ISO-standardene gir et viktig rammeverk for å vurdere de mekaniske egenskapene til elastomerer, og de benyttes til å sikre kvalitet og pålitelighet i forskjellige applikasjoner. I denne sammenhengen brukes flere spesifikke tester for å bestemme elastomerenes evne til å motstå ulike mekaniske påkjenninger, inkludert belastning, kompresjon, strekk og vridning. De viktigste testene omfatter vurdering av tetthet, hardhet, elastisitet, strekkstyrke og slitasjeegenskaper.

En av de mest brukte metodene for å vurdere materialets tetthet er en test hvor prøveemnet veies først i luft og deretter i en væske med kjent tetthet. Denne testen gir en måling av det synlige volumet av materialet, som deretter kan brukes til å beregne den apparente tettheten. For integral skum kan både den samlede tettheten og kjernetettheten bestemmes ved hjelp av ISO 845, som er spesielt utviklet for å håndtere materialer med innebygd luftstruktur.

Hardhetstesting er en annen viktig prosess som benytter ISO 868. Her brukes et durometer for å måle inntrykk mot et elastomer når en kraft påføres via en konisk innretning. Hardheten til elastomeren vurderes ved å måle motstanden materialet har mot denne inntrykket, og målingene kan variere avhengig av materialets mykhet eller fasthet. Durometere A og D (Shore A og Shore D hardhet) er de mest vanlige, og de gir ulike målinger avhengig av materialets fasthet. For mykere elastomerer benyttes Shore A, mens Shore D brukes for hardere materialer. Testen kan variere fra 0 (full penetrasjon) til 100 (ingen penetrasjon).

Videre benyttes ISO 3386 for å vurdere kompresjonsstyrken til skumplast. Kompresjonstesten utføres ved å presse prøven med forskjellige nivåer av kompresjon – typisk 25 %, 40 %, 50 % og 65 %, og resultatene blir rapportert i kPa. Denne testen gir innsikt i hvordan materialet oppfører seg under trykk og hvilken motstand det har mot deformasjonsprosesser.

Trekkeegenskapene til elastomerene vurderes også gjennom ISO 34, som måler hvor godt et materiale kan motstå rivning. Denne testen innebærer at en prøve utsettes for en påført kraft, og den nødvendige styrken for å forårsake sprekkdannelse vurderes. Metoden benytter prøver med et riss i trekkretningen, og resultatene blir rapportert i Newton per meter (N/m). De ulike testmetodene for prøvens form, som bukseformede, vinkel og halvmåneformer, benyttes for å vurdere materialenes ytelse i forskjellige konfigurasjoner.

En annen sentral test er bestemmelsen av elastomerens elastisitet eller rebound-resilience. Dette kan måles ved hjelp av enten pendulummetoden (ISO 4662) eller ball-rebound-metoden (ASTM D2632). I pendulummetoden slippes en pendelhammer fra en forhåndsbestemt høyde og treffer elastomerprøven. Den energien som elastomeren returnerer til pendelen, brukes til å beregne materialets elastisitet. For ballrebound-målingen slippes en ball på prøven, og høyden ballen spretter tilbake til sammenlignes med den opprinnelige høyden for å beregne elastisiteten.

Kompresjonssettet til elastomerene (ISO 815) gir også viktig informasjon om materialets evne til å beholde elastiske egenskaper etter å ha blitt utsatt for langvarig kompresjon ved bestemte temperaturer. Elastomerprøven blir utsatt for 25 % kompresjon, og etter en viss tid ved forhåndsbestemte temperaturer (som 23 °C og 70 °C i 24 timer), blir materialets høyde målt etter at det er utløst og avkjølt. Kompresjonssettet gir deretter et mål på prosentandelen av kompresjonen som gjenstår etter at materialet har slappet av.

Elastomerer på basen av polyuretan (PU) har flere fordeler, inkludert høy elastisitet, justerbar hardhet og lav slitasje. PU-elastomerer kan strekkes flere ganger sin opprinnelige lengde og vil etterpå trekke seg tilbake til sin opprinnelige størrelse. Dette skjer på grunn av de fleksible, ikke-polære kjedene i det myke segmentet, som fungerer som en "entropifjær". Når materialet utsettes for strekk, avtar den konformasjonelle entropien, og når strekket fjernes, ønsker kjedene å returnere til sin opprinnelige, mer ordnede tilstand. PU-elastomerer har gode elastiske egenskaper innenfor et temperaturområde på mellom 0 og 100 °C og viser forlengelse ved deformasjon på minst 300 %.

Det er også viktig å merke seg at PU-elastomerer har noen ulemper, spesielt med hensyn til deres hydrolysebestandighet. Urethan- og esterbindingene gjør at disse elastomerene er følsomme for sterke syrer og baser, oksiderende midler og polare løsemidler. Den reversibiliteten til urethanbindingene, som begynner ved omtrent 150 °C, begrenser motstanden til PU-elastomerer ved høye temperaturer til dette området.

PU-elastomerers strekk- og stressatferd er preget av høy styrke, der de harde domenene i materialet spiller en viktig rolle. Disse domenene styrker elastomeren ved å gi den hardhet og plastisk deformasjon under belastning. Samtidig bidrar de mykere segmentene til elastisiteten gjennom deformasjon og krystallisering ved strekk. Når det skjer en krystallisasjon i de myke segmentene, kan det oppstå et ekstra stressnivå, spesielt ved deformasjonsnivåer over 200 %. Polyesterdrevne PU-elastomerer har generelt høyere strekkstyrke enn de som er laget av propylenglykol-basert polyol, ettersom polyesteren kan krystallisere under strekk og dermed øke styrken.

Hvordan forskjellige typer polyoler påvirker produksjonen av fleksible skumprodukter

Polyolene spiller en avgjørende rolle i produksjonen av fleksible skumprodukter, spesielt innenfor industriene som benytter polyuretanskum (PU). Hver type polyol bringer med seg spesifikke egenskaper som direkte påvirker kvaliteten, holdbarheten og bruksområdene til det ferdige produktet. Blant de mest brukte polyolene finner vi polymerpolyoler, PHD-polyoler og PIPA-polyoler, hver med sin unike sammensetning og fremstillingsprosess.

Polymerpolyoler er polyoler som er fylt med styren-akrylonitril (SAN) kopolymerpartikler. Prosessen starter med at et vinylmonomer reagerer med et polyolmolekyl, hvor polyolen fungerer som et medium for reaksjonen. Dette skaper et system der SAN-polymeren vokser, og til slutt dannes små dråper på 1 til 5 mikroner i størrelse. Denne stabiliseringen skjer via sterisk repulsjon, og polyolen fungerer som en vert for SAN-dråpene. Viskositetsnivåene for polymerpolyoler kan variere, men typisk har de verdier rundt 1500 mPa∙s ved 25 wt.% fyllstoffbelastning, og 5000 mPa∙s ved 45 wt.%. Polymerpolyolene gir fleksibilitet og holdbarhet, noe som gjør dem ideelle for bruk i skum som krever høy mekanisk motstand.

PHD-polyoler (Poly-Harnstoff-Dispersion) inneholder poly(hydrazodikarbonamid) partikler, og deres produksjon involverer en reaksjon mellom hydrazin og polyeterpolyol. Denne prosessen skaper et fyllstoff som gir skumprodukter større motstand mot brann. PHD-polyoler har en bredere partikkelstørrelsesfordeling og høyere viskositet sammenlignet med polymerpolyoler. For eksempel kan viskositeten for PHD-polyoler med 30 wt.% fyllstoff belaste rundt 3500 mPa∙s ved 25 °C, og for å oppnå sammenlignbare viskositeter som polymerpolyoler, må fyllstoffinnholdet reduseres. Denne typen polyol er særlig nyttig når det er behov for å redusere brennbarheten i fleksible skumprodukter.

PIPA-polyoler, der fyllstoffet dannes ved reaksjon mellom polyisocyanat og alkanolamin, er spesielt relevante i produksjonen av polyuretanskum. Polyisocyanat, som MDI eller TDI, reagerer med alkanolamin, som vanligvis er trietanolamin, og danner partikler gjennom en polyisocyanat-polyaddisjonsreaksjon (PIPA). Produksjonen av PIPA-polyoler skjer ofte i produsentens egne anlegg, der reaksjonen og blandingsbetingelsene er nøye kontrollert for å sikre fase-stabile dispersjoner med akseptable viskositeter. Etter produksjon kan denne typen polyol brukes direkte i PU-skumproduksjon. PIPA-polyoler gir fordeler når det gjelder fleksibilitet og skumfasthet.

En annen type polyol som er relevant i sammenhengen er polyetertetrametyleneglykol (PTMEG), som brukes til å produsere elastomerer av høy kvalitet og spandexfiber. PTMEG produseres ved ringåpningspolymerisering av tetrahydrofuran og brukes primært i høykvalitets elastomerer og termoplastiske polyuretaner (TPU). Det gir spesielle egenskaper som elastisitet og høy mekanisk motstand.

Polyesterpolyoler, som produseres ved polykondensasjon av dikarboksylsyrer og kortkjedede dioler, brukes også i produksjonen av PU-skum. De mest brukte polyesterpolyolene stammer fra alifatiske eller aromatiske dikarbonylsyrer, og de finnes både i lav- og høy molar masse. De lavmolekylære polyesterpolyolene brukes hovedsakelig i tekniske og stive skumprodukter, mens de høyere molekylmassen gir fleksibilitet og elastisitet i skum. Polyesterpolyoler gir skumprodukter med høy viskositet og kan variere fra krystallinske til amorfe strukturer, avhengig av de spesifikke monomerene som benyttes i produksjonen.

Polycaprolactone polyoler, som er et annet viktig alternativ, er karakterisert ved en spesiell "hode-til-hale"-polyesterstruktur og brukes til spesifikke applikasjoner hvor holdbarhet og fleksibilitet er avgjørende. Denne typen polyol har unike termiske og mekaniske egenskaper som gjør den egnet for bruk i applikasjoner som krever høy elastisitet.

En viktig faktor som må tas i betraktning ved valg av polyol, er hvordan ulike fyllstoffer kan påvirke skumproduktenes egenskaper, som brennbarhet, viskositet og mekanisk styrke. Det er derfor viktig å ha nøyaktig kontroll over reaksjonsforholdene for å oppnå ønsket stabilitet og ytelse i det ferdige produktet. Valg av polyol bør derfor baseres på de spesifikke kravene til skumapplikasjonen, og en grundig forståelse av polyolenes kjemiske sammensetning og reaksjonsprosesser er nødvendig for å optimalisere sluttresultatet.

Hvordan mestre avanserte tegneteknikker med blyant: Lag på lag-teknikk og teksturforståelse
Hva er den spanske matkulturen og dens påvirkning på det moderne kjøkkenet?
Hvordan de første verktøyene og teknologiene ble utviklet: En reise gjennom forhistorisk innovasjon
Hvordan lage elegante og kreative øreringer med wire og perler
Hvordan plante- og fruktdyrking utvikler seg: Sitrusfruktenes plass i hagen og historien
Hvordan velge og vedlikeholde gulv i kjøkkenet for både estetikk og funksjonalitet?