Influence de la formule moléculaire d'un polyuréthane sur le développement de produits

Les polyuréthanes sont des matériaux plastiques incroyablement polyvalents qui jouent désormais un rôle majeur dans les produits que les gens utilisent au quotidien. Les polyuréthanes ont été inventés en 1937 par le Dr Otto Bayer et principalement utilisés pour remplacer le caoutchouc pendant la Seconde Guerre mondiale. Dans les années 1950 et 1960, les polyuréthanes étaient utilisés dans les élastomères, les adhésifs et les mousses de rembourrage flexibles.

Aujourd'hui, ce matériau est si omniprésent qu'il peut être trouvé dans presque tous les produits de toutes les grandes industries. Les applications courantes incluent les vêtements en cuir, les systèmes d'isolation thermique, les spoilers dans les voitures, les champs opératoires et bien plus encore.

Comment est-il possible que les polyuréthanes puissent prendre autant de formes très différentes ? Tout se résume à la formule chimique du polyuréthane. Voici ce que les ingénieurs et les équipes de produits doivent savoir sur les différents types de polyuréthanes, pourquoi la formulation de polyuréthane est importante et comment la formulation peut avoir un impact sur leurs pièces finales.

Polyéther vs polyester :quelle est la différence ?

Le plus souvent, les polyuréthanes sont dérivés de polyéthers et de polyesters. Les deux ont des propriétés élastiques, les deux peuvent être fabriqués à n'importe quelle dureté et les deux ont une variété d'applications dans toutes les industries. Cependant, le polyéther et le polyester ne sont pas interchangeables. Les ingénieurs doivent se familiariser avec les principales différences entre ces deux matériaux pour s'assurer qu'ils choisissent le plastique polyuréthane le mieux adapté à leur application.

Les polyester-polyuréthanes sont utilisés dans les uréthanes plus souples (duromètre inférieur à 90 A) et sont connus pour leur forte résistance aux coupures, à l'abrasion, aux déchirures et aux solvants. Ils peuvent résister à des températures plus élevées plus longtemps que les polyéther-polyuréthanes et ont une résistance à la traction plus élevée. Le polyester est également un excellent choix pour l'absorption des chocs et largement utilisé dans les applications nécessitant un amortissement des vibrations. Les applications populaires incluent les rouleaux d'équipement bancaire, les tampons de pare-chocs et les pinces d'automatisation.

Cependant, le polyester a ses inconvénients. Le matériau a généralement une faible résistance à l'humidité et n'est pas recommandé pour les pièces qui seront exposées à l'eau ou à des environnements très humides. L'hydrolyse décomposera les propriétés physiques du matériau.

Les polyéther-polyuréthanes, en revanche, sont utilisés dans les uréthanes plus durs (duromètre supérieur à 90 A) et ont tendance à offrir une plus grande résistance à l'humidité et des propriétés plus dynamiques que les polyester-polyuréthanes. Ce matériau a également un meilleur rebond, une meilleure flexibilité à basse température et de meilleures performances dans les applications à grande vitesse. Ses excellentes propriétés mécaniques le rendent également bien adapté aux pièces soumises à des contraintes moyennes à élevées.

Les applications populaires du polyéther comprennent les roues de patin, les roues d'élévateur, les rouleaux de formage de tôle et une variété d'applications sans danger pour les aliments. Même si le polyéther est utilisé dans les uréthanes plus durs, ce matériau offre en fait moins de résistance à l'abrasion que le polyester et est plus susceptible de se déchirer. Il est également généralement proposé à un prix plus élevé.

Pourquoi la formulation de polyuréthane est-elle importante ?

Pour comprendre pourquoi la formulation du polyuréthane est si importante, il est utile de comprendre les bases de la chimie du polyuréthane. Les polyuréthanes sont créés par une réaction chimique entre un polyol et un isocyanate, qui crée un prépolymère. Ce prépolymère est ensuite réticulé avec un durcisseur pour former du polyuréthane. Cette formule chimique de polyuréthane peut sembler simple, mais il y a beaucoup de place pour la complexité et la variabilité.

Prenons l'exemple des polyuréthanes thermodurcissables. En règle générale, ces types de polyuréthanes sont constitués de squelettes TDI ou MDI - qui offrent respectivement de bonnes propriétés mécaniques à haute et basse température - combinés à des liaisons chimiques éther ou ester. Les esters-polyuréthanes comprennent deux atomes d'oxygène et deux atomes de carbone, tandis que les éther-polyuréthanes ne comprennent qu'un seul atome d'oxygène et deux atomes de carbone.

Chaque combinaison unique de ces squelettes et liaisons chimiques donnera au matériau résultant des propriétés physiques différentes. Il existe également des dizaines de produits chimiques qui peuvent être utilisés pour les curatifs dans les polyuréthanes, ainsi que la possibilité de mélanger des curatifs et des additifs pour créer quelque chose de totalement nouveau.

Avec tous ces facteurs en jeu, il est possible de créer une variété apparemment infinie de formulations en apportant de petits ajustements à la formule chimique du polyuréthane. C'est pourquoi les ingénieurs et les équipes produit doivent évaluer tous les aspects de leur plastique polyuréthane potentiel et éviter de choisir un matériau en fonction d'un ou deux critères.

Si deux balles rebondissantes en polyuréthane ont la même dureté mais une synthèse chimique différente, l'une peut tomber au sol tandis que l'autre peut rebondir. Pour s'assurer qu'une pièce finale fonctionne exactement comme il se doit, les ingénieurs et les équipes de produits doivent prendre en considération la formulation du polyuréthane lors du processus de développement du produit.

Laissez Fast Radius être votre guide de formulation de polyuréthane

En résumé, les polyuréthanes polyester conviennent mieux aux formulations à faible dureté, aux applications à haute température et aux pièces nécessitant une absorption des chocs ou des vibrations. Les polyuréthanes polyéther conviennent mieux aux formulations à duromètre plus élevé, aux applications à grande vitesse ou à forte contrainte et aux pièces qui seront exposées à l'eau.

Les équipes de produits et les ingénieurs doivent évaluer les formulations chimiques uniques de tout polyuréthane éventuel pour s'assurer que leurs pièces finales ont les propriétés souhaitées et répondent à toutes les exigences critiques. Travailler avec un partenaire de fabrication expérimenté peut vous aider.

Fast Radius peut aider les équipes de produits à déballer toutes les complexités de la formulation de polyuréthane afin qu'elles puissent sélectionner le bon plastique polyuréthane pour leur cas d'utilisation spécifique. Notre talentueuse équipe de concepteurs, de conseillers et d'ingénieurs sait à quel point la sélection des matériaux est importante et peut vous aider à démarrer un projet de la bonne façon. Contactez-nous dès aujourd'hui pour commencer et en savoir plus sur les services que nous proposons.

Pour d'autres présentations de matériaux et plus d'informations sur l'industrie, consultez nos articles récents dans le centre d'apprentissage Fast Radius.

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