillväxtbegränsande faktor för denna högintressanta materialgrupp. Det finns därför all
anledning för produktutvecklare, konstruktörer och designers att lära sig mer om PUR
i allmänhet och TPU i synnerhet.
foto: basf elastogran
tpu är en materialgrupp som gång på
dynamisk belastning, utmärkta tribologiska
egenskaper, hög rivstyrka och en nötningshärdighet som kanske är den största bland
alla polymera material. Kort sagt är det en
materialgrupp som tål verkligt tuffa tag!
Den svagaste punkten är kanske att ren
TPU sällan lämpar sig för långtidsanvändning i höga temperaturer. Tillverkarna har
ofta löst detta genom egenskapsmodifieringar som uppnås t ex med hjälp av fyllmedel eller förstärkande fibrer. Genom att blanda TPU med t ex akrylmonomerer och sedan
bestråla materialet med beta- eller gammastrålar kan man också uppnå mycket intressanta egenskapsförändringar.Materialets
polaritet gör att det är lätt att blanda med
andra polära polymerer och många termoplaster. I PVC fungerar t ex TPU som ett
utmärkt mjukgöringsmedel som inte migrerar ut ur blandningen. Man kan också tillsätta TPU i acetalplast som då får starkt förbättrad slagseghet. TPU och polykarbonat
ger starka, styva och temperaturbeständiga
konstruktionsmaterial - för att bara nämna
några exempel.
Tydligare än så här kan man knappast illustrera fördelarna med TPU. Jalusiet i facket mellan stolarna på
flera Renaultmodeller görs i ett stycke av omväxlande mjuka och hårda TPU-sektioner av en ny kvalitet
som är lätt att färga in i ljusa kulörer.
genom att kombinera egenskaper som hög
draghållfasthet, hög brottförlängning, låg
permanent deformation vid både statisk och
ningsområden inom bilindustri, kabelindustri, skotillverkning, i lim och tätningsmedel, folie, slang, hjul ,verktyg och sportartiklar. Men en hårdnande jakt på
ersättningsmaterial för ”konventionella”
plaster i sammansatta flermaterialkonstruktioner förväntas nu öppna dörrarna för TPU
inom många fler områden. Det är nämligen
de helt unika egenskapskombinationerna
som är nyckeln till det ökande TPU-intresset. Och det intresset späds på av insikten att
TPU kan bearbetas i princip som vilken
annan termoplast som helst i vilka smältbearbetningsprocesser som helst – t ex formsprutning, formblåsning och extrudering.
Till skillnad från många andra polyuretaner
är TPU därmed direkt tillgänglig för alla
som låter tillverka sina produkter hos normalutrustade termoplastbearbetare.
Den avgörande skillnaden är att resultatet
ofta blir en fullt integrerad monomaterialdetalj som ersätter ett system av komponenter
av olika material och med olika grader av
monteringsbehov. Det är inte bara lägre
totala produktionskostnader som uppnås på
detta sätt. Den enkla återvinnbarheten i
monomaterialdetaljer är också ett eftertrak-
tat plus i moderna konstruktioner, som ofta
ska ”miljömärkas”.
Men TPU:s egenskaper gör det också lät�tare – och billigare – att integrera artfrämmande material som t ex textilier, cellplaster,
armeringsfibrer och elaster i en sammansatt
och komplex produkt. Paradexemplet är
avancerade sportskor som produceras helautomatiskt i ett par sammanlänkade
arbetsmoment. I ett första steg formsprutas
sulan i en slitstark TPU-kvalitet. Därefter
öppnas formen och själva skon placeras mot
sulan inne i formen. Denna stängs och ett
mellanskikt av cellulär TPU sprutas in och
binder ihop sko och sula till en färdig sko.
Snabbt, starkt och billigt.
Det är insikten om att denna tillverkningsprincip skulle kunna fungera i en rad
andra sammanhang och för en rad andra
produkter som nu börjat kittla fantasin hos
de mest framstående konstruktörerna inom
tillverkningsindustrin. Nyckelordet heter
integration och jakten på manuella och tidskrävande arbetsmoment för sammansättning av separat tillverkade komponenter
börjar bli intensiv. Det finns ju inga principiella hinder för att – inuti formningsmaskinen – smälta samman alla möjliga komponenter av alla möjliga material till helt färdiga multifunktionsprodukter. I alla fall inte
om man hittar konstruktionsmaterial som
har en tillräckligt komplex egenskapsbild
för att kunna fungera både som funktionselement, sammanbindningselement och
ytskikt. TPU är ofta ett sådant.
dörrsidor och funktionella karossdetaljer.
Man kan också, i historiens backspegel, konstatera att fordonsindustrin tidigt insåg
potentialen i riktigt radikala uretanplastbaserade konstruktioner. Redan
på 80-talet hade jag, under skräckblandad förtjusning, tillfälle att
hos det österrikiska företaget LIM,
provköra en Ford Escort med av däck
gummiliknande LIM-formad PUR. (LIM
betyder Liquid Injection Moulding) Greppet
var fantastiskt! En liten hake störde dock
provturen. Däcken brann upp vid första
panikbromsningen …
Bolaget, som dessvärre är nedlagt, kom
dock ganska långt i utvecklingen av avancerade traktordäck och det sägs att kunskapen
nu används på hemligt håll för att försöka
frambringa århundradets polymertekniska
sensation – nämligen det formsprutade
TPU-bildäcket, som är billigt, hållbart och
komfortabelt …
När andra termoplaster vidareutvecklas
handlar det ofta om att förbättra någon
”spetsegenskap” för att tillgodose specifika
konstruktionskrav. Nya TPU-kvaliteteter
tenderar däremot att förbättras i ”flera riktningar samtidigt” och får en ännu mera
uttalat komplex egenskapsbild.
Inte sällan handlar det
om radikala förändringar av etablerade egenskaper och
på senare tid har vi
därför fått
den som är intresserad av liknande tek-
nik bör studera vad fordonsindustrin
arbetar med när
det gäller system
som stolar,
fo
to
:
s
ba
f
a
el
st
og
ra
n
j
Kombinationen flexibili­­tet,
justerbar passform, nöt­
nings­­­­­beständighet och slag­
hållfasthet har gjort TPU till
ett favoritmaterial hos flera
tillverkare av skidpjäxor.
O
Den här killen kommer
att landa hårt! Hjul och
bussningar till skateboards
görs nästan alltid av TPU,
som tål rejäla chockbelastningar och hårda klimat­­på­känningar.
o:
rossig
nol
PUR i praktiken
se TPU-material
med både hög
och extremt låg,
friktionskoefficient. Vi har sett
glasklart transparenta TPU-material och märkliga
hybridmaterial som
förväntas konkurrera med både PP och
polyester inom specalområden som högelastiska (+300 procent förlängning i alla
riktningar) nonwoven-material. Det har
också kommit flera, icke mjukgjorda, men
ändå höggradigt mjuka TPU:er som bearbetningsmässigt fungerar precis som mjukgjorda material med samma hårdhetsgrad.
Men de har en högre temperaturmässig
mjukningspunkt och kan användas vid
avsevärt högre omgivningstemperaturer.
Sedan några år finns TPU-material med flytegenskaper som gör dem idealiska för stora
jämna detaljer, t ex maskinhuvar och
karosskomponenter.
t
fo
ganska nya är också de TPU-material
som är höggradigt mjuka utan att vara klibbiga, helt utan hjälp av additiver. Denna
utveckling är väsentlig för många konstruktörer som tvingats inta en avvaktande hållning till produkter där en termoplast översprutas i formsprutan med en mjukgjord
TPU. Ett typexempel är ett verktygsskaft
som ska förses med ett mjukt ”grepp”.
TPU-mjukgörare kan nämligen angripa
vissa termoplaster, t ex ABS och polykarbonat, och få komponenterna att släppa från
varandra.
Andra nya TPU:er har begåvats med så
breda temperaturmässiga bearbetningsfönster att tillverkare av blåst film och extruderade folier får en mycket lättare uppgift än
hittills. Det finns också TPU:er med så
effektiva jäsmedel att densiteten hos skosulor, kabelmantlingar och liknande kan minska med mer än 60 procent, utan andra egenskapsförändringar. Det spar en hel del råvarukostnader.
Och det allra senaste tillskottet i argumentsamlingen för TPU är de alltmer funktionsdugliga biologiskt baserade råvaror,
främst i form av s.k. biopolyoler, som nu
erbjuds i produkter som redan börjat kallas
”miljö-PUR”. π
pur i praktiken PUR i praktiken
Utfryst materialgrupp som håller värmen…
Uretancellplaster är oerhört effektiva material för termisk isolering. Men i
Sverige har de en försvin­nande liten andel av marknaden för byggnads­isolering.
Skälen lär bl a vara att hård cell-PUR är relativt dyrt, relativt brännbart och relativt
obekvämt att konkurrera med för de totaldomine­rande sten- och glasulls­
producenterna!
D
en termiska isoleringsförmågan
hos cellplaster i allmänhet och
uretancellplaster i synnerhet
skapar en enorm tillväxtpotential
när klimatförändringarna riktar fokus mot
nya sätt att värmeisolera våra byggnader.
Det gäller i de flesta delar av världen, men
styva uretancellplaster som termisk isole-
Vollsjö
ring i svenska huskroppar för en tynande
tillvaro, trots att termisk isolering globalt
står för nära 70 procent av PUR-konsumtionen.
I Sverige har av olika skäl glasull och
stenull kommit att dominera marknaden
för termisk isolering inom byggsektorn,
trots att dessa material kräver tjocka och
utrymmeskrävande lager för att ge samma
isoleringseffekt som ett avsevärt tunnare
cellplastskikt. Och trots att fibermaterialen kan ha tveksamma långtidsegenskaper
i samband med fukt och vibrationer.
Ändå har cell-PUR oerhört svårt att
komma i närheten av sten- och glasull,
eller t o m styrencellplast, EPS, som bulk-
Industri AB
Formgjuten PUR
Vi producerar kundanpassat formgods i polyuretan, PUR.
Välkommen att besöka vår hemsida www.vollsjoindustri.se
Tel 0454-301270
10 pur i praktiken
Fax 0454-91636
e-mail: [email protected]
PUR i praktiken
material vid isolering av bostadshus. Skälet är synbarligen enkelt; cell-PUR kan visserligen vara 30–40 procent bättre än t ex
EPS när det gäller generell specifik termisk
isoleringsförmåga, men det kostar vid
samma densitet inte sällan upp till 50 procent mer. Det är alltså svårt att räkna hem
prisskillnaden annat än för den som oundgängligen måste ha maximal golvyta, dvs
tunnare väggar.
Men det lär också finnas grumligare skäl
till att cell-PUR har svårt att få riktigt fäste
som byggisolering. Det handlar, enligt
många PUR-intressenter, om att byggnormerna indirekt favoriserar styrencellplast
över uretancellplast genom att inte tilläm-
”De nya ’nanoskummen’
kan orsaka ett paradigmskifte när det gäller valet
av isoleringsmaterial”
men där cell-pur har en marknad är
denna stark! Materialet är det totalt dominerande i kyl- och frysfordon, där konstruktörerna jagar millimetrar för att få in
tre pallar i bredd utan att överskrida vägtrafikförordningens klausuler om maximala
yttermått. Och smidiga industriportar, dörOm man låter styv
cell-PUR isolera hela
motorpaketet i en bil
behåller den värmen
efter många timmars
parkering. Kallstarter
undviks och bränsle
sparas. BASF:s dotterbolag Elastogran
experimenterer med
tekniken.
foto: basf
PUR dominerar
när det gäller
byggnadsisolering i industriell
skala.
pa tekniskt korrekta
beräkningsvärden.
Frågan handlar i hög
grad om i vilken grad
cellplastens värmeledningsförmåga förändras över tid i takt med
att jäsmedlet i cellerna
sakta byts ut mot luft.
Detta sker i alla cellplaster, men är mera
accentuerat sedan kolfluor-föreningar på
senare år ersatts av
mindre ozonstörande
jäsmedel.
PUR-industrins
företrädare antyder att de normerande
myndigheterna här jämför cellplaster på
ett alltför förenklat sätt och att det blivit till
nackdel för PUR, eftersom arkitekterna
måste välja ett tjockare material än nödvändigt om de vill ha cell-PUR i väggarna.
De tvingas alltså räkna ”med råge” - och
det kostar pengar!
rar och hytter är nästan alltid PUR-fyllda.
Det gäller också de modernaste kyl- och
frysskåpen, som rymmer allt mer inom
samma standardiserade yttermått därför
att cell-PUR gör väggarna tunnare, men
isoleringsförmågan bättre.
När det gäller byggnadsisolering i industriell skala, t ex prefabricerade fabrikseller butiksväggar av stålplåt/cellplast/stålplåt dominerar PUR fullständigt i Europa.
Och liknande sandwichkonstruktioner
med gipsplatta/cell-PUR/gipsplatta har
framgångsrikt använts även i Sverige.
Kanske är det först genom rationell produktion av standardiserade typgodkända
byggnadsblock som PUR kan ta klivet in
bland de volymmässigt största byggmaterialen. Tekniken att ”bygga hus inomhus” i
serietillverkande husfabriker har ju börjat
få stor framgång. Ett pionjärföretag var
norska Multielement A/S, som utvecklade
och byggde en anläggning som kunde producera 10 kvadratmeter cell-PUR-baserade
byggelement i minuten! Det var dock avsevärt mer än vad marknaden då kunde svälja. Men det finns ett annat norskt företag
som utvecklat en intressant variant i form
av Lecablock/cell-PUR/Lecablock. Detta är
ett självbärande byggelement som också
kan armeras med valfria lastbärande balkar.
Och i takt med att behoven att maximera
energibesparingarna stiger tror många att
cellplasterna kommer att öka sin andel av
byggplasterna drastiskt. Styrencellplast
gör det redan. Nästan alla nya hus har stora
mängder styrencellplast i grundplattor och
även i väggar, fast det ofta rör sig om konstruktioner där plasten omges av betongskikt. Och PUR är totalt dominerande i
prefabricerade väggelement för industrier,
varuhus, lagerlokaler och liknande. Fördelen med polyuretan är där att materialet
har så god vidhäftning till täckskikten, att
det har en hög E-modul och att det kan
skummas upp till de tjocklekar som krävs
t ex i fryshusväggar. Frisprutad cell-PUR är
pur i praktiken 11
PUR i praktiken
” Det ’plastbefriade’
samhället skulle kräva
26 procent mer energi”
Uretancellplasterna förekommer
allt oftare som osynlig isolering.
också ett ofta anlitat material när man
behöver tilläggsisolera stora industrihallar
och liknande invändigt. Och ”fogskum”
använder vi ju lite till mans.
den stora frågan tycks nu vara hur de
material vi i dag sätter in i våra byggnader
fungerar om 50 år. Vad sker i praktiken
under isoleringsmaterialets livslängd?
Och är det den tekniska, eller den ekonomiska livslängden som ska stoppas in i
ekvationerna?
Man tvingas för det mesta gå till Tyskland om man vill ta del av vetenskapligt
belagda studier av cellplasternas isoleringsförmåga i praktiken. 70-procentiga
besparingar av uppvärmningskostnaderna
Isolering med
PUR-skum kan
spara mycket
energi.
12 pur i praktiken
har t ex dokumenterats av tyska energimyndigheter när hundraåriga huskonstruktioner isolerats invändigt med 50 –
70 mm cellplastpaneler.
Sverige är väl lite bättre än Tyskland på
att värmeisolera bostadshus, men även här
i landet kan man konstatera att konstruktioner från 70- och 80-talet ofta har rudimentär förmåga att hålla inne värmeenergin. I varje fall jämfört med de allra nyaste
husen. Och i Tyskland har man i det här
sammanhanget uppenbarligen en avsevärt
större tilltro till cellplaster. Kanske beror
det på att alla blivande ingenjörer där får
lära sig att en centimeter cellplast ur termisk isoleringssynpunkt brukar motsvara
15 centimeter trä eller en halv meter
betong.
Kanske får de också lära sig att gamla –
av företrädare för konkurrentmaterialen
flitigt utnyttjade – fördomar om uppskumning med miljöstörande CFC-gaser och
våldsamma brandförlopp, är just fördomar. Nu jäses cell-PUR med t ex pentan
och koldioxid och kan förses med ytterst
effektiva flamhämmande medel.
för den som vill bygga sina materialval
på fakta finns också omfattande dokumentation som visar att rök från brinnande
vanlig MDI-PUR (till skillnad från TDIPUR) inte är giftigare
än röken från brinnande trä, men att den
är optiskt mycket tätare och därför upplevs
som mera ”otäck”.
Just nu kommer bl a
Elastogran med
brandbeständiga cellplastformuleringar
som baseras på polyisocyanurat (PIR). De
är avsedda för sandwichbyggelement och
uppvisar mycket
intressanta brandegenskaper, bl a betydligt högre antänd-
Värmekameran avslöjar obarmhärtigt hur äldre hus
fullkomligt flödar ut den dyra värmenergin. Invändig
isolering med cell-PUR tar måttligt med plats och
minskar värmenotan med upp till 70 procent.
ningstemperaturer än andra system.
Uretancellplasterna förekommer allt
oftare i ”osynliga” isoleringssammanhang,
t ex för att ytterligare öka den termiska isoleringsförmågan hos fönster med plastkarmar av extruderade PVC-profiler. Genom
att skapa flera separata kammare i PVCprofilen har fönstertillverkarna efterhand
ökat fönstrens energieffektivitet. Numera
fyller man dessutom kamrarna med cellPUR, vilket ytterligare förbättrar isoleringsförmågan.
nya beräkningar visar att moderna tre-
glasfönster med uretanskumfyllda fönsterprofiler kan reducera förbrukningen av
eldningsolja med så mycket som 12 000
kronor om året i ett hus med 100 kvadratmeter brutto fönsteryta, förutsatt att huset
i övrigt är välisolerat och jämfört med konventionella kopplade 2-glasfönster i god
kondition.
Bakom de här sifferexemplen döljer sig
en avgrund av europeiskt energislöseri och
onödig miljöskada! Om vi återigen tar till
tyska beräkningar, eftersom motsvarande
svenska tycks saknas, finner vi att inte
mindre än 40 procent av Tysklands totala
utsläpp av koldioxid kommer från byggnadsuppvärmning med olja eller naturgas!
Det handlar om drygt 220 miljoner ton
koldioxid om året och 95 procent av dessa
utsläpp kommer från äldre, orenoverade,
PUR i praktiken
byggnader med tunna väggar och dåliga
fönster.
tyska energimyndigheter har räknat ut
att om 24 miljoner tyska lägenheter skulle
renoveras upp till dagens byggstandard
med avseende på termisk isolering i fönster och väggar och om dom samtidigt skulle förses med hjälpenergi från t ex solvärmepaneler och jordvärme, så skulle landets
koldioxidutsläpp reduceras med 150 miljoner årston, dvs hälften av det långsiktiga
nationella målet. Och då har inte en enda
bilmotor involverats i utsläppsjakten!
Ökad användning av plaster tycks bli helt
avgörande för om vi ska kunna klara de
accelererande kraven på energibesparing
och utsläppsminskningar i samhället.
gesellschaft für umfassende Analysen,
GUA, i Tyskland satte ett antal analytiker
att räkna på vad som skulle hända om all
användning av plaster, av någon anledning,
skulle upphöra i det västeuropeiska sam-
hället. Det blev ett tidsödande och extremt
komplicerat räknestycke, som utmynnade i
närmast sensationella siffror. Totalt sett
skulle det ”plastbefriade” samhället – allt
annat lika – kräva 26 procent mer energi,
vilket motsvarar 22,4 miljoner ton högre
oljeförbrukning per år.
BASF har gjort egna beräkningar som
visar att enbart de cellplastbaserade isoleringsmaterial som installerades under ett
enstaka år (2004) kommer att spara 9,5
miljarder gigajoule under sin tekniska livslängd. Det motsvarar 20 procent av EU:s
totala energiförbrukning under ett år
(2002) .
men argumenten för eller emot uretan-
cellplaster som byggisolering kan komma
att få nytt bränsle när den pågående högintensiva teknikutvecklingen inom cell-PURområdet börjar ge resultat. Mycket tyder på
att det mesta kan komma att ställas på
huvudet om några år och att ny teknik på
ett drastiskt sätt kan komma att förbättra
uretancellplasternas konkurrensförmåga.
Polymerutvecklarna förutsäger nu nämligen att nästa riktigt stora utvecklingssteg
när det gäller cellplaster heter nanoteknologi. Konventionella cellplaster kommer
enligt bl a GDCh (Gesellschaft Deutscher
Chemiker) att ersättas av s k nanoporösa
skum med extremt låg termisk ledningsförmåga.
De kan förses med porer i storleksordningen 100 – 150 nanometer i diameter,
vilket är ca en tusendel av cellstorleken hos
dagens cellplaster, vars pordiameter i bästa
fall ligger runt 40 – 100 mikrometer. Eftersom den termiska isoleringsförmågan förbättras drastiskt beräknas ”nanoskummen” orsaka något av ett paradigmskifte
när det gäller valet av isoleringsmaterial i
framtida byggnader och andra tekniska
konstruktioner.
Det finns dock en nackdel – och den är
stor! Ingen har ännu ens kommit I närheten av en lösning på hur man ska kunna tillverka nanoskum I kommersiell skala … π
IMCD
När det gäller TPU
IMCD – Er flexibla partner
Vi ger Er:
Kunskap – Kvalitet – Service
Vi erbjuder:
TPU – TPEE – TPE – TPO – TPV
PA6 – PA66 – ABS – PETG – Bioplast
PP – PS – EVA – Transparenta material
Vi representerar förstklassiga leverantörer
Kontakta oss!
+46 40 16 75 00
+370 52 36 36 60
+45 49 25 05 80
+370 52 36 36 60
+47 23 00 52 00
+370 52 36 36 60
+358 9 251 51 60
+7 812 438 16 80
pur i praktiken 13
PUR i praktiken
DEN NYA PUR
Biologiska råvaror får intresset för PUR att växa
Polyuretanerna tar ett stort steg framåt när nya biologiska råvaror
börjar användas i stor skala. Tekniken sparar råolja och anses minska
miljöbelastningen, men framförallt lyfter den in PUR i den politiskt
korrekta gruppen biomaterial – och där står användarna i kö!
ramtidens historiker kanske
ser på mänsklighetens period av absolut råoljeberoende
som en pinsam parentes i
teknikutvecklingens historia.
Det finns redan många materialutvecklare inom industrin som börjat
göra det. Och de flesta finns faktiskt inom
polymerindustrin. I mångt och mycket
handlar det om att ta ett steg tillbaka till
den teknik som höll på att bli storskalig
standard så sent som på 1930-talet, alltså
metoder att använda ständigt förnyelsebar biomassa som råvara vid bl a plasttillverkning. I princip är det enkelt. Det gäller bara att efterlikna det naturen gjort
under ett antal årmiljoner, men att göra
det på några timmar…
Amerikanska Oak Ridge National
Laboratory har räknat ut att det finns en
tillväxt på minst en miljard ton ”ledig”
förnyelsebar biomassa på planeten varje
år. Om den utnyttjades för att ersätta petrokemiska processer skulle den kunna
spara åtminstone 30 procent av dagens
14 pur i praktiken
råoljeförbrukning. Biomassan är alltså en
stor potentiell bränsle- och råvarukälla,
men för att bidra till en total minskning av
växthusgaserna måste den produceras
och förädlas på ett ytterst genomtänkt
sätt.
Polyuretanindustrin tillhör pionjärerna
på bioplastområdet, kanske därför att det
ofta är förhållandevis enkelt att tillverka
PUR-råvaran polyol i biokemiska processer, men kanske också därför att PUR-tillverkarna känner ett stort behov av att kunna inlemma sitt material bland de politiskt mera korrekta biomaterial som,
åtminstone i reklamen, tär mindre på jordens resurser.
Det är främst vegetabiliska oljor och
industrisocker som inledningsvis
använts som råvara för polyoler, som är en
av huvudkomponenterna i polyuretaner.
Men rader av andra bioråvaror - från
avfallsprodukter till skog – kan komma i
fråga. Hittills har det handlat om produktion i testkvantiteter och ingen av de stora
uretanplastproducenterna har riktigt på
allvar ställt om sin produktion från petrokemiska till biokemiska råvaror.
Men med dagens oljepriser och den allmänna goodwill som ligger i att kunna
redovisa ”miljöneutrala” produktionsmetoder börjar denna omställning nu ske i
allt större skala och i allt snabbare takt.
Förutsättningarna har dock varit att
resultatet ska bli tekniskt och ekonomiskt
minst lika bra som när man arbetar med
råolja. Det är ett av skälen till att polyolproducenterna synbarligen befinner sig
på så olika utvecklingsnivåer. Sanningen
är nog att en del bara valt att marknadsföra sina biopolyoler lite tidigare och lite
tydligare än sina konkurrenter. Det finns
också de som tycker att så länge man inte
kan ersätta den andra huvudråvaran – isocyanaterna – med biobaserade eller på
annat sätt miljöneutrala material, finns
det inget fog för att vara alltför skrytsam i
presentationen av ”miljöpolyuretaner”.
På de senaste årens fackmässor har
man dock tydligt kunnat se vad som till-
PUR i praktiken
R-FABRIKEN
dragit sig i utvecklingslaboratorierna. Det
är alldeles uppenbart att biomaterialen nu
är ett högprioriterat forskningsfält.
Bayer materialscience har t ex utveck-
lat nya biopolyoler som till hela 70 viktprocent baseras på förnyelsebara komponenter. Och det handlar inte längre om
experimentmaterial med outvecklade
egenskaper. Snarare är det marknadsfärdiga råvaror som ger polyuretaner med
egenskaper som i många avseenden överträffar dagens petrokemiskt baserade
material.
Bayer har i första hand satsat på råvaror
som passar de snabbast växande och mest
lönsamma PUR-marknaderna och det
handlar därför mycket om ”bioversioner”
av flexibla komfortcellplaster för madrasser, möbler och bilinredningar, men även
om några styva skumplaster för termisk
isolering av t ex kyl- och frysskåp.
När det gäller sängar och madrasser
har cell-PUR haft en kometliknande
användningsökning på senare år. Det
beror sannolikt på att tekniken att formulera och skräddarsy olika egenskaper hos
materialet utvecklats enormt snabbt. Inte
bara omfånget i elasticitet har ökat utan
helt nya egenskaper har också gjorts tillgängliga i form av t ex viskoelastiska cellplaster med ”minneseffekt” och kontrollerbar fördelning av belastningskrafterna.
Därmed har PUR kunnat klättra upp till
madrassernas allra högsta kvalitetssegment och tillverkarna har kunnat ta betalt
för sina innovationer i motsvarande grad.
Vad som nu händer är att dessa teknisk
kvalificerade premiummaterial modifieras råvarumässigt så att de, med bibehållna egenskaper, även kan inordnas i kategorin ”miljömaterial” och det innebär
naturligtvis ytterligare argument i marknadsföringen av cell-PUR.
De nya materialen uppvisar också
intressanta förbättringar i sina brandegenskaper. Det har kanske inte så mycket att göra med valet av polyolråvara, som
att det nu sker en total omformulering av
många material i syfte att göra dem totalt
sett mycket ”grönare”. Och en genomgående egenskapsförändring tycks vara att
alla tillverkare lyckats få sina biopolyoler
att lukta bättre!
Ändå är det här bara ett första steg i
riktning mot dramatiskt förändrade cellPUR-egenskaper. När resurserna börjat
strömma till i utvecklingslabben öppnas
vägar som hittills ansetts omöjliga. När t
ex s.k. ”nanoskum” med extremt små celler och extremt fintrimmad justering av
densitets- och dämpningsegenskaperna,
kombineras med en bredare flora av biologiskt framställda råvaror kan man få
fram ”biologisk” cell-PUR som i samma
produkt kombinerar många egenskaper
och som ”monomaterial” har utmärkta
återvinningsmöjligheter.
Kylskåpstillverkaren Liebherr tillhör de
första storskaliga användare som insett
detta och nu marknadsför sina produkter
med argumenten ”dubbelt miljövänligt”.
Företaget gör en serie kylskåp med ultratunna väggar och därmed stort innerutpur i praktiken 15
PUR i praktiken
” Det handlar om att på
ett tidigt skede göra biomassan koncentrerad,
transportabel och lätt­
bearbetad, dvs flytande”
Sittriktig – både komfortmässigt och miljömässigt. Den här bekväma fåtöljen, ”Shadow” från designern Gaetano Pesce, representerar ett nytt sätt att göra möbler. Man pumpar in de biobaserade PUR-komponenterna i en
stor påse av tyg, t ex återvunnen polyester, och placerar en fullstor och tung docka på påsen. Skummet jäser upp
runt dockan och skapar en perfekt sittplats när dockan avlägsnats. Verktygskostnad noll.
rymme. De lär vara extremt energisnåla och
tillverkade av ”uthållig” plast (Baytherm
från Bayer MaterialScience).
En annan märklig, men kul, produktutveckling som baseras på biopolyoler är
”skogsmark” av polyuretankomposit.
Genom att kombinera vävplaster och trådliknande ytstruktur med en viskoelastisk
kärna kan man tillverka golvmattor med
samma fjädrande känsla som om en
skogsstig! Men mattorna är ändå lätta att
hålla rena. Tekniken ska finnas i bl a heltäckande badrumsmattor, men får sannolikt sin stora volym i sportanläggningar,
som ryggskonande underlag på löparbanor.
Dow introducerar sina “biopolyuretaner” under handelsnamnet Renuva, och
säljer sina biopolyoler genom att hänvisa
till färska livscykelanalyser som säger att
materialet använder 60 procent mindre
råoljeresurser än konventionell teknik och
att det är ”växthusgasneutralt”. Det framhålls att de kemiska egenskaperna är
extremt stabila och att man så gott som
helt bemästrat luktproblematiken.
Cargill har introducerat “BiOH”-polyoler som tillverkas enligt en teknik bygger
på bolagets erfarenheter av jordbrukskemikalier. Även Cargill har storsatsat på att
16 pur i praktiken
Det är inte så svårt att göra polyoler av växtoljor. De
problem som många PUR-forskare nu brottas med är
att göra polyoler som till nära hundra procent kan
ersätta petrokemiska råvaror, göra dom luktfria och
lätthanterliga – och göra det billigt! Många anser sig
nu ha lyckats.
få fram ”doftfria” polyoler och nyligen fick
företaget en jättekund på de nya materialen när Woodbridge-gruppen, som är en av
världens största tillverkare av bilsäten, valde att gå över till BiOH-polyoler.
BASF, dvs Elastogran, har valt att
utveckla sina biopolyoler från ricinolja och
har introducerat en materialgrupp som
kallas ”Lupranol Balance”. Den bygger på
en helt ny katalysatorkemi som sägs ge
luktfria cellplaster med utmärkta egenskaper. En typisk madrass, som väger 10 kg,
innehåller i genomsnitt 2,2 kg ricinolja,
vilket motsvarar den mängd petrokemisk
råvara som sparas.
Liknande utvecklingsarbeten görs hos
Rheinchemie, Huntsman m fl.
Argumenten för övergång till biopolyo-
ler är alltså likartade hos de flesta råvaruproducenterna. Och råvarutillgången är
knappast något problem – annat än möjligen politiskt, eftersom det finns en del
invändningar mot att producera kemiråvaror på åkermark. Kostnaderna är ännu lite
svåra att få grepp om. Det mesta är beroende av produktionsskalan, men också den
rena produktionstekniken.
Det handlar bl a om att på ett tidigt skede
göra biomassan koncentrerad, transportabel och lättbearbetad, dvs flytande – som
olja. Och det måste ske med metoder som i
sig är energisnåla. En mycket spännande
teknik studeras av Center for Biorefining
vid University of Minnesota. Det handlar
om att utföra en pyrolys med mikrovågsenergi och nästan direkt vid källan (odlingsfältet) få fram högkoncenterade, rena och
pumpbara plastråvaror.
Det finns också hopp om prispress på
biopolyoler om forskningsinstitutet Battelle får gehör för en nyutvecklad teknik att
använda glycerin, som är en biprodukt vid
biodieselframställning, som råvara till biopolyol. Ju mer biodiesel man tillverkar,
desto mera glycerin upplagras och nu börjar den bli billig.
Och när man kan göra billigare polyuretan av överskottet från miljöbränsletillverkning hamnar PUR förstås ännu längre
fram i de polymera materialens finrum. π
PUR i praktiken
PUR-MÄSTARNA
Resurssparande teknik verkliga vinnare
Varje år utdelar Center for the Polyurethanes Industry i USA ett mycket
prestigefyllt pris till det företag eller den person som under året gjort den
största insatsen när det gäller innovationer inom polyuretanområdet.
et är en kritisk grupp granskare
som sitter i den jury som satts
samman av American Chemistry
Council och det har hänt att det
inte blivit några priser … Men i år var det
desto lättare att vara jury, eftersom 2007
innebar en extrem aktivitet inom PURutvecklingen i hela världen. Därför blev det
tre huvudvinnare i ”2007 Polyurethanes
Innovation Awards”. De kan i åtminstone ett
år framåt betrakta sig som något av PUR-teknikens världsmästare.
Vi har tittat lite närmare på innovationerna:
I kategorin polyuretankemi gick årets förstapris till Bayer MaterialScience som utvecklat en starkt förbättrad produktionsteknik
för den vanliga polyuretankomponenten
toluendiisocyanat TDI. Det handlar om att
kunna utföra ett av bearbetningsstegen –
fosgeneringen av mellanstegsprodukten
TDA – i gasfas i stället för i vätskefas. Det
låter kanske inte som något revolu-tionerande, men det är det faktiskt.
Gasfasfosgeneringen sker genom att TDA
och fosgen (karbonylklorid) upphettas till
över 300 grader C och därefter i gasform
Resurser för PUR-skum
sprutas in i en reaktor genom ett speciellt
munstycke och kondenseras till flytande
TDI. Denna rensas sedan från lösningsmedel och kvarvarande fosgen som senare återvinns genom destillation.
metoden minskar förbrukningen av lös-
ningsmedel med 80 procent(!) och sänker
därmed produktionskostnaderna dramatiskt, bl a genom att reducera energiförbrukningen med upp till 60 procent. Och fort går
det. En konventionell fosgeneringsprocedur
brukar ta en timme, medan gasfastekniken
Utveckling och provning ur olika perspektiv
· Användaregenskaper – komfort, hårdhet
· Tillverkningsegenskaper – skumningsreaktion, cellstruktur
PUR-laboratorium för recepturutveckling
Utrustning för provning och analys
· Materialegenskaper – hållfasthet , utmattning, åldring,
emissioner, flamskydd
Swerea IVF AB, Box 104, 431 22 Mölndal
Tfn 031-706 60 00
www.swereaivf.se
pur i praktiken 17
PUR i praktiken
Här får inte smörjmedlet sluta fungera. Jetmotoraxlar är ett exempel på
områden där solid smörjande PURbaserad film gör stor nytta.
Världsmästare.
Lokala repre­
sentanter för
KraussMaffei, Bayer Materialscience
och Sealed Air
Corpo­ration tog
emot företagens
utmärkelser vid
den stora PUR-teknikkonferensen i
Florida för nyligen.
975 delegater från
40 länder deltog!
gör det på under en minut!
Det innebär att produktiviteten i TDI-fabriken enkelt kan mångdubblas. Och investeringskostnaden för en gasfasanläggning är 20
procent lägre än för konventionell teknik.
Med i finalbedömningen när det gäller
kategorin PUR-kemi var också Rhein Chemie
som utvecklat en produkt som kallas Stabazol
P-200 och som är en oligomerisk carbodiimid. Det säger kanske inte så mycket, men
det intressanta är att ämnet är högeffektivt när
det gäller att reducera syrahalten i sojabaserade polyoler. Detta kan sätta verklig fart på
användningen av biobaserade råvaror för
PUR-framställning och göra polyuretan till en
miljömässigt högintressant materialgrupp.
18 pur i praktiken
Sealed Air har utvecklat en
förpackningsteknik där vem
som helst utan verktyg kan
skapa effektivt stötskyddande förpackningar med
uppjästa inreden av PUR.
SkinForm- tekniken från KraussMaffei kan
göra flermaterialdetaljer i ett moment. Här
en mugghållare för ett ”prestigebilmärke” .
Den kommer ur formverktyget fix och färdig
med en snygg, mjuk, infärgad PUR-panel
som ger känslan av exklusiv stoppning.
Även Honeywell International var med i striden om innovationspriset i kemiklassen
genom lanseringen av ett miljöanpassat jäsmedel med handelsnamnet Enovate HFC245fa. Detta fungerar mint lika bra som det
förbjudna CFC-11 vid låga bearbetningstemperaturer.
Krauss Maffei knep förstapriset i kategorin
bearbetningsteknik för sin innovativa s k
” En vanlig fosgeneringsprocedur brukar ta en timme – gasfastekniken gör
det på under en minut!”
SkinForm-metod. Denna sägs vara först med
att kombinera konventionell formsprutning
med reaktionsformsprutning (RIM) på ett
sätt som möjliggör tillverkning av detaljer
med både termoplastdelar och uretanplastkomponenter i ett enda produktionssteg. Tekniken har utvecklats i samarbete med Fischer
Automotive Systems och Bayer MaterialScience.
Ett rotationsformbord bär den först formsprutade skelettdetaljen medan den förflyttas
till en eller flera integrerade stationer där uretanplast eller uretancellplast appliceras på ett
sätt som gör att maskinen stöter ut en helt
monteringsfärdig kombimaterialdetalj i flera
färger.
PUR i praktiken
bilindustrin har stor nytta av metoden,
som ger t ex interiördetaljer med omväxlande hårda och mjuka delar i så gott som ett
skott. Tekniken är helt marknadsmogen
genom att Krauss Maffei anpassat den till
sin existerande formsprutningsmaskin
KM2300-12000 MX Spin-Form i kombination med flerfärgsblandningshuvudet ULKP
2KVV +2K för PUR-doseringen.
Första kommersiella användare blev koreanska bilkomponentgruppen IL Kwang,
som bl a producerar inredningsdetaljer till
Hyundai/Kia-gruppen.
Förutom Krauss Maffei slogs ytterligare
två finalister om innovationspriset i klassen
bearbetningsteknik. Det ena är Cannon som
utvecklat en serie L-formade högtrycksblandarhuvuden som eliminerar behovet av
injektorer, breddar det urval av material som
kan hanteras, förenklar handhavandet
väsentligt och tillåter att primärflödena av
baskomponenter kan ske under lägre tryck.
Det andra företaget är Desma som konstruerat ett flexibelt blandningshuvud som
kan dosera solida fyllmedel på ett sätt som
gör att PUR-produkter med mycket olikartade mekaniska egenskaper kan tillverkas
omväxlande efter varandra.
I kategorin Färdiga produkter plockade Sealed Air Corporation ganska lätt in segern med
sitt förpackningssystem Quick RT, där RT
står för Room Temperature. Den här förpackningstekniken är avsedd för mindre företag,
kontor, småserietillverkare m fl, som behöver
en kvalificerad stötskyddsförpackning för
komplext formade produkter eller varor som
bara sänds iväg någon enstaka gång.
Förstapriset motiveras med att tekniken
på ett utmärkt sätt gör uretancellplastens
fördelar som stötskydd tillgängliga för vem
som helst genom att den inte kräver några
verktyg eller maskiner överhuvudtaget.
Användaren köper flata förslutna plastpåsar med PUR-komponenterna polyol och
isocyanat åtskilda i varsin kammare i påsväggen. Påsen har zoner som är märkta t ex
”A” och ”B” och allt användaren behöver göra
är att pressa ned ”A” med viss kraft så att den
kammaren punkteras inuti påsen och innehållet blandas med ”B”. Den välkända reaktionen uppstår då inuti påsen som vecklas
upp och jäser till flera gånger sin ursprungliga storlek.
I det ögonblicket placeras påsen i botten
Bayers teknik att gasfasfosgenera TDA till TDI innebär
stora miljövinster, kraftigt
sänkta energikostnader och
60 gånger snabbare process!
” Sealed Air Corporation
plockade ganska lätt in
segern med sitt förpackningssystem Quick RT”
av t ex en wellpapplåda och den produkt som
ska packas läggs på påsen, som fortsätter att
jäsa upp under och runt produkten. Ytterligare en påse aktiveras och läggs ovanpå den
packade produkten och lådan försluts. Då
innesluts produkten mycket effektivt från
alla håll av stötdämpande material samtidigt
som den är lätt att ta ut när lådan öppnas.
metodens stora fördel är att den är ren
Men Sealed Air tog i kategorin färdiga
produkter en knapp seger före de samarbetande företagen Dow Chemical Company
och Texas Research Institute, som utvecklat
ett miljömässigt skonsamt alternativ till
smörjfett inom områden där det ställs extrema tribologiska krav därför att två ytor möts
under mycket högt tryck. De båda företagen
har löst problemet med hjälp av en giftfri
solid torr polyuretanfilm som appliceras
som vätska men härdar i rumstemperatur
till fast form. Filmen är giftfri, har starkt
friktionsminskande egenskaper och tål
höga temperaturer. Den täcker garanterat
100 procent av de anliggande ytorna och kan
inte droppa och läcka som fett eller olja. Första användare är flygindustrins jetmotortillverkare, men tekniken bör ha jättepotential i
många andra industriella processer. π
och kladdfri, inte kräver några investeringar
över huvud taget och drastiskt reducerar
behovet av att lagerhålla olika förpackningsmaterial. Tekniken utvecklas just
nu också för
användning i tyngre
sammanhang. T ex
för industrier som
Från ide’ till färdig produkt
vill stötskydda
maskiner och
Formgjutning styvt PUR-skum
maskindelar genom
Vakuumformning
att låta dem vila på
Efterbearbetning
uppjästa hörnkuddar, t ex inuti en
Tel: 0250-289 90 • [email protected] • www.isotec.se
container.
isotec ab
pur i praktiken 19
PUR i praktiken
En PUR-sandwichplatta från Sonoform i Tranås
väcker nu stort intresse hos byggnadsindustrin. Men
inte som byggelement utan som gjutformsmaterial!
Potentialen är enorm – det handlar om att ersätta mer
än 15 miljoner kvadratmeter dåligt fungerande
plywood – om året!
PLATTAN
som ska forma Europa
är Sonoform AB i
Tranås utvecklade en
serie kvalificerade
sandwichelement
av uretancellplast och kallade
materialet Sonofloor var det i första hand för att underlätta tillverkningen av starka, men lätta, bussar, husvagnar och containrar.
Men mycket snabbt utkristalliserades ett annat, kanske lite udda,
användningsområde, som har visat
sig ha en mycket större potential. Det gäller skivor för byggnadsindustrins formställningar. Där dominerar i dag plywood, men
betonggjutning i plywoodformar är kostsamt eftersom plywoodmaterialet lätt drar
åt sig vatten, både från betongen och t ex
från regn och tvättning.
vattnet orsakar svällning och dimen-
sionsförändringar som är svåra att kompensera och när det är frysgrader på byggplatsen sprängs plywoodskivorna inifrån
och blir porösa.
20 pur i praktiken
I bästa
fall håller en
plywoodskiva för 10 –15
betonggjutningar, men då har den krävt
dyrt underhållsarbete mellan användningarna eftersom den ofta måste både högtryckstvättas och stålborstas, och ibland
också lackeras, för att fungera en gång till.
Det var när marknadschefen Frithjof
Kronblad inlett en internationell marknadsföringskampanj för Sonoforms sandwich-
golv som det uppenbarades
vilken potential PUR-plattorna hade som gjutformar. Den patentsökta
tekniken att halvautomatiskt producera
mycket stora och helt färdiga sandwichelement med
utomordentlig dimensionsstabilitet, mycket hög böjhållfasthet
och en värme­utvid­gnings­koefficient
som ligger mycket nära stålets, visade
sig göra PUR-skivorna idealiska som plywoodersättare i de formställningar som
används på nästan alla stora byggen.
ekonomiska kalkyler avslöjade snabbt
att materialtypen har en enorm potential
eftersom det varje år i hela världen sannolikt används i storleksordningen 5–6 miljoner 3-kvadratmeters plywoodskivor för
betongformar. Det internationella intresset
bedöms vara så stort att produkten nu fått
byta namn till Sonoboard och ett stort
utvecklingsarbete har inletts hos Sonoform
PUR i praktiken
En ABB-robot med blandnings/doseringshuvud applicerar uretanplasten enligt ett optimalt mönster i
den öppna formen. Glasfibermattan läggs på och
ytskikten fixeras i en press, medan cellplasten jäser ut
och helt fyller formen.
Sandwichplattan kan förses med en rad olika ytskikt som motsvarar olika krav på teknisk funktion, ytstruktur, brandhärdighet,
UV-beständighet, mm. Vanligast är termoplastfolier av TPO, ABS, ABS/ASA, ABS/
PMMA och ABS/PC, men även melamin
och fenolpapper fungerar bra.
Tillverkningen sker halvautomatiskt
genom att ramar i skivans tjocklek fylls med
icke flödeshindrande, nätliknande distansmaterial och armerande glasfibermattor.
En robot fyller PUR-blandningen i ramen
strax innan en stor hydraulisk press trycker
samman ramen under uretancellplastens
utjäsning. Pressens båda verktygshalvor
bär varsitt ytskikt som integreras med cellplastkärnan under pressmomentet.
tekniken är intressant eftersom den
Konstruktionen är oerhört mekaniskt stark.
för att skapa material som exakt motsvarar
byggindustrins specifika behov.
Hans Björknerth har anställts som
exportansvarig och Sonoform investerar nu
runt 20 miljoner kronor i en specialutrustad produktionsläggning som enbart ska
tillverka och utveckla gjutformskivor.
Visserligen är PUR-sandwichen i dagsläget mer än tre gånger dyrare per kvadratmeter än plywoodskivorna, men kompositskivan håller för minst 50 gjutningar och är
mycket lätt att rengöra. Den ger maximal
precision i arbetet eftersom den inte sväller
eller krymper.
medger beskedlig produktionstakt under
startfasen, men är lätt att uppgradera med
högre automationsgrad, där roboten betjänar ett antal pressar och formverktyg och
där verktygsborden är rörliga.
Sonoform mjukstartar den nya sandwichfabriken med en tillverkning av ca 70 80 000 plattor. I steg två beräknas årskapaciteten bli runt 200 000 plattor. Det handlar om förserier och utvärderingskvantiteter
till nya användare och
inledningsvis ska produktionsanläggningen också
fungera som fullskaligt
utvecklingslaboratorium för tekniken. Primärt handlar den
fortsatta teknikutvecklingen
om metoder
att producera tunnare plattor än de onödigt
tjocka 22 mm som nu görs för att plattorna
ska passa direkt i de existerande formställningarnas plywoodfack. 11 – 12 mm eller 15
– 16 mm tjocka skivor blir tillräckligt styva,
men billigare och därför ännu mera konkurrenskraftiga.
Utvecklingsarbetet inriktas också på teknik för alltmer avancerad dekor på plattorna, på metoder att integrera flera funktioner i plattan direkt vid tillverkningen (t ex
värme- och kylrör, fästelement, genomföringshål, ”fönster” och liknande), och eventuellt också på teknik att producera tredimensionellt oregelbundna plattor och plattor som ska sitta kvar som ett isolerande
ytskikt efter gjutningen, t ex i tunnelväggar.
För Sonoform kan Sonoboardprojektet
bli en intjäningsmässig lyckträff eftersom
mycket få PUR-sandwichdetaljer ens kommer i närheten av den potential som gjutformarna motsvarar. Men både Frithjof
Kronblad och Hans Björknerth är medvetna om att det marknadsmässiga huvudproblemet kommer att bli fighten om patentskydd, risken för produktkopiering och
möjligheterna för ännu större producenter
att kunna pressa produktionskostnaderna
ännu mera.
Men hos Sonoform är man beredd att försvara sin potentiella guldkalv genom en strategi som innebär att stora resurser läggs på
kontinuerlig vidareutveckling av sandwichtekniken. π
den kan tillverkas på ett sätt som möjlig-
gör att betongytan får kontrollerad ytstruktur och plattan kan ges en slitstark dekor
genom baksidestryck på sandwichens
ytskikt. Dessutom kan man direkt vid tillverkningen integrera t ex värmekanaler i
form av vattenrör som gör det möjligt att
med hjälp av en uppvärmd formyta frostskydda betongen och medge oavbruten
gjutning även under kalla vinterdagar.
Hans Björknerth (t v)
är ansvarig för den
internationella marknadsföringen av
Sonoboard-systemet.
Frithjof Kronblad är
marknadschef och
leder Sonoforms
nya storprojekt.
pur i praktiken 21
PUR i praktiken
När integration och automation är den enda lösningen
på tillverkningsindustrins kostnads­problem framstår
uretanplasterna som högintressanta universal­material.
Men det gäller att få konstruktörerna att förstå PURmaterialens möjligheter.
UNIVERSALPLASTEN
Blir PUR svaret på konstruktörernas
dröm om monomaterialprodukter?
E
genskapsmässigt kan uretanplasterna se ut nästan hur som
helst. Det har varit materialgruppens stora fördel, men
också lite av dess nackdel, eftersom få konstruktörer kunnat lära sig att förstå och
utnyttja uretanplasternas komplexa egenskapsbild. Det är detta hinder som nu håller på att raseras med hjälp av kraftigt
utvecklad bearbetningsteknik. Nu är det
teknik- och metodutvecklarna som övertar
en del av ansvaret för att kunskapen om
PUR förs vidare till konstruktörerna. Och
mycket tyder på att de kommer att göra ett
bättre jobb än materialutvecklarna själva.
Nu är nämligen den bearbetningstekniska utvecklingen fokuserad på integrerade förlopp med integrerade material och
då är möjligheten att kombinera och blanda uretanplaster med vitt skilda egenskaper oumbärlig. Och det är just tillgången
till rader av kommersiellt utprovade uretanplastsystem, med högst varierande
egenskaper, som exploderat de senaste
22 pur i praktiken
åren. Konstruktörerna har fått en oerhört
mycket mera omfattande palett att måla
med. Fast det inser de flesta inte ännu.
Polyuretanindustrin anses av många nämligen vara lika gammaldags i sin förmåga
att kommunicera sin materialgrupps glada
evangelium som den är skicklig på att faktiskt utveckla tekniskt och miljömässigt
hyperintressanta material!
Bakgrunden till intresset för integrera-
de konstruktioner är förstås den kostnadsjakt som i första hand fordonsindustrin
tvingats intensifiera. Det sker i takt med att
nya internationella aktörer och gigantisk
överkapacitet pressat bilpriserna i en nedåtgående spiral som just nu hotar att slå ut
de klassiska jätteföretagen i branschen.
Det är förstås företeelser som indiska Tata
Nano, som håller på att slå en av de sista
spikarna i kistan för de etablerade biltillverkare som vant sig vid att prislappen på
en familjebil måste börja strax över kvartsmiljonen. Nano är en bil för drygt 16 000
svenska kronor. Visst, det är förmodligen
en skitbil, men den har fyra hjul, fyra dörrar, skivbromsar, motor, växellåda och
krockkudde – och den görs i stort sett helt
av limmade plastkomponenter…
Den som vill vara kvar på bilbyggarbanan om tio år måste bygga ännu bättre
bilar – mycket billigare. Det enda säkra
receptet för att lyckas med det heter automation och integration. Komplexa delar,
som t ex en bildörr, måste i stort sett kunna
tillverkas i ett enda integrerat automatiskt
förlopp– ”i ett skott”, med hårda och mjuka, blanka och matta, röda och svarta, t o m
gelartade och viskolestiska, detaljer totalt
integrerade – helst av samma material.
Och det materialet kommer i allt högre
grad att vara PUR-baserat.
Där finns den ena riktigt intressanta till-
växtpotentialen för polyuretaner på 5 – 10
års sikt. Det handlar om komplex teknikutveckling och det handlar om kunskap som
det går att tjäna pengar på, kanske snarare
PUR i praktiken
än enorma materialvolymer. Men därför är
också integrerade produkter ett tillväxtområde som inte kommer att drabbas av kiloprishöjningarnas förlamande effekt på
samma sätt som traditionella bulk-PURmarknader riskerar att göra.
De flesta är nämligen överens om att
miljöteknikutvecklingen och jakten på
energibesparingar kommer att vara den
andra stora tillväxtmotorn för uretanplaster. Det handlar framförallt om termisk
isolering, där nya byggnader kommer att
behöva mycket mera cellplastisolering
med bästa möjliga isoleringsegenskaper
per volymenhet. Redan räknar arkitekter
och byggherrar med helt andra variabler
än för bara några år sedan när det gäller att
välja isoleringsmaterial och det är när den
förväntade el- och oljeprisutvecklingen
börjar anta en nästan logaritmisk kurva
som det blir ett kraftigt säljargument att
kunna bygga hus som är förberedda för
framtidens kylnings- och uppvärmningskostnader.
Det innebär också att man på mycket kort
tid tvingats revidera äldre beräkningar av
när det lönar sig att tilläggsisolera existerande byggnader, t ex med invändigt
påsprutat PUR-skum. Nya kalkyler tyder
på att detta kan bli en ofantligt snabbväxande PUR-marknad på medellång sikt, dvs
10 -20 år.
Hela den här processen eldas på av en
intensiv miljöteknisk forskning, som
framförallt inriktas på att introducera biologiskt baserade råvarukomponenter. Tekniskt har väl inte den utvecklingen ännu
Först var det för
dyrt att isolera
med PUR. Nu är
det för dyrt att
låta bli.
tillfört uretanplasterna särskilt många
egenskapsmässiga fördelar, men materialgruppen håller på att kliva in i den mera
”rumsrena” grupp av s.k. ”bioplaster” som
är så tacksamma att marknadsföra i dessa
tider av resursbrist och mer eller mindre
utbredd ”kemikalienoja”.
Det här är tämligen säkra tillväxtområden, vars enda egentliga risk att misslyckas
är en ohejdad råvaruprisutveckling. Risken är redan uppenbar att polyuretanernas
volymutveckling fördröjs och förhindras
av att deras stigande kostnadsnivå ständigt
äter upp deras potential för kostnadsbesparingar och att allting ställer sig och stampar på samma plats. Om ytterligare en
jämförelse med fordonsindustrin tillåts
skulle man kunna dra paralleller med bensintankarna av plast, som i början var så
prismässigt, tekniskt och säkerhetsmässigt överlägsna att de tog i princip hundra
procent av marknaden på tio år. Nu riskerar de att tappa allting till stålplåten igen mest av prisskäl.
INDUSTRIELL LIMNING
OCH INGJUTNINGSTEKNIK
Automatiska och manuella
appliceringsmaskiner
En- och tvåkomponent polyuretaner
Sandwichpaneler - injekteringar
Kontakta oss
Tel 08-444 37 70
Fax 08-444 37 71
[email protected]
Alla plasdtbearbetare har väl vid det
här laget upptäckt den nya designfilosofi
som breder ut sig inom framförallt fordons-, elektronik och vitvaruindustrin och
som innebär att allting ”dubbelkonstrueras” för olika materialval. Blir ett material
för dyrt kan man praktiskt taget över natten byta till ett annat. Allt är färdigberäknat
och de alternativa, eller existerande, underleverantörerna står i ständigt materialmässigt stand-by-läge. Skälet är förstås att marginalerna definitivt inte tillåter materialprishöjningar på tiotals procent i kvartalet.
Mitt i allt detta pågår en högteknologisk
utveckling av PUR-användningen i medicinsk teknik. Där handlar det om volymmässigt avsevärt mindre marknader, men
forskningsinsatserna är av en nivå som
mycket sannolikt kommer att resultera i
spin-off-effekter på hela PUR-marknaden.
Men det riktigt spännande med PURutvecklingen är nog ändå de potentialer att
göra inbrytningar på helt jungfruliga
gigantmarknader som nu börjar skymta.
Det är t ex inte längre osannolikt att vi får
bildäck av termoplastisk PUR. På lite sikt
högpresterande däck och på mycket kort
sikt (inom ett år) icke-pneumatiska reservhjul. Och rotar man lite i patentbyråernas
nyinkomna ansökningar ska man finna att
PUR-baserade tekniker kommer att ge oss
ytbehandlingsmetoder och sammanfogningsteknik med så uppenbara fördelar att
PUR-användningen skulle kunna komma
att explodera om något decennium.
Men bara om PUR-tillverkarna mumlar
ur skägget och vågar berätta hur mycket de
kan… π
Vi gjuter
polyuretan
AB HJO BAKELIT
Tel 0503-102 06 Fax 0503-100 58
www.hjobakelit.se e-post: [email protected]
pur i praktiken 23
PUR i praktiken
PUR däckar
gummi till slut?
Den dagen konventionella bildäck av
gummi kan ersättas med pneumatiska
däck av formsprutad polyuretan har nu i
decennier varit lika efterlängtad av
plastindustrin som den varit ovälkommen av gummiindustrin. Men
gummitillverkarna har kunnat
känna sig lugna. PUR-däcken
har aldrig nått upp till den standard som gummidäcken erbjuder, varken komfortmässigt
eller när det gäller säkerhet,
hållbarhet och prestanda. T o m
PUR-industrin har medgett att
PUR-däcket för vanliga personbilar sannolikt får fortsätta att vara en
ouppnåelig dröm.
Men extremt snabb teknikutveckling
inom området PUR-elaster i kombination
med nytänkande produktionsteknik och
ekonomiska incitament för biltillverkarna
att få fram billigare punkteringsfria däck,
har åter satt det pneumatiska PUR-däcket i
fokus.
de att ”plastdäcken” visserligen är lite sämre än gummidäcken på nästan allt – men
absolut inte mycket sämre!
När sedan bilindustrilegenden
Ett marknadsmoget PUR-däck till slut? Amerityres
pneumatiska däck har visat sig ha oväntat bra egenskape. Det är billigt att tillverka och håller länge.
Storskalig användning av PUR-detaljer
inuti konventionella s.k. punkteringssäkra
gummidäck (t ex hos BMW) har visat att
vissa PUR-baserade termoelaster tål hårda
dynamiska belastningar och extrema friktionstemperaturer mycket bättre än gummiingenjörerna vågat tro. Och det har nu
öppnat flera mentala broar till tanken på att
riktiga ”hel-PUR-däck” kanske ändå är
möjliga. Och entusiasmen eldas på av hoppet om att kunna göra mycket billigare
däck i mycket enklare fabriker och dessutom kunna skörda miljöpoäng med materi24 pur i praktiken
Ingen vulkning! Det tar upp till 40 minuter att göra ett
gummidäck. Amerityre producerar ett PUR-däck på 3 minuter genom att ”rotationsgjuta” flytande PUR-komponenter i en delbar specialform. En anläggning som kan göra en
miljon PUR-däck om året kostar bara 5 miljoner dollar.
alval som gör däcken lätta att återvinna.
Så när amerikanska Amerityre presenterade sin nya teknologi att göra personbilsdäck av uretanelaster (som sannolikt med
hjälp av nanopartiklar blir självarmerande
och produceras med en teknik som ger
ytskiktet olika densitet på valfritt ställe i
formverktyget), kom det över 2500 bilteknikutvecklare och journalister till presentationen i Las Vegas. Showen blev inte sämre
av att en mycket hård körning med en
PUR-däckförsedd Chevrolet Corvette visa-
Lee Iacocca i TV betecknade Amerityres nya däck som ”det mest intressanta som hänt däckindustrin
sedan uppfinningen av radialdäcket” och klev in i bolagets styrelse
har det börjat rinna in rejält med
riskkapital till Amerityre. Tre bilfabriker och en mycket stor däcktillverkare lär vara seriöst intresserade
av massproducerade armerade
PUR-däck för i första hand lätta småbilar.
I november 2007 föll det sista hindret
för storskalig marknadsintroduktion av
PUR-däcken. Då klarade PUR-däcket den
nya standarden FMVSS 139 för personbilsdäck. Samtidigt offentliggjordes oberoende vägtester som visade att PUR-däckens
rullmotstånd var 36– 50 procent lägre än
för gummidäck med likadan slitbaneprofil
och enligt Amerityres egna mätningar
motsvarar det 8– 10 procent lägre bränsleförbrukning.
Lägg därtill en tillverkningsteknik som
reducerar produktionstiden per däck till
några minuter och det faktum att inga cancerogena oljor eller andra tillsatser
används, samt att UV- och ozonresistensen
gör att däcken håller längre i varmt klimat,
så förstår man uppståndelsen.
Men hör och häpna! PUR-industrin
själv, med ett par undantag, ställer sig
huvudsakligen mycket skeptisk π
PUR i praktiken
Allt i ett skott. Indiska Harita blev först i
världen med in-mould-lackerade, långfiberarmerade, PUR-detaljer. Båttillverkarna
är väldigt intresserade.
Målet är att inte måla
Krauss-Maffei har levererat tekniken
till världens första anläggning för tillverkning av fiberarmerade PUR-detaljer med
integrerad lackering inuti formverktyget.
Det är indiska at Harita TVS Technologies
Ltd som använder den totalintegrerade
metoden för att göra motorhuvar till sina
traktorer.
Det handlar om en s.k. LFI-process där
långa glasfibrer fuktas med pur-komponenterna i en blandningskammare innan
de skjuts in i en sluten form, vars ytor
lackerats med hjälp av en robot och därefter påsprutats bakom lacken med ett
spärrskikt som hindrar glasfibrerna i plasten att tryckas ut genom den yttersta lackytan.
Allt sker automatiskt och det är fullt
möjligt att på sedvanligt sätt integrera
gångjärn, lås och andra beslag så att en
fullt monteringsfärdig detalj lämnar
formverktyget. Redan lär ett antal båttillverkare stå på tur att börja använda tekni-
ken och en tillverkare av bussar undersöker om metoden kan användas för att
ersätta ersätta lackerad aluminium på
samtliga karosspaneler. π
CSM - Här sprutar idéerna fram
En av de allra mest snabbväxande till-
verkningsmetoderna inom PUR-teknik
är”PUR-CSM”, dvs PUR-Composite Spray
Moulding. Och bedömare inom bearbetningsledet tror att vi bara sett början på en
fullkomlig flodvåg av PUR-CSM-applikationer.
De tre stora utrustningsleverantörerna
Cannon, Hennecke och KraussMaffei
utvecklar nu avancerad teknik för PURsprutning med olika slag av långfiberarmering och det handlar om hyperflexibla system som medger att både ofyllda och fyllda,
armerade och oarmerade, hårda och mjuka,
stora och små, produkter kan tillverkas i
samma maskiner om vartannat. Hennecke
har t ex kommersiella doseringssystem där
ett och samma blandningshuvud kan appli26 pur i praktiken
cera PUR i en takt av allt mellan 30 och 300
gram i sekunden. Det betyder att man, i ett
sammanhängande arbetsmoment, kan producera t ex en glasfiberarmerad styv panel,
förse den med ett elastiskt ytskikt och lägga
på tätningslister och tunna packningar.
Metoden kan varieras extremt mycket och
den är synnerligen lämplig när man kräver
materialmässigt optimerade konstruktioner
med avancerade tekniska egenskaper, låg
vikt, hög styvhet och korta produktionsförlopp. Det började med lätta sandwichgolv
och integrerade dörrsidor för personbilar
och nu står tillverkarna av sportutrustning,
möbler, byggmaterial och liknande i kö för
att testa metoden.
Teknikutvecklarna har också kommit
långt med metoder att använda extremt
långa växtfibrer som armeringsmaterial i
PUR-CSM-konstruktioner som lär bli
ytterst styva, extremt lätta och har så högt
naturfiberinnehåll att de kan räknas in i den
eftertraktade kategorin ”biomaterial” – i
synnerhet om man utnyttjar någon av de
nya biobaserade råvarukomponenter som
nyss kommit på marknaden.
Men det anses lika intressant att spruta
fram riktigt tjocka paneler med speciella
fyllmedel som kan skräddarsys för att ge
plattan önskade akustiska dämpningsegenskaper, eller supertunna och väldigt styva
plattor med stenskottsäker klass-A finish i
kombination med tekniskt funktionella
(varför inte t ex elektriskt ledande) skikt.
Fordonskonstruktörerna gnuggar händerna. π
PUR i praktiken
100 procent integration
Krauss Maffei ligger också bakom den
s.k. SkinForm-metoden som kombinerar
konventionell formsprutning med reaktionsformsprutning (RIM) på ett sätt som
möjliggör tillverkning av detaljer med både
termoplastdelar och uretanplastkomponenter i ett enda produktionssteg. Tekniken
har utvecklats i samarbete med Fischer
Automotive Systems och Bayer MaterialScience.
Ett rotationsformbord bär den formsprutade skelettdetaljen medan den förflyttas till
Snabbt, fortfarande ganska billigt och – med
rådande energiprisutveckling – oerhört lönsamt; påsprutning av
uretancellplast direkt på
tak och andra invändiga
ytor.
en eller flera integrerade maskinstationer
där uretanplast eller uretancellplast appliceras på ett sätt som gör att maskinen lämnar
ifrån sig totalintegrerade och helt monteringsfärdiga kombimaterialdetalj i flera färger. Det kan handla om detaljer med omväxlande hårda och mjuka delar i ”ett skott”.
Tekniken är helt marknadsmogen genom
att KraussMaffei anpassat den till sina existerande formsprutningsmaskiner i kombination med flerfärgs-blandningshuvud för
PUR-doseringen. π
Det roterande formbordet i Krauss-Maffeis SpinFormmaskiner är grunden för den utvecklade s.k. SkinFormmetoden. Den innebär att formsprutade termoplaster
och polyuretaner av olika slag kan integreras i en enda
produkt som tas ur formen, mer eller mindre monteringsfärdig. En bildörrpanel är ett typiskt exempel. Foto:
Krauss Maffei.
PUR-marknaden slår i taket
den globala marknaden för takbeklädnad förväntas växa med knappt tre procent
om året och nå 10 miljarder kvadratmeter
om året 2012. Det handlar då om material för
minst 400 miljarder kronor och det är i USA
och Kina som merparten av tillväxten sker.
Siffrorna är högintressant läsning för alla som
jobbar med polyuretan eftersom uretancellplaster förväntas bli en av de verkliga vinnarna när
det gäller nya takkonstruktioner. Särskilt kombinationer av cellplaster och termoplastiska
elaster i folieform kommer att revolutionera
marknaden för byggnadstak. Det framgår av en
alldeles färsk studie som gjorts av Freedonia. π
Slangar
Tätningslister
Gummiprodukter
Beläggning av
valsar och hjul
i gummi och polyuretan
Det ställs höga krav på prestanda och tillförlitlighet
när det gäller beläggning av valsar och hjul och val
av material har stor betydelse för resultatet.
Genom våra långa relationer med våra kunder har
vi på Unimer skaffat oss unika kunskaper som vi
gärna delar med oss av.
Träffa oss på Elmia Subcontractor i monter B01:61
Unimer Plast & Gummi AB
tel 035 -14 41 00
·
·
Gjutaregatan 11
fax 035 -12 70 27
·
·
302 60 Halmstad
[email protected]
·
www.unimer.se
pur i praktiken 27
Polyurethan-EN_SP-191x251-Final_neu.qxd
22.09.2008
12:21 Uhr
Seite 1
The Sky is
the Limit.
What do sports, the automotive and furniture
industries, architecture, medical technology,
fashion and leisure activities have in common?
They all need the universally applicable material
polyurethane for the most diverse range of purposes
from damping, insulating and constructing to
designing, protecting and inventing.
Without polyurethane, daily life would be (almost)
unmanageable.
By the way, should you find an area in which
polyurethane is not represented – rest assured,
we are already working on it.
Get Ahead with
Polyurethane.
For further information please contact: Roger Hwatz, Tel.: +46 31 332 25 87
e-mail: [email protected], www.elastogran.com