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浅析聚氨酯密封件和胶轮的现状及发展趋势

作 者:聚氨酯发泡设备    来 源:http://www.jxjuniaopt.com  发布于:2017年01月04日 13时50分16秒   

  随着我国改革开放继续向广度和深度进军、产业结构的调整和振兴,聚氨酯弹性体制品也得到了飞速的发展,年增长率近20%。尤其是近几年,无论从技术水平上,还是产量、品种上都取得了令人难以想象的进步。下面就两类产品做一介绍,与大家进行交流。
 
  1聚氨酯密封件
 
  国内的聚氨酯密封件厂家都在努力地提高自己的产品技术指标和质量稳定性,提高生产效率。随着我国液压气动行业的发展,密封件的用量递增,据不完全统计,我国每年的用量至少在10 亿元之上。然而国内的产品绝大部分属于中低档产品,我国出口的液压机械中所配用的关键部位密封件皆依赖国外公司供应,不能不说是我们业界的遗憾。然而可喜的是经过业界的努力,有几个公司的产品在一些领域成功地替代了进口产品,下面举例说明。
 
浅析聚氨酯密封件和胶轮的现状及发展趋势

浅析聚氨酯密封件和胶轮的现状及发展趋势
 
  1.1煤矿液压支架用聚氨酯密封件
 
  先前的煤矿液压支架用密封采用的是丁氰胶夹布密封件,由于耐磨性差、使用寿命短、不耐高压,后来逐步为聚氨酯浇注密封件、热塑性聚氨酯密封件所取代。然而以上密封件仍存在寿命短、质量稳定性差等缺点。尤其是目前煤矿采用的大流量、大采高移动液压支架,对密封件提出了更高的要求,先前的密封件却难以满足十分苛刻的工况环境。根据液压支架的工况环境,山西某公司引进国外无模数控加工设备及技术,凭借自身的经验和专利技术,采用国外的原材料,成功开发了煤矿液压支架用聚氨酯密封件,一举替代了进口密封件,年销售额突破 1 亿元。继该公司之后,国内上马该产品的公司如雨后春笋般成长起来。目前数控加工中心、原材料、其他加工设备等已形成了一个较为齐备的产业链,在国内已形成了一个蓬勃的朝阳产业。然而该领域也存在一些共性的问题急需解决。
 
  (1)数控加工中心的改进提高,尤其是软件包的开发迫在眉睫。国外该加工中心是根据橡塑材料的切削特点而开发的专用设备,而国内是经数控加工中心改造而成,在加工效率和产品质量上仍然有一定的差距。
 
  (2)原材料的国产化。国内厂家为保证密封件的产品质量,绝大部分采用了进口的原材料,由于价高及供货期的问题,竞争力受到一定影响
 
  (3)材料利用率。该种密封件采用聚氨酯管材或棒材经数控加工中心切削加工而成,所以较原来的浇注模压工艺相比,材料利用系数大大降低,一则提高了成本,二则由于切削下来的废屑没有什么再利用价值,对环境造成污染。
 
  (4)聚氨酯管材或棒材的质量。管材或棒材是密封件的原材料,所以管材或棒材的性能和稳定性对密封件的质量产生直接的影响。尽管管材或棒材选用的预聚体来自国外公司,扩链剂也是国内的顶级产品,但聚氨酯弹性体浇注机是由国内生产,不免在质量的稳定性上有所担忧。现在可以放心的是国内聚氨酯弹性体浇注机厂家也充分认识到该问题的严重性,已在原有的基础上进行了重大的改进,如计量泵选用进口产品,混合室吸收国外先进技术,系统控制由西门子公司设计。改进后的聚氨酯弹性体浇注机的工作稳定性大大提高,有力地促进了该种密封件质量的提高,保证了密封件品质的稳定性。
 
  (5)聚氨酯管材或棒材的检验。目前厂家对聚氨酯管材或棒材的检验仅限于外观,内部质量的检验还没有先进手段,致使加工过程中产品的报废率偏高,影响生产效率。因此研发聚氨酯管材或棒材的检验设备十分必要,望能引起业界的重视。
 
  笔者建议采用数控加工中心加工制造密封件的厂家走出只加工煤矿用液压支架密封件的独木桥,在更大的密封件市场上进行探索和搏击,走出一条各具特色的路子来。
 
  1.2工程机械用密封件工程机械用密封件种类繁多,难以一一叙述,现只谈谈挖掘机、装载机等工程机械的密封件。与煤矿用液压支架密封件相比,这个行业更是为国外公司所垄断,国外产品皆采用特殊的热塑性聚氨酯弹性体加工制造,我国产的热塑性聚氨酯弹性体密封件绝大部分处于中低档水平,多年来出口的工程机械上使用的关键密封件皆依赖进口。但为之振奋的是深圳某公司几年如一日,一直在高档密封件上做工作,投资上百万元,突破了技术瓶颈,其产品的整体水平达到甚至超过了进口件的水平,产品供不应求,前景看好。然而从该行业看,同样存在一些急需解决的问题,如原材料、功能助剂、结构设计等。只有这些问题得以解决,该行业才能健康发展。
 
  (1)特种热塑性聚氨酯弹性体的开发。我国生产的热塑性聚氨酯弹性体品种单一、品质稳定性差是共性,到现在还没有就密封件所处的工况环境开发的专用热塑性聚氨酯弹性体。尽管生产热塑性聚氨酯的国外公司也不少,然而生产能够满足高性能密封件的聚氨酯热塑胶外国公司为数不多,这是我国密封件水平不高、质量不稳的主要原因,这也就给我国的热塑性聚氨酯弹性体厂家及研发机构提出了新的研究课题。
 
  (2)功能助剂的开发。有了品质优良的聚氨酯热塑胶专用料,然而要加工制造出性能突出且能满足挖掘机等工程机械苛刻环境的密封件,如没有专用配套助剂同样是难以实现的。因此该聚氨酯热塑胶专用助剂的研发同样应该引起业界的重视,希望有识之士能加入这个行业,为该行业开发出适用的配套助剂,此乃业界的福音。
 
  (3)结构设计软件的开发。密封件的使用好坏除以上因素外,结构的设计合理与否同样至关重要。多年来,我国在这方面一直没有成熟的软件可以使用,仅凭多年来摸索的经验和拷贝进口产品的结构进行设计,并没有上升到理论的高度,难以对密封件的设计进行指导。这也是我国密封件水平不高的重要原因。
 
  2胶轮在聚氨酯弹性体制品中,胶轮所占的比重较大,品种也很多。我国已成为聚氨酯胶轮世界的加工厂和集散地,见诸市场上的胶轮产品多以工业用胶轮和滑板轮为众。
 
  2.1高性能胶轮该系列产品中性能高的当属由 NDI 体系制得的聚氨酯胶轮,如加捻机用的摩擦片我国已生产多年,积累了丰富的经验,产品质量稳定,可以满足我国需要,并有一定量的出口。工业场合使用的 NDI 体系聚氨酯负荷轮的生产单位较少,产品质量尚不甚稳定。尽管我国批量生产 NDI 体系聚氨酯胶轮的厂家均采用进口材料、进口浇注机,但整体质量水平与国外产品仍有较大差距,问题主要出在工艺优化等细节上。
 
  2.2通用胶轮通用胶轮,如电梯轮、手动搬运车轮等在我国有相当大的产量,除满足我国使用外,每年有一定的出口量,是聚氨酯弹性体制品中一个比较大的门类。通过业界的努力,这几年的进步确实不小。所用原料体系有浇注弹性体,也有热塑性弹性体;浇注弹性体中有 TDI 体系,也有 MDI 体系,有预聚法体系,也有半预聚法体系。存在的问题依然是全国的质量参差不齐,所用原料及预聚体批次稳定性差,加工的设备适用性不甚理想,加工的工艺相对落后,产品的差异性不明显。
 
  2.3滑板轮2000 年的全国滑板轮热潮着实让聚氨酯弹性体界振奋了一次,热潮过后便进入了低谷。然而受了一段时间冷落的滑板轮市场近几年又火了起来,是人们始料不及的事。又一次红火起来的滑板轮是以高弹性、高透明、高耐磨、高动态性能出现的,先前的低档滑板轮可以说是彻底退出了市场。目前以原料供应、模具加工、浇注机制造等也形成了一个比较大的产业,相比较上次的热潮,业界更理智了些,逐步造就了一些实力雄厚的生产厂家,不像上次一样全民皆兵,似乎是不论是谁都可以加入这个行业。同样地,要发展就必须解决遇到的问题,胶轮产业同样存在如下几方面的问题:
 
  (1)原材料的改进和提高。NDI 体系的聚氨酯所用材料的品种较少,聚氨酯多元醇、1,4-丁二醇的质量较为稳定,国内即可解决。然而 NDI 的品质的稳定却难以控制,这也是国内 NDI 体系聚氨酯产品生产厂家多选用价格较高的进口产品主要原因。单就 NDI 的活性而言,国内产品批次间的稳定性就不佳,给后续的加工企业带来了工艺上的困难和最终产品性能的不稳。所以,提高 NDI 产品的质量指标及批次间的稳定性依然是摆在 NDI 生产厂家的课题。滑板轮所用的原料品种较多,国产原料所占比重较大,由于本身滑板轮对聚氨酯性能的要求没有 NDI 的产品那么严,原料不稳的矛盾没有凸显,然而潜在的矛盾依然存在,如国产 PPG 聚醚多元醇的黄变性仍然是滑板轮产品中长期存在的问题之一。相比较而言,国外公司的产品在这一性能上的表现就要好很多,已是业界的常识了。
 
  (2)滑板轮组合料品质的提高和改进。滑板轮生产行业分工相对较为明确,生产滑板轮的企业合成料的并不多,多是从组合料厂家直接购进,这一相对先进的分工对于提高滑板轮的品质和技术进步起到了很好的促进作用。然而限于组合料厂家生产设备、原料选用、配方、合成工艺等方面的问题,组合料品质稳定性的问题依然未得到彻底解决。与我国通用的聚氨酯预聚体存在同样的问题,这些问题是共性的问题,亟待业界攻关加以克服。
 
  (3)专用聚氨酯浇注设备的开发。目前质量档次较低的滑板轮的生产多采用国产的所谓的 IP 机,尽管可以生产出合格的产品,但是并不理想。尤其是计量泵的选用、整个系统的设计上仍需改进。国外的浇注机一般是根据原料的配比以及物性等参数量身定做的,而我们国内是通用设备,所以适用性并不好。尤其是预聚法的 MDI 体系,由于 MDI 预聚体在加工温度下黏度偏大,扩链剂 1,4-丁二醇的黏度小,二者的配比值较大,这就给聚氨酯浇注机的设计和加工带来了很大的困难,沿用以前的 TDI、 MOCA 体系浇注机已不能满足要求。所以针对滑板轮原料体系开发生产专用的浇注机已变得很有必要和紧迫。
 
  综上所述,我们不难看到,无论是聚氨酯密封件还是聚氨酯胶轮,这几年都有了很大的发展和进步,但也存在一些突出和亟待解决的问题。但这些问题是发展中的问题,通过业界的专注和努力是一定可以克服的。希望业界更多地关注这些产业的发展,为这些产业的发展和技术进步做出贡献。