+7 (916) 315-63-65
e-mail: mail@mpboards.ru
Без выходных с 10:00 до 22:00
ФЛАКОН: +7 (495) 481-49-53

  


Полиуретановый ролик

Мы хотим вам рассказать нашу увлекательную историю поиска и создания полиуретановых роликов для баланс борда. Мы расскажем, какие бывают ролики, чем они отличаются, что такое полиуретан и почему мы остановились именно на нем.

Внимание! Следующие статьи содержат большое количество технической информации и научных терминов. Если вам это не интересно, можете сразу перейти к просмотру фотографий котят. Ну а если вы бесстрашны и готовы погрузится в технический мир, то вот наша история:

Бесконечный поиск:

Рано или поздно каждый производитель сталкиваются с необходимостью повышения качества производимых роликов. Необходимо выполнить 3 главных условия:

  • сделать ролик легким и прочным для выполнения прыжков и занятий с дополнительным грузом;
  • сделать его максимально нескользящим для занятий даже на скользких полах;
  • обеспечить возможность эксплуатации тренажера на любых поверхностях без истирания и повреждения поверхности;

С первым пунктом все понятно. Есть старый добрый полиэтилен низкого / высокого давления (ПНД, ПВД) из которого изготавливают водопроводные  трубы. Материал прочный, никогда не треснет и отлично обрабатывается. Трубы из него есть нужного диаметра: 160мм и они очень распространены.  Несмотря на огромную прочность на разрыв труба из ПНД гибкая, и рано или поздно необратимо сомнется, превратившись в эллипс. Чтобы она не смялась, по всей длине надо устанавливать ребра жесткости. Но тут мы наткнулись на второй недостаток: полиэтилен невозможно склеить и приклеить. Ребра жесткости приходилось устанавливать на саморезы. Они могут выкрутиться и поцарапать пол. Можно специальным образом подготовить полиэтилен коронным разрядом, вклеить усилители эпоксидной смолой, но это сложно и дорого.

Трубы из полиэтилена низкого давления (ПНД)

Сделать ролик максимально нескользящим оказалось еще сложнее.  На коврике для йоги ролл из полиэтилена не скользит, но при попытке покататься на полу из скользких материалов (паркет, ламинат, фанера, гладка плитка) доска довольно заметно проскальзывает. Особенно это заметно при резких движениях и попытках повернуть тело без изменения положения ног на баланс борде. Ролик может повернуться на полу или провернуться может доска. Для решения этой проблемы были испробованы три способа: загрубление поверхности шкуркой, покраска анти-скользящей краской и наклейка анти-скользящих лент.

Загрубление делается шлиф машинкой с грубой шкуркой. Способ хорош своей дешевизной и простотой. Но у созданной таким способом поверхности есть недостаток. Со временем баланс борд и пол полируют ролик и он становиться снова скользким. В домашних условиях пользователь не сможет восстановить свойства поверхности, поэтому от этого способа мы отказались. С покраской валика анти-скользящим составом вышло чуть лучше, но к полиэтилену мало что клеится и краска со временем стала слезать, поверхность полироваться, а ролик становился все более и более скользким.

Краска из жидкой резины

Тогда мы посмотрели как сделано у большого брата. Все западные производители баланс бордов используют каучуковые анти-скользящие ленты, наклеенные поверх ролика. Отлично!, подумали мы, и начали эксперименты. Быстро выяснилось, что хорошие ленты выпускает только 3М и стоят они очень дорого. Комплект из 4х лент на один ролик мог стоить 800 рублей и даже дороже, что делало себестоимость изделия очень высокой. Ленты других производителей стоили дешевле, но были из ПВХ, а высокая сила трения достигалась рифленой текстурой поверхности. Разумеется при контакте с полом эта текстура быстро стиралась и лента становилась скользкой.  Вторая проблема с лентами была связана с материалом ролика. Оригинальный ролик сделан из ПВХ, к которому акриловый клей ленты липнет просто отлично, но к ролику из полиэтилена они липли очень неохотно. Если лента отходила хоть в одном месте, она очень быстро отваливалась целиком. Последняя засада поджидала при эксплуатации баланс борда на солнце. При нагревании акриловый клей ленты размягчался и лента отслаивалась. Именно этим объясняется надпись иностранных производителей: использовать баланс борд только в помещении. От идеи поклеить ленты пришлось отказаться. Мы попробовали все возможные комбинации указанных выше способов, но результат был неудовлетворительный. Ах, да, есть еще дикий способ - ленты с абразивной крошкой. Убивают ламинат и паркет в первые пять секунд эксплуатации, но сцепление отличное:)

Абразивная анти-скользящая лента Анти-скользящая лента 3M Виниловая анти-скользящая лента

Раз мы не можем сделать поверхность нескользящей с помощью шкурки или краски, давайте мы что-нибудь наклеим на поверхность (кроме лент). Вариантов было 3: резина, поливинил, полиуретан. С резиной мы быстро встали в тупик. Основным наполнителем резины является уголь, поэтому при трении об поверхность резина оставляет черные полосы. Владельцы дорогих фитнес клубов поставили нам условие: будут черные полосы, дорогой пол оттирать будете сами. От резины мы отказались через неделю после начала использования, запачкав пол в тестовом зале:). С полиуретаном история не сложилась по другой причине: листы и ленты из полиуретана оказались очень дорогими, при этом все равно оставался шов от склейки, в месте которого материал мог отслоиться. Оставался поливинил с полиэтиленом. Если быть точнее это полиолефин, модифицированный специальным способом (как химически, так и радиационно), чтобы получилось соединение, способное сжиматься под действием высокой температуры. В быту из подобного материала сделаны термоусадочные трубки, используемые для изоляции электрических соединений. Мы нашли завод производящий подобные трубки большой толщины и большого диаметра, для изоляции трубопроводов от коррозии. От термоусадочных трубок их отличала существенно большая толщина, и низкая цена. Просто термоусадочные трубки гореть не должны, а эти горели отлично. Ну и ладно, на них же надо кататься, а не поджигать.

Резиновая лента Полиуретановая лента Полиолефиновая лента

Остался вопрос, как эти трубки приклеить к основе валика. Вспомнив курс химии и то, что полиолефины клеятся только себе подобными веществами мы начали искать клей. Нашли специальный состав, который оказался в гранулах и его нужно было готовить. И вот тут нас ожидал сюрприз. Приготовление клея выглядело следующим образом – в реактор засыпались гранулы клея, до верха заливался уайт-спирит и… реактор ставился в печь. Клей готовился только в кипящем уайт-спирите при большом давлении. Клей был сварен ровно пять раз, потом у технолога не выдержали нервы и от кипячения уайт-спирита мы отказались. До сих пор нет точных данных почему реактор не взорвался и все не погибли. Скорее всего это банальная удача. Еще одним недостатком полиолефиновых роликов оказалась их малая живучесть на асфальте. Если в помещении ролики жили очень долго, то на асфальте или бетоне изнашивались буквально за неделю.

Тут самое время  смириться стем, что наши валики будут “как у всех” из труб. Но тут одному из наших рабочих попался полиуретановый валик от ленточного конвейера, от катания на котором ощущения были просто космические. Балансборд стоял как приклеенный, хотя менять положения доски было очень легко. Осталось только изготовить такой валик. Цена изготовления такого валика на заводе оказалась выше цены самих дорогих бордов, и мы решили, что будем лить валики сами.

Промышленный ролик от конвейера с поверхностью из полиуретана

Полиуретановая сказка

Из Википедии: Полиуретаны — гетероцепные полимеры, макромолекула которых содержит незамещённую и/или замещённую уретановую группу —N(R)—C(O)O—, где R = H, алкилы, арил или ацил. В макромолекулах полиуретанов также могут содержаться простые и сложноэфирные функциональные группы, мочевинная, амидная группы и некоторые другие функциональные группы, определяющие комплекс свойств этих полимеров. Полиуретаны относятся к синтетическим эластомерам и нашли широкое применение в промышленности благодаря широкому диапазону прочностных характеристик. Используются в качестве заменителей резины при производстве изделий, работающих в агрессивных средах, в условиях больших знакопеременных нагрузок и температур. Диапазон рабочих температур — от −60 °С до +80 °С.

Их механические свойства изменяются в очень широких пределах и зависят от природы и длины участков цепи между уретановыми группами, структуры цепей (линейная или сетчатая), молекулярной массы и степени кристалличности. Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или являться твёрдыми веществами в аморфном или кристаллическом состоянии. Их свойства варьируются от высокоэластичных мягких резин, до жёстких пластиков. Полиуретан относится к конструкционным материалам (КМ), механические свойства полиуретана дают возможность использовать его в деталях машин и механизмов, подвергающихся силовым нагрузкам. К данному виду промышленных материалов предъявляются очень серьёзные требования с точки зрения сопротивляемости воздействию агрессивной внешней среды.

Ну а мы добавим: полиуретаны являются самыми прочными резиноподобными соединениями в своем классе. Они отлично сопротивляются износу и разрыву, их можно сделать разной жесткости, прочности на раздир и цвета. Благодаря этому полиуретан стал незаменимым материалом для производства колес для роликовых коньков, логбордов и скейтбордов, различных тележек и даже для промышленной техники.

Колеса для промышленных тележек Колеса для скейтов и роликовых коньков Безвоздушная шина из полиуретана

Полиуретанов бывает два вида: термопластичные и литьевые. Первый тип это гранулы, которые плавятся при высокой температуре и заливаются в форму. Проблема оказалась в силовой закладной: у нас она пластиковая, разогретый полиуретан ее расплавит и все испортит. Остаются полиуретановые компаунды. Мы долго искали поставщика, остановились на компании Технология-Пласт. В отличие от других производителей их компаунды отличаются феноменальной стабильностью и высоким качеством получаемых отливок.

Полиуретан достаточно дорогой материал. Примерная стоимость 600р/кг накладывает определенные ограничения на технологию производства. Ни заливка в форму, ни целиковая отливка не подходят, так как изделие получается слишком дорогим и тяжелым. Остается ротационная формовка. Это когда материал заливается в форму, после чего форма раскручивается до больших оборотов и содержимое растекается по внутренней поверхности из-за центробежной силы. Получается слой всего в 1.5мм , но при этом его прочность такова, что полоску 1.5х20мм взрослый человек разорвать уже не в состоянии. 

Многие наши покупатели сомневаются, что мы в состоянии сделать полиуретановый ролик для балансборда, так как для этого требуются заводские условия, формы и станки. Так у нас завод и все это есть.

Итак, первым делом нужно отмерить нужно количество полиуретана. У нас это Силагерм 6070П (правда модифицированный специально для нас :) .

Литьевой полиуретан Силагерм 6070П компании Технология-Пласт

После подготовки, смешанный полиуретан заливается в специальные формы, которые отправляются в заливочную машину. К сожалению, как выглядит машина мы показать не можем (это секрет), но можем показать содержимое формы до и после заливки. Лужа полиуретана на дне превращается в равномерный слой на внутренней стенке. Специальная программа следит за тем, чтобы полиуретан не вытек из цилиндра, так как одной стенки у него нет. Благодаря большому количеству разгонов и торможений слой получается равномерным. Минимально допустимая толщина слоя 1,2мм, а максимальная 2мм. Так как технология сложная и легко сделать поверхность тоньше чем надо, на этом этапе самый большой процент брака: 1 ролик из 20 отправляется на свалку. 

Форма с полиуретановым компаундом до и после ротационного формования

В форму вставляется вкладыш, который сделан из ПВХ и имеет композитные ребра жесткости. Труба для вкладыша делается на том же оборудовании где делаются обычные водопроводные трубы. Но благодаря тому, что мы заказываем сразу большую партию, мы просим производителей сделать материал чуть мягче. Мягкая труба легко противостоит ударам при прыжках на баланс борде и не трескается. А жесткости ей добавляют три композитных ребра жесткости.

Залитая форма, силовой вкладыш и готовый ролик

После того как вкладыш установлен, форма помещается в камеру, где создается вакуум. Вкладыш удерживается специальным креплением, так как на него действуют почти пол тонны нагрузки. Если его не закрепить, то он выбьет крышку и улетит в потолок:) После чего, по подводящим трубкам подается специальный цементирующий состав, который склеивает вкладыш и покрытие. Так как в природе нет готового компаунда который склеивал бы и ПВХ и полиуретан, нам пришлось разработать его самим. В этом нам помогли химики из атомной промышленности и  технологи из компании Bayer AG.

Вакуумная камера в корой происходит заливка формы цеметирующим составом.

После нескольких минут в камере , форма извлекается и помещается в сушильный шкаф. Через несколько часов при темперетуре от 50 до 90 градусов детали полностью полимерезуются и форма разбирается.

Формы с силовым каркасом и разобранная форма с роликом внутри

Внутри формы нанесены специальные насечки, которые увеличивают сцепление ролика с поверхностью. На торцах тоже создается специальный рисунок, который отлично противостоит царапинам при хранении ролика в вертикальном положении. После извлечения ролик шлифуется и моется. А потом отправляется к вам.

Текстурированная поверхность ролика для увеличения сцепления.

Конечно, есть еще огромное количество промежуточных операций: приготовление компаундов, склейка торцов, создание вкладышей и многое другое, но это уже выходит за рамки нашего рассказа. Раз вы дошли до этого момента, то обещанные фотографии котят обещанные фотографии котят!:

© MP Boards, 2017

Яндекс.Метрика

г. Москва
E-mail: mail@mpboards.ru
Телефон: +7 (495) 410-06-11
Моб.: +7 (916) 315-63-65
Без выходных с 10:00 до 22:00 !