Коррозионностойкий полиуретановый вал для пассивации

Когда говорят про коррозионностойкий полиуретановый вал для пассивации, многие сразу представляют себе просто ?стойкий к химии вал?. Но тут как раз и кроется первый подводный камень — стойкость бывает разная. Пассивация, особенно в линиях обработки металла, это не просто ванна со слабым раствором. Там может быть и азотка, и пассивирующие составы на основе цитратов или нитратов, да и температуры режимы бывают разные. Поэтому ?стойкий? — это не абстрактно, это конкретно к определенной среде, концентрации, температуре и механической нагрузке. Много раз видел, как заказывали вал ?для пассивации? по общему каталогу, а потом он дубел или, наоборот, разбухал через пару месяцев. Значит, не угадали с маркой полиуретана или с конструкцией.

Не просто полиуретан: в чем специфика?

Основная ошибка — считать, что любой полиуретан с пометкой ?химически стойкий? подойдет. Для пассивационных линий, особенно в агрессивных средах, часто требуется полиуретан на основе полиэфирных или специальных полиолерных систем. Полиэфирные, например, лучше противостоят гидролизу и кислым средам, но могут быть слабее к некоторым окислителям. А если в линии есть еще и этап промывки щелочью? Тогда уже нужен баланс. Мы в свое время с коллегами из ООО Шанхай Диби по производству резиновых и пластиковых изделий (https://www.sh-dibi.ru) как раз много экспериментировали с подбором сырья под конкретные технологические карты заказчиков. У них в ассортименте как раз есть и жесткие валы (твердость ≥70 ед.), и валы для нанесения покрытий (40–70 ед.), что уже намекает на важность дифференциации.

Еще нюанс — твердость и конструкция сердечника. Коррозионностойкий вал для пассивации часто работает в контакте с роликами или ножами, плюс постоянное погружение. Если взять слишком мягкий вал (допустим, из второй серии для покрытий), он может быстро потерять геометрию от постоянного давления и набухания. Если слишком жесткий — будет плохо смачиваться, могут оставаться полосы на металле. Оптимально, на мой опыт, это где-то в районе 75-85 Shore D, но с поправкой на конкретный состав рабочей среды. И сердечник обязательно нержавеющий, причем не просто AISI 304, а лучше 316L, и покрытие полиуретаном должно быть бесшовным, с идеальной адгезией — любая микротрещина это путь для проникновения агента под оболочку.

Был у меня случай на одном заводе по производству холоднокатаного нержавеющего листа. Стоял вал из якобы стойкого полиуретана, но через 4 месяца на поверхности появились вздутия. Разобрали — оказалось, в пассивирующем составе был повышенный уровень хлорид-ионов (от сырья), на который данный тип полиуретана не был рассчитан. Производитель вала, по сути, не запросил полный хим. анализ среды. После этого мы с инженерами Shanghai Dibi стали всегда настаивать на предоставлении не только названия процесса, но и точных параметров растворов, включая примеси. Их профиль — исследования и производство полной серии полиуретановых изделий разной твердости — как раз позволяет такой индивидуальный подход, когда под задачу подбирают не просто изделие из каталога, а материал и конструкцию.

Проблемы на линии: что идет не так?

В теории все гладко, на практике — постоянная борьба с мелочами. Даже правильно подобранный полиуретановый вал для пассивации может выйти из строя раньше времени из-за, казалось бы, ерунды. Одна из частых проблем — абразивный износ. Пассивируемый металл (полоса, проволока) может иметь микронеровности, окалину, и хотя процесс пассивации не предназначен для травления, мелкие твердые частицы в растворе или на самой полосе действуют как абразив. Поэтому кроме химической стойкости важна еще и износостойкость поверхности. Иногда имеет смысл делать не чистый полиуретан, а композит с добавками, повышающими сопротивление истиранию.

Другая беда — температурные скачки. Линия может работать, потом вставать на профилактику, раствор остывает, потом снова разогревается. Полиуретан, особенно если он не совсем правильно вулканизирован, от таких циклов ?устает?, могут появляться микротрещины. Я помню, мы тестировали несколько образцов от разных поставщиков, помещая их в термоциклы, имитирующие работу линии. Некоторые образцы после 200 циклов теряли эластичность на 15-20%. Это критично для натяжения и равномерности передачи.

И, конечно, монтаж и обслуживание. Сколько раз видел, как при монтаже нового вала использовали не те инструменты, повреждали кромку. Или при замене не очищали должным образом посадочное место, оставались следы старого раствора, которые создавали очаги коррозии под фланцем. Это уже не вина материала, а человеческий фактор, но в отчете все равно напишут ?вал не выдержал?. Поэтому сейчас грамотные производители, та же компания ООО Шанхай Диби, часто прикладывают не просто паспорт, а краткую инструкцию по монтажу и первоначальному запуску для своих полиуретановых жестких валиков и специальных кожухов. Мелочь, но сильно влияет на срок службы.

Кейс: поиск баланса между стойкостью и эластичностью

Расскажу про один конкретный проект. Заказчик производил тонкую медную ленту, процесс включал пассивацию в слабом растворе хромовой кислоты. Нужен был вал, который выдерживает среду, не загрязняет ее частицами, и при этом обеспечивает очень плавную, без проскальзываний, транспортировку ленты. Жесткий вал (из первой серии) мог дать биение на высоких скоростях, мягкий (из второй серии) — мог деформироваться. Работали совместно с технологами sh-dibi.ru. В итоге остановились на комбинированном решении: сердечник из нержавеющей стали, промежуточный слой из полиуретана средней твердости (около 65 ед. Shore D) для демпфирования, и внешний рабочий слой (толщиной около 8 мм) из специального коррозионностойкого полиуретана повышенной плотности и твердости (около 80 ед. Shore D).

Изготовили пробный образец. На испытаниях вал показал отличную стойкость к среде, но первые тесты на линии выявили проблему — при изменении скорости натяжение ленты ?плавало?. Оказалось, внешний жесткий слой плохо сцеплялся с демпфирующим, была минимальная упругая деформация в зоне контакта. Пришлось пересматривать технологию литья и систему адгезии между слоями. Сделали вторую итерацию, где промежуточный слой был не сплошным, а с определенным профилем, увеличивающим площадь сцепления. Это сработало.

Этот пример хорошо показывает, что полиуретановый вал для пассивации — это часто не стандартное изделие, а инженерная задача. И специализация компании на полной серии изделий, от жестких до предназначенных для покрытий, как раз дает возможность такие нестандартные задачи решать, комбинируя знания по материалам. В их ассортименте, кстати, есть и ?полиуретановые детали (изготовление по чертежам заказчика)?, что прямо говорит о готовности к кастомным проектам.

Что в итоге? Критерии выбора и тенденции

Итак, если резюмировать мой опыт, на что смотреть при заказе или разработке такого вала? Первое — не название процесса, а полный химический и температурный паспорт среды. Второе — механические условия: скорость, давление, тип контакта (скольжение, качение), наличие абразивов. Третье — требуемая точность геометрии и балансировки (особенно для высокоскоростных линий).

Сейчас вижу тенденцию к запросу на более ?умные? решения. Например, валы с датчиками износа или температуры закладывают, но это пока редкость. Чаще запрос на увеличение межсервисного интервала. Поэтому разработки идут в сторону новых формул полиуретанов, может, с нано-добавками, которые одновременно повышают и химическую, и абразивную стойкость без потери необходимой эластичности. Компании, которые, как ООО Шанхай Диби, занимаются собственными исследованиями в области полиуретанов и резин, здесь имеют преимущество.

И последнее. Самый главный совет — не экономить на этапе подбора и испытаний. Лучше потратить время и ресурсы на испытания образца в условиях, максимально приближенных к реальным (можно даже смонтировать стенд), чем потом останавливать линию на внеплановую замену и терять на качестве продукции. Хороший коррозионностойкий полиуретановый вал — это не расходник, это часть технологического оборудования, и относиться к его выбору нужно соответственно.

Вместо заключения: практическая заметка

В работе с такими компонентами всегда стоит вести свой журнал наблюдений. Записывать, какой вал от какого поставщика, в каких условиях проработал сколько, и по какой причине был заменен. Со временем это дает бесценную эмпирическую базу. Я, например, после того случая с хлоридами, всегда спрашиваю про возможные примеси в растворах. И рекомендую партнерам делать так же. Сайт https://www.sh-dibi.ru полезно иметь в закладках не только для заказа, но и как источник информации об их подходах к производству — по ассортименту видно, что они глубоко в теме полиуретанов для промышленности, а это уже половина доверия. Остальное проверяется в деле.