Magnesy gumowe: właściwości, typy i główne zastosowania

Czym właściwie jest magnes gumowy

Sklep z tablicami w Gdańsku przeszedł z samoprzylepnej winylowej folii na folię magnetyczną do paneli pojazdów po skargach klienta na uszkodzenia lakieru na wynajętym furgonie. Sklep przechowuje teraz rolki magnesu gumowego w dwóch grubościach i cięcie paneli wykonuje na zamówienie. Materiał ten nie jest jednolitym magnesem w sposób, w jaki działa np. magnesik do lodówki: składa się on z proszku ferrytu strontowego lub baruowego rozproszonego w wiązadle z akrylonitrylu-butadienu (NBR) lub PVC, a następnie formowanego metodą kalandrowania lub ekstruzji w postaci folii. Ponieważ fazą magnetyczną jest ferryt, a polimer pełni wyłącznie funkcję nośnika, magnes gumowy zachowuje elastyczność i odporność na korozję, jednocześnie generując znacznie mniejszą siłę na jednostkę objętości niż spiekany blok neodymowy. To właśnie ta kombinacja czyni magnes gumowy idealnym rozwiązaniem do tablic informacyjnych, a nie do podnoszenia ciężarów. Zrozumienie tej struktury wyjaśnia, dlaczego zachowanie magnesu gumowego różni się tak bardzo od zachowania sztywnego, spiekanego bloku.

Sklep z tablicami w Gdańsku

Panele do furgonetek, tablice budowlane i tymczasowe tablice sklepowe są wycinane z tych samych dwóch rolek. Zasada sklepu jest prosta: cienki materiał do płaskich, czystych, pomalowanych powierzchni stalowych przy niskiej prędkości; grubszy materiał anizotropowy do elementów narażonych na obciążenie wiatrem lub do paneli zakrzywionych. To jedno decydujące założenie wyeliminowało większość prac korekcyjnych, ponieważ magnes gumowy, który jest zbyt cienki do danego zadania, odrywa się najpierw od krawędzi czołowej, a po oderwaniu się — znika bezpowrotnie. Każdy wycinany przez sklep panel z magnesu gumowego jest teraz dopasowywany do konkretnej powierzchni i obciążenia, a nie do ceny.

Gdzie materiał z elastycznego magnesu zawodzi

Cztery tryby uszkodzenia odpowiadają za większość skarg. Arkusz unosi się w rogu, ponieważ pomalowana powierzchnia nie jest płaska. Druk zanika, ponieważ magnes gumowy nie posiada warstwy górnej odpornoj na działanie promieni UV; ponadto magnes gumowy z odsłoniętą powierzchnią ulega również wytrącaniu („wypowietrzaniu”) pod wpływem promieni UV, co objawia się jako biały proszek na druku. Arkusz staje się sztywny i zwija się w niskich temperaturach, ponieważ środek wiążący nie został dobrany z uwzględnieniem zakresu temperatur roboczych. Panel przesuwa się w dół na pionowej powierzchni, ponieważ siła przytrzymywania nie została dopasowana do obciążenia – zjawisko to najtaniej zapobiega grubszy magnes gumowy.

Właściwości oraz dwie główne odmiany

Porównanie magnesów izotropowych i anizotropowych

Izotropowy magnes gumowy zawiera cząstki ferrytowe ułożone przypadkowo podczas kalandrowania, co zapewnia umiarkowane i jednakowe właściwości we wszystkich kierunkach na całej powierzchni arkusza. Anizotropowy magnes gumowy zawiera cząstki wyrównane za pomocą pola magnetycznego w trakcie produkcji, co zwiększa wydajność magnetyczną wzdłuż kierunku wyrównania o około dwukrotność. Wybór między izotropowym a anizotropowym magnesem gumowym jest najważniejszym decyzyjnym parametrem technicznym. Kompromis dotyczy kosztu i sztywności: materiał anizotropowy jest droższy i nieco mniej giętki, ale znacznie lepiej przyczepia się do zakrzywionych lub drgających paneli; większość nabywców, którzy przechodzą z izotropowego magnesu gumowego na materiał anizotropowy, nie wraca do poprzedniej wersji.

Grubość, siła odrywania i granice temperatury

Siła przyssania zależy od powierzchni styku i grubości materiału, więc arkusz magnesu gumowego o grubości 1,5 mm wywiera kilkukrotnie większą siłę przyssania niż arkusz o grubości 0,4 mm na tej samej powierzchni. Typowe magnesy izotropowe zapewniają średnio od 20 do 40 gramów siły przyssania na centymetr kwadratowy, podczas gdy magnesy anizotropowe osiągają od 60 do 90 gramów. Cienki magnes gumowy umieszczony na chropowatej powierzchni traci część powierzchni styku, a to właśnie powierzchnia styku decyduje o rzeczywistej sile przyssania. Temperatura wpływa w obu kierunkach: ferryt traci kilka procent mocy przy wzroście temperatury o 10 °C, a większość spoiw staje się sztywna poniżej około −20 °C i miękka powyżej około 80 °C, dlatego magnes gumowy przeznaczony do drzwi lodówki przemysłowej wymaga innego spoiwa niż magnes montowany na furgonie dostawczym.

Normy i metody badań

IEC, odporność na warunki atmosferyczne oraz zgodność materiałów

Właściwości magnetyczne materiałów magnesów trwałych mierzy się zgodnie z serią norm IEC 60404, która określa sposób badania remanencji, koercji i iloczynu energetycznego; żądanie wartości zmierzonych zgodnie z tą metodą zapewnia porównywalność ofert, a magnesy gumowe nie powinny być zakupowane wyłącznie na podstawie wartości siły przyciągania. Sprawozdania z badań partii magnesów gumowych powinny zawierać dane dotyczące remanencji i koercji, a nie tylko pojedynczą wartość siły przyciągania. Trwałość polimerowego spoiwa pod wpływem czynników atmosferycznych ocenia się zgodnie z normami ISO 4892 oraz ASTM G154 w warunkach przyspieszonego narażenia na promieniowanie UV – jest to odpowiedni test dla znaków zewnętrznych. Dyrektywy REACH i RoHS dotyczą plastyczatorów oraz metali ciężkich w spoiwie i warstwie nadrukowej, norma EN 71-3 ma zastosowanie w przypadku produktów przeznaczonych do użytku przez dzieci, a norma ISO 9001 dotyczy spójności procesu produkcyjnego.

Wybór, cięcie i przechowywanie zapasów

Jak określić magnes gumowy

Zacznij od powierzchni: płaska lakierowana stal, zakrzywiona blacha lub stal nierdzewna. Przetestuj za pomocą zwykłego magnesu, ponieważ stal nierdzewna austenityczna w ogóle nie przytrzyma żadnego magnesu gumowego. Następnie określ obciążenie: papier i karton wymagają niewielkiej siły, podczas gdy wydrukowana tablica wystawiona na działanie wiatru potrzebuje magnesów anizotropowych. Sprawdź, czy magnes gumowy ma drukowalną warstwę wierzchnią, ponieważ drukowanie bezpośrednio na surowej powierzchni rzadko wytrzymuje warunki zewnętrzne. Określ jednocześnie grubość, klasę, warstwę wierzchnią oraz zakres temperatur, ponieważ magnes gumowy to układ składający się z wiązadła, ferrytu i powłoki, a nie pojedyncza wartość.

Cięcie, montaż i konserwacja

Cięcie ostrym nożem lub gilotyną, a nie nożyczkami, które zaciskają i powodują odwarstwianie się krawędzi magnesu gumowego. Nakładaj na czystą, suchą i pozbawioną tłuszczu powierzchnię, przetaczając od środka na zewnątrz, aby usunąć powietrze. Rolki przechowuj poziomo i dobrze podparte – nigdy wiszące na jednej krawędzi, ponieważ magnes gumowy pod wpływem własnego ciężaru ulega pełzaniu w czasie; magnes gumowy, który się zakrzywił podczas przechowywania, można często wyprostować, umieszczając go pod obciążoną deską przez jeden dzień. Drukowanie na materiale to osobna specyfikacja techniczna. Sitodruk, atramenty rozpuszczalnikowe do drukarek typu inkjet oraz atramenty utwardzane UV do drukarek typu inkjet wiążą się z warstwą powierzchniową w różny sposób, więc magnes gumowy wydrukowany niewłaściwym systemem atramentów pęka po zgięciu arkusza podczas aplikacji. U&U Magnetic Technology dostarcza arkuszy i rolek magnesów gumowych zgodnie z normą ISO 9001 oraz dokumentacją REACH i RoHS, w wersjach izotropowych i anizotropowych.

Najczęściej zadawane pytania

Z czego składa się magnes gumowy?

Magnes gumowy to proszek ferrytu strontu lub baru rozproszony w wiązadle akrylonitrylu-butadienu (NBR) lub poli(chlorku winylu) (PVC), a następnie kalandrowany lub wytłaczany w elastyczne arkusze lub paski. Ferryt zapewnia pole magnetyczne, a polimer zapewnia elastyczność i odporność na korozję. Ponieważ większość objętości stanowi wiązadło, magnes gumowy jest znacznie słabszy w przeliczeniu na jednostkę objętości niż spiekany magnes neodymowy.

Jaka jest różnica między gatunkami izotropowymi a anizotropowymi?

Izotropowy magnes gumowy ma losowo zorientowane cząstki ferrytu oraz umiarkowane, jednakowe właściwości we wszystkich kierunkach arkusza. Anizotropowy magnes gumowy ma cząstki ułożone w określonym kierunku podczas produkcji, co zwiększa wydajność magnetyczną w jednym kierunku mniej więcej dwukrotnie. Magnesy anizotropowe są droższe i nieco bardziej sztywne, ale są odpowiednim wyborem dla zakrzywionych paneli, oznakowania pojazdów oraz wszelkich elementów narażonych na wibracje.

Jaką masę może utrzymać magnes gumowy?

Typowy izotropowy magnes gumowy ma siłę przyczepności w zakresie od 20 do 40 gramów na centymetr kwadratowy powierzchni styku; magnesy anizotropowe osiągają od 60 do 90 gramów. Te wartości zakładają pełne, płaskie przyłożenie do czystej powierzchni stali. Każda szczelina, krzywizna, brud lub faktura farby znacznie zmniejszają siłę przyczepności, dlatego magnes gumowy zawsze należy dobierać z zapasem wytrzymałości ponad rzeczywistą masę obciążenia.

Czy magnes gumowy można stosować na zewnątrz?

Tak, pod warunkiem odpowiedniego doboru materiału. Narażenie na promieniowanie UV powoduje wyblaknięcie i popękание powierzchni niechronionego magnesu gumowego oraz blaknięcie nadruku, dlatego należy wybrać materiał odporny na działanie UV z nadrukowalnym warstwowym powłoką ochronną. Odporność na warunki atmosferyczne testowana jest zgodnie ze standardami ISO 4892 i ASTM G154. Tablice pojazdowe wymagają również wystarczającej siły przyczepności przy prędkościach jazdy po drogach – zwykle oznacza to użycie magnesów anizotropowych o grubości co najmniej 0,75 mm.

Czy temperatura wpływa na magnes gumowy?

Tak, w obu kierunkach. Ferit traci kilka procent wydajności przy wzroście temperatury o 10 °C, a polimerowy spoiwowy staje się sztywny poniżej około minus 20 °C i miękki powyżej około 80 °C. Magnes gumowy przeznaczony do drzwi lodówki lub gorącego klimatu wymaga spoiwa dostosowanego do tego zakresu temperatur, a nie ogólnego stopnia.

W jaki sposób należy cięć i przechowywać magnes gumowy?

Cięcie ostrym nożem lub gilotyną; nożyczki zaciskają i powodują odwarstwianie się krawędzi magnesu gumowego. Role należy przechowywać poziomo i podparte, a nie zawieszone za jedną krawędź, ponieważ materiał pod wpływem własnej masy ulega pełzaniu w czasie. Skręcone materiały można zwykle wypłaszczyć, umieszczając je pod obciążoną deską przez jeden dzień przed użyciem.