валы из полиуретана

Когда говорят про валы из полиуретана, многие сразу представляют себе что-то вроде усиленных резиновых роликов. И в этом кроется первая ошибка. Полиуретан — это не резина, и подход к нему нужен другой. Часто заказчики приходят с запросом 'сделать как из резины, но покрепче', а потом удивляются, почему вал ведет себя иначе при той же нагрузке или температуре. Сам через это проходил, когда лет десять назад только начинал работать с этим материалом. Казалось, что разница в пару единиц твердости по Шору — мелочь. Ан нет.

От теории к практике: почему твердость — не главный показатель

В каталогах, например, у того же ООО 'Шанхай Диби', продукция четко разделена по сериям в зависимости от твердости: высокие (от 70 Shore A), средние (40-70) и так далее. Это правильно для первичного подбора. Но если брать только этот параметр за основу, можно наломать дров. У нас был случай: заказали вал для нанесения покрытия, твердость 60 ед., вроде бы попадает в диапазон для покрытий. Но не учли абразивность самого состава. Через две недели постоянной работы появилась глубокая выработка, хотя по паспорту все должно было держаться. Оказалось, что для такого типа среды нужен был не просто полиуретановый вал определенной твердости, а с внесенными в состав добавками, повышающими износостойкость. В 'Диби', кстати, на такие нюансы обращают внимание и часто запрашивают детальные условия эксплуатации перед тем, как что-то рекомендовать.

Здесь стоит сделать отступление. Многие производители, особенно те, кто работает с резиной, пытаются лить полиуретан по тем же технологиям. Но его вязкость, поведение при вулканизации — другие. Если не выдержать температурный режим или время, внутри вала могут пойти пустоты, которые проявятся только под нагрузкой. Визуально изделие будет идеальным, а на деле — брак. Поэтому когда видишь в описании компании фразу 'специализируется на исследованиях и производстве', как на сайте sh-dibi.ru, это не просто красивые слова. Без собственной исследовательской базы и понимания химии процесса делать качественные полиуретановые валы практически невозможно. Это не штамповка.

И еще про твердость. Часто спрашивают: 'А можно сделать 75 Shore A?' Можно. Но будет ли он работать как камень? Нет. Полиуретан высокой твердости все равно сохраняет некоторую эластичность и демпфирующие свойства, в отличие от металла или жесткого пластика. Это и есть его преимущество в серии жестких валиков — он гасит микровибрации, но не проседает под постоянным давлением. Однако если переборщить с наполнителями для достижения максимальной твердости, материал может стать хрупким. Нужен баланс, который и отрабатывается на практике.

Серии продукции: где что и почему

Разделение на три основные серии, которое использует 'Шанхай Диби', — это отражение реальных рыночных ниш. Возьмем первую серию — жесткие валики (≥70 ед.) и специальные кожухи. Это, как правило, валы для тяжелых условий: прокатные станы, направляющие в конвейерных системах, где важна стойкость к деформации. Здесь часто возникает вопрос по кожухам (они же разнодиаметровые втулки). Их задача — не просто быть 'гильзой', а компенсировать износ вала или адаптировать один диаметр оборудования под другой. Делать их из того же полиуретана, что и основной вал, — ошибка. Для кожуха важнее сопротивление сдвигу и истиранию, часто нужен другой состав.

Вторая серия — валы для нанесения покрытий (40-70 ед.). Вот здесь, пожалуй, самый большой простор для ошибок. Температура состава, скорость нанесения, химическая совместимость. Был опыт с лаковым покрытием на основе растворителей. Взяли стандартный полиуретановый вал средней твердости. Через несколько дней он начал 'разбухать', поверхность потеряла геометрию. Пришлось срочно искать материал с повышенной стойкостью к этой группе растворителей. Теперь при заказе всегда уточняю: 'А что именно будете наносить?' Иногда лучше предложить клиенту резиновый вал из третьей серии, если среда агрессивная, но без больших механических нагрузок.

Третья серия — резиновые валы для травления и отжима. Хотя статья про полиуретан, но нельзя не отметить, что многие производства используют оба материала. Полиуретан не всегда заменяет резину. Для травления, где есть постоянный контакт с кислотами или щелочами, специальная резина часто оказывается долговечнее. А вот для отжима, где важна эластичность и восстановление формы, полиуретан определенных марок может дать фору. Компании, которые производят и то, и другое (как упомянутая ООО Шанхай Диби по производству резиновых и пластиковых изделий), находятся в более выгодном положении — они могут объективно подобрать материал под задачу, а не впаривать то, что есть в ассортименте.

Неочевидные детали: от чертежа до брака

Упоминание на сайте компании про 'изготовление по чертежам заказчика' — это отдельная боль и одновременно спасение. Боль, потому что чертежи часто приходят 'как есть', без учета особенностей полимера. Например, указаны острые кромки или глубокие пазы. При литье полиуретана в форму такие элементы — зоны повышенного напряжения, именно там потом пойдут трещины. Приходится созваниваться, объяснять, что нужно скругление радиуса хотя бы в пару миллиметров. Спасение же в том, что именно по индивидуальным чертежам делаются самые интересные и рабочие вещи. Скажем, вал для намотки пленки с особой профилировкой поверхности, которая предотвращает образование складок.

Еще один момент — крепление вала на ось. Часто в чертеже видишь стандартную шпоночную канавку, как для металлического вала. Но полиуретан — материал более 'мягкий'. Под постоянной нагрузкой в зоне шпонки может начаться смятие, вал проворачивается. Гораздо надежнее делать соединение на шлицы или использовать специальные стопорные кольца, распределяющие нагрузку по большей площади. Это та деталь, которую не всегда увидишь в каталоге, но которая критически важна для монтажа.

Контроль качества. Идеально гладкая поверхность — это хорошо, но не всегда показатель. Однажды получили партию валов, внешне безупречных. Но при установке на вибростенд для теста один из валов дал резонанс на определенной частоте. Разрезали — внутри обнаружилась небольшая неоднородность, слоистость. Видимо, нарушили технологию смешивания компонентов. Такой дефект в стандартных условиях мог бы не проявиться годами, а в прецизионной системе привел бы к браку продукции. С тех пор для ответственных задач всегда прошу предоставить данные о контроле на однородность, если таковые есть у производителя.

Случаи из практики: что пошло не так

Хочется привести пример, который многих отрезвляет. Заказ на валы для стекольного производства — так называемые валики для покрытия стекла. Задача: нанесение равномерного слоя защитного состава на горячее стекло. Температура поверхности стекла около 80°C. Подобрали полиуретан с хорошей термостойкостью. Первые тесты прошли отлично. Но в реальной линии вал работал в паре с металлическим нагревательным элементом, и локальный перегрев в зоне контакта доходил до 110-120°C. Через месяц работы полиуретан начал 'плыть', терять форму. Пришлось переделывать, но уже с системой принудительного охлаждения оси вала и с другим, более термостойким сортом полиуретана. Вывод: лабораторные условия и работа в цеху — это две большие разницы. Всегда нужно закладывать запас.

Другой случай — негативный, но поучительный. Пытались сэкономить и заказали полиуретановые детали для ремонта импортного станка у местного мелкого производителя. Чертежи дали точные. Получили детали, которые визуально совпадали. Но при монтаже выяснилось, что внутренний диаметр 'гуляет' в пределах почти миллиметра из-за усадки материала после литья. Станок не собрать. Производитель развел руками: 'У нас такая технология'. Пришлось обращаться к более крупной компании с четким техпроцессом, вроде той, что указана на https://www.sh-dibi.ru. Там вопрос по усадке материала рассчитали заранее и сделали припуск в форме. Детали встали как влитые. Иногда экономия на цене заказа оборачивается простоем и переделками.

И наконец, про валики для намотки пластиковой пленки. Казалось бы, простая задача. Но пленка бывает разная: скользкая, липкая, с антиадгезионным покрытием. Стандартный гладкий полиуретановый вал для липкой пленки не подойдет — будет прилипать и рвать полотно. Нужна либо другая шероховатость, либо обработка поверхности. А для скользкой пленки, наоборот, нужна идеальная гладкость, но с высоким коэффициентом трения, чтобы не проскальзывала. Это достигается и подбором твердости, и финишной обработкой. Готовых решений нет, каждый раз подбирается под конкретный материал. И здесь опять выручает возможность изготовления по чертежу с последующей доводкой.

Вместо заключения: о чем стоит помнить

Итак, если резюмировать этот поток мыслей. Валы из полиуретана — это не универсальная запчасть. Это инженерное изделие, где материал, геометрия и условия работы связаны воедино. Первое: не гонитесь за максимальной твердостью, ищите оптимальную для вашей нагрузки и среды. Второе: предоставляйте производителю как можно больше информации об условиях эксплуатации: температуры, химические среды, нагрузки, циклы. Третье: доверяйте тем, кто специализируется именно на этом и имеет в арсенале не только производство, но и исследования, как та же компания ООО 'Шанхай Диби'. Их разделение на серии — хороший ориентир, но стартовая точка, не более.

Самое главное — не бояться диалога. Лучше потратить время на уточнения перед заказом, чем потом разбираться с последствиями. И помнить, что даже самый качественный полиуретановый вал имеет свой ресурс. Вопрос в том, чтобы этот ресурс вырабатывался планово, а не выходил в виде внезапной поломки из-за неучтенной мелочи. Удачи в подборе.