Was ist Urethan-Gummi?
Urethan-Gummi ist ein polymeres Material mit Urethan-Bindungen und gehört zu den synthetischen Kautschuken mit ausgezeichneter Elastizität und Steifigkeit.
Er hat den Vorteil, dass er über einen langen Zeitraum hinweg verwendet werden kann, insbesondere aufgrund seiner hohen mechanischen Festigkeit und Abriebfestigkeit. Die Eigenschaften von Urethan-Gummis sind je nach Zusammensetzung des Materials und des Bindungssystems sehr unterschiedlich.
Sie lassen sich grob in zwei Typen unterteilen: Polyester-Urethan-Kautschuke (AU) mit Esterbindungen in der Hauptkette und Polyether-Urethan-Kautschuke (EU) mit Etherbindungen.
AU hat Esterbindungen und ist daher anfällig für Hydrolyse, hat aber eine ausgezeichnete Ölbeständigkeit und mechanische Festigkeit.
EU hingegen ist AU in Bezug auf Ölbeständigkeit und mechanische Festigkeit unterlegen, neigt aber weniger zur Hydrolyse und hat eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit sowie eine höhere Kältebeständigkeit, Gummielastizität und Abriebfestigkeit.
Anwendungen von Urethan-Gummi
Urethan-Gummi wird in Walzen, Reifen, Förderbändern und Sportschuhsohlen verwendet. Ein typisches Beispiel für ein Produkt, das sich seine Abriebfestigkeit zunutze macht, sind Gurtvergleiche, die in Fabriken eingesetzt werden.
Bei der Verwendung in säurehaltigen Umgebungen oder bei hoher Luftfeuchtigkeit ist jedoch Vorsicht geboten, da sie sich verschlechtert. Es wird auch für die Sohlen von Sportschuhen verwendet, wobei seine hohe Elastizität genutzt wird.
Der Grund für dieses breite Anwendungsspektrum liegt darin, dass die Zusammensetzung des Materials und das Herstellungsverfahren es ermöglichen, die Elastizität und andere Eigenschaften nach Belieben zu verändern.
Ursachen für die Zersetzung von Urethan-Gummi und Gegenmaßnahmen
Licht, Wärme, Sauerstoff, Wasser und Mikroorganismen sind die Hauptursachen für den Abbau von Urethan-Gummi in der natürlichen Umgebung. Der durch Licht und Wärme verursachte Abbau ist die Zersetzung durch Oxidationsreaktionen, die zur Spaltung der Urethanbindungen und damit zu einer Verringerung der physikalischen Eigenschaften führen.
Um dem entgegenzuwirken, ist der Zusatz von UV-Absorbern und Antioxidantien wirksam. Das nächste Beispiel für einen wasserinduzierten Abbau ist die Hydrolyse der Urethanbindungen, wobei Polyester-Urethan-Kautschuke anfälliger für einen Abbau sind als Polyether-Urethan-Kautschuke.
Bei Polyestersystemen werden auch die Esterbindungen durch Hydrolyse abgebaut. Diese Art des Abbaus kann durch den Zusatz von Carbodiimidverbindungen verhindert werden.
Der mikrobielle Abbau durch Pilze ist ein typisches Beispiel für einen durch Mikroorganismen verursachten Abbau. Urethan-Gummis sind bekanntermaßen anfälliger für mikrobiellen Abbau als Polymerverbindungen wie Kunststoffe im Allgemeinen.
Dies gilt auch für Polyester-Urethan-Kautschuk, der anfälliger für den Abbau ist als Polyether-Urethan-Kautschuk.
Zu den berichteten Mechanismen gehört die Hydrolyse von Esterbindungen durch von Mikroorganismen produzierte Esterasen.
Funktionsweise des Urethan-Gummis
Urethan-Gummis werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Ihre Eigenschaften können auch durch das Herstellungsverfahren gesteuert werden.
Die Synthesemethode beruht auf einer Polyadditionsreaktion zwischen Polyolen, wie z. B. Glykol, und Diisocyanat. Es werden im Wesentlichen drei Herstellungsverfahren angewandt
1. Fräsbarer Typ
Hierbei handelt es sich um eine der gängigsten Herstellungsmethoden für synthetischen Kautschuk, bei der aus den Rohstoffen ein Teig hergestellt wird, der dann in eine Form gegossen und in Form gepresst wird.
Aufgrund der sehr einfachen Methode kann eine hohe Produktionseffizienz erreicht werden. Auf der anderen Seite hat es Nachteile wie Hydrolyseanfälligkeit und schlechte Materialeigenschaften.
2. Thermoplastischer Typ
Bei diesem Herstellungsverfahren wird ein Harz verarbeitet, das auch als Injektionsverfahren bezeichnet wird. Nach dem Erhitzen und Schmelzen von Urethan-Gummi in Pelletform wird er in eine Form gespritzt und geformt. Diese Methode hat den Vorteil, dass sie kostengünstig ist, aber die Herstellungsausrüstung ist teuer, so dass die Massenproduktion eine Voraussetzung für diese Methode ist.
3. Gießbarer Typ
Flüssiger Urethan-Gummi wird mit einem Vulkanisiermittel gemischt und in der Form vulkanisiert. Durch die Vulkanisation werden die Moleküle des Urethan Gummis vernetzt, was zu einer hohen Elastizität führt.
Nach diesem Prozess, der einen Tag dauert, wird das Produkt geformt und hergestellt. Viele Unternehmen haben diese Methode eingeführt, weil die Herstellungsausrüstung kostengünstig ist und komplexe Formen gleichzeitig verarbeitet werden können. Allerdings ist die Produktionseffizienz aufgrund des hohen Zeitaufwands geringer.