Инженерные пластики и их применение. Часть 14

Эти пены, по сути, представляют собой многослойные структуры, в которых твердые покрытия химически идентичны пене между оболочками, что позволяет избежать коррозии, концентрации напряжений в оболочках или расслоения. Специалисты суммировали некоторые свойства для полугибкой пены высокой плотности, которые могут использоваться для автомобильных амортизирующих элементов снаружи. Также были приведены данные для жесткой пены высокой плотности, поскольку она используется в конструкционных применениях. Пены с более низкой плотностью не перечислены, потому что они не считались инженерными материалами в контексте большинства исследований западных ученых. Как и следовало ожидать, прочностные свойства пенопластов сильно зависят от их плотности, поэтому могут быть заданы только диапазоны. При фактическом использовании пенопласты предназначены для удовлетворения специальных свойств, необходимых для применения. Это дает инженерам-конструкторам дополнительную степень свободы в выборе лучшего материала для конечного использования.

Физические свойства полиуретановой пены, полученной методом литья под давлением, не могут быть легко определены, поскольку они, как и все многослойные структуры, сильно зависят от конкретной формы изделия и соотношения между слоями пены или, другими словами, от распределения плотности. Типичные плотности для этих новых конструкционных пенопластов составляют 45 - 67 кг/м3 со средними модулями упругости от 120 до 250 тыс. psi. Экономику и применение термопластичных термореактивных конструкционных материалов нельзя рассматривать в целом, так как вышеупомянутые три класса материалов так широко различаются по своим свойствам от высокоэластичных резиновых полимеров до очень жестких материалов. Стирол-бутадиеновые эластомеры используются для отдельных элементов обуви, которые могут быть отлиты под давлением. Они также нашли применение в нескольких спортивных товарах, таких как товары для плавания и маски. Разнообразие небольших промышленных деталей, изготовленных из стирол-бутадиеновых эластомеров, включает уплотнения труб и автомобильные бамперы. Листы и другие простые формы производятся путем экструзии.

Специальные марки, соответствующие определенным правилам хранения продуктов и лекарств, разрешают использование этих эластомеров для фармацевтических изделий или тех, которые контактируют с пищевыми продуктами. Хотя стоимость стирол-бутадиеновых эластомеров выше, чем у многих резиновых заготовок, первые часто более экономичны в отношении готовых деталей из-за низких затрат на изготовление. С другой стороны, термопласты, которые можно считать конкурентоспособными, обычно демонстрируют недостаточную эластичность с сопутствующим низким удлинением. Пластифицированный поливинилхлорид дешевле в расчете на единицу веса, но из-за его более высокой плотности примерно равен эластомерам по объему. Полиэтилен средней плотности на 50% дешевле. Иономеры нашли применение, где требуется сочетание чистоты, ударной вязкости, эластичности и стойкости к растворителю, особенно когда эти свойства требуются при низких температурах. Из них изготавливаются, например, детали для холодильников и других низкотемпературных приборов. Также иономеры были выбраны для автомобильных деталей из-за их устойчивости к нефтепродуктам.

Наибольшее использование наблюдается в специальных упаковочных приложениях, где прозрачная пленка является наилучшим вариантом, потому что она очень хорошо вытягивается и имеет отличную гибкость и ударную вязкость при низких температурах. Текущая цена такой пленки значительно выше, чем у некоторых недорогих термопластов, таких как полиэтилен или ПВХ, но там, где применение требует более выдающихся эксплуатационных свойств, эта разница в цене может и не быть решающей. Следует также учитывать, что оптические свойства большинства эластомерных материалов несопоставимы с коэффициентом пропускания иономеров, что делает последние уникальными. Определенным ограничением в определенных приложениях является быстрая потеря свойств при повышении температуры.

Полиуретановые эластопластики — это поистине инженерные пластики, которые нашли применение во многих областях, где предъявляются высокие требования к материалу Как покажут некоторые коммерческие применения, утверждение, что они являются «эластомерами, которые формуются как пластмассы, работают как резина и изнашиваются как металл» не является преувеличением. Полиуретановые эластопласты используются для автомобильных торцевых уплотнений и являются основным материалом для самосмазывающихся шаровых и шарнирных механизмов. Многие типы маслостойких уплотнительных колец и прокладок изготовлены из полиуретанов. Ролики для механизмов погрузочно-разгрузочной техники, изготовленные из полиуретанов, особенно там, где требуется высокая стойкость к истиранию, многократно пережили резиновые. Гибкие муфты, детали на текстильном оборудовании, приводные цепи и ремни, ведущие колеса для снегоходов, а также различные подошвы для обуви и подъёмники — это лишь несколько применений полиуретанов.

Значительное количество материала находится в диапазоне твердости по Шору от 75 до 90 и используется для производства экструдированных трубок или оболочки кабеля. В этих применениях в первую очередь легкость изготовления в сочетании с гибкостью при низких температурах, хорошей прочностью на разрыв и стойкостью к истиранию привели к принятию именно полиуретана в качестве основного материала. В настоящее время эластопласты стоят вполне приемлемо, поэтому они часто используются в тех приложениях, где конструктивные изменения могут уменьшить количество требуемого материала, где необходимы высокие свойства или когда дорогостоящее техническое обслуживание может быть уменьшено путем перехода на полиуретаны. В некоторых применениях эластопласты заменили сталь или другие материалы из-за их лучших характеристик износа и эластичности, но в большинстве случаев они конкурируют со специальными каучуками и термопластами. Они дополняют известные литые полиуретановые эластомеры, позволяющие изготовителю использовать технологии высокоскоростного формования, а не отливки.