Полиуретановые валы различной твердости

Когда говорят про полиуретановые валы различной твердости, многие сразу представляют себе просто резиновые ролики, только ?покруче?. Вот это и есть первая и самая распространенная ошибка. Полиуретан — это не резина, и твердость по Шору — это не просто цифра на бумаге, а ключевой параметр, который определяет, будет ли вал работать или быстро придет в негодность. Часто заказчики просят сделать ?пожестче?, думая, что так надежнее, а потом удивляются, почему покрытие ложится неравномерно или сам вал начинает крошиться на кромках. Тут вся загвоздка в понимании, для какой именно задачи какая твердость нужна. Скажем, для нанесения клея и для транспортировки металлического листа — это абсолютно разные истории, хоть и оба вала могут быть из полиуретана.

Разбираемся в цифрах: что скрывается за ?различной твердостью?

В нашей практике, да и в целом по рынку, принято условно делить валы на три категории по твердости. Мягкие — это где-то от 40 до 60 Шор A. Их главная фишка — эластичность и способность компенсировать неровности основы. Идеальны для тонких и деликатных покрытий, где важно не давить, а именно прокатывать. Но здесь же и подводный камень: если переборщить с мягкостью, вал начнет ?плыть? под нагрузкой, терять геометрию, особенно при постоянной работе в агрессивной среде.

Средний диапазон, примерно 60-80 Шор A, — это, можно сказать, рабочие лошадки. Универсальный вариант для многих типовых задач в полиграфии, отделке или на простых конвейерных линиях. Они уже хорошо держат форму, но при этом сохраняют достаточное сцепление. Однако ?универсальный? не значит ?идеальный для всего?. Мы как-то поставили партию таких валов для нанесения защитного слоя на стекло, а там оказался специфический растворитель в составе краски. Через месяц работы поверхность валов начала немного набухать, хотя по паспорту химическая стойкость была в порядке. Пришлось оперативно переделывать, экспериментируя с другим типом полиуретановой смолы в том же диапазоне твердости.

А вот твердые валы, от 80 Шор A и выше — это уже практически металл по ощущениям. Их сфера — высокие давления, ударные нагрузки, работа с абразивами. Например, валы для отжима или для тяжелых прокатных станов. Но и тут есть нюанс: при высокой твердости критически важна точность изготовления и балансировки. Малейшая неточность в диаметре или овальность приведут к биению, которое быстро разобьет подшипники и испортит обрабатываемый материал. Мы на своем производстве, в ООО Шанхай Диби, для таких задач всегда идем на двойной контроль геометрии — и после формовки, и после финишной механической обработки.

Опыт и шишки: когда теория расходится с цехом

Вот, к примеру, классическая история из нашего цеха. Заказчик из металлообработки запросил полиуретановые валы для линии травления. По чертежам — твердость 90 Шор A, диаметр 220 мм. Сделали, отгрузили. Через две недели звонок: вал стерся на участке в 10 см по длине. Начинаем разбираться. Оказалось, что в их техпроцессе после травления идет промывка, и на вал постоянно капает концентрированная кислота с одного места из-за неидеальной конструкции сопла. Для общего износа твердость была подобрана верно, но для локального химического воздействия — нет. Пришлось разрабатывать комбинированное решение: основное тело вала из стандартного износостойкого полиуретана, а на проблемный участок — наплавка кольца из специального, более химически стойкого состава, той же твердости. Теперь работает. Этот случай хорошо показывает, что полиуретановые валы различной твердости — это не просто ?выбрал цифру из каталога?, а всегда привязка к реальным условиям на линии.

Или другой момент — температура. Полиуретан, в отличие от той же резины, сильно меняет свои свойства при нагреве. Вал, отлично работающий при +20°C, может стать излишне мягким и липким при +50°C в сушильной камере или, наоборот, дубовым и хрупким при -5°C на неотапливаемом складе. Один из наших клиентов, производитель пластиковой пленки, как-то пожаловался на преждевременный износ валов для намотки. Стали смотреть. Оказалось, что пленка выходила из экструдера еще теплой, и контактная поверхность вала постоянно работала в режиме 60-70 градусов. Стандартный полиуретан для таких температур не рассчитан. Подобрали термостойкую модификацию, сохранив требуемую твердость для создания равномерного натяжения, и проблема ушла. Теперь на нашем сайте sh-dibi.ru в описании валов для намотки пленки мы отдельно указываем рекомендуемый температурный диапазон.

Специфика под разные отрасли: не все валы одинаковы

Если взять нашу продуктовую линейку, то она как раз отражает этот отраслевой подход. Первая серия — жесткие валы и кожухи (от 70 Шор A). Это, в основном, тяжелая промышленность. Здесь важна не столько твердость сама по себе, сколько комплекс характеристик: сопротивление сжатию, модуль упругости, усталостная прочность. Эти валы часто работают в паре с металлическими, и их задача — демпфировать, но не деформироваться.

Вторая серия — валы для нанесения покрытий (40-70 Шор A). Здесь царство тонких настроек. Твердость, шероховатость поверхности, коэффициент трения — все должно быть сбалансировано под конкретную краску, клей или лак. Для высокоглянцевых покрытий нужен почти зеркальный глянец и определенная эластичность вала, чтобы не оставлять следов от микронеровностей. Для матовых или текстурных — может потребоваться специальная обработка поверхности самого полиуретана. Мы много экспериментировали с различными методами шлифовки и полировки, чтобы добиться нужного результата.

Третья серия — различные резиновые и полиуретановые валы для травления и отжима. Это, пожалуй, самый жесткий по условиям работы сегмент. Агрессивные химические среды, абразивные взвеси, постоянное давление. Здесь часто на первый план выходит не стандартная твердость, а специальные добавки в полиуретан, повышающие его стойкость к конкретным реагентам. Информация об этом есть в описании продуктов на sh-dibi.ru, но лучший вариант — это всегда обсуждение с технологом, чтобы подобрать материал под конкретный раствор в ванне.

Кастомизация: работа по чертежам и неочевидные задачи

Отдельная большая тема — изготовление по чертежам заказчика. Казалось бы, дали чертеж, указали твердость — делай. Но часто в чертеже нет половины нужной для нас информации. Допустим, указан вал сложной фасонной формы, твердость 75 Шор A. А какая нагрузка? Радиальная или осевая? Есть ли удар? Какая окружающая среда? Приходится выяснять, иногда даже выезжать на место, чтобы посмотреть на узел в сборе. Бывает, что конструкторы, привыкшие к металлу, закладывают формы, которые сложно или неоправданно дорого выполнить в полиуретане с нужными физическими свойствами. Тогда мы предлагаем альтернативные решения по геометрии, которые дадут тот же функционал, но будут технологичнее в производстве и долговечнее в работе.

Вспоминается заказ на полиуретановые валы для стекольного завода. Нужны были ролики для транспортировки листов стекла в моечной машине. По чертежу — просто цилиндр. Но когда мы узнали, что стекло движется под углом, а ролики постоянно мокрые и с моющим средством, стало ясно, что нужны канавки для стока воды и материал, стойкий к щелочи. Сделали прототип, испытали — вода стала уходить, сцепление улучшилось. Такие неочевидные детали и отличают штампованное изделие от продуманного компонента.

Вместо заключения: несколько простых правил выбора

Так к чему же все это? Если резюмировать наш многолетний опыт работы с полиуретановыми валами различной твердости, то можно вывести несколько нехитрых, но важных правил. Во-первых, никогда не выбирайте твердость изолированно. Смотрите на пару: твердость и модуль упругости (или сопротивление разрыву). Во-вторых, максимально подробно описывайте условия работы: нагрузки (статические, динамические), температуры, среды (масла, кислоты, растворители). В-третьих, не бойтесь кастомизации. Часто небольшое изменение профиля или состава материала решает проблему кардинально и не сильно бьет по бюджету.

И главное — воспринимайте полиуретановый вал не как расходник, а как точный инструмент. Его правильный подбор — это инвестиция в стабильность вашего техпроцесса, в качество продукции и в снижение простоев. Мы в ООО Шанхай Диби по производству резиновых и пластиковых изделий как раз и занимаемся тем, что помогаем эту стабильность обеспечить, превращая сырые технические требования в надежно работающие детали. Потому что в конечном счете, будь то жесткий вал для прокатного стана или мягкий ролик для нанесения рисунка, суть одна — он должен безотказно делать свою работу день за днем.