Druhy a vlastnosti polyuretanu

Lisování polyuretanu je všestranný výrobní proces pokrývající širokou škálu materiálů, takže výběr správné možnosti může zahrnovat mnoho faktorů.

Polyuretany stejného typu nebo skupiny tvrdosti se tedy mohou jevit jako velmi podobné, ale při zvážení detailních charakteristik a jedinečných vlastností se mohou rozdíly stát základem výběru nebo zdrojem inspirace. Ani ten nejpokročilejší geek si nebude pamatovat všechny vlastnosti materiálu a ne každý, kdo si potřebuje vybrat, má schopnosti inženýra: zde se technická dokumentace a náš průvodce jejím čtením stávají neocenitelnými.

V tomto článku se podíváme na hlavní typy polyuretanů, oblasti jejich použití, odpovíme na otázky: jak vybrat materiál a přečíst si jeho technické údaje, abyste se mohli správně rozhodnout.

Před zahájením studia nemovitostí doporučujeme formulovat svůj požadavek a zodpovědět si pro sebe nebo při objednávce následující otázky:

• Účel dílu
Pracovní podmínky a možné mechanické vlivy. Jsou nutné zvýšené elektrické vlastnosti, rázová houževnatost, nosnost nebo díl slouží jako tlumič? Tedy faktory, které pomohou objasnit soubor požadovaných charakteristik.

• Odolnost vůči faktorům prostředí
Bude součást vystavena extrémním teplotám, vlhkosti, ultrafialovému záření nebo drsnému chemickému prostředí?

• Očekávání
Precizní výroba, vizuální požadavky na kvalitu povrchu a barvu dílu a další požadavky na životnost, rychlost výroby a cenu výrobku.

Tvrdost

Tvrdost je chápána jako ukazatel odolnosti plastu vůči deformaci způsobené mechanickým vtlačením nebo otěrem. Polyuretany lze rozdělit do dvou velkých skupin: tuhé (plastické) a elastické (gumovité) a jako materiál pro získávání velmi měkkých a elastických odlitků lze rozlišit i silikon.

Klasifikace polyuretanu podle tvrdosti je určena Shoreovou stupnicí nebo indentační metodou, obvykle používanou pro polymery, kaučuky a jejich vulkanizační produkty.

Tvrdost Shore se označuje jako číselná hodnota stupnice, ke které je připojeno písmeno označující typ stupnice a někdy i způsob měření nebo zařízení. Existují typy A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S a R. Všechny stupnice jsou rozděleny od 0 do 100 libovolných jednotek, přičemž vyšší hodnoty odpovídají tvrdším materiálům. Pro polyuretan nebo silikon platí stupnice A a D.

Příklady označení:
Tvrdost Shore 80D, tvrdost tvrdoměru 80D
Tvrdost Shore A 80, tvrdost 80. Shora D

Pevné polyuretany

Ve spektru škály 60 – 90 Shore D se polyuretanové pryskyřice pohybují od tvrdých po velmi tvrdé. Pro představu většina materiálů s tvrdostí 65 a více. v tomto rozsahu se lidské ruce budou zdát absolutně tuhé a nebudou mít pružnost povrchu. Například tvrdost ochranné přilby je 80 jednotek. Shora D

Tuhé polyuretany imitují většinu materiálů pro vstřikování, jako je ABS, PMMA, PS a PP. Hlavními aplikacemi jsou kryty pro domácí spotřebiče, lékařská zařízení, automobilové díly a opticky průhledné komponenty.

Polyuretany podobné pryži

Pro elastomery s tvrdostí v rozsahu 30 – 90 jednotek. Shore A se vyznačují vysokou pružností a nízkým modulem pružnosti, jinými slovy jsou elastické, např. guma na tužky s tvrdostí 40 jednotek. Takové polyuretany napodobují vlastnosti TPE a TPU kaučuků a lze je použít pro výrobu těsnění, krytů zařízení, zástrček, kabelových průchodek a zapouzdření.

Silikony

Silikony se překrývají s materiály podobnými pryži ve spektru 5 – 50 Shore A, ale nejčastěji se používají k výrobě dílů, které mají nízkou tvrdost, ale vyžadují zvýšenou elasticitu a pevnost v tahu, ak výrobě forem pro odlévání dílů pro konečné použití. Silikon se osvědčil jako materiál pro knoflíky, těsnění a kroužky i jako biokompatibilní díly pro lékařské účely. Pro vyjádření tvrdosti má žvýkačka hodnocení 10 jednotek. Shora A.

Tahové vlastnosti

Navzdory existujícím typům polyuretanu existují základní vlastnosti, které vyžadují pochopení pro optimální výběr materiálu.

Podle druhu zatížení se rozlišuje statická, dynamická a únavová pevnost. U statického zatížení se provádějí zkoušky tahem, tlakem, ohybem a krutem, u dynamického zatížení se provádějí zkoušky rázové pevnosti a u únavových zkoušek se zjišťuje schopnost vzorku odolávat cyklickému zatížení. Ukazatelem pevnosti pro možnost srovnání materiálů je pevnost v tahu – maximální zatížení, které materiál vydrží bez destrukce.

Statické napětí je jedním z nejběžnějších typů zkoušek ke zjištění mechanických vlastností materiálu, které jsou nejčastěji obsaženy v technické dokumentaci, proto mu budeme věnovat pozornost.

Při tahové zkoušce se speciálně tvarovaný vzorek umístí do zařízení s hydraulickým lisem, kde na něj působí podélná síla upevněná na obou koncích, dokud nedojde k porušení, čímž se určí pevnostní diagram a následující ukazatele.

• Limit proporcionality (Proporcionální limit), MPa (MPa)
Nejvyšší napětí, kterému se materiál řídí Hookovým zákonem: deformace, ke které dochází v pružném tělese, je úměrná síle působící na toto těleso.

• Mez pružnosti v tahu (Elastický limit), MPa (MPa)
Napětí, po kterém se odstraní, nevznikají v tělese žádné zbytkové deformace – tvar vzorku je zachován.

• Mez kluzu v tahu (Síla výtěžnosti), MPa (MPa)
Maximální zatížení, které materiál vydrží před konečným zničením: začínají docházet k nevratným změnám, objevují se výrazné plastické deformace.

• Pevnost v tahu (Maximální/maximální pevnost v tahu), MPa (MPa)
Kritický bod stresu nebo takové zatížení, jehož překročení povede ke zničení těla.

• Modul v tahu (Modul pružnosti v tahu/Youngův modul), pá (Pa)
Navíc můžete určit fyzikální veličinu, která charakterizuje schopnost materiálu natahovat se a stlačovat během elastické deformace – Youngův modul. Studiem tohoto ukazatele můžete pochopit poměr napětí k lineární deformaci – jak se tělo bude chovat v úseku diagramu od meze kluzu po mez pevnosti.
Materiál se strmějším sklonem, jako je ABS, bude tužší než materiál s plošším sklonem, jako je TPU.

• Prodloužení při přetržení (Tažnost při maximální pevnosti v tahu), %
Důležitý ukazatel, zejména pokud jde o elastické materiály, který ukazuje, jak moc se tělo prodloužilo – jakou část původní délky je prodloužení v procentech.

Vlastnosti ohybu

Vlastnosti v ohybu se blíží vlastnostem v tahu a pro mnoho izotropních materiálů (s konstantními fyzikálními a mechanickými vlastnostmi ve všech směrech), jako je ocel, budou stejné.

Plast se vyznačuje nerovnoměrnými vlastnostmi v důsledku povrchového kalení, proto se pro zajištění přesnosti provádí dodatečná zkouška ohybem: vzorek je umístěn na dvě podpěry se zatížením uprostřed, pomocí kterých jsou indikátory podobné natahování určeno:

• Pevnost v ohybu (Maximální/maximální pevnost v ohybu), MPa (MPa)
• Modul pružnosti v ohybu (Modul pružnosti v ohybu), pá (Pa)

Rázové vlastnosti

Zkouška rázové houževnatosti – schopnosti tělesa absorbovat mechanickou energii v procesu deformace a destrukce, je poměrně jednoduchá: vzorek je upevněn ve svěrce pod těžkou pákou kyvadla, páka se zvedne a když padá, kyvadlo zasáhne vzorek.

Zkoušky se provádějí na vzorcích s nebo bez vrubu. Test vrubu je realističtějším indikátorem houževnatosti, kde může mít povrch výrobku nedokonalosti (iPhone vhozený do kapsy s klíči), zatímco test bez vrubu je vhodnější pro situace, kdy bude materiál vystaven méně agresivnímu prostředí.

V každém případě jsou rázové vlastnosti plastu důležité, když chceme mít představu o pevnosti za daných podmínek. Vezměme si dva běžné průhledné plasty: polykarbonát a akryl. Oba mají stejnou pevnost v tahu (asi 40 MPa), ale polykarbonát vydrží až 40násobné rázové zatížení. Akryl poskytuje lepší průhlednost.

Na základě místa působení zátěže v době testování se rozlišují následující:

• Charpyho rázová houževnatost (Rázová pevnost harpyje), kJ/m2 (kJ / m2)
• Síla nárazu Izod (Nárazová pevnost Izod), kJ/m2 (kJ / m2)

Tepelné vlastnosti

Stejně jako materiál nevydrží zatížení nebo nárazovou sílu, měli byste se obávat dopadu na životní prostředí na díl, konkrétně zahřívání nebo nadměrné chlazení.
Očekávané chování plastu při zvýšených teplotách je měknutí, proto v sekci tepelné vlastnosti v technických specifikacích naleznete:

• Teplota ohybu při zatížení nebo deformační tepelná odolnost (Teplota průhybu), ℃
Ukáže, při jaké teplotě se plastový vzorek vlivem zatížení ohne na standardní hodnotu. Najděte maximální teplotu, při které bude váš návrh fungovat, a poté se ujistěte, že je v rámci jmenovité tepelné odolnosti.

• Teplota skelného přechodu (Teplota skelného přechodu),℃
Teplota, při které polymer po ochlazení přechází z vysoce elastické nebo viskózní tekutiny do skelného stavu. Důležitá výkonnostní charakteristika polymerního materiálu, odpovídající horní teplotní hranici tepelné odolnosti plastů a spodní hranici mrazuvzdornosti pryží.

Speciální vlastnosti

V další dokumentaci k materiálu naleznete:

• Bezpečnostní certifikát FDA (Food and Drug Administration)
Materiál je netoxický a bezpečný pro přímý styk s potravinami.

• Bezpečnostní list MSDS (Arch s daty o bezpečnosti materiálu)
Informace o bezpečnosti a opatřeních při práci s materiálem.

• Index požární odolnosti
Výsledky testu hoření se obvykle provádějí v souladu s normou UL-94, která kategorizuje plasty z hlediska požární odolnosti od pomalého hoření po samozhášení během 60 sekund.

Elektrické charakteristiky

Elektrický odpor je vlastnost materiálu odolávat průchodu elektrického proudu. V závislosti na oblasti odporu existují:

• Povrchový odpor (Povrchový odpor), Ohm (Ohm)
• Objemový odpor (objemový odpor), Ohmmetr (Ohmmetr)

Zjistěte více o odlévání polyuretanu:

První zmínky o polyuretanu se objevily v roce 1937 v poznámkách Otto Bayera. Obsahuje 2 druhy surovin: polyol a isokyanát. Jedná se o unikátní materiál, který se vyznačuje širokou škálou aplikací a je bezpečným syntetickým polymerem.

Pro vytvoření potřebných charakteristik a vlastností se do polyuretanu v určitých poměrech přidávají katalyzátory a stabilizátory. Jedná se o velmi důležitou fázi přípravy surovin a vytvoření výchozího materiálu, ze kterého bude hotový výrobek vyroben.

Řada výhod:

1. Makromolekuly a jejich kombinace určují zvýšenou odolnost proti oděru;
2. Dobrá mechanická pevnost;
3. Zvýšená elasticita;
4. Návrat k původnímu vzhledu po opakované deformaci;
5. Odolný vůči účinkům rozpouštědel, kyselin, olejů a jiných podobných chemikálií;
6. Má široký rozsah provozních teplot, od -60°C do +80°C;
7. Nereaguje na působení mikroorganismů.

Také technické vlastnosti naznačují nízkou hmotnost, takže při přepravě polyuretanových výrobků nejsou žádné potíže.

Způsoby vytváření hotových výrobků

Polyuretanové výrobky mohou být vytvořeny několika způsoby:

1. Způsob děrování (materiál se ohřeje a pod tlakem vytlačí výstupem, čímž vzniknou tyče o daném průřezu nebo plechy požadované velikosti).
2. Casting (pro vytvoření velkých sérií ve výrobě se pomocí speciálního zařízení vloží měkčená polyuretanová hmota do formy, načež se v průmyslovém měřítku získávají jak velké, tak složité geometrické výrobky).
3. Stiskněte (připravený polyuretan ve formě plátů, tyčí nebo granulí, které dostávají konečný tvar extrémním tlakem ve stísněném prostoru).
4. Vyplňte (metoda podobná lití, ale vhodná pro řemeslnější využití nebo tvorbu dekorativních předmětů).

Při použití metody lisování je vždy důležité pamatovat na to, že správně nakonfigurovaná forma pro vytváření polyuretanových výrobků vytvoří na výstupu vysoké procento hotových a vysoce kvalitních výrobků.

Vzhledem k obrovskému množství výhod a trvanlivosti si společnost Tiflocenter “Vertical” vybrala tento polymer pro vytvoření svých produktů.

Druhy polyuretanových výrobků:

Hmatové polyuretanové zemní značky se snadno instalují na stávající podlahu, takže není nutné povrch rozebírat. Tyto dlaždice jsou vhodné pro pokládku na jakoukoli podlahu, ať už je to betonová, kamenná nebo keramická.

Polyuretanový hmatový indikátor je informační podlahový hmatový tyflotechnický indikátor určený k orientaci v prostoru pro osoby se zrakovým postižením. Používá se tam, kde je technicky nemožné nebo iracionální použít hmatové obklady.

Na rozdíl od PVC tento polymer díky své přirozené elasticitě nevyžaduje použití toxických chemikálií škodlivých pro lidské zdraví.

Polyuretan našel své uplatnění v lékařství a rehabilitačním průmyslu. Vyrábí se z něj protézy, implantáty, lékařská technika, podlahové krytiny, součásti lůžek, berle, invalidní vozíky atd.