ポリウレタンの分子式が製品開発に与える影響

ポリウレタンは非常に用途の広いプラスチック素材であり、人々が毎日使用する製品で主要な役割を果たすようになりました.ポリウレタンは 1937 年にオットー バイエル博士によって発明され、第二次世界大戦中に主にゴムの代替品として使用されました。 1950 年代と 60 年代までに、ポリウレタンはエラストマー、接着剤、柔軟なクッション フォームに使用されていました.

今日、この材料はいたるところにあるため、あらゆる主要産業のほぼすべての製品に使用されています。一般的な用途には、革製の衣服、断熱システム、自動車のスポイラー、手術用ドレープなどがあります。

ポリウレタンが非常に多くの非常に異なる形態をとることができるのはどうしてですか?それはすべて、ポリウレタンの化学式に帰着します。ここでは、エンジニアと製品チームがさまざまな種類のポリウレタンについて知っておくべきこと、ポリウレタン配合が重要な理由、配合が最終部品に与える影響について説明します。

ポリエーテルとポリエステルの違いは?

最も一般的なポリウレタンは、ポリエーテルとポリエステルに由来します。どちらも弾性特性があり、どちらも任意の硬度にすることができ、業界全体でさまざまな用途があります。ただし、ポリエーテルとポリエステルは互換性がありません。エンジニアは、アプリケーションに最適なポリウレタン プラスチックを確実に選択できるように、これら 2 つの材料の主な違いをよく理解する必要があります。

ポリエステル - ポリウレタンは、より柔らかいウレタン (90A デュロメーター未満) で使用され、強力な切断、摩耗、引き裂き、および溶剤耐性で知られています。ポリエーテルポリウレタンよりも高温に長く耐えることができ、引張強度が高くなります。ポリエステルは衝撃吸収にも優れており、振動減衰が必要な用途に広く使用されています。一般的な用途には、銀行設備のローラー、バンパー パッド、オートメーション クランプなどがあります。

ただし、ポリエステルには欠点があります。この材料は一般的に耐湿性が低く、水や高湿度環境にさらされる部品にはお勧めできません。加水分解は、材料の物理的特性を分解します.

一方、ポリエーテル-ポリウレタンは、より硬いウレタン (90A 以上のデュロメーター) で使用され、ポリエステル-ポリウレタンよりも優れた耐湿性と動的特性を提供する傾向があります。また、この材料は反発性が高く、低温での柔軟性が高く、高速アプリケーションで優れた性能を発揮します。その優れた機械的特性は、中程度から高い応力を受ける部品にも適しています。

ポリエーテルの一般的な用途には、スケートの車輪、エレベーターの車輪、板金成形ローラー、および食品に安全なさまざまな用途が含まれます。ポリエーテルは硬質ウレタンに使用されていますが、実際にはポリエステルよりも耐摩耗性が低く、破れやすい素材です。また、一般的に価格も高くなります。

ポリウレタン配合が重要な理由

ポリウレタン配合がなぜ重要なのかを理解するには、ポリウレタン化学の基礎を理解することが役立ちます。ポリウレタンは、ポリオールとイソシアネートの間の化学反応によって生成され、プレポリマーが生成されます。次に、そのプレポリマーを硬化剤で架橋してポリウレタンを形成します。このポリウレタンの化学式は単純に見えるかもしれませんが、複雑さと可変性の余地がたくさんあります。

例として、熱硬化性ポリウレタンを取り上げます。通常、これらの種類のポリウレタンは、TDI または MDI 主鎖 (それぞれ高温および低温で優れた機械的特性を提供) と、エーテルまたはエステルの化学結合の組み合わせで構成されています。エステル ポリウレタンには 2 つの酸素原子と 2 つの炭素原子が含まれますが、エーテル ポリウレタンには 1 つの酸素原子と 2 つの炭素原子のみが含まれます。

これらの主鎖と化学結合のそれぞれの固有の組み合わせにより、得られる材料に異なる物理的特性が与えられます。ポリウレタンの硬化剤に使用できる化学物質も数十種類あり、硬化剤と添加剤をブレンドしてまったく新しいものを作成する可能性もあります.

これらすべての要素を組み合わせて、ポリウレタンの化学式を少し調整することで、一見無限の種類の配合を作り出すことができます。そのため、エンジニアと製品チームは、見込みのあるポリウレタン プラスチックのすべての側面を評価し、1 つまたは 2 つの基準に基づいて材料を選択することを避ける必要があります。

2 つのポリウレタン弾むボールの硬度が同じで化学合成が異なる場合、1 つが床に落ち、もう 1 つが跳ね返る可能性があります。最終部品が本来の性能を発揮するようにするために、エンジニアと製品チームは、製品開発プロセス中にポリウレタンの配合を慎重に検討する必要があります。

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要約すると、ポリエステル ポリウレタンは、デュロメータ硬度が低い配合、高温用途、および衝撃や振動の吸収を必要とする部品に適しています。ポリエーテル ポリウレタンは、硬度が高い配合、高速または高応力の用途、および水にさらされる部品に適しています。

製品チームとエンジニアは、将来のポリウレタンの独自の化学配合を評価して、最終部品が望ましい特性を持ち、すべての重要な要件を満たしていることを確認する必要があります。経験豊富な製造パートナーと協力することが役に立ちます。

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