Дунапрени (пенополиуретани, пяни)

Пяната е обект, образуван от улавяне на джобове на газ в течност или в твърдо състояние.

Гъба за баня и горният слой на чаша бира са примери за пяна. В повечето пени обемът на газа е голям, с тънки филми от течност или твърдо отделяне на регионите на газ.

Твърдите пени могат да бъдат затворени клетки или отворени клетки. В затворена клетъчна пяна, газът образува дискретни джобове, всеки напълно заобиколен от плътен материал. В пяната с отворени клетки, газовите джобове се свързват помежду си. Гъба за баня е пример за пяна с отворени клетки: водата лесно тече през цялата структура, измествайки въздуха. Подложка за къмпинг е пример за пяна от затворени клетки: газовите джобове са запечатани един от друг, така че подложката не може да се накисва с вода.

Пяна може да се отнася и за нещо, което е подобно на пяна, като квантовата пяна, полиуретанова пяна, XPS пяна, полистирол, фенол или много други произведени пени.

Твърдите пени, както отворени, така и затворени клетки, се считат за подклас на клетъчни структури.

Формация

Необходими са няколко условия за образуване на пяна: трябва да има механична работа, повърхностни активни компоненти (повърхностно активни вещества), които намаляват повърхностното напрежение и образуването на пяна по-бързо от разпада му.

Приложения

Течни пенопласти

Течните пени могат да се използват като противопожарна пяна. В някои отношения, квасът е пяна, тъй като маята кара хляба да се издига, като произвежда малки мехурчета газ в тестото. Тестото традиционно е разбрано като затворена клетъчна пяна, в която порите не се свързват помежду си. Рязането на тестото освобождава газа в мехурчетата, които са нарязани, но газът в останалата част от тестото не може да избяга. Когато тестото се оставя да се повиши твърде много, тя се превръща в отворена клетъчна пяна.

Твърди пени

Твърдите пени са клас леки клетъчни инженерни материали. Тези пени обикновено се класифицират в два типа, въз основа на структурата на порите: отворени клетъчни структурирани пени и пени от затворени клетки. При достатъчно висока разделителна способност на клетките, всеки тип може да се третира като непрекъснат или “континиум” материал и се нарича клетъчно твърдо вещество с предвидими механични свойства.

Отворени клетъчни структурирани пяни съдържат пори, които са свързани помежду си и образуват взаимосвързана мрежа, която е сравнително мека. Откритите пени се напълват с каквото ги обгръща. Ако се напълнят с въздух са добър изолатор, но, ако отворените клетки се запълнят с вода, изолационните свойства ще бъдат намалени. Последните проучвания поставят акцент върху изучаването на свойствата на отворените клетъчни пени като изолационен материал. Гумата от пяна е вид пяна с отворени клетки.

Затворените клетъчни пени не разполагат с взаимосвързани пори. Пени от затворен тип обикновено имат по-висока якост на натиск поради техните структури. Въпреки това, пени от затворени клетки също са, като цяло по-плътни, изискват повече материал, и в резултат на това са по-скъпи за производство. Затворените клетки могат да бъдат запълнени със специализиран газ, за да се осигури подобрена изолация. Пени със затворена клетъчна структура имат по-висока стабилност, нисък коефициент на поглъщане на влага, и по-висока якост в сравнение с отворени клетъчни-структурирани пени. Всички видове пяна са широко използвани като сърцевина материал в сандвич-структурирани композитни материали.

Най-раннио известно инженерно използване на клетъчни твърди вещества е с дърво, което в своята суха форма е затворена клетъчна пяна, съставена от лигнин, целулоза и въздух. От началото на 20-ти век се използват различни видове специално произведени твърди пени. Ниската плътност на тези пени ги прави отлични като топлоизолационни и флотационни изделия, а тяхната лекота и сгъстяване ги правят идеални като опаковъчни материали и пълнежи.

Синтактична пяна

Специален клас от пени със затворена клетъчна структура, известена като синтактична пяна. Съдържа кухи частици, вградени в матричен материал. Предимството на синтактичните пени е, че те имат много високо съотношение якост към тегло, което ги прави идеални материали за много приложения, включително дълбоководни и космически. Синтактичната пяна може да се преоформя многократно, когато се нагрява над определена температура и се охлажда. Полиуретановата мемори пяна има много възможни приложения.

Интегрална повърхностна пяна

Интегралната повърхностна пяна, т.нар. self-skin foam, е вид пяна с плътна повърхност и сърцевина с ниска плътност.Може да се формира в процес на отворен форма или в затворена. В процеса на отворена форма два реактивни компонента се смесват и се изсипват в отворена форма. След това формата се затваря и сместа се оставя да се разшири и втвърди. Примери за изделия, произведени по този процес, включват подлакътници, бебешки седалки, подметки за обувки и матраци. Процесът със затворена форма, по-известен като реакционно шприцоване (RIM), инжектира смесените компоненти в затворена форма под високо налягане.

Общо за полиуретана

Полиуретанът е полимер (полиестер), който се произвежда от изоамини и алкохоли. Полиуретановите покрития и лепила в много случаи се получават от изоцианати, които се смесват с друг компонент – различни съединения с активен атом на водорода, епоксидни смоли или техните производни с амини. Използва се качеството на сместа да експандира многократно с управлявамо забавяне.
Полиуретанът (2,5 % от общото производство на пластмаси в Германия) се използва във вид на мека до много твърда пяна като топлоизолация в строителството, за производството на машинни елементи, като покритие (прави бойните самолети практически невидими за радара), лепило и др.