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淺析聚氨酯密封件和膠輪的現狀及發展趨勢

作 者:聚氨酯發泡設備    來 源:  發布於:2017年01月04日 13時50分16秒   

  隨著我國改革開放繼續向廣度和深度進軍、產業結構的調整和振興,聚氨酯彈性體製品也得到了飛速的發展,年增長率近20%。尤其是近幾年,無論從技術水平上,還是產量、品種上都取得了令人難以想象的進步。下麵就兩類產品做一介紹,與大家進行交流。
 
  1聚氨酯密封件
 
  國內的聚氨酯密封件廠家都在努力地提高自己的產品技術指標和質量穩定性,提高生產效率。隨著我國液壓氣動行業的發展,密封件的用量遞增,據不完全統計,我國每年的用量至少在10 億元之上。然而國內的產品絕大部分屬於中低檔產品,我國出口的液壓機械中所配用的關鍵部位密封件皆依賴國外公司供應,不能不說是我們業界的遺憾。然而可喜的是經過業界的努力,有幾個公司的產品在一些領域成功地替代了進口產品,下麵舉例說明。
 
淺析聚氨酯密封件和膠輪的現狀及發展趨勢

淺析聚氨酯密封件和膠輪的現狀及發展趨勢
 
  1.1煤礦液壓支架用聚氨酯密封件
 
  先前的煤礦液壓支架用密封采用的是丁氰膠夾布密封件,由於耐磨性差、使用壽命短、不耐高壓,後來逐步為聚氨酯澆注密封件、熱塑性聚氨酯密封件所取代。然而以上密封件仍存在壽命短、質量穩定性差等缺點。尤其是目前煤礦采用的大流量、大采高移動液壓支架,對密封件提出了更高的要求,先前的密封件卻難以滿足十分苛刻的工況環境。根據液壓支架的工況環境,山西某公司引進國外無模數控加工設備及技術,憑借自身的經驗和專利技術,采用國外的原材料,成功開發了煤礦液壓支架用聚氨酯密封件,一舉替代了進口密封件,年銷售額突破 1 億元。繼該公司之後,國內上馬該產品的公司如雨後春筍般成長起來。目前數控加工中心、原材料、其他加工設備等已形成了一個較為齊備的產業鏈,在國內已形成了一個蓬勃的朝陽產業。然而該領域也存在一些共性的問題急需解決。
 
  (1)數控加工中心的改進提高,尤其是軟件包的開發迫在眉睫。國外該加工中心是根據橡塑材料的切削特點而開發的專用設備,而國內是經數控加工中心改造而成,在加工效率和產品質量上仍然有一定的差距。
 
  (2)原材料的國產化。國內廠家為保證密封件的產品質量,絕大部分采用了進口的原材料,由於價高及供貨期的問題,競爭力受到一定影響
 
  (3)材料利用率。該種密封件采用聚氨酯管材或棒材經數控加工中心切削加工而成,所以較原來的澆注模壓工藝相比,材料利用係數大大降低,一則提高了成本,二則由於切削下來的廢屑沒有什麽再利用價值,對環境造成汙染。
 
  (4)聚氨酯管材或棒材的質量。管材或棒材是密封件的原材料,所以管材或棒材的性能和穩定性對密封件的質量產生直接的影響。盡管管材或棒材選用的預聚體來自國外公司,擴鏈劑也是國內的頂級產品,但聚氨酯彈性體澆注機是由國內生產,不免在質量的穩定性上有所擔憂。現在可以放心的是國內聚氨酯彈性體澆注機廠家也充分認識到該問題的嚴重性,已在原有的基礎上進行了重大的改進,如計量泵選用進口產品,混合室吸收國外先進技術,係統控製由西門子公司設計。改進後的聚氨酯彈性體澆注機的工作穩定性大大提高,有力地促進了該種密封件質量的提高,保證了密封件品質的穩定性。
 
  (5)聚氨酯管材或棒材的檢驗。目前廠家對聚氨酯管材或棒材的檢驗僅限於外觀,內部質量的檢驗還沒有先進手段,致使加工過程中產品的報廢率偏高,影響生產效率。因此研發聚氨酯管材或棒材的檢驗設備十分必要,望能引起業界的重視。
 
  筆者建議采用數控加工中心加工製造密封件的廠家走出隻加工煤礦用液壓支架密封件的獨木橋,在更大的密封件市場上進行探索和搏擊,走出一條各具特色的路子來。
 
  1.2工程機械用密封件工程機械用密封件種類繁多,難以一一敘述,現隻談談挖掘機、裝載機等工程機械的密封件。與煤礦用液壓支架密封件相比,這個行業更是為國外公司所壟斷,國外產品皆采用特殊的熱塑性聚氨酯彈性體加工製造,我國產的熱塑性聚氨酯彈性體密封件絕大部分處於中低檔水平,多年來出口的工程機械上使用的關鍵密封件皆依賴進口。但為之振奮的是深圳某公司幾年如一日,一直在高檔密封件上做工作,投資上百萬元,突破了技術瓶頸,其產品的整體水平達到甚至超過了進口件的水平,產品供不應求,前景看好。然而從該行業看,同樣存在一些急需解決的問題,如原材料、功能助劑、結構設計等。隻有這些問題得以解決,該行業才能健康發展。
 
  (1)特種熱塑性聚氨酯彈性體的開發。我國生產的熱塑性聚氨酯彈性體品種單一、品質穩定性差是共性,到現在還沒有就密封件所處的工況環境開發的專用熱塑性聚氨酯彈性體。盡管生產熱塑性聚氨酯的國外公司也不少,然而生產能夠滿足高性能密封件的聚氨酯熱塑膠外國公司為數不多,這是我國密封件水平不高、質量不穩的主要原因,這也就給我國的熱塑性聚氨酯彈性體廠家及研發機構提出了新的研究課題。
 
  (2)功能助劑的開發。有了品質優良的聚氨酯熱塑膠專用料,然而要加工製造出性能突出且能滿足挖掘機等工程機械苛刻環境的密封件,如沒有專用配套助劑同樣是難以實現的。因此該聚氨酯熱塑膠專用助劑的研發同樣應該引起業界的重視,希望有識之士能加入這個行業,為該行業開發出適用的配套助劑,此乃業界的福音。
 
  (3)結構設計軟件的開發。密封件的使用好壞除以上因素外,結構的設計合理與否同樣至關重要。多年來,我國在這方麵一直沒有成熟的軟件可以使用,僅憑多年來摸索的經驗和拷貝進口產品的結構進行設計,並沒有上升到理論的高度,難以對密封件的設計進行指導。這也是我國密封件水平不高的重要原因。
 
  2膠輪在聚氨酯彈性體製品中,膠輪所占的比重較大,品種也很多。我國已成為聚氨酯膠輪世界的加工廠和集散地,見諸市場上的膠輪產品多以工業用膠輪和滑板輪為眾。
 
  2.1高性能膠輪該係列產品中性能高的當屬由 NDI 體係製得的聚氨酯膠輪,如加撚機用的摩擦片我國已生產多年,積累了豐富的經驗,產品質量穩定,可以滿足我國需要,並有一定量的出口。工業場合使用的 NDI 體係聚氨酯負荷輪的生產單位較少,產品質量尚不甚穩定。盡管我國批量生產 NDI 體係聚氨酯膠輪的廠家均采用進口材料、進口澆注機,但整體質量水平與國外產品仍有較大差距,問題主要出在工藝優化等細節上。
 
  2.2通用膠輪通用膠輪,如電梯輪、手動搬運車輪等在我國有相當大的產量,除滿足我國使用外,每年有一定的出口量,是聚氨酯彈性體製品中一個比較大的門類。通過業界的努力,這幾年的進步確實不小。所用原料體係有澆注彈性體,也有熱塑性彈性體;澆注彈性體中有 TDI 體係,也有 MDI 體係,有預聚法體係,也有半預聚法體係。存在的問題依然是全國的質量參差不齊,所用原料及預聚體批次穩定性差,加工的設備適用性不甚理想,加工的工藝相對落後,產品的差異性不明顯。
 
  2.3滑板輪2000 年的全國滑板輪熱潮著實讓聚氨酯彈性體界振奮了一次,熱潮過後便進入了低穀。然而受了一段時間冷落的滑板輪市場近幾年又火了起來,是人們始料不及的事。又一次紅火起來的滑板輪是以高彈性、高透明、高耐磨、高動態性能出現的,先前的低檔滑板輪可以說是徹底退出了市場。目前以原料供應、模具加工、澆注機製造等也形成了一個比較大的產業,相比較上次的熱潮,業界更理智了些,逐步造就了一些實力雄厚的生產廠家,不像上次一樣全民皆兵,似乎是不論是誰都可以加入這個行業。同樣地,要發展就必須解決遇到的問題,膠輪產業同樣存在如下幾方麵的問題:
 
  (1)原材料的改進和提高。NDI 體係的聚氨酯所用材料的品種較少,聚氨酯多元醇、1,4-丁二醇的質量較為穩定,國內即可解決。然而 NDI 的品質的穩定卻難以控製,這也是國內 NDI 體係聚氨酯產品生產廠家多選用價格較高的進口產品主要原因。單就 NDI 的活性而言,國內產品批次間的穩定性就不佳,給後續的加工企業帶來了工藝上的困難和最終產品性能的不穩。所以,提高 NDI 產品的質量指標及批次間的穩定性依然是擺在 NDI 生產廠家的課題。滑板輪所用的原料品種較多,國產原料所占比重較大,由於本身滑板輪對聚氨酯性能的要求沒有 NDI 的產品那麽嚴,原料不穩的矛盾沒有凸顯,然而潛在的矛盾依然存在,如國產 PPG 聚醚多元醇的黃變性仍然是滑板輪產品中長期存在的問題之一。相比較而言,國外公司的產品在這一性能上的表現就要好很多,已是業界的常識了。
 
  (2)滑板輪組合料品質的提高和改進。滑板輪生產行業分工相對較為明確,生產滑板輪的企業合成料的並不多,多是從組合料廠家直接購進,這一相對先進的分工對於提高滑板輪的品質和技術進步起到了很好的促進作用。然而限於組合料廠家生產設備、原料選用、配方、合成工藝等方麵的問題,組合料品質穩定性的問題依然未得到徹底解決。與我國通用的聚氨酯預聚體存在同樣的問題,這些問題是共性的問題,亟待業界攻關加以克服。
 
  (3)專用聚氨酯澆注設備的開發。目前質量檔次較低的滑板輪的生產多采用國產的所謂的 IP 機,盡管可以生產出合格的產品,但是並不理想。尤其是計量泵的選用、整個係統的設計上仍需改進。國外的澆注機一般是根據原料的配比以及物性等參數量身定做的,而我們國內是通用設備,所以適用性並不好。尤其是預聚法的 MDI 體係,由於 MDI 預聚體在加工溫度下黏度偏大,擴鏈劑 1,4-丁二醇的黏度小,二者的配比值較大,這就給聚氨酯澆注機的設計和加工帶來了很大的困難,沿用以前的 TDI、 MOCA 體係澆注機已不能滿足要求。所以針對滑板輪原料體係開發生產專用的澆注機已變得很有必要和緊迫。
 
  綜上所述,我們不難看到,無論是聚氨酯密封件還是聚氨酯膠輪,這幾年都有了很大的發展和進步,但也存在一些突出和亟待解決的問題。但這些問題是發展中的問題,通過業界的專注和努力是一定可以克服的。希望業界更多地關注這些產業的發展,為這些產業的發展和技術進步做出貢獻。