Hoe de Polyurethaan Moleculaire Formule Productontwikkeling Aandrijft

Polyurethanen zijn ongelooflijk veelzijdige kunststofmaterialen die een grote rol gaan spelen in de producten die mensen elke dag gebruiken. Polyurethanen werden in 1937 uitgevonden door Dr. Otto Bayer en primair gebruikt als vervanging voor rubber tijdens de Tweede Wereldoorlog. In de jaren '50 en '60 werden polyurethanen gebruikt in elastomeren, lijmen en flexibele schuimstoffen voor vercussing.

Vandaag de dag is dit materiaal zo alomtegenwoordig dat het in bijna elk product in elke grote industrie te vinden is. Veelvoorkomende toepassingen omvatten leer kleding, thermische isolatiesystemen, spoilers in auto's, chirurgische doeken en nog veel meer.

Hoe is het mogelijk dat polyurethanen zo veel totaal verschillende vormen kunnen aannemen? Het komt allemaal neer op de polyurethaan chemische formule. Hier is wat ingenieurs en productteams moeten weten over de verschillende soorten polyurethanen, waarom polyurethaan formulering belangrijk is, en hoe formulering hun eindonderdelen kan beïnvloeden.

Polyether vs. polyester – wat is het verschil?

Meest voorkomend worden polyurethanen afgeleid van polyethers en polyesters. Beide hebben elastische eigenschappen, beide kunnen in elke hardheid gemaakt worden, en beide hebben een verscheidenheid aan toepassingen in industrieën. Echter, polyether en polyester zijn niet uitwisselbaar. Ingenieurs zouden zich moeten vertrouwd maken met de belangrijkste verschillen tussen deze twee materialen om ervoor te zorgen dat ze de best passende polyurethaan kunststof voor hun toepassing kiezen.

Polyester-polyurethanen worden gebruikt in zachtere urethanen (onder 90A durometer) en zijn bekend om hun sterke snij-, slijt-, scheur- en oplosmiddelweerstand. Ze kunnen hogere temperaturen langer weerstaan dan polyether-polyurethanen en hebben hogere trekkracht. Polyester is ook een uitstekende keuze voor schokabsorptie en wijd gebruikt in toepassingen die trillingsdemping vereisen. Populaire toepassingen omvatten bankrolletjes, bumper pads en automatiseringsklemmen.

Echter, polyester heeft wel zijn nadelen. Het materiaal heeft over het algemeen slechte vochtweerstand en wordt niet aanbevolen voor onderdelen die blootgesteld zullen worden aan water of hoge vochtigheidsomgevingen. Hydrolyse zal de fysieke eigenschappen van het materiaal afbreken.

Polyether-polyurethanen, aan de andere kant, worden gebruikt in harder urethanen (boven 90A durometer) en neigen ertoe betere vochtweerstand en meer dynamische eigenschappen te bieden dan polyester-polyurethanen. Dit materiaal heeft ook betere terugveer, betere laagtemperatuurfexibiliteit en presteert beter in hoge-snelheid toepassingen. Zijn uitstekende mechanische eigenschappen maken het ook goed geschikt voor onderdelen die medium tot hoge stress zullen ervaren.

Populaire toepassingen van polyether omvatten skatewielen, liftwielen, bladmetaal vormrolletjes, en een verscheidenheid aan voedselveilige toepassingen. Hoewel polyether gebruikt wordt in harder urethanen, biedt dit materiaal eigenlijk minder slijtvasteheid dan polyester en is het meer geneigd te scheuren. Het komt ook over het algemeen met een hogere prijs.

Waarom polyurethaan formulering belangrijk is

Om te begrijpen waarom polyurethaan formulering zo belangrijk is, helpt het de basis van polyurethaan chemie te begrijpen. Polyurethanen worden gecreëerd door een chemische reactie tussen een polyol en een isocyaanaat, wat een pre-polymer creëert. Dat pre-polymer wordt dan gekruisverbonden met een hardmaker om polyurethaan te vormen. Deze polyurethaan chemische formule lijkt misschien simpel, maar er is veel ruimte voor complexiteit en variabiliteit.

Neem thermohardende polyurethanen als voorbeeld. Typisch zijn deze soorten polyurethanen opgebouwd uit TDI of MDI ruggengraat – die respectievelijk goede mechanische eigenschappen bij hoge en lage temperaturen bieden – gecombineerd met ether of ester chemische bindingen. Ester-polyurethanen bevatten twee zuurstofatomen en twee koolstofatomen, terwijl ether-polyurethanen slechts één zuurstofatoom en twee koolstofatomen bevatten.

Elke unieke combinatie van deze ruggengraten en chemische bindingen zal het resulterende materiaal verschillende fysieke eigenschappen geven. Er zijn ook tientallen chemicaliën die gebruikt kunnen worden voor hardmakers in polyurethanen, plus de mogelijkheid van het mengen van hardmakers en additieven om iets totaal nieuws te creëren.

Met al deze factoren in spel, is het mogelijk om een schijnbaar oneindige variëteit aan formuleringen te creëren door kleine aanpassingen aan de polyurethaan chemische formule te maken. Dat is waarom ingenieurs en productteams alle aspecten van hun potentiële polyurethaan kunststof moeten evalueren en het kiezen van een materiaal op basis van één of twee criteria moeten vermijden.

Als twee polyurethaan knikkerballen dezelfde hardheid hebben maar verschillende chemische synthese, kan de ene op de vloer vallen terwijl de andere terug opspringt. Om ervoor te zorgen dat een eindonderdeel precies presteert zoals het hoort, moeten ingenieurs en productteams polyurethaan formulering zorgvuldig in overweging nemen tijdens het productontwikkelproces.

Laat Fast Radius uw polyurethaan formulering gids zijn

Kortom, polyester polyurethanen zijn beter geschikt voor lagere durometer formuleringen, hoge-temperatuur toepassingen, en onderdelen die schok- of trillingsabsorptie vereisen. Polyether polyurethanen zijn beter voor hogere durometer formuleringen, hoge-snelheid of hoge-stress toepassingen, en onderdelen die blootgesteld zullen worden aan water.

Productteams en ingenieurs moeten de unieke chemische formuleringen van elk potentiële polyurethaan evalueren om ervoor te zorgen dat hun eindonderdelen hun gewenste eigenschappen hebben en aan alle kritieke eisen voldoen. Werken met een ervaren productiepartner kan helpen.

Fast Radius kan productteams helpen alle complexiteiten van polyurethaan formulering ontrafelen zodat ze de juiste polyurethaan kunststof voor hun specifieke use case kunnen selecteren. Ons getalenteerde team van ontwerpers, adviseurs en ingenieurs weet hoe belangrijk materiaalkeuze is, en kan helpen een project op de juiste manier te starten. Neem vandaag nog contact met ons op om te beginnen en meer te leren over de diensten die we aanbieden.

Voor andere materiaaloverzichten en meer industrie-inzichten, bekijk onze recente artikelen in het Fast Radius kenniscentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerte