Меню Закрыть

Немного о полиуретане | Часть 2. Эластомеры

полиуретановые автозапчасти

Часть вторая, полиуретановые эластомеры.

Как понятно из написанного выше, физико-механические свойства у полиуретанов могут быть принципиально разные. Поскольку я все-таки занимаюсь производством автозапчастей из полиуретановых монолитных эластомеров, и статья посвящена именно этому, попробуем описать “общие” свойства именно для этого класса полиуретанов. Тут надо заметить, что производителей базовых компонентов полиуретанов – считанные единицы в мире, поэтому принципиальных отличий в физмехе у добросовестных переработчиков практически нет, и, скажем, американский, японский, или австралийский полиуретан по физмеху не сильно отличается от нашего.

Итак, в общем нас интересуют следующие физико-механические свойства:

  • Твердость. Физический смысл – способность материала сопротивляться внедрению в него другого материала. В случае автозапчасти от твердости зависит в первую очередь деформация детали при приложении к ней силы. Объективно больше твердость – сильней связь деталей между собой, меньше гашение вибраций, больше нагрузка на металл. Обычно в автомобильной промышленности используют резины с твердостью 65-70 по Шору А, это связано во многом с тем, что резина резко теряет прочность на разрыв при повышении твердости. Переработчики полиуретанов могут в довольно широких пределах менять твердость изготавливаемых запчастей без существенного ущерба для других свойств. Мы изготавливаем детали с цветовой маркировкой: оранжевые – 71А, зеленые – 80А, синие – 87А, ну и по запросу либо в специальных изделиях – до 98А.
  • Усилие на разрыв. Тут все понятно из названия – усилие, которое необходимо приложить для разрыва материала. По этой характеристике полиуретан существенно выигрывает почти у всех марок резин. Так, максимум для ГОСТовых марок – менее 36 Н/мм2, у нашего полиуретана – 47 Н/мм2. Именно это позволяет полиуретановым деталям выдерживать бОльшие нагрузки без разрывов, что в свою очередь дает бОльший ресурс.
  • Усилие на раздир. Отличается от усилия на разрыв наличием надреза/надсечки – концентратора напряжений при растяжении детали. Крайне важный показатель для деталей сложней втулки, особенно использующихся в не до конца закрытых металлом местах. Для большинства материалов, включая полиуретан, в разы и на порядки ниже усилия на разрыв.
  • Остаточная деформация. Способность материала восстанавливаться после длительной постоянной нагрузки в одном направлении. Обычно при прочих равных обратно пропорциональна твердости – чем тверже материал, тем сложней его смять, но тем хуже он восстанавливает начальную форму. Остаточная деформация есть у всех материалов, включая сталь, но для эластомеров она крайне важна: у долго стоящей на одном месте машины все нагруженные сайлентблоки и втулки деформируются, отверстие под ось становится овальным, и образовавшуюся слабину невозможно исправить практически никак – сайлентблок/втулка получают люфт.
  • Абразивостойкость. Тут тоже двусторонняя медаль: внутри каждого класса материалов чем мягче образец, тем он менее подвержен абразивному износу. Впрочем, даже самые твердые автомобильные полиуретаны более стойки к абразиву, чем резины, и попавший внутрь сайленблока песок скорее сотрет металл, чем полиуретан.
  • Адгезия к металлу. Очень многие резиновые автозапчасти спаяны с железной арматурой. И тут, пожалуй, самая большая проблема полиуретановых запчастей: адгезия резины часто сильней, а главное – технологически стабильней чем у полиуретана. Существует ряд технологических ухищрений по обработке арматуры и полиуретана для лучшей склеиваемости, но все они неидеальны. Поэтому компания Полиуретан многие сайлентблоки выпускает в том числе в запрессованном варианте, с неприваренными металлическими частями.
  • Морозостойкость. Способность материала не терять эластичности при низких температурах. И вот как раз тут некоторые полиуретаны выигрывают у резин вчистую: даже непрочные резины с большим содержанием пластификаторов почти полностью теряют эластичность при -40. Мы проверяли пыльники своего производства в контейнере с “сухим льдом” – твердой фазой углекислоты, ориентировочно -73 градуса по цельсию (ориентировочно потому что ни один из наших термометров такое мерить уже не умеет), пыльник с трудом, но гнулся.
  • Стабильность и долговечность в условиях эксплуатации. Большая часть резин неустойчивы к ГСМ, но главное – деградируют со временем при нормальных условиях. Это связано в первую очередь с выходом несвязанных резиной модификаторов и перевулканизацией самих молекул резины. Любой автолюбитель видел растрескавшиеся и потерявшие эластичность резинки, и знает что китайские/российские заменители теряют свои свойства значительно быстрей “родных”. Полиуретаны не боятся ГСМ и дорожной химии, процесс набора твердости хоть и идет весь срок жизни, но крайне медленно (пара единиц по Шору А за десять лет), единственное – без красителя боятся ультрафиолета, что впрочем не очень критично для большинства автозапчастей.

Как я уже говорил выше, все эти свойства в какой-то мере “программируемые” – изменением состава смеси, введением сополимеров и добавок, изменением условий реакции, подготовкой компонентов и прочими ухищрениями можно в значительной мере их менять. Чем и занимаемся: на нашем производстве одновременно перерабатывается с десяток разных полиуретанов только в серийной продукции, а для заказной/промышленной мы оперативно меняем композицию.

полиуретановые автозапчасти

Производители базовых компонентов полиуретанов выпускают как базовые компоненты, так и преполимеры (частично прореагировавшие компоненты), имеют свои рекомендованные композиции для разных применений, но очень медленно и неповоротливо работают с модификациями, и не то чтобы неохотно общаются, но сильно уж медленно у них все. Медленно – это когда на выставление счета уходит полгода, а потом оказывается что в счет забыли включить катализатор, а без катализатора оно не работает, катализатор поставляют еще через полгода, за это время опытная партия приходит в негодность… короче, сильно все тяжело. Ах да, забыл сказать: время жизни чистых компонентов ПУ – единицы недель, время жизни частично прореагировавших – единицы месяцев. Привезти чистый изоцианат практически нереально, он “протухнет” еще на таможне.

Поэтому мы сотрудничаем с надежным проверенным поставщиком преполимеров – частично прореагировавших компонентов. Это несколько снижает нашу свободу в модификациях материала, но в остальном идентично прямой переработке изоцианата, а главное – дает нам возможность оперативно править технологические параметры компонентов.

Если у вас возникли вопросы о полиуретане – задавайте, постараюсь ответить. Михаил Колесников, m.kolesnikov@polyurethan.ru

Добавить комментарий