聚氨酯密封件材料的發(fā)展分析與應(yīng)用

尺寸穩(wěn)定、公差緊湊、抗擠出損壞、耐磨損，這些形容詞準(zhǔn)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(diǎn)。20多年前，派克開始生產(chǎn)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(xù)的發(fā)展。首先在行走機(jī)械液壓領(lǐng)域得以大量應(yīng)用，隨之是氣動領(lǐng)域，最后發(fā)展到氣她各種行業(yè)。

高溫型聚氨酯材料

現(xiàn)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(xué)性強(qiáng)的介質(zhì)也可適應(yīng)。同時(shí)，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(fù)運(yùn)動。通過對ISO標(biāo)準(zhǔn)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(jì)80年代初獲得突破的。那時(shí)，包括派克公司在內(nèi)的一些生產(chǎn)商研發(fā)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(dá)+110℃時(shí)仍然保持彈性，達(dá)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(jī)械液壓應(yīng)用的大門，而在此之前該行業(yè)的設(shè)計(jì)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(rèn)可，這一認(rèn)可標(biāo)志著派克聚胺酯材料密封件在土方設(shè)備應(yīng)用上取得突破性的進(jìn)展。熱塑性聚胺酯(TPU)密封件系統(tǒng)在挖掘機(jī)應(yīng)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(jié)構(gòu)。十多年前的這一成功，使得派克公司進(jìn)一步擴(kuò)大了對新型聚氨酯材料的開發(fā)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(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方式擴(kuò)大了潛在的應(yīng)用范圍。

聚氨酯材料氣動密封件

在氣動密封應(yīng)用領(lǐng)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(lǐng)域無油潤滑的需要，派克研發(fā)了一系列的密封結(jié)構(gòu)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(yōu)點(diǎn)，聚胺酯材料在該領(lǐng)域也迅速成為標(biāo)準(zhǔn)材料。另外，在抗水解能力方面的改善打開了新的應(yīng)用領(lǐng)域。派克P5000聚胺酯可應(yīng)用于那些使用與環(huán)境相融油液(如生菜籽油)的設(shè)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(dá)+80℃的溫度下連續(xù)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(yōu)異的熱穩(wěn)定性，耐高溫可達(dá)+110℃(峰值達(dá)+125℃)。P5011聚胺酯材料，具有低摩擦系數(shù)、高耐磨性能，適合用做低壓液壓設(shè)備的活塞桿密封件。P6000是最近開發(fā)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(jī)、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(jī)、在壓縮氣槍的二氧化碳閥門、在汽車引擎罩自動驅(qū)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(yōu)越的可靠性。

自20世紀(jì)90年代派克漢尼汾公司密封件集團(tuán)正式進(jìn)入中國流體傳動領(lǐng)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(jī)械和機(jī)床行業(yè)等客戶提供了可靠的液壓與氣動密封系統(tǒng)。值得提到的一個(gè)典型應(yīng)用是混凝土機(jī)械液壓密封系統(tǒng)，其混凝土泵送主油缸應(yīng)用的工況苛刻：壓力在30MPa以上，速度在1m/s，油溫達(dá)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(yè)處于領(lǐng)先的三一重工和中聯(lián)重科進(jìn)行合作，派克密封件成為這個(gè)行業(yè)的首選品牌。派克德國工廠的專家曾經(jīng)為三一重工專門設(shè)計(jì)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(jī)對耐水解與耐磨損的要求，大大延長了機(jī)器的工作時(shí)間，減少停機(jī)次數(shù)，為主機(jī)用戶創(chuàng)造了更多的價(jià)值。

在氣動行業(yè)，派克密封件被Festo、Bosch Rexroth、IMI Norgren等眾多知名氣動元件供應(yīng)商選擇。國內(nèi)的濟(jì)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(yīng)用于他們的氣動元件中，提高了產(chǎn)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(dǎo)向和端部緩沖功能，適合用在無油潤滑的短行程氣缸，其標(biāo)準(zhǔn)材料為P5010，比丁腈橡膠具有更長的使用時(shí)間。

從各種工程應(yīng)用中獲得的經(jīng)驗(yàn)與知識以及進(jìn)一步的詳細(xì)分析和實(shí)驗(yàn)，派克漢尼汾密封集團(tuán)可以針對用戶特定的應(yīng)用研發(fā)新的材料配方。文中列出了常用的標(biāo)準(zhǔn)材料的性能參數(shù)。