Polyurethanschläuche / PU-Schläuche

Allgemein

Das aus miteinander verketteten PUR-Hart- und PUR-Weichsegmenten bestehende Blockcopolymer Polyurethan hat im Vergleich zu vielen anderen Kunststoffen überlegene Eigenschaften. Die Hartsegmente sind der Grund für die extrem hohen mechanischen Festigkeiten, während die Weichsegmente gleichzeitig extreme Flexibilität und dynamische Belastbarkeit bieten. 

Abriebfestigkeit

Die Abriebfestigkeit unserer Pre-PUR^® Polyurethane ist circa 2,5–5-fach besser als bei vielen Gummi-Rohstoffen und ca. 3–4-fach höher als die der meisten Weich-PVC´s (gemessen bei 20°C). Das ergab eine Normmessung. Zusätzlich ergab sich, dass diese gravierenden Unterschiede im täglichen Einsatz noch größer sind. Das detaillierte Ergebnis finden Sie in dem Vergleichsdiagramm:

Die hohen Zugfestigkeiten sowie Bruchdehnungswerte in Verbindung mit einer sehr hohen Elastizität und ungewöhnlich hohen Kriechfestigkeit sind statische und dynamische Belastbarkeiten, die die Werte vieler anderer gummiähnlicher Werkstoffe weit übertreffen. Überspannen im Biegeradius und wiederholte rhythmische Beanspruchung bei intermittierendem Betrieb werden von PUR-Schläuchen aufgrund ihres guten Rückstellvermögens und geringen Druckverformungsrestes gut vertragen. So können wir spezielle Schläuche unter gegensätzlichen Randbedingungen entwickeln, die trotz niedrigen Gewichtes hohe Zug- und Druckbelastungen zulassen. Wegen der hohen Weiterreißfestigkeit kann ein z.B. durch Einschneiden beschädigter Schlauch in den meisten Fällen durch z.B. Bandagieren weiter genutzt werden, ohne axiale Kräfte abfangen zu müssen. Mit Schläuchen aus anderen Materialien ist dies kaum möglich. 

Kälteflexibilität

Bei tiefen Temperaturen wird Polyurethan zunehmend härter, versprödet aber im Gegensatz zu vielen anderen Kunststoffen nicht. So überstanden alle unsere Polyurethane auch bei –30°C den Kerbschlagversuch ohne zu brechen. Die große Molekülkettenlänge (hohes Molekulargewicht) unserer Rohstoffe führt zu deutlich mehr Flexibilität bei tiefen Temperaturen. Unsere Schläuche benötigen im Vergleich zu vielen Wettbewerbsprodukten aus PUR bei Biegebeanspruchung in der Kälte deutlich weniger Biegekraft und neigen weniger zum Abknicken. Unsere Ether-TPU´s sind in der Kälte grundsätzlich noch flexibler als die Ester-Typen. 

Brandverhalten

(Die folgenden Angaben gelten nicht für elektrisch leitfähige, antistatische und schwerentflammbare Typen.) Wie alle organischen Stoffe ist auch Polyurethan brennbar. Die Brandgastoxizität und Rauchgasdichte wird üblicherweise nach DIN 53436 beurteilt. Legt man die Ergebnisse dieser auch international führenden Norm zugrunde, ist das frei werdende Schadstoffpotenzial (akute Inhalationstoxizität) bei 800°C nicht kritischer zu bewerten, als das von anderen Naturprodukten, wie z.B. Holz, Wolle oder Leder.

Unsere schwerentflammbaren Polyurethanschläuche für die holzverarbeitende Industrie sind bauartgeprüft nach DIN 4102-B1 und erfüllen die Sicherheitsauflagen der Holz-BG. Unsere Produkte sind nach UL94 geprüft und viele Produkte erreichen die Klassifizierung HB, V2 oder V0. 

Beständigkeiten

Pre-PUR^® Rohstoffe samt Stabilisatoren führen zu besseren Beständigkeiten und längeren Standzeiten der PU-Schläuche. Ideal für einen Vergleich ist die Hydrolysemessung in Wasser bei 80 °C. Bei der Hydrolysemessung haben wir den Abrieb und die Zugfestigkeit zwischen Schläuchen aus Pre-PUR^® und Ester-TPU gemessen. Unser Ester Pre-PUR^® im Vergleich zu einem marktüblichen Ester-TPU wird in der folgenden Grafik dargestellt:

Beständigkeiten gegen bestimmte Materialien, Stoffe und Prozesse:

Säuren und Laugen

Gegen verdünnte Säuren und Laugen sind unsere Polyurethane gut beständig. Von konzentrierten Lösungen und stark oxidierend wirkenden Säuren werden sie jedoch angegriffen.

Öle, Fette und Kraftstoffe

Unsere TPU´s bieten eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen reine mineralische Öle und Fette. ASTM-Prüföle Nr.1, 2 und 3 bewirken bei 20°C keinen Festigkeitsabfall und auch nach drei-wöchiger Lagerung bei 100°C erfolgte kein Abbau. Gegen Diesel, Kerosin und die FAM-Prüfflüssigkeit Fuel A (ASTM D 471) sind unsere TPU´s ohne Festigkeitsverlust beständig, gegen Fuel B und C noch bedingt beständig.

Gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe

Durch den Kontakt mit z.B. Isooktan und Petrolether findet eine geringe reversible Quellung von ca. 1-3% statt, die mit einem Abfall der Zugfestigkeit von weniger als 20% verbunden ist. Ein Abbau des Materials findet nicht statt.

Aromatische Kohlenwasserstoffe

In z.B. Benzol, Toluol und Xylol quillt PUR stark um bis zu ca. 50% und verliert in ähnlichem Maße an Festigkeit.

Lösemittel

Alkohole, wie Ethanol und Isopropanol, bewirken 15-30% Quellung und einen Abfall der Zugfestigkeit um 40-60%. Ketone, wie Aceton, Methylethylketon (MEK) und Cyclohexanon (Anon) und aliphatische Ester, wie Ethylacetat und Butylacetat, wirken wie partielle Lösemittel, so dass PUR für den Dauereinsatz ungeeignet ist. Hochpolare, organische Lösemittel, wie z.B. Dimethylformamid (DMF), N Methylpyrrolidon und Tetrahydrofuran (THF) lösen Polyurethane auf.

Wasser

Unsere Polyurethane können über Jahre in Wasser bei 20°-40°C gelagert werden. Bei Polyester-Polyurethan findet im Kontakt mit warmem Wasser oder Dampf ab ca. 60°C eine irreversible Aufspaltung (Hydrolyse) der Polyesterketten statt. Durch die Stabilisierung und das extrem hohe Molekulargewicht verliert unser Ester Pre-PUR nach 56 Tagen bei 80°C jedoch nur 8% seiner Zugfestigkeit (siehe oben). Schläuche aus Ether Pre-PUR sind unempfindlich gegenüber hydrolytischem Abbau und in solchen Fällen die noch bessere Lösung.

Wärmealterung

Unsere auch gegen Heißluftalterung stabilisierten Schläuche erreichen extreme Standzeiten in der Hitze. So kann nach einem Jahr Einsatz bei 100°C noch die Hälfte der Zugfestigkeit gemessen werden. Bei 120°C hat unser Ester Pre-PUR nach 4 Monaten und unser Ether Pre-PUR nach 2 Monaten nur die Hälfte seiner Festigkeit verloren.

Witterung

PUR ist gut gegen Sauerstoff, Ozon und UV-Licht beständig. Bei dauernder und intensiver Bewitterung kommt es zu einer Vergilbung und einem Rückgang der mechanischen Festigkeiten. In solchen Fällen sollten zusätzliche UV-Stabilisatoren oder Farbpigmente zugegeben werden.

Energiereiche Strahlung

Polyurethan ist in seiner Beständigkeit gegen α-, β- und γ-Strahlung den meisten anderen Kunststoffen (wie z.b. PTFE, Naturkautschuken, PE, PVC, Silikon etc.) überlegen. Bei 108 Rad traten jedoch auch hier Versprödungserscheinungen auf.

Mikroben

Unstabilisiertes Ester-TPU kann bei langzeitigem Kontakt mit erdartigen Substanzen oder starker Verschmutzung unter für Mikroben günstigen Bedingungen zerstört werden, da die von den Organismen freigesetzten Enzyme die chemischen Bindungen schädigen. Unter sehr ungünstigen Bedingungen trat nach 8–24 Wochen eine erste Schädigung ein. Ether-Polyurethane sind von Natur aus dauerhafter mikrobenbeständig.