Polyurethane คืออะไร ?
- สำหรับนักเคมีแล้ว เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็น Polymer อยู่ในกลุ่ม Urethane (-NH-CO-O-) ผลิตขึ้นมาจากปฏิกิริยาของ Polyol กับ Isocyanate
- สำหรับวิศวกรแล้ว เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัวมากมาย ที่สามารถจะนำไปผลิตได้ตามความต้องการใช้งาน
- สำหรับนักบัญชีแล้ว เป็นวัสดุที่มีการเผาผลาญพลังงานต่ำ และมีเงินทุนค่าโสหุ้ยต่ำ ในการนำผลิตผลิตภัณฑ์ ซึ่งจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายด้วยการเพิ่มประสิทธิผล
Polyurethane Elastomers ได้ถูกออกแบบอย่างมีเอกลักษณ์ และประกอบด้วยวัสดุ ที่รวมเอาความได้เปรียบของความแข็งของพลาสติก โลหะ และเซรามิค บวกกับความยืดหยุ่นของยาง
แต่ไม่ได้หมายความว่า Polyurethanes จะสามารถเป็นทางออกได้กับทุกปัญหา แต่มันมีความสามารถรอบด้านและนี่เป็นกุญแจสำคัญที่มีการนำไปใช้อย่างกว้าง ขวางและเพิ่มมากขึ้น
Polyurethane นั้นมีหลายประเภทด้วยกัน ชนิดพื้นฐานมีทั้งหมด 4 ชนิดด้วยกัน คือ
- Polyether / TDI
- Polyester / TDI
- Polyether / MDI
- Polyester / MDI
สำหรับคำแนะนำโดยทั่วไป Polyethers สามารถนำไปใช้กับชิ้นส่วนที่ต้องทนต่อแรง เช่น แรงจลน์ ซึ่งจะมีการก่อตัวของความร้อนน้อยกว่า นอกจากนี้แล้วยังมีคุณสมบัติของความยืดหยุ่น ใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ และทนต่อแรงดันของเหลว (Hydrolysis) , มีความหนืด (Viscosity) และความถ่วงจำเพาะ (Gravity) ต่ำกว่า
Polyester ที่ใช้ผลิต Urethane มีความสามารถในด้านความทนต่อ แรงตัด แรงเฉือน แรงขัด น้ำมัน และสารละลาย
Properties of Polyurethane Elastomer
เมื่อเปรียบเทียบ Polyurethane กับ วัสดุอื่นๆอย่างเช่น ยาง พลาสติก และโลหะ
มีความแข็งในช่วงกว้าง ทำให้สามารถผลิตได้หลากหลาย โดยจะอยู่ในช่วงของ 10-15 Shore A ซึ่งจะมีความอ่อนตัวกว่ายางลบ (Gum Eraser) จนถึง 90 Shore D ที่มีความแข็งกว่าลูกกอล์ฟ
มีความทนต่อแรงขัด เมื่อเทียบกับ ยาง พลาสติก แม้กระทั่งโลหะ ลดปัญหาการสึกกร่อนอย่างรุนแรง
มีความสามารถในการทนต่อการรับน้ำหนักได้มากกว่าวัสดุทั่วๆไป ที่มีความแข็งเท่ากัน ความสามารถที่จะรับน้ำหนักนี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการออกแบบ เช่น Striper Spring เป็นปัจจัยสำคัญซึ่งทำให้การออกแบบเป็นไปได้ นอกจากจะทนต่อ แรงดึง และแรงกดได้สูงแล้ว ยังมีความทนต่อแรงเฉือนที่สูงอีกด้วย
ที่ระดับความแข็งต่ำ วัสดุอื่นทุกประเภท จะงอเมื่อถูกแรงอัด และถ้าความแข็งสูงจะเสียความยืดหยุ่น (Elasticity) และแตกร้าวเมื่อถูกแรงอัด ในขณะที่ Polyurethane เมื่อมีค่าความแข็งสูงสุด จะทนต่อแรงอัดได้ดีกว่าพลาสติกทุกประเภท
ทนต่อแรงดึง Polyurethane มีลักษณะเฉพาะคือค่า Elongation , Tensile Strength และ Modulus ที่สูง
หากแรงเฉือนยิ่งสูง จะแสดงถึงความเหนียวที่มีมากกว่า ในการใช้งานโดยทั่วไป โดยเฉพาะประเภทที่ต้องมีการกระแทก การขัดถู การมีค่า Tear Strength ที่สูงจะเป็นสิ่งที่สำคัญ
ความยืดหยุ่นสำหรับยางทั่วไปจะขึ้นอยู่กับความแข็ง แต่สำหรับ Polyurethane ไม่เป็นเช่นนั้น แต่จะสามารถมีความยืดหยุ่นได้มากทีเดียว
ทนต่อการแตกร้าวภายใต้การงอซ้ำๆ วัสดุโดยทั่วไปจะขาดเมื่อมีการงอ ซึ่งอาจจะลดลงได้เมื่อทำให้ชิ้นส่วนบางลง ส่วน Polyurethane จะมีความแข็งแรงและเหนียว
Polyurethane จะคงความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำมากๆ และมีความทนทานต่ออุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (Thermal Shock) ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่โดดเด่นทำให้สามารถใช้งานได้มากที่สภาวะต่ำกว่า 0 C
ในขณะที่ Polyurethane ส่วนใหญ่ใช้งานได้ต่อเนื่องจนถึงที่ 90 C และใช้ไม่ต่อเนื่องถึงที่ 120 C ยังมีความเป็นไปได้ การนำไปใช้งานโดยเฉพาะควรได้รับคำปรึกษาจากฝ่ายบริการด้านเทคนิคของบริษัท
Polyurethane ชนิด Polyether จะทนต่อผลกระทบจากการแช่น้ำ และจะมีความเสถียรในระยะยาวในน้ำจนถึงอุณหภูมิ 50 C ไม่ควรใช้งานอย่างต่อเนื่องในน้ำร้อนเกิน 80 C
การดูดซึมน้ำต่ำมาก โดยอยู่ที่ 0.3-1% โดยน้ำหนัก และปริมาตรที่บวมเพียงเล็กน้อย นั่นหมายความว่า ที่ความทนระดับนี้ Polyurethane สามารถใช้งานได้ในตลับลูกปืนที่หล่อลื่นด้วยน้ำ โดยไม่ต้องกังวลเรื่องการบวม
Polyurethane มีคุณสมบัติการเป็นฉนวนที่ดี
มีความทนต่อการสึกกร่อนจากบรรยากาศ โดยการทดสอบชิ้นงานตัวอย่างที่มีอายุมากถึง 500 ชั่วโมงในบรรยากาศที่มีโอโซน 3ppm
Polyurethane จึงประสบความสำเร็จอย่างสูงเมื่อนำไปใช้กับงานประเภทอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งจะไม่แตกเหมือนพลาสติกเมื่อโดนความชื้น
Polyurethane มีความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมีอย่างกว้างขวาง ในขณะที่ยางส่วนใหญ่ และพลาสติกมีความทนทานต่อสารละลาย น้ำมัน หรือสารเคมีเฉพาะประเภทเพียงหนึ่งชนิดหรือมากกว่า ยกเว้นแต่ในสภาวะความเป็นกรดและอัลคาไลน์สูง และในสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงๆ
มีความสามารถในการทนต่อรังสีแกมมาได้มากกว่า ดังนั้นจึงคงรักษาสัดส่วนความยืดหยุ่นและความเหนียวไว้ได้
องค์ประกอบพิเศษที่มีคุณสมบัติในการขัดขวางเปลวไฟ จึงไม่ติดไฟ
ไม่ใช่วัสดุที่ช่วยในการก่อตัวของเชื้อรา จึงเหมาะในการใช้งานในสภาพแวดล้อมในเขตร้อนชื้น
Polyurethane คล้ายคลึงกับพลาสติกเมื่อเสียดสีกับพื้นผิวที่ไม่ได้มีการหล่อลื่นซึ่งแรง ขัดสีนี้จะลดลงเมื่อความแข็งของวัสดุเพิ่มขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์ของ Friction (การขัดสี) สูง จะเหมาะกับผลิตภัณฑ์ที่นำไปทำพวกยางแข็งที่ใช้ในอุตสาหกรรม ลูกกลิ้งลำเลียง ลูกกลิ้งขับเคลื่อน
วัสดุที่มีความแข็งสูงๆ จะมีค่าสัมประสิทธิ์ต่ำ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะนำไปใช้กับงาน ประกบเพลา และสาย Wear strip ที่ใช้ในงานประเภทเสียดสี
สามารถกำหนดพันธะ Bond ได้อย่างกว้างขวางมากมาย
สามารถใช้สำหรับกันเสียง และไปใช้ในงานป้องกันการสั่นสะเทือน