Особенности жидкого полиуретана и области его использования

Недавно я писал статью про изготовление формы для искусственного декоративного камня из силикона, сегодня же хочу рассказать, как изготовить полиуретановую форму своими руками, т.к. процесс немного отличается. У меня при заливке форм из силикона, всегда получалось все гладко – формы получались без пузырей. С полиуретаном же все наоборот и прежде, чем начали получаться качественные формы я “закосячил” около 10 форм.

Что нужно для изготовления формы

Чтобы форма из полиуретана получилась качественной нужно сделать хорошую матрицу. Как собрать матрицу можно почитать тут. Также вам понадобится сам полиуретан для заливки форм, ведерко, палочка для замешивания (или шуруповерт с миксером), пластиковый шпатель (я его сделал из крышки пластикового ведерка), весы и смазка. В качестве смазки я использую восковую разделительную смазку ВС-М. Можно также взять мыльный раствор, растрясти его, чтобы получилась пенка и ею обработать матрицу, но лично мне, ВС-М мне нравится больше.

Ну и конечно же нужно помещение с пониженной влажностью и комнатной температурой. Хотя, честно признаюсь, я формы заливал всего при +5 градусов. Полиуретан не такой текучий при такой температуре, но других условий у меня не было.

Особенности получения

Процесс изготовления полиуретана является трудоемким. На дорогом оборудовании подвергаются тепловой обработке и смешиваются такие составляющие:

• полиол;
• изоциант;
• полиэфирамины.

Материал изготавливают литьем, прессованием, экструзией. Сырье для него можно найти лишь в некоторых странах: России, Италии, США и Германии.

Используется для обеспечения людей шинами, матрасами, утеплителями, сумками, обувью, элементами отделки (карнизами, потолочными плинтусами, лепниной) и многими другими необходимыми вещами.

Как сделать полиуретановую форму. Инструкция

В первую очередь матрицу нужно просушить, т.к. на ней может оставаться влага (которая никак не ощущается) и именно из-за этой влаги у меня было куча пузырей на тыльной стороне формы. Я беру фен строительный и в течении 3-5 минут просушиваю. Но нужно сушить так, чтобы камень слишком не нагревался, т.к. может нагреваться силикон на который он приклеен. После сушки, примерно через 5 минут, как камень примет комнатную температуру, можно наносить разделительную смазку. Я делаю в 2 слоя с интервалом в несколько минут. Беру ВС-М и на расстоянии 20-30 см распрыскиваю его во все участки матрицы, под разными углами. Одного баллончика мне хватает на 2 формы, площадью ~0,2 кв. метра. Далее нужно развести компаунд, но для начала определяем его количество.

Читать также: Как сделать гипс в несколько раз крепче? Эксперимент

Как узнать сколько нужно полиуретана?

Возьмите готовую матрицу с прикрученными брусками (желательно до обработки разделительной смазкой) и насыпьте в нее что-нибудь сыпучее. Я видел на ютубе как парень засыпает пшеницу и таким образом определяет объем компаунда. Я бы рекомендовал использовать, что-то более мелкое, например, рис, гречку или пшено. И он еще там говорит, что дно формы должно быть толщиной 1-1,5 см – это я считаю лишнее. Достаточно всего 5 мм, чтобы получилось нормальное изделие, а для своих форм я вообще делаю 3 мм – и этого вполне хватает.

Итак, находим самый высокий камень в матрице, замеряем его максимальную толщину (высоту), прибавляем 5 мм и делаем отметку сбоку на одном из брусков. Затем засыпаем пшено ровно по этой отметке и разравниваем. Затем пересыпаем все в какую нибудь тару и замеряем объем, именно объем, а не вес, т.к, например, у гречки и пшена вес будет разный. Для подсчета можно использовать мерные стаканчики или стеклянные банки по 0,5 литра. Допустим у вас получилось 2,5 литра – это и будет объем компаунда. У меня на форму 0,2 квадратных метра с толщиной камня около 1 см как раз получается 2,5 килограмма. Не забываем, что это примерный расчет и лучше перестраховаться, добавив 300-500 грамм полиуретана.

Также хочу сказать про расстояние между плитками в матрице. В идеале это 1 см, но в целях экономии можно делать меньше. Для тонких кирпичей я делаю по 6 мм между плитками и по 8 мм по периметру. Для более толстых 8 и 1 см соответственно.

Приступаем к заливке

Вначале медленно (что бы не было пузырьков воздуха) размешиваем оба компонента палочкой в течении 2-3-х минут. Затем берем чистое ведерко, отмеряем компонент А и наливаем нужное количество. В зависимости от марки полиуретана кол-во двух компонентов может быть разное, у некоторых делается 2 к 1, у других 1 к 1. Я использую Силагерм 5045 он разводится 2 к 1. Беру 2 части компонента А – 1666 грамм и 1 часть компонента Б – 833 грамма, итого 2500 грамм или 2,5 кг.

Читать также: Технология изготовления декоративного камня своими руками

Затем добавляю компонент Б и начинаю замешивать до однородной массы в течении 2-3х- минут. Замешивать можно палочкой или дрелью с насадкой на небольших оборотах. Полиуретан нужно хорошо размешать, тщательно проходя по дну и стенкам.

Матрица должна стоять по уровню и после этого можно заливать нашу смесь. Заливку лучше производить в одну точку по центру, тонкой струйкой. Если температура компаунда и помещения 20-25 градусов, то компаунд сам растечется, если меньше, то можно помочь ему шпателем, как делаю я. Если полиуретан плохо растекается, то он скорее всего холодный. Компоненты можно предварительно разогреть, но только по отдельности. В смешанном состоянии этого делать категорически нельзя, т.к. высокая температура влияет на скорость отверждения. После того, как смесь выровнялась по матрице, а это примерно через 1-2 минуты, берем фен, включаем на максимум и на расстоянии 2-3 см от залитого компаунда проходим сверху всю поверхность – так мы максимально выгоним воздух. Жидкий полиуретан от фена будет “плыть” и будет выходить воздух.

Свойства и технические характеристики материала

Самым распространенным материалом на сегодняшний день является полиуретан. Что это такое, какими он достоинствами обладает, вы уже знаете. Теперь разберемся с техническими характеристиками данного вещества.
Итак, представленный материал может спокойно работать в агрессивной среде, при этом его качественные свойства практически не меняются. Кроме этого, вещество отлично эксплуатируется в достаточно широком диапазоне температур: от -60 до +80 градусов. Иногда его можно нагревать до 120о, однако этот процесс не должен длиться долго, иначе материал просто разрушится.

Полимер способен выдерживать большие нагрузки, меньше подвергается старению, чем другие вещества. Он является устойчивым к износу, влаге, температурным перепадам, солнечным лучам, соли, растворителям на органической основе. Полиуретан (что это такое, вы уже знаете) считается очень прочным материалом. При этом его эластичность можно программировать в процессе производства. Данный материал может обладать разными характеристиками, от которых зависит сфера его применения. Следует отметить, что полиуретан может состоять из одного или нескольких компонентов.

Напоследок

На этом можно было и завершить написание инструкции, но бывает так, что в 1-2-х местах постоянно выходит воздух, шарик лопается, но снова надувается. Это может происходить из-за того, что либо под камнем, есть небольшая щель, либо в самом камне есть “раковинка”. В таком случае, я беру обычную иглу, вставляю в то место откуда идет воздух и резко выдергиваю. При необходимости можно сделать несколько раз. Бывает помогает, бывает нет.

Лучше конечно при заливке использовать вакуумную камеру, чтобы избежать брака, но это дорогое удовольствие. И подходит только тем, кто делает формы на продажу. Ну и хочу дать один совет: если вы собираетесь сделать себе декоративный камень и встал вопрос с формами, покупать или сделать самому, то я бы рекомендовал купить, т.к. при изготовлении без вакуумной камеры высока вероятность брака. Если планируется производство и нужно много форм, то можно сделать самому, но я вас уверяю, брак будет 100%.

Читайте дальше: как сделать сушилку для декоративного камня

Технология производства вспененного полиуретана

Производство пенополиуретана это не что иное, как смешивание жидкого изоционата и полиола. При этом необходимо соблюдать пропорцию. Результатом смешивания получается пенистая, воздушная смесь, которая при застывании образовывает пенополиуретан. Для производства изделий из ППУ необходимы:

1. Оборудование.
2. Сырье.
3. Распылительный пистолет.
4. Смазка.

При производстве ППУ необходимо помнить, что соблюдение всех технологических норм дает качественный продукт, а их нарушение приводит к браку. В технологические нормы входят:

1. Температура воздуха в помещении.
2. Температура сырья.
3. Соблюдение нормативного соотношения компонентов сырья.
4. Качественное смешивание компонентов между собой.

Температурный режим при этом играет одну из ключевых ролей, ведь при низких температурных показателях увеличивается расход сырья и само качество в пенополиуретане. Также это по-разному может отразится на готовых изделиях. Готовой смесью (пеной) заполняют формы. Заполняют их методом заливки. Используя метод заливки можно изготовить теплоизоляционные плиты, скорлупу для изоляции труб. Также методом заливки пенополиуретана в формы можно производить различные элементы декора. Так как жидкий пенополиуретан довольно «липкий», для этого форму необходимо смазать специальными масляными или силиконовыми смазками.

Преимущества перехода на полиуретан для автомобильной подвески

Более 20 лет в конструкции подвесок автомобилей пользуются полиуретановыми амортизаторами, втулками и подушками, что позволяет достигать великолепного качества по сравнению с резиной. Но стоимость таких деталей дороже.

Поэтому, основным применения полиуретана является тюнингование подвесок броневиков, внедорожников, спортивных моделей.

Какие характерные преимущества можно получить от полиуретана?

Применение такого материала в подвесках и трансмиссии, в любых условиях эксплуатации, создает сохранность формы подвески и контролируемую управляемость транспорта. Вождение доставляет удовольствие плавность хода.

Замена резиновых изделий на полиуретановые аналоги Кардинально решается вопрос быстрого износа, старения резиновых оригинальных деталей.

Увеличиваются показатели устойчивости подвесок на пресную и морскую воду, масла, бензины, щелочи, кислоты, химикаты для обработки зимних дорог.

Длительное сохранение эластичности в огромном зазоре рабочих температур, устойчивость к деформациям при силовых нагрузках, отслоению и замерзанию, в сравнении с резиной.

Во время ударной нагрузки, возврат составляет только 30—35% полученной энергии, основные 70% — переходят в тепло и развеиваются (каждый сайлент-блок — амортизатор).

Сравнение физико-механических свойств полиуретана и резины

* Этот параметр можно регулировать при производстве на ваше усмотрение.

Экономические преимущества

Срок эксплуатации, в среднем, для качественных шарниров из резины при напряженной работе автомобиля бывает от 8 месяцев до года. Если в подвеске используется полиуретан, то этот период увеличивается в 5 раз, значит, при цене, которая равна стоимости «оригинала» из резины, получается существенная экономия на ремонте машины. Если приходится менять всю конструкцию сайлент-блока, в комплекте с амортизатором, тягой, рычагом — изготовить полимерные заказные изделия стоит еще дешевле.

Применение литьевого модельного полиуретана

Двухкомпонентные литьевые полиуретаны применяются для самых разных целей: от отливки шестерен механизмов до изготовления украшений.

Хорошие эксплуатационные свойства деталей, изготовленных из таких материалов, позволяют использовать их в достаточно тяжелых условиях. Эти детали химически стойки, обладают хорошей твердостью и вязкостью. Ими могут быть:

• различные валы, шестерни, шкивы – за счет хороших прочностных показателей и высокой стойкости к износу эти детали долго и качественно служат;
• колеса для погрузчиков и тележек: такие колеса прочнее, чем резиновые, и способны работать даже при серьезных повреждениях протектора;
• ролики – например, направляющие и поддерживающие ролики для конвейеров и ленточных транспортеров;
• зубчатые ремни передач, траки и гусеницы – они прочнее резиновых и дольше служат;
• уплотнительные элементы, амортизаторы и т. п. – за счет более высокой прочности и устойчивости к износу замена резиновых деталей на полиуретановые вполне целесообразна. При этом эластичность детали остается на том же уровне;
• муфты, втулки, детали подшипников;
• различные защитные покрытия;
• трубопроводы – отличная химическая стойкость вместе с механической прочностью позволяет изготавливать как цельные элементы трубопроводов, так и защищать трубопроводы снаружи или изнутри.

Свойства двухкомпонентных полиуретанов позволяют применять их для изготовления лакокрасочной продукции и клеевых составов. Такие лаки, краски и клеи устойчивы к атмосферным воздействиям, долго и прочно держатся.

Также популярностью пользуется полиуретан жидкий эластичный двухкомпонентный для изготовления форм для дальнейших отливок, например, для литья из гипса, воска, полиэфирных смол, бетона и т. д.

Полиуретаны используются и в медицине — из них изготавливают съемные зубные протезы. Еще из полиуретанов можно изготавливать различную бижутерию.

Из полиуретана можно изготавливать даже наливные полы – такие полы отличаются высокой стойкостью к износу и долговечностью.

В некоторых областях изготовленные детали из полиуретана, по ряду параметров превосходят даже сталь.

При этом легкость изготовления таких деталей позволяет изготавливать как миниатюрные сложные детали весом до грамма, так и массивные отливки по 500 и более килограммов.

В целом можно выделить четыре направления применения двухкомпонентных полиуретановых смесей:

• жесткие и прочные детали, где полиуретаны заменяют собой сталь и другие металлы;
• упругие детали – здесь востребована высокая эластичность полимеров и их упругость;
• детали, устойчивые к агрессивным воздействиям – высокая устойчивость полиуретанов к агрессивным веществам или к абразивным воздействиям;
• детали, которые поглощают механическую энергию за счет высокого внутреннего трения.

На практике часто используется комплекс направлений, так как от многих деталей требуется одновременно несколько ценных качеств.

Методы формовки

Покупателю требуется функциональное изделие, имеющее определенные свойства. Для достижения этого применяются способы обработки, которые аналогичны работе со всеми пластмассами.

Экструзия

Полиуретан полимер отлично подходит для формования методом продавливания. Под давлением нагретый и размягченный материал подается в выходное отверстие экструдера. В этой же зоне происходит отвердение. В результате на выходе получается пруток с заданным сечением или плоский лист. Полученный прокат нарезается или скручивается в рулоны.

Литье

Этот метод является самым распространенным. С помощью него изготавливаются товары со сложной геометрией: втулки, опоры, манжеты, уплотнители, элементы для гидравлики и подшипники. Преимуществом является легкая автоматизация процесса, возможность выпуска больших партий. Для изготовления штучных деталей, размеры которых могут быть до нескольких тонн, используется литье на стенде. В оправу заливается размягченная масса, с последующим отверждением и приобретением устойчивой формы.

Для ускорения процесса в автоматических линиях применяется повышенное давление. Метод мало отличается от технологий изделий из любой пластмассы. Часто необходимо покрыть полимером заготовку из металла. Тогда размягченный полиуретан вручную или под контролем компьютера наносится на вещь. Остывая, слой становится упругим и создает защитную пленку.

Прессование

Подготовленный материал (листовой, прутковый или гранулированный) подается на аппарат, где методом экстремального давления в ограниченном пространстве придается форма. Процесс может сопровождаться предварительным нагревом или размягчением субстанции за счет сжатия. При этом получается деталь с измененными свойствами, имеющая четко заданную геометрию. На производствах такое действие контролируется с помощью программного обеспечения.

Заливка

Для выпуска художественных или штучных изделий используется метод естественного литья. Вручную в подготовленную оправку помещается жидкий материал. Под влиянием высокой температуры или реагентов устройство застывает, сохраняя необходимую конфигурацию. Таким способом можно сделать небольшую серию любых заготовок. Чаще применяется для изготовления больших форм и элементов декора.

Техническое оснащение для напыления ППУ

Для напыления используют оборудование, которое автоматически дозирует два составляющих компонента. При этом такое оборудование оснащено смесительной камерой, в которой интенсивно перемешивается сырье. В оборудовании для напыления, пенополиуретан в распылительный пистолет подается под давлением

Также, не маловажно, чтоб оборудование для напыления ППУ было оснащено функцией регулировки скорости. Таким образом, вы сможете регулировать интенсивность нанесения теполизоляционного материала на утепляемую поверхность

Для того, чтобы работа по наружному утеплению проводилась круглогодично, напылительная установка должна быть оснащена баков автоматического подогрева компонентов. А также необходима функция проточного подогрева сырья. Для напылительного оборудования свойственна небольшая производительность (1-3 кг/мин).

Главное отличие между этими двумя видами оборудования (для напыления и заливки) является то, что в заливочное оборудование имеет большие показатели производительности (от 10 кг/мин). Такие установки оснащены таймером, которые автоматически отключается при окончании заливки определенного количества. Такая функция поможет вам рационально использовать сырье и избегать браков в производстве. По некоторым данным, установка оснащенная таймером позволяет сэкономить до 40% потребляемого сырья.

Сферы применения

Двухкомпонентные литьевые полиуретаны практикуются для самых различных задач: от отливки шестерёнок до создания украшений.

Особенно значимыми областями использования этого материала являются следующие:

1. холодильное техническое оснащение (хладо-, теплоизоляция торгового холодильного оборудования и холодильников бытового назначения, морозильных камер, складов и хранилищ продуктов);
2. транспортное холодильное оборудование (хладо-, теплоизоляция автомобильных холодильных установок, изотермических ж/д вагонов);
3. сооружение быстромонтируемых объектов гражданского и промышленного назначения (теплоизолирующие свойства и способность выдерживать нагрузку жёстких полиуретанов в структуре сэндвич-панелей);
4. возведение и капремонт жилых сооружений, частных домов, особняков (утепление внешних стенок, изоляция элементов кровельной конструкции, проёмов окон, дверей и так далее);
5. промышленное гражданское строительство (внешнее утепление и защита кровли от воздействия влаги жёстким полиуретаном способом напыления);
6. трубопроводы (тепловая изоляция нефтепроводов, утепление труб низкотемпературной среды на химпредприятиях методом заливки под заблаговременно установленный кожух);
7. теплосети городов, посёлков и так далее (тепловая изоляция посредством жёсткого полиуретана труб горячего водоснабжения при новом монтаже либо при капремонте с задействованием различных технологических способов: напыление и заливка);
8. электрорадиотехника (придание ветроустойчивости разным электротехническим приборам, гидрозащита контактов при неплохих диэлектрических характеристиках жёстких конструкционных полиуретанов);
9. автопромышленность (формованные элементы внутреннего оформления автомашины на базе термопластичных, полужёстких, эластичных, интегральных полиуретанов);
10. мебельное производство (создание предметов мягкой мебели с применением поролона (эластичный ППУ), декоративных и корпусных компонентов из жёсткого ПУ, лаки, покрытия, клеевые составы и другое);
11. текстильная промышленность (изготовление кожзаменителя, композитных тканей на пенополиуретановой основе и другое);
12. авиационная промышленность и строительство вагонов (продукция из эластичного ППУ с высокой огнеустойчивостью, изготовленная методом формовки, шумо- и теплоизоляция на основе специализированных видов ПУ);
13. машиностроительная промышленность (изделия из термопластических и специализированных марок пенополиуретанов).

Свойства 2-компонентных ПУ дают возможность использовать их для производства лаков, красок, клеев. Такие лакокрасочные изделия и клеевые составы стабильны к воздействиям атмосферы, крепко и продолжительное время держатся.

Также востребован жидкий эластичный 2-компонентный полиуретан для создания форм для отливок, к примеру, для литья из бетона, полиэфирных смол, воска, гипса и так далее.

Полиуретаны практикуются и в медицине – из них делают съёмные зубные протезы. К тому же из ПУ можно создавать всевозможную бижутерию.

В отдельных сферах произведённые из ПУ изделия по ряду характеристик имеют превосходство даже над сталью.

Вместе с тем простота создания этих изделий даёт возможность создавать как миниатюрные составные части весом не более грамма, так и громоздкие отливки по 500 килограммов и больше.

В общей сложности можно выделить 4 направления использования 2-компонентных ПУ смесей:

• крепкие и жёсткие изделия, где ПУ заменяет собой сталь и остальные сплавы;
• упругие изделия – здесь требуется высокая пластичность полимеров и их гибкость;
• изделия, стабильные к агрессии – высокая стабильность ПУ к агрессивным субстанциям либо к абразивным воздействиям;
• изделия, поглощающие механическую энергию посредством высокой вязкости.