Guma przez lata była naturalnym wyborem tam, gdzie potrzebna była elastyczność, tłumienie drgań i odporność na uderzenia. Kojarzy się z materiałem uniwersalnym: miękkim, sprężystym, łatwym do zastosowania w kołach, uszczelnieniach, odbojach, rolkach czy elementach ochronnych. Problem zaczyna się wtedy, gdy warunki pracy przestają być łagodne.

Wysokie obciążenia, ścieranie, kontakt z olejami, zmienne temperatury, praca w trybie ciągłym, nacisk punktowy, poślizg, zabrudzenia – w takich warunkach różnice między gumą a poliuretanem szybko stają się widoczne. Element, który na początku wygląda podobnie, po kilku tygodniach może mieć zupełnie inną trwałość.

Właśnie dlatego coraz częściej zestawia się ze sobą gumę i poliuretan. Oba materiały należą do grupy elastomerów, ale ich zachowanie podczas pracy znacząco się różni. Poniżej wyjaśniamy, dlaczego poliuretan tak dobrze sprawdza się tam, gdzie zwykła guma zaczyna tracić swoje właściwości.

Poliuretan i guma – podobne na pierwszy rzut oka, różne podczas pracy

Guma i poliuretan mogą wyglądać podobnie: są elastyczne, uginają się pod naciskiem i wracają do kształtu po odciążeniu. Ta zewnętrzna podobność bywa jednak myląca.

Guma dobrze sprawdza się tam, gdzie potrzebne jest tłumienie, miękkość i odporność na krótkotrwałe odkształcenia. Może być dobrym wyborem w elementach pracujących przy umiarkowanym obciążeniu, w prostych zastosowaniach technicznych lub o niskiej cenie wykonania.

Poliuretan oferuje szerszy zakres parametrów. Może być miękki i elastyczny, ale również bardzo twardy, odporny na ścieranie i odkształcenia. Dzięki temu można dopasować go do konkretnych warunków pracy: obciążenia, prędkości, rodzaju podłoża, kontaktu z materiałem, wilgoci, olejów czy intensywności eksploatacji.

Największa różnica nie polega na tym, jak materiał wygląda po zamontowaniu. Różnica pojawia się po czasie: w tempie zużycia, stabilności wymiarów i odporności na uszkodzenia.

Odporność na ścieranie: przewaga poliuretanu

Jednym z najczęstszych powodów wymiany kół, rolek, wykładzin i elementów ochronnych jest ścieranie. Materiał pracuje pod naciskiem, ociera się o powierzchnię, przenosi ładunek, prowadzi produkt albo ma stały kontakt z detalem. Każdy cykl pracy stopniowo usuwa warstwę roboczą.

Guma w takich warunkach może szybko tracić powierzchnię, szczególnie gdy pojawia się tarcie, poślizg, drobiny ścierne lub duże obciążenie. Z czasem widać przetarcia, rowki, spękania, ubytki albo nierówną powierzchnię pracy.

Poliuretan jest znany z bardzo dobrej odporności na ścieranie. Dlatego wykorzystuje się go w kołach transportowych, rolkach prowadzących, zgarniaczach, wykładzinach, tulejach, odbojach i elementach narażonych na intensywny kontakt z podłożem lub materiałem.

Obciążenia i odkształcenia: materiał musi wracać do kształtu

W trudnych warunkach ważna jest nie tylko odporność na przetarcie. Element musi także przenosić obciążenia bez trwałego odkształcenia. Dotyczy to szczególnie kół, rolek, podkładek, wkładek, odbojów i elementów dociskowych.

Guma pod długotrwałym naciskiem może tracić sprężystość. Element zaczyna się spłaszczać, zmienia wysokość, traci pierwotny kształt i przestaje równomiernie pracować. W kołach może to powodować bicie. W rolkach – nierówne prowadzenie materiału. W odbojach – słabsze tłumienie uderzeń.

Poliuretan lepiej znosi wysokie naciski i powtarzalne obciążenia. Zachowuje stabilność wymiarową, a przy odpowiednim doborze twardości ogranicza ryzyko trwałych odkształceń.

Oleje, smary i chemia: trudne środowisko szybko weryfikuje materiał

W przemyśle elementy elastomerowe rzadko pracują w sterylnych warunkach. Mają kontakt z olejami, smarami, chłodziwami, wilgocią, detergentami, pyłem, resztkami produkcyjnymi lub substancjami chemicznymi.

Guma może różnie reagować na takie środowisko, zależnie od rodzaju mieszanki. Niektóre gumy pęcznieją, miękną, twardnieją albo pękają pod wpływem kontaktu z olejem lub chemią, przez co dany element traci parametry i przestaje prawidłowo pracować.

Poliuretan wyróżnia się dobrą odpornością na oleje, smary i część substancji chemicznych. Nie oznacza to, że sprawdzi się zawsze i w każdym kontakcie chemicznym, ale w wielu zastosowaniach przemysłowych daje większą trwałość niż standardowe rozwiązania gumowe.

Przed doborem materiału trzeba sprawdzić, z czym element będzie miał kontakt. Inaczej dobiera się elastomer do pracy z olejem, inaczej do wilgoci, a jeszcze inaczej do środowiska z agresywną chemią.

Twardość i elastyczność: poliuretan daje większą swobodę doboru

Jedną z przewag poliuretanu jest możliwość precyzyjnego doboru twardości. Materiał może być miękki, sprężysty, dobrze tłumiący, ale może też mieć wysoką twardość i dużą odporność mechaniczną.

W przypadku gumy zakres doboru również istnieje, ale przy wysokich wymaganiach poliuretan daje większą kontrolę nad zachowaniem elementu. Można dobrać materiał tak, aby koło nie niszczyło posadzki, rolka nie uszkadzała prowadzonego produktu, a odbojnik dobrze przejmował energię uderzenia bez szybkiego pękania.

Dobrze dobrana twardość wpływa na:

• przyczepność,
• Schwingungsdämpfung,
• odporność na ścieranie,
• nośność,
• odkształcenie pod obciążeniem,
• trwałość powierzchni roboczej.

Hałas, drgania i ochrona powierzchni

Trudne warunki pracy nie zawsze oznaczają tylko duże obciążenia. Czasem problemem jest hałas, wibracje, ślady na posadzce albo uszkodzenia transportowanego materiału. W takich zastosowaniach guma bywa wybierana ze względu na miękkość i tłumienie.

Poliuretan również może bardzo dobrze tłumić drgania, a przy tym zachować wyższą odporność na ścieranie. Dlatego stosuje się go w kołach jezdnych, rolkach transportowych, elementach ochronnych i częściach mających kontakt z delikatniejszym materiałem.

Przykład? Koło zbyt twarde może powodować hałas i przenosić drgania. Koło zbyt miękkie może szybciej się odkształcać i zużywać. Poliuretan daje możliwość dobrania rozwiązania pośrodku: materiału odpornego, ale nadal pracującego ciszej niż metal czy twarde tworzywa.

Dobrze dobrany poliuretan może ograniczyć hałas, chronić powierzchnię i jednocześnie utrzymać wysoką odporność na zużycie.

Kiedy guma nadal będzie dobrym wyborem?

Porównanie nie oznacza, że guma jest materiałem gorszym w każdej sytuacji. Nadal sprawdza się w wielu zastosowaniach: przy niższych obciążeniach, prostszych elementach technicznych, uszczelnieniach, amortyzacji, matach, przekładkach czy częściach, w których wystarczają podstawowe parametry mechaniczne.

Guma może być korzystna również wtedy, gdy element nie jest narażony na intensywne ścieranie, wysokie naciski ani kontakt z trudnym środowiskiem. Przy mniej wymagających warunkach wybór gumy może być uzasadniony technicznie i ekonomicznie.

Poliuretan warto rozważyć wtedy, gdy element pracuje intensywnie, zużywa się zbyt szybko albo jego awaria wpływa na pracę maszyny, transportu lub całego procesu.

Dlaczego elastomery poliuretanowe wygrywają w trudnych warunkach?

Poliuretan łączy cechy, które trudno uzyskać jednocześnie w wielu standardowych materiałach: elastyczność, wysoką odporność na ścieranie, nośność, stabilność wymiarową i możliwość precyzyjnego doboru parametrów.

W trudnych warunkach to właśnie ta kombinacja decyduje o trwałości. Materiał nie może być tylko miękki. Nie może być tylko twardy. Musi zachować właściwości pod obciążeniem, nie wycierać się zbyt szybko, nie pękać od uderzeń i nie tracić kształtu po serii cykli pracy.

Dlatego poliuretan często wybiera się do:

• kół transportowych i jezdnych,
• rolek prowadzących, dociskowych i napędowych,
• zgarniaczy,
• tulei,
• odbojów,
• elementów amortyzujących,
• części pracujących w kontakcie z olejami lub smarami.

Tam, gdzie standardowa guma przestaje wystarczać, poliuretan daje większą trwałość, lepszą kontrolę nad parametrami i większą odporność na intensywną eksploatację.

Poliuretan czy guma – jak podjąć właściwą decyzję?

Dobór materiału powinien wynikać z warunków pracy, a nie z przyzwyczajenia. Przed wyborem warto odpowiedzieć na kilka pytań: jakie obciążenie przenosi element, czy występuje tarcie lub poślizg, czy materiał ma kontakt z olejem, smarem lub chemią, jak ważna jest odporność na ścieranie, czy element musi tłumić drgania, czy ma chronić powierzchnię i jak często obecnie wymaga wymiany.

Jeżeli warunki są umiarkowane, a element nie jest narażony na szybkie zużycie, guma może spełnić wymagania. Jeżeli jednak pojawiają się wysokie naciski, ścieranie, praca ciągła, kontakt z olejami lub potrzeba zachowania wymiarów przez dłuższy czas, poliuretan będzie rozwiązaniem bardziej odpornym.