Полиуретаны – это эластичные полимеры, которые отличаются химическим составом и строением, но обязательно содержат уретановые группы –NHCOO–, от которых и получили своё название. Первоначально полиуретаны как коммерческий продукт появились в США и Германии в 30-е годы XX века, перед началом Второй мировой войны, и были предназначены для замены дорогостоящих натуральных каучуковых резин, а также пробки и даже стали использоваться в военной промышленности. Создателем первого полиуретана считается всемирно известный ученый Байер (Германия), который совместно со своими сотрудниками синтезировал первые полиуретановые эластомеры. Уже в 1944 году в Германии, а в 1957 году и в США началось промышленное производство полиуретанов на основе сложных полиэфиров. С тех пор полиуретаны навсегда заняли свою нишу в промышленности как резиновытесняющая продукция. В СССР исследования в этом направлении были начаты только в 60-х годах и велись в нескольких НИИ при Академии Наук СССР.
После многолетних исследований было создано множество марок полиуретанов, значительно различающихся по своим характеристикам, возможностям и сферам применения. На настоящее время можно уверенно сказать, что современный полиуретан может успешно заменять как резины различных марок, каучуки, пластики так и металл. Одной из главных характерных особенностей полиуретанов является широкий диапазон твердости получающихся изделий (от 40 до 98 единиц по Шору, шкала А). Так, полиуретан твёрдостью 40 единиц по Шору будет мягким и эластичным, а твердостью 98 единиц – твёрдым как сталь.
Полиуретановые изделия имеют отличные механические характеристики – высокую абразивную стойкость (в 3-5 раз выше, чем у резины), эластичность (выдерживают растяжение до 1000%), прочность (в 20-25 раз превышает прочность резины), высокое сопротивление разрывам и многократным деформациям, прекрасную адгезию к металлам (прочность связи полиуретан-металл значительно выше, чем в аналогичных резинометаллических соединениях), вибростойкость и упругость при низких температурах, высокую стойкость к значительным неравномерным нагрузкам (до 105 МПа).
Полиуретаны мало подвержены старению, имеют низкую температуру стеклования. Они характеризуются стойкостью к агрессивным средам, в том числе, к минеральным маслам, бензину, щелочам, кислотам, к большинству органических растворителей, к озону и ультрафиолетовым лучам, к морской воде. Полиуретаны обладают высокими диэлектрическими свойствами.
Там, где присутствуют большие знакопеременные механические нагрузки, большие диапазоны рабочей температуры (рабочая температура для большинства полиуретанов от –60°C до +80°C), полиуретаны обладают неоспоримыми преимуществами перед аналогичными изделиями на основе резин, пластиков и даже металлов. Так, полиуретановые валы применяют в линиях по производству холоднокатаной стали, а литьевой полиуретан используют для изготовления форм для штамповки из металла.
Для получения изделий из полиуретана применяется широкий спектр технологических методов: экструзия, прессование, литьё в открытые формы. Широкое применение в промышленности получили изделия из литьевого полиуретана. Литьевым способом можно изготавливать как крупногабаритные изделия, так и изделия средних и малых размеров. Это могут быть и шины для внутризаводского транспорта (надежность таких шин в 6-7 раз больше, чем шин из углеводородных каучуков), и листовые элементы (от тонких пленок до массивных полиуретановых пластин; опорные, демпфирующие элементы различного оборудования, уплотнительные кольца, манжеты и втулки; покрытия металлических валов, колес и роликов; детали устройств для транспортирования абразивного шлама, флотационных установок и гидроциклонов, применяемых в горнодобывающей промышленности. Литьевые полиуретаны используют также при изготовлении приводных ремней для ткацких машин, конвейерных лент, разнообразных уплотнительных деталей, деталей станков и машин, валиков для текстильной и бумажной промышленности, уплотнений гидравлических устройств и масляно-пневматических амортизаторов железнодорожного транспорта.
Полиуретаны широко применяются в автомобилестроении. Из них изготавливают подшипники скольжения рулевого механизма, элементы подвески автомобилей, вкладыши рулевых тяг, самосмазывающиеся уплотнения, бензостойкие клапаны и маслостойкие детали.
И, напоследок, хотелось бы сделать несколько замечаний относительно качества и стоимости полиуретанов. В продаже имеются различные полиуретаны, которые существенно отличаются сферами применения, качеством, и ценой. Каждая марка полиуретана имеет свою сферу применения, и правильно определить, какой полиуретан нужно использовать в каждом отдельном случае, может только опытный специалист. При этом на отечественном рынке встречаются изделия из дешевого полиуретана, произведенного по устаревшим технологиям и несоответствующего современным требованиям и стандартам. Хороший, современный полиуретан - это достаточно дорогой материал, и он будет работать с неизменными физическими свойствами существенно дольше, чем дешевые аналоги.
Цвет
- Цвет: оранжевый Твердость: 72
- Цвет: зеленый Твердость: 80
- Цвет: синий Твердость: 87
Собственно полиуретан – практически бесцветен, либо имеет незначительную окраску пастельных оттенков. Окраска полиуретана производится путём добавления специальных пигментов разных цветов и при производстве автозапчастей имеет в основном коммерческую цель, а именно - различие производителей. При этом один и тот же производитель может использовать несколько цветов для удобства различия изделий или партий изделий, выполненных из материала с разными свойствами.
Твердость
Одной из главных характерных особенностей полиуретанов является широкий диапазон твердости получаемых изделий. Их свойства варьируются от высокоэластичных мягких резин (от 15 единиц по Шору, шкала А) до жёстких пластиков (97 единиц по Шору, шкала D). Причем данный параметр является программируемым, то есть можно спроектировать и затем получить изделие с наиболее подходящей твердостью, в зависимости от назначения и сферы применения изделий.
Таким образом обозначаем 3 диапазона твердости используемого материала:
- 72 – от 67 до 75 единиц по Шору, шкала А
- 80 – от 75 до 83 единиц по Шору, шкала А
- 87 – от 83 до 91 единиц по Шору, шкала А
- Помимо этого при изготовлении индивидуальных заказов есть еще два типа твердости: 65 и 98.
