Segunda parte: elastómeros de poliuretano.
Como se desprende de lo anterior, las propiedades físicas y mecánicas de los poliuretanos pueden ser fundamentalmente diferentes. Como me dedico a la producción de autopartes a partir de elastómeros monolíticos de poliuretano, y este artículo está dedicado a esto, trataremos de describir las propiedades “generales” para esta clase de poliuretanos. Cabe señalar que los fabricantes de componentes básicos de poliuretanos son solo unos pocos en el mundo, por lo tanto, los procesadores de conciencia prácticamente no tienen diferencias fundamentales en las propiedades físicas y mecánicas, y en este sentido el poliuretano estadounidense, japonés o australiano no es muy diferente del nuestro.
Entonces, en general, estamos interesados en las siguientes propiedades físicas y mecánicas:
- Dureza. El significado físico es la capacidad de un material para resistir la incorporación de otro material en él. En el caso de autopartes, la deformación de una parte cuando se le aplica una fuerza depende principalmente de la dureza. Objetivamente, cuanto mayor es la dureza, más fuerte es la conexión de las partes entre sí, menor amortiguación de vibraciones, mayor es la carga sobre el metal. Por lo general, en la industria automotriz, se usa caucho con una dureza de 65-70 de acuerdo con Shore A. Esto se debe principalmente al hecho de que el caucho pierde bruscamente la resistencia a la tracción al aumentar la dureza. Los procesadores de poliuretano pueden cambiar la dureza de las piezas fabricadas en un rango bastante amplio sin dañar significativamente otras propiedades. Fabricamos piezas codificadas por colores: naranja – 71A, verde – 80A, azul – 87A, y bajo pedido o en productos especiales – hasta 98A.
- Fuerza de tracción. Todo está claro por el nombre aquí: el esfuerzo que se debe aplicar para romper el material. Según esta característica, el poliuretano supera significativamente a casi todas las marcas de caucho. Entonces, el máximo para muchas marcas es menos de 36 N / mm2, nuestro poliuretano tiene 47 N / mm2. Esto es lo que permite que las piezas de poliuretano resistan grandes cargas sin romperse, lo que a su vez proporciona un mayor recurso.
- Fuerza de desgarro. Se diferencia de la resistencia a la tracción por la presencia de una incisión, un concentrador de tensión durante las partes a la tracción. Un indicador extremadamente importante para piezas que son más complejas que el buje, especialmente aquellas usadas en lugares que no están completamente cubiertos por metal. Para la mayoría de los materiales (incluido el poliuretano), esta cifra es varias veces menor que la fuerza de tracción.
- Deformación residual. La capacidad del material para recuperarse después de una larga carga constante en una dirección. Por lo general, si todo lo demás es igual, es inversamente proporcional a la dureza: cuanto más duro es el material, más difícil es aplastarlo, pero peor restaura su forma original. Todos los materiales, incluido el acero, tienen deformación residual, pero es extremadamente importante para los elastómeros: para una máquina parada en un lugar durante mucho tiempo, todos los bujes y bloques silenciosos cargados se deforman, el orificio del eje se vuelve ovalado y la holgura resultante no puede repararse de ninguna manera: hay una reacción.
- Resistencia a la abrasión. Hay una medalla de dos lados: dentro de cada clase de materiales, cuanto más blanda es la muestra, menos susceptible a la abrasión. Sin embargo, incluso los poliuretanos para automóviles más duros son más resistentes a la abrasión que el caucho. La arena que ha caído dentro del bloque silencioso probablemente borrará el metal que el poliuretano.
- Adhesión al metal. Muchas piezas de automóviles de goma están soldadas con accesorios de hierro. Y aquí, quizás, el mayor problema de las piezas de repuesto de poliuretano: la adhesión del caucho a menudo es más fuerte y, lo más importante, tecnológicamente más estable que el poliuretano. Hay varios trucos tecnológicos para procesar accesorios y poliuretano para una mejor unión, pero todos son imperfectos. Por lo tanto, la empresa Poliuretano produce muchos bloques silenciosos, incluso en la versión prensada, con piezas metálicas no soldadas.
- Resistencia a las heladas. La capacidad del material para no perder elasticidad a bajas temperaturas. Y justo aquí, algunos poliuretanos superan por completo al caucho: incluso el caucho no muy duradero con un alto contenido de plastificantes pierde casi por completo la elasticidad a -40. Probamos las anteras de nuestra producción en un recipiente con “hielo seco”, una fase sólida de dióxido de carbono, aproximadamente -73 grados centígrados (aproximadamente porque ninguno de nuestros termómetros ya puede medir esto), la antera, aunque con dificultad, pero doblada.
- Estabilidad y durabilidad durante la operación. La mayoría de las gomas son inestables para los combustibles y lubricantes, pero lo más importante es que se degradan con el tiempo en condiciones normales. Esto se debe principalmente a la liberación de modificadores de caucho no unidos y la re-vulcanización de las moléculas de caucho. Cualquier entusiasta de los automóviles ha visto que los casquillos se agrietan y pierden elasticidad, y sabe que los sustitutos chinos pierden sus propiedades mucho más rápido que los originales. Los poliuretanos no temen a los combustibles y lubricantes y a la química de las carreteras. El proceso de obtener dureza, aunque lleva toda su vida, es extremadamente lento (un par de unidades Shore A durante diez años). Lo único es que temen la radiación ultravioleta sin tinte, lo que, sin embargo, no es muy crítico para la mayoría de las piezas de automóviles.
Como dije anteriormente, todas estas propiedades son, en cierta medida, “programables”: al cambiar la composición de la mezcla, introducir copolímeros y aditivos, cambiar las condiciones de reacción, preparar los componentes y otros trucos, puede cambiarlos significativamente. Lo que estamos haciendo: en nuestra fábrica, al mismo tiempo, se procesan docenas de poliuretanos diferentes solo en la producción en serie, y para pedidos especiales cambiamos rápidamente la composición.
Los fabricantes de materias primas de poliuretano producen componentes básicos y prepolímeros (componentes parcialmente reaccionados). Tienen sus propias composiciones recomendadas para diferentes aplicaciones, pero trabajan muy lentamente con modificaciones, y no es que sean reacios a comunicarse, pero son muy lentos en absoluto. Lentamente, esto demora seis meses en emitir la factura, y luego resulta que olvidaron encender el catalizador, pero no funciona sin el catalizador, entregan el catalizador seis meses después, durante el cual el lote experimental queda inutilizable … en resumen, todo es muy difícil. Ah, sí, olvidé decir: la vida útil de los componentes puros para el poliuretano es de unas pocas semanas, la vida útil de los que reaccionan parcialmente es de unos pocos meses. Es casi imposible traer isocianato puro, se “irá mal” en la aduana.
Por lo tanto, nos asociamos con un proveedor confiable de prepolímeros, componentes parcialmente reaccionados. Esto reduce un poco nuestra libertad en las modificaciones de material, pero por lo demás es idéntico al procesamiento directo de isocianato y, lo que es más importante, nos brinda la oportunidad de corregir rápidamente los parámetros tecnológicos de los componentes.