Сравнение полиуретана с другими материалами

При выборе эластомера для узлов, работающих в условиях интенсивного трения и высоких нагрузок, инженеры сравнивают доступные материалы. Проведём сравнение полиуретана с пресс-композитами BECORIT, применяемыми в тормозных, сцепных и опорных деталях. Определим, где выгоднее использовать изделия из полиуретана, а где сохраняется преимущество фенольных композитов.

Полиуретан (ПУ) — литьевой эластомер твёрдостью 60-95 Sh A, модуль упругости 6-45 МПа, плотность 1,12-1,25 г/см³, допускает точение, литьё, клейку.
BECORIT — композит из фенолформальдегидной смолы, хлопкового волокна и минерального наполнителя; твёрдость 45-60 Sh D, плотность 1,8-2,0 г/см³, формуется прессованием.

2.1 Износостойкость
Испытание Taber: ПУ 0,1 см³/км; композит 0,35 см³/км. Уретановый слой сохраняет геометрию втрое дольше.

2.2 Ударная прочность
ПУ поглощает энергию до 35 кДж/м², не растрескивается; BECORIT ломается при 10 кДж/м², образуя сколы.

2.3 Температурная стойкость
Уретан работает от -50 до +100 °C длительно; BECORIT сохраняет твёрдость до +250 °C при кратковременном нагреве, но становится хрупким ниже -20 °C.

2.4 Химическая инертность
ПУ не разрушается в минеральных маслах, дизтопливе, соляных водах; BECORIT впитывает жидкости, теряя 15 % прочности за 400 часов в масле 150 °C.

2.5 Коэффициент трения
ПУ-слой 0,6 сухой, 0,45 мокрый; композит 0,45 сухой, 0,25 мокрый. Влажная среда существенно ухудшает сцепление BECORIT.

2.6 Шум и демпфирование
Эластичность ПУ уменьшает уровень шума на 6-8 дБ по сравнению с твёрдым композитом.

2.7 Экономика
Расчёт жизненного цикла: стоимость ПУ-детали на 30 % выше, но ресурс в 2-3 раза больше; итоговые расходы могут сократиться до 40 %. Композит дешевле при закупке, но частота замены выше.

Тормозные колодки крано-мостовых приводов.
Фрикционные сцепления пресс-ножниц.
Тормозные башмаки железнодорожных систем, работающие при резком нагреве.

На цементном конвейере композитные колодки служили 5 месяцев, образуя сколы. После замены на литой ПУ 80 Sh A ресурс вырос до 17 месяцев, а пробуксовка уменьшилась на 60 %. Экономия 41 % за год при учёте снижения простоя.

1. Температура — если пиковая >T120 °C, рассмотреть композит, иначе ПУ.
2. Химия — масло, топливо, солёная вода явно в пользу ПУ.
3. Удары — при ударных нагрузках подойдёт эластомер.
4. Трение — для влажных условий ПУ обеспечит сцепление.
5. Экология — при жёстких требованиях лучше рециклируемый уретан.

Вывод: Комплексное сравнение полиуретана с пресс-композитами показывает, что полиуретан выдаёт лучший баланс износостойкости, эластичности и химической устойчивости при умеренных температурах. Жаростойкие тормозные узлы всё ещё оправдывают применение фенольных материалов, но во всех динамических и влажных режимах изделия из полиуретана окупают себя быстрее, снижая простои оборудования и уровень шума.