Как понятно из написанного в первой части, 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.
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
Добрый вечер! Натолкнулся на вашу статью, что то понял, что то нет. Делаю штучно электроэвакуаторы на трех колесах. На сво. Мотор колеса при проколе, сложно отремонтировать. А проколы бывают. Подскажите каким составом заполнить шины. Шины маленькие от электровелосипедов
Владимир, доброго дня! ООО «Полиуретан» специализируется на серийном изготовлении авто-, мотозапчастей и промышленных комплектующих. Заполнение шин полиуретаном возможно и такую технологию предлагают другие компании на рынке. Поищите в интернете на тему: наполнение внутреннего пространства полиуретаном TYRE FILL (двухкомпонентная система холодной полимеризации).
Mese sito una máquina de inyección para elastomero de poliuretano
¡Gracias por contactarnos! No suministramos máquinas de moldeo por inyección. Nos especializamos en la fabricación de productos terminados de poliuretano fundido. Nuestra empresa produce repuestos, juntas, rodillos, amortiguadores y otros componentes de poliuretano. Lamentablemente, no ofrecemos asesoramiento sobre la selección de equipos de moldeo por inyección. ¡Gracias por su comprensión!