Полиуретан – материал, который на первый взгляд кажется универсальным: одна и та же марка вроде бы годится и для уплотнения, и для футеровки, и для ролика. На практике это не так. Технические характеристики полиуретана – твёрдость, температурный диапазон, износостойкость – у разных марок отличаются в разы, и ошибка в подборе оборачивается быстрым износом детали или её разрушением уже на первых циклах нагрузки. В этой статье разбираем, на какие параметры смотреть при выборе и почему у полиуретана твердость по Шору так сильно разнится от изделия к изделию.
Что такое полиуретан
По химии полиуретан – это синтетический эластомер, продукт синтеза полиола и изоцианата. Дальше начинается вариативность: меняется процентное соотношение компонентов, технология переработки – и на выходе материалы с совершенно разными свойствами, от мягких и эластичных до предельно жёстких.
Полиуретан, который поставляется на партум.рф в виде листов и стержней, – литьевой полиуретановый эластомер, в том числе марки на основе СКУ. После отверждения он уже не переплавляется, и именно поэтому держит форму и характеристики под нагрузкой стабильнее многих других пластиков. Это основной тип полиуретана для промышленных изделий: листов, стержней, роликов, уплотнений.
Твёрдость по Шору у полиуретана
Эту характеристику смотрят в первую очередь не просто по привычке. У полиуретана твердость по Шору может отличаться у разных изделий в полтора-два раза, и от этого показателя напрямую зависит, как материал поведёт себя под нагрузкой.
Твёрдость измеряют дюрометром по одной из шкал – чаще всего это шкала А (для более мягких, эластичных материалов) или D (для жёстких). Чем выше значение, тем меньше материал деформируется под нагрузкой и тем он твёрже на ощупь.
Мягкие марки полиуретана (ближе к нижней границе шкалы) лучше амортизируют удары и гасят вибрацию, поэтому их выбирают для демпфирующих элементов и виброизоляции.
Жёсткие марки, наоборот, держат форму под серьёзной нагрузкой и лучше сопротивляются износу – такие нужны для роликов, футеровки, деталей, которые работают на истирание.
Диапазон твёрдости у разных марок
Диапазон твёрдости полиуретана по шкале Шора широк: по разным данным, от 30 до 99 единиц Шор А в зависимости от марки и назначения материала. Листовой и стержневой полиуретан, которые представлены в каталоге партум.рф, относятся к жёсткой части этого диапазона – твёрдость превышает 85 единиц по шкале Шора. Это не материал для амортизации, а именно рабочая лошадка под нагрузку и истирание.
Как измеряется твёрдость
Твёрдость по Шору измеряют путём вдавливания шарика в поверхность материала под определённым усилием, а шкала показывает сопротивление вдавливанию. Методика измерения твёрдости пластмасс дюрометром закреплена в ГОСТ 24621-2015 (ISO 868:2003) – этот стандарт описывает сам метод испытания, а не конкретную марку материала, но задаёт единую методологию, по которой производители указывают у полиуретана твердость по Шору в технической документации. Для заказчика эта цифра – ориентир для сверки со спецификацией и сравнения марок между собой.
Остальные механические свойства
Кроме твёрдости, ещё одна важная техническая характеристика полиуретана – износостойкость. Стойкость к порезам и истиранию у него в сотни раз выше, чем у резины – там, где деталь работает на трение или контактирует с абразивом, разница заметна уже на первом сезоне эксплуатации.
Материал хорошо держит удар и почти не «плывёт» после снятия нагрузки – форма восстанавливается, остаточная деформация минимальна. На сжатие полиуретан выдерживает серьёзные нагрузки: по данным производителя, до 1200 атм. А вот прочность на разрыв и удлинение – цифры, которые сильно пляшут от рецептуры и метода изготовления конкретной марки, поэтому здесь честнее сказать прямо: единой цифры для всего полиуретана не существует, уточняйте по техдокументации на выбранный материал.
Температура эксплуатации полиуретана
По важности следом за твёрдостью идёт то, насколько у полиуретана температура эксплуатации подходит под условия работы. Останется ли материал работоспособным на конкретном объекте – вопрос именно к нему, особенно если оборудование стоит на улице или рядом с источником тепла.
По данным производителя, листовой и стержневой полиуретан сохраняют характеристики в диапазоне температур от −60°C до +110°C, а отдельные виды материала выдерживают кратковременный нагрев до +150°C без потери свойств. На морозе полиуретан становится твёрже и менее эластичным, но, в отличие от резины, не теряет структурную целостность при отрицательных температурах – это одна из причин, по которой материал выбирают для эксплуатации в неотапливаемых цехах и на открытых площадках.
Химическая стойкость
Полиуретан маслобензостойкий и кислотощелочестойкий: не разрушается от минеральных и синтетических масел, животных и растительных жиров – для уплотнений и прокладок, которые постоянно в контакте со смазкой, это ключевое свойство. С разбавленными кислотами и щелочами тоже уживается нормально.
Есть и ограничения: полиуретан менее устойчив к некоторым ароматическим углеводородам (бензол, толуол) и хлорсодержащим растворителям при длительном контакте. При выборе марки для агрессивной химической среды стоит уточнять совместимость с конкретным реагентом у поставщика.
Марки и виды полиуретана
На партум.рф полиуретан представлен в двух товарных формах – листовой и стержневой. Это не два разных материала, а два формата поставки одного литьевого эластомера под разные задачи.
Лист берут под плоскую заготовку: футеровку, накладки, вырубку прокладок. Стержень – заготовка круглого сечения, чаще всего под последующую механическую обработку (точение, фрезеровку), когда нужна деталь вращения – втулка, ролик, каток.
Твёрдость и температурный диапазон могут заметно отличаться даже в пределах одного формата поставки – уточняйте по техдокументации на конкретную марку.
Где применяется полиуретан
Полиуретан в форме листов и стержней используется там, где нужно сочетание износостойкости, эластичности и стойкости к ударам: полиуретановые ролики и катки, футеровка оборудования, работающего в абразивных условиях, манжеты и уплотнения, втулки, конвейерные ленты и элементы транспортёров.
Материал также применяют в производстве бескамерных шин для складской и спортивной техники, сайлентблоков, амортизирующих элементов. Изделия из полиуретана на заказ по чертежам заказчика – стандартная практика для нестандартных размеров, которых нет в базовой линейке.
Как выбрать марку полиуретана под задачу
Чтобы не ошибиться с выбором, стоит отталкиваться от условий, в которых деталь будет работать, а не от общих представлений о «прочности» материала.
Для износостойкой футеровки или ролика, который работает под постоянной нагрузкой и трением, важно, какая у полиуретана твёрдость по Шору – здесь нужны более жёсткие марки, ближе к верхней границе диапазона.
Для эксплуатации на открытом воздухе или в неотапливаемом помещении в первую очередь смотрят на то, какая у полиуретана температура эксплуатации – материал должен сохранять эластичность при минимальных температурах объекта.
Если деталь контактирует с маслами или топливом (например, уплотнение в гидравлике), на первый план выходит химическая стойкость. А там, где важна именно техническая характеристика полиуретана в комплексе – и твёрдость, и температурный диапазон, и стойкость к истиранию одновременно, – стоит сверяться с технической документацией на конкретную марку, а не полагаться на усреднённые значения.
Частые вопросы
Как правильно хранить полиуретан?
Особых условий не требует. Перепады температур при транспортировке переносит нормально. Важно одно – беречь от прямого солнца и долгого УФ-излучения при хранении на улице.
Как обрабатывается полиуретан?
Хорошо поддаётся механической обработке: точение, фрезеровка, резка. Для стержневого полиуретана это особенно актуально – его часто дорабатывают под конкретный размер и форму детали, и изготовление по чертежам заказчика здесь скорее правило, чем исключение.
Какой реальный срок службы у полиуретановых изделий?
Зависит от условий – нагрузки, температуры, характера трения. Но порядок цифр показательный: по данным производителей, износостойкость полиуретана в сотни раз выше, чем у резины, а срок службы в подходящих условиях – в несколько раз дольше.
Стареет ли полиуретан со временем?
Меньше, чем большинство аналогов. При правильном хранении и эксплуатации он долго держит исходные характеристики, а устойчивость к озону и УФ у него выше, чем у резины – это и замедляет деградацию.
Можно ли заказать изделие по индивидуальным размерам?
Да. Механическая обработка это позволяет – из листовой или стержневой заготовки под нестандартный размер или форму делают деталь по чертежам заказчика.
Универсального «прочного полиуретана на все случаи» не существует – есть конкретная марка под конкретную нагрузку, температуру и среду. Приобрести листовой или стержневой полиуретан под задачу можно в разделе «Полиуретан».
