Что такое полиуретан, его характеристики и применение

Развитие технологий то и дело приводит к появлению новых материалов. Настоящую революцию для человека вызвал полиуретан, появление которого открыло двери в ряд дополнительных отраслей.

Что такое полиуретан

Полиуретан представляет собой искусственный материал, который может обладать разными характеристиками. Можно создать эластичную структуру, которая будет растягиваться как резина, или жесткую пластмассу. Распространение получила пена, которую широко используют в качестве герметика или утеплителя.

Различные структуры получаются вследствие смешивания разных компонентов. Возможных вариаций существует бесконечное множество. Первый раз был получен в 1937 году в Германии. Затем производство распространилось по миру. Сейчас используется в огромном количестве отраслей.

У него имеется ряд конкурентов, которые в чем-то превосходят, а в чем-то уступают полиуретану.

Свойства полиуретана

Свойства зависят от конкретных структуры и состава. Но все полимеры объединяет высокий параметр эластичности. Полимер способен менять свои размеры под воздействием нагрузки, а затем возвращаться в исходное положение. Причем ресурс деталей высок. Можно прикладывать усилие до 50 МПа, при том, что итоговые деформации будут минимальные.

Важно! Полимер довольно прочен и отличается пониженной чувствительностью к температурам. Он практически не меняет своих свойств и функциональных характеристик при температуре от -60 до +80 градусов.

*

Свойства:

• У полиуретана высокая твердость.
• Износостойкость.
• Эластичность даже при высокой твердости.
• Устойчивость к грибкам, плесени и появлению разных микроорганизмов, нарушающих структуру.

Технические характеристики

Технические характеристики полиуретанов могут различаться, однако их объединяет несколько параметров:

• Механическая прочность разного полиуретана.
• Устойчивость к истиранию.
• Эластичность.
• Широкий диапазон рабочих температур.
• Диэлектрические свойства.
• Малая теплопроводность.
• Маслостойкость.
• Химическая стойкость к растворителям.
• Водостойкость.

В целом полимер надежен. Но стоит отметить, что эксплуатация деталей из полиуретана в условиях пониженных температур может привести к повышению хрупкости и потере полезных свойств.

Преимущества и недостатки

*

Как и другие материалы, полиуретан имеет преимущества и недостатки, которые отличают его от аналогов. К преимуществам можно отнести:

• Долговечность и медленное старение.
• Выдерживает большие нагрузки.
• Хорошо восстанавливает форму после механических деформаций.
• Эластичность.
• Практически не прилипают загрязнения.
• Гораздо меньший вес, по сравнению с металлическими деталями.
• Не проводит электричество.
• Устойчив к воздействию различных абразивов.

Полиуретан гораздо дешевле других материалов, что позволяет значительно снизить затраты на производство деталей. Механизмы из полиуретана работают практически бесшумно, так как детали не сильно трутся друг об друга и не вызывают скрежета.

По сравнению с металлом, требует гораздо меньших затрат на обслуживание. Выделяется повышенной стойкостью к воздействиям, упругостью и твердой поверхностью, на которой сложно оставить царапины. Воздействие температур не сильно влияет на свойства, так как рабочий диапазон довольно широкий. Отдельно стоит выделить небольшой вес, который представляется принципиальным фактором во множестве механизмов и деталей.

Существует возможность создания вещества с любыми необходимыми свойствами. Преимущественно, это касается коэффициента трения для полиуретана. Он может быть любым.

Важно! Полиуретан в процессе использования может менять свои размеры вплоть до 600%, а затем возвращаться к исходному положению. Ни один другой распространенный материал такими свойствами не обладает.

Но не обошлось и без недостатков. К минусам полиуретана относят:

• Сложности по переработке отходов.
• При низких температурах материал становится хрупким и быстро разрушается под воздействием нагрузки. Эластичность практически нулевая.
• Плохая сопротивляемость к скручиванию.
• Вспененный материал дает усадку, что может приводить к нечетким очертаниям и нарушению формы.
• Отсутствие воздухопроницаемости делает материал малопригодным для изготовления некоторых деталей.

Иногда возникает вопрос, вреден ли для человека полиуретан. Чтобы на него ответить, надо знать состав конкретного материала. А так как они различаются, то точного ответа никто не даст. Некоторые компоненты могут действительно быть опасными для здоровья, но в большинстве случаев все в пределах нормы.

Виды полиуретана

*

Есть много видов материала, каждый из который обладает своими характеристиками. Но практически во всех странах самое важное место занимают три основных типа промышленного полиуретана.

Адипрены

Материал, отличающийся высокими показателями эластичности и прекрасно удерживающий форму. Адипрены широко применяются для создания покрышек, прокладок, различных покрытий. Главным назначением материалов считают защиту других деталей конструкций от износа, вызванного повышенной, повторяющейся нагрузкой.

Вулколланы

Отдельная группа материалов, которые способны работать при температуре до +120 градусов. Такой показатель позволяет использовать детали в большом количестве отраслей, связанных преимущественно с созданием опор или втулок.

Вулкопрены

Тип, который редко используется в чистом виде. Обычно вулкопрены применяют вместе с другими полимерами, чтобы придать им необходимые прочностные свойства.

Области применения

За счет своих свойств полимер нашел применение в целом ряде отраслей. Материалы разных структур выполняют принципиально различающиеся, а порой даже противоречащие задачи:

• Жидкими полимерами обычно проводят обработку строительных конструкций, кузовов и многого другого. Это позволяет добиться повышения устойчивости к воздействиям.
• В виде пены материал часто используют для утепления разных поверхностей. Из листового проката делают опоры для колес, штампы, плитку, плинтусы и многое другое.
• Свойства материала позволяют применять его в качестве прокладок в различных технических конструкциях. Такой подход уберегает деталь от преждевременного выхода из строя и обеспечивает стабильную работу на протяжении длительного срока.
• Широко применяют в производстве обуви, делая из него подошвы и заменители кожи. Однако отсутствие воздухопроницаемости делает такую обувь комфортной далеко не для всех.
• Материал позволяет создавать проработанные модели имплантатов для медицины, что вкупе с механическими характеристиками делает полимер довольно распространенным материалом для протезов.
• В машиностроении можно встретить большое количество деталей из подобных полимеров.

Производство

*

Детали из полиуретана создаются различными способами, среди которых литье, прессование, экструзия, заливка и многое другое. Наиболее распространено литье, которое не требует использования большого количества дополнительных дорогих инструментов. В данном случае могут использоваться простые формы, просто повторяющие облик необходимой детали.

Сейчас на рынке можно увидеть материал в разных формах: от жидкого до готовых монолитных деталей. Стоит отдельно выделить напыляемый полиуретан, который можно наносить тонким слоем на различные поверхности.

Объемы производства растут с каждым годом. И спрос на детали из этого материала не уменьшается. Он дешев, функционален и долговечен. А для большинства деталей этого более чем достаточно.

Литье изделий

*

Наибольшее распространение получило литье деталей из полиуретана. В данном случае, для создания детали, материал в жидком, расплавленном виде заливают в форму. Затем подвергают охлаждению. И на этом производство может завершаться. Иногда требуется еще конечная обработка в виде удаления заусенцев и лишних слоев. Однако для многих деталей это не принципиально.

Так можно создавать детали даже со сложной геометрией. Нужно подобрать форму. Процессы производства легко автоматизируются, что дает возможность создавать детали большими партиями, значительно удешевляя процесс. Чтобы ускорить производство может применяться высокое давление. Тут процесс напоминает изготовление деталей из обычной пластмассы.

Распространение получило и нанесение поверхностного слоя из полимера на металлическую деталь. Такой подход делает деталь более защищенной от воздействий. Нанесение может производиться вручную или при помощи станков.

Стоимость полиуретана

На рынке есть много полиуретанов разных видов и от разных компаний. Цены могут разительно отличаться. Стоимость зависит от фирмы, типа, формы и целого ряда дополнительных параметров. Рассмотрим цены на наиболее распространенные виды проката:

• Лист 500х500 мм с толщиной 5 мм будет стоить около 1000 рублей. При оптовой закупке цену могут снизить примерно вдвое. Пластины с толщиной 10, 20, 80 мм будут стоить 1600, 2400, 6000 рублей соответственно.
• Стержни 20 мм стоят 80 рублей. От 35 мм обойдется в 300 рублей за штуку. 50 мм – 400 рублей. Начиная со 100 мм цены растут резко. За 100 мм нужно отдать 1600 рублей, а за 200 мм уже от 9 500 рублей.

Жидкий материал продается на вес. Цена находится в пределах 500 рублей за 1 кг. Но это касается отечественного материала. Импортный может стоить в два, а то и в три раза дороже.