聚氨酯密封件材料的發展與應用

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聚氨酯密封件材料的發展與應用

尺寸穩定、公差緊湊、抗擠出損壞、耐磨損,這些形容詞準確地描述了派克漢尼汾(Parker Hannifin,以下簡稱派克)公司的聚氨酯材料密封件的特點。20多年前,派克開始生產ultrathan和resilon聚胺酯材料,從那以后,派克的聚胺酯密封件就得到了持續的發展。首先在行走機械液壓領域得以大量應用,隨之是氣動領域,最后發展到氣她各種行業。

高溫型聚氨酯材料

現代熱塑性聚胺酯(TPU)密封件的工作溫度已從-40℃~+120℃,并且對化學性強的介質也可適應。同時,也保持了高抗擠出能力和耐磨性好等基本性能。即使在沒有潤滑的情況下,活塞桿密封件也可以在10MPa的壓力下以0.05m/s的速度往復運動。通過對ISO標準油缸活塞密封件的長期測試表明,聚胺酯材料密封件的壽命是同樣形狀尺寸丁腈橡膠材料密封件的5~6倍。

聚胺酯作為密封件材料是在20世紀80年代初獲得突破的。那時,包括派克公司在內的一些生產商研發出更抗水解的聚胺酯材料,這些新的聚胺酯密封件在高壓力與高達+110℃時仍然保持彈性,達到更好的密封性能,以及比原先的聚胺酯(高溫只能耐+80℃)更長的工作壽命。這一成果打開了行走機械液壓應用的大門,而在此之前該行業的設計人員非常不信任原先的聚胺酯材料密封件。1989年,派克P5008材料獲得卡特彼勒全球工廠使用認可,這一認可標志著派克聚胺酯材料密封件在土方設備應用上取得突破性的進展。熱塑性聚胺酯(TPU)密封件系統在挖掘機應用上很快就廣泛地取代了5~7件夾布橡膠V形圈組合的結構。十多年前的這一成功,使得派克公司進一步擴大了對新型聚氨酯材料的開發投資。新的“度身定做”的熱塑性聚胺酯材料品種,更多的密封件形狀和更經濟的生產方式擴大了潛在的應用范圍。

聚氨酯材料氣動密封件

在氣動密封應用領域,派克于1988年在同行中首次成功地提供聚胺酯材料密封件。針對氣動領域無油潤滑的需要,派克研發了一系列的密封結構與特殊的材料。由于有更長的使用壽命、更耐磨、對粗糙表面不敏感等優點,聚胺酯材料在該領域也迅速成為標準材料。
另外,在抗水解能力方面的改善打開了新的應用領域。派克P5000 聚胺酯可應用于那些使用與環境相融油液(如生菜籽油)的設備中;派克P5500密封件具有高抗高濃度酸或腐蝕性溶液的能力,可在化工廠高達+80℃的溫度下連續使用。

派克P5062聚胺酯材料特別適合用做液壓缸活塞密封件,其具有優異的熱穩定性,耐高溫可達+110℃(峰值達+125℃)。P5011聚胺酯材料,具有低摩擦系數、高耐磨性能,適合用做低壓液壓設備的活塞桿密封件。P6000是最近開發的新型聚氨酯,它有很好的耐磨損和抗擠出性能,非常適合用作高壓密封件或微型密封件,可以用于液壓挖掘機、液壓破碎錘、液壓減振器、氣彈簧等場合。

無論在世界上最大的挖掘機、在壓縮氣槍的二氧化碳閥門、在汽車引擎罩自動驅動、還是新的齊柏林氣艇下部轎廂的氣彈簧中,派克聚胺酯材料密封件被越來越多地證明其優越的可靠性。

自20世紀90年代派克漢尼汾公司密封件集團正式進入中國流體傳動領域,其聚氨酯密封件的良好的耐磨損、彈性、抗水解能力和溫度范圍,給工程機械和機床行業等客戶提供了可靠的液壓與氣動密封系統。值得提到的一個典型應用是混凝土機械液壓密封系統,其混凝土泵送主油缸應用的工況苛刻:壓力在30MPa以上,速度在1m/s,油溫達到+70℃,而且活塞桿端浸在水中。派克中國從1995年開始就與在該行業處于領先的三一重工和中聯重科進行合作,派克密封件成為這個行業的首選品牌。派克德國工廠的專家曾經為三一重工專門設計用于混凝土輸送缸的聚氨酯活塞,用于推送混凝土,可以很好地滿足主機對耐水解與耐磨損的要求,大大延長了機器的工作時間,減少停機次數,為主機用戶創造了更多的價值。

在氣動行業,派克密封件被Festo、Bosch Rexroth、IMI Norgren 等眾多知名氣動元件供應商選擇。國內的濟南華能、上海新益、無錫恒立等廠家也成功地將派克密封件應用于他們的氣動元件中,提高了產品的密封性能。派克的MK聚氨酯活塞密封件可以使氣缸廠家把磁鐵置于其中,并且具有導向和端部緩沖功能,適合用在無油潤滑的短行程氣缸,其標準材料為P5010,比丁腈橡膠具有更長的使用時間。

從各種工程應用中獲得的經驗與知識以及進一步的詳細分析和實驗,派克漢尼汾密封集團可以針對用戶特定的應用研發新的材料配方。文中列出了常用的標準材料的性能參數( 見附表)。

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