Многие сферы применения, которые ранее были закреплены исключительно за резиной, становятся популярными для ряда других материалов. В частности, резиновые изделия повсеместно заменяют на полиуретановые. Почему так происходит, и во всем ли полиуретан удерживает лидерство? Рассмотрим эти и другие вопросы в статье.
Чем отличается полиуретан от резины?
Резина – это натуральный материал, который обладает отличной эластичностью, прекрасными свойствами для герметизации и амортизации. Резину производят из каучука методом вулканизации. Каучук может быть естественного или синтетического производства. Получаемая из него резина, в зависимости от сырья и метода производства, может быть более или менее мягкая, с разными техническими характеристиками.
Полиуретан – это современный синтетический полимер. Эластомер имеет высокую эластичность и прочность на разрыв и сжатие. Он изготовлен из полиола и изоцианата. Сырье получают на основе нефти или газа. В зависимости от марки, полиуретан может иметь разную твердость. Полиуретан жестче резины. Он хорошо работает на сжатие, на разрыв – хуже.
Сравнение технических характеристик полиуретана и резины
Современный полимер во многом превосходит резину. В частности:
- Предел прочности на разрыв у полиуретана почти в три раза превышает аналогичный показатель резины. 312 против 115 кг/см2.
- Удлинение при разрыве практически в два раза выше – 500-600% против 300%.
- Устойчивость к истиранию более чем в 10 раз выше, чем у резины.
Эти прочностные характеристики показывают, что эластомер значительно долговечнее при нагрузках. Он хорошо подвергается пластическим деформациям, быстро возвращает форму после нагрузок.
Однако не во всем, с точки зрения прочности, полиуретан имеет превосходство. Он отлично справляется с нагрузками на сжатие и растяжение. Но когда вопрос касается нагрузок на кручение, то резина показывает лучшие результаты. Это связано с более высокой адгезией. И хорошо заметно на примере сайлентблоков.
Но резина при очень низких температурах, уже при -40, значительно теряет свою эластичность. Если изделие должно быть использовано в северных широтах, его лучше изготавливать из полиуретана. Но и тут нужно быть внимательным. Несмотря на то, что есть полимеры, которые легко переносят мороз до -60 градусов, есть марки изделий, в частности из невысокого ценового сегмента, которые уже при -30 значительно теряют свою эластичность.
Чем полиуретан лучше резины, с точки зрения устойчивости к окружающей среде:
- Абразивная стойкость в 5 раз превышает аналогичное свойство резины. Это особенно важно в тех случаях, когда изделие из полимера или резины загрязняется.
- Устойчивость к большому спектру агрессивных сред. Полиуретан устойчив к воздействию растворителей, масел, бензина и дизельного топлива.
- Ниже коэффициент влагопоглощения. Полиуретан не имеет слишком высоких характеристик с точки зрения впитывания влаги. Он может увеличиться в размере до 2% за сутки при постоянном контакте. Но у резины этот показатель хуже.
Еще один важный момент: при изменении технических характеристик полиуретана пластик ведет себя более предсказуемо, чем резина. Когда у резины нужно изменить свойства, например, повысить эластичность методом введения добавок, она теряет другие важные качества: может снизится срок эксплуатации.
Подводя итог, можно отметить, что в большинстве случае полиуретан имеет:
- Более долгий срок эксплуатации. Эластомер дольше «стареет». Его долговечность обусловлена лучшей приспособленностью к условиям среды.
- Высокую надежность. Полиуретан лучше справляется с предельными нагрузками. А также хорошо работает на износ, то есть в условиях постоянных динамических нагрузок.
- Больший диапазон применения. В тех условиях, где резина дубеет или трескается, разлагается под воздействием агрессивных сред, полиуретан работает хорошо.
Резина все еще продолжает активно использоваться, в том числе для втулок автомобильных подвесок. Почему? Этому три причины:
- Резина, как правило, более мягкая. С одной стороны, это сокращает срок работы втулки. Но с другой стороны, это продлевает срок годности металлических запчастей, которые соприкасаются с втулкой. Полимер достаточно твердый и при постоянном трении, особенно при низких температурах, может повредить металлические детали.
- Низкая стоимость. Резиновые смеси практически в два раза дешевле, чем сырье для полиуретана. Изготовление и использование резинотехнических уплотнителей, втулок и прочих изделий может значительно сократить итоговую стоимость конструкции.
- Дань традициям и налаженным технологиям. Резина – проверенный годами материал. Он отлично изучен и хорошо себя показал. Резиновые изделия, в том числе прокладки и втулки, техпластины служат долгие годы, несмотря на то, что они уступают по некоторым техническим характеристикам полиуретану.
Где используют полиуретан и резину
Рассмотрим сферы применения, в которых используют оба материала:
- Автомобилестроение и машиностроение. А также любые отрасли, в которых есть разного рода втулки, прокладки и уплотнители. Об этом применении резины и полиуретана мы преимущественно писали в статье. Действительно, многие автолюбители переходят на полиуретановые втулки. Однако большинство производителей автомобилей и станков останавливаются на резине. Но в автомобилестроении у полиуретана более широкое применение, чем у резины, так как из эластомера делают и элементы салона: ремни, обивку, панель управления и проч.
- Электротехнические изделия. Прокладки, уплотнители, изолирующие техпластины, кожухи для электрических изделий, обмотка для кабелей и проводов – все это изготавливают либо из резины, либо из полиуретана. У резины прекрасные диэлектрические свойства и устойчивость к ультрафиолету. В сочетании с доступной стоимостью это делает материал наиболее часто используемым для электроизоляции.
- Техпластины. В том числе скребки на отвал дорожной техники, противоскользящие дорожки для автобусов, коврики для стеллажей, конвейеров и прочих рабочих поверхностей. Здесь важно учитывать конкретное назначение техпластины. Если она применяется в суровых условиях и важна прочность, жесткость или химическая стойкость, то используют полиуретан. В остальных случаях, в том числе для высокой адгезии, используют резиновые техпластины.
- Изготовление обуви. Подошва из полиуретана более прочная и устойчивая на изгиб. Она реже трескается от мороза и имеет малый вес. Однако у резиновых подошв намного более высокое сопротивление скольжению. Поэтому их особенно часто применяют при изготовлении зимней обуви.
- Изготовление уплотнительных шнуров и прокладок. Их применяют в машиностроении и строительстве, коммунальном хозяйстве.
Подводя итог, нельзя однозначно сказать, что лучше – полиуретан или резина. Это разные по происхождению материалы, которые обладают своими преимуществами и недостатками. Они могут быть использованы в одинаковых отраслях, однако их применение может отличаться, в зависимости от конкретных требований и условий эксплуатации. Кроме того, оба материала имеют и уникальные сферы применения, где они не могут быть заменены аналогом.