Dureza del PU (poliuretano): conceptos básicos El PU es un material elastómero de alto rendimiento. Su dureza normalmente se mide utilizando la escala de dureza Shore, siendo la Shore A la más común. El rango de dureza suele estar entre Shore A 10 y 100, y los números más altos indican un material más duro. El principio de medición de la dureza se basa en la profundidad a la que se presiona un penetrador de forma específica en el material bajo presión estándar. Por ejemplo, un Shore A de 60 para el PU significa que su dureza está en un nivel medio, poseyendo tanto elasticidad como rigidez suficiente. Es importante señalar que la dureza del PU está estrechamente relacionada con su módulo elástico, resistencia a la tracción y resistencia a la compresión, pero la relación no es simple y lineal. La diferente dureza de los materiales de PU se debe principalmente a los siguientes factores: 1. Diferencias en la formulación química El PU se produce mediante la reacción de materias primas como polioles, isocianatos y extensores de cadena. Ajustar el tipo (poliéster o poliéter) y el peso molecular del poliol puede alterar significativamente la dureza del producto final. Los polioles de alto peso molecular normalmente producen PU más blando, mientras que los polioles de bajo peso molecular producen PU más duro. 2. Control de la densidad de reticulación La densidad de reticulación afecta directamente la dureza del material. Aumentar la cantidad de agente reticulante o utilizar materias primas multifuncionales aumenta la densidad de reticulación, endureciendo así el material. Por el contrario, reducir la cantidad de agente reticulante da como resultado un producto más blando. 3. Rellenos y aditivos Agregar diferentes tipos y cantidades de rellenos (como carbonato de calcio y humo de sílice) puede ajustar la dureza del PU. Las cargas reforzantes generalmente aumentan la dureza, mientras que los plastificantes la disminuyen. Los aditivos especiales como plastificantes y agentes de refuerzo también afectan el rendimiento de dureza final. 4. Parámetros del proceso de fabricación La temperatura de reacción, el proceso de mezcla, las condiciones de curado y otros parámetros del proceso de producción influyen en la microestructura y la dureza macroscópica del PU. Un control preciso de estos parámetros es clave para obtener productos con una dureza específica.
Baja Dureza (Shore A 10-40 grados) Este tipo de PU tiene excelente elasticidad y rendimiento de absorción de impactos: Aplicaciones de amortiguación y absorción de impactos: Embalaje para transporte de instrumentos de precisión, almohadillas amortiguadoras para equipos de precisión Elementos de sellado: Sellado de superficies irregulares que requieren un alto ajuste Conectores flexibles: Piezas de conexión que permiten grandes movimientos relativos Dispositivos de asistencia médica: Almohadillas suaves en contacto con el cuerpo humano, almohadillas ortopédicas Dureza media (Shore A 40-80 grados) Esta es la más rango de dureza ampliamente utilizado, que equilibra la elasticidad y el soporte: Ruedas industriales: carros de mano, ruedas para estantes, que combinan movimiento flexible y capacidad de carga. Rodillos de cinta transportadora: en sistemas de transporte de materiales, que proporcionan fricción moderada sin desgaste excesivo. Almohadillas de matriz: como medio amortiguador en procesos de estampado y moldeado. Almohadillas de absorción de impactos mecánicos: amortiguación de vibraciones básica para máquinas herramienta y equipos de motor en general. Alta dureza (Shore A...) (80-100 grados) Este tipo de PU tiene alta rigidez y excelente resistencia al desgaste: Ruedas de alta carga: Ruedas de carga para montacargas y carros de servicio pesado Revestimientos resistentes al desgaste: Placas de cribado de minería y revestimientos de conductos para resistir la erosión de materiales particulados Rascadores industriales: Rascadores de limpieza y raspadores de materiales que necesitan mantener la estabilidad de la forma Componentes de transmisión de engranajes: Engranajes de transmisión de carga baja y poleas de correas de distribución Ejemplos de aplicaciones especiales: Rodillos de impresión: Normalmente usan Shore A 20-40 grados para garantizar una transferencia uniforme de tinta Tapetes deportivos: Los tapetes de gimnasio a menudo usan Shore A 50-60 grados para comodidad y seguridad. Soportes para automóviles: los soportes de motor suelen utilizar Shore A 60-80 grados para aislar la transmisión de vibraciones.
Se pueden mezclar componentes de PU de diferentes durezas, pero es esencial una planificación y un diseño cuidadosos: Ventajas de la estratificación funcional de uso mixto: Se pueden adaptar diferentes piezas dentro del mismo equipo para cumplir con diferentes requisitos. Buffering progresivo: Consiguiendo una absorción progresiva de la energía del impacto a través de un gradiente de dureza de suave a duro. Optimización de Costos: Utilizar materiales de alto rendimiento sólo en áreas críticas y materiales económicos en otras áreas. Consideraciones Distribución desigual de la carga: si los componentes de diferentes durezas comparten la carga, los componentes más duros soportarán una mayor proporción de la carga. Coordinación de la deformación: en aplicaciones dinámicas, diferentes componentes de dureza pueden deformarse de manera diferente, lo que podría provocar concentraciones de tensión indeseables. Diferencias en la vida útil: Las PU de diferente dureza pueden desgastarse a diferentes ritmos, lo que requiere la consideración de ciclos de reemplazo sincronizados. Sensibilidad a la temperatura: diferentes formulaciones de PU pueden reaccionar de manera diferente a la temperatura, lo que afecta la estabilidad general del rendimiento del sistema. Principios de diseño para uso mixto Asegúrese de que los componentes de diferentes durezas mantengan la coordinación funcional después de la deformación. Realice análisis de tensión adecuados en los puntos de conexión para evitar sobrecargas localizadas. Considere el impacto de los factores ambientales (temperatura, medio) en todos los materiales utilizados. Desarrollar planes diferenciados de mantenimiento y reposición.
Tendencias e innovaciones futuras La tecnología de materiales de PU continúa evolucionando, con tendencias futuras que incluyen: Materiales de dureza gradual: lograr una variación continua de la dureza dentro del mismo componente, optimizando la distribución de tensiones. PU respetuoso con el medio ambiente: la dureza se puede ajustar de forma inteligente con las condiciones ambientales como la temperatura y la humedad. Estabilidad mejorada a largo plazo: nuevos materiales que mantienen una dureza estable en un amplio rango de temperatura y escala de tiempo. Formulaciones sostenibles: Materias primas de origen biológico y sistemas de PU reciclables, que equilibran el rendimiento y el respeto al medio ambiente. Una comprensión correcta de las características de dureza de los adhesivos de PU es crucial no sólo para el rendimiento de los componentes individuales sino también para la eficiencia operativa y la vida útil de todo el sistema del equipo. Al seleccionar la dureza del PU, se debe abandonar la noción simplista de "cuanto más duro, mejor" o "más blando, mejor" en favor de un enfoque de análisis sistemático y basado en escenarios. Al considerar exhaustivamente los requisitos del equipo, las condiciones operativas y las propiedades de los materiales, combinados con pruebas y verificaciones adecuadas, se puede seleccionar la solución de dureza del adhesivo de PU más adecuada, logrando el equilibrio óptimo entre rendimiento, vida útil y economía. Ya sea que su equipo sea un instrumento de precisión, maquinaria industrial o un dispositivo especializado, la selección adecuada de componentes de PU puede mejorar significativamente su rendimiento. Cuando se enfrente a requisitos complejos, considere consultar con ingenieros de materiales profesionales o entablar conversaciones en profundidad con proveedores experimentados. Su experiencia a menudo puede ayudarle a encontrar soluciones de optimización inesperadas. Si tiene alguna consulta sobre el contenido de este artículo, comuníquese con Kawan Lai: kawan@anheda.cn/WhatsApp +8613631396593.
