مشخصات مواد و عملکرد مکانیکی
مزیت اصلی پلی اورتان در کاربردهای آب بندی، مقاومت استثنایی در برابر سایش و استحکام کششی آن است. در کاربردهای آب‌بندی دینامیکی، مانند سیلندرهای هیدرولیک و محرک‌های پنوماتیک، مهر و موم‌های PU در مقایسه با الاستومرهای استاندارد نیتریل (NBR) یا فلوئوروکربن (FKM) نرخ سایش بسیار کمتری را نشان می‌دهند. استحکام پارگی بالای این ماده باعث می‌شود که در برابر اکستروژن به داخل غدد تحت فشار بالا بسیار مقاوم باشد و اغلب نیاز به حلقه‌های پشتیبان ضد اکستروژن جداگانه را در سیستم‌هایی که کمتر از 30 مگاپاسکال کار می‌کنند، از بین می‌برد.
پلی اورتان همچنین انعطاف پذیری عالی و مجموعه فشرده سازی کم را از خود نشان می دهد و به مهر و موم اجازه می دهد تا فشار تماس را در دوره های طولانی کارکرد استاتیک یا دینامیکی حفظ کند. سختی Shore مهر و موم های PU معمولاً از 70A تا 95A متغیر است، با درجه های سخت تر که مقاومت اکستروژن بیشتری را ارائه می دهند و درجه های نرم تر آب بندی بهتری را در فشارهای پایین تر ارائه می دهند. علاوه بر این، PU سازگاری قوی با روغن‌های هیدرولیک، گریس‌ها و هیدروکربن‌های آلیفاتیک مبتنی بر نفت- نشان می‌دهد که آن را برای سیستم‌های قدرت سیال معمولی ایده‌آل می‌کند.
دما و محدودیت های محیطی
علیرغم برتری مکانیکی، پلی یورتان محدودیت های محیطی خاصی دارد که باید رعایت شود. پلی یورتان های استاندارد مبتنی بر پلی استر-به طور موثر در محدوده دمایی -40 درجه تا +100 درجه، با پیک های کوتاه مدت تا 120 درجه عمل می کنند. فراتر از این محدوده، مواد شروع به تجربه تخریب سریع و از دست دادن خاصیت ارتجاعی می کنند.
یکی از آسیب‌پذیری‌های مهم PU مبتنی بر پلی‌استر، هیدرولیز است. در محیط‌هایی با رطوبت بالا، آب داغ یا بخار، پیوندهای استری در زنجیره پلیمری خراب می‌شوند و منجر به از دست دادن سریع یکپارچگی مکانیکی می‌شوند. برای کاربردهایی که شامل سیالات هیدرولیکی مبتنی بر آب-یا محیط‌هایی با رطوبت{4}بالا می‌شوند، مهندسان باید پلی‌اورتان‌های مبتنی بر پلی‌اتر{5}} را مشخص کنند که پایداری هیدرولیتیکی عالی ارائه می‌دهند. علاوه بر این، در حالی که PU بهتر از بسیاری از الاستومرها در برابر تخریب ازن و اشعه ماوراء بنفش مقاومت می کند، قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور مستقیم خورشید یا آب و هوای شدید هنوز نیاز به افزودن تثبیت کننده ها در فرمول دارد.
فرآیندهای تولید و فرمولاسیون
حلقه های مهر و موم پلی اورتان از طریق دو مسیر تولید اولیه تولید می شوند: قالب گیری تزریقی پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU) و ماشینکاری پلی اورتان ریخته گری (CPU). TPU از طریق قالب‌گیری تزریق فشار بالا پردازش می‌شود که امکان تولید-رینگ‌های استاندارد O{3}}و پروفیل‌های سفارشی با تلورانس‌های محدود را با حجم بالا فراهم می‌کند. از سوی دیگر، CPU در قالب ریخته شده و پخته می شود و سپس تا ابعاد دقیق ماشین کاری می شود. پلی یورتان ریخته گری عموماً خواص مکانیکی برتر، چگالی بالاتر و عملکرد بهتر در کاربردهای فشار{6} بالا ارائه می دهد، هرچند با هزینه بالاتر و زمان طولانی تر.
شیمی فرمولاسیون نیز نقش مهمی ایفا می کند. تولیدکنندگان می‌توانند نسبت بخش‌های نرم (پلی‌ال‌ها) و بخش‌های سخت (ایزوسیانات‌ها) را برای تنظیم سختی، انعطاف‌پذیری و مقاومت شیمیایی مهر و موم تنظیم کنند. افزودنی هایی مانند نرم کننده ها، آنتی اکسیدان ها و تثبیت کننده های UV برای افزایش عمر مفید در شرایط عملیاتی خاص گنجانده شده اند.
برنامه های کاربردی صنعت و دستورالعمل های انتخاب
حلقه های آب بند پلی اورتان عمدتاً در کاربردهای صنعتی{0} سنگین استفاده می شود. در ماشین آلات ساختمانی و کشاورزی، پیستون PU و مهر و موم میله ای فشارهای شدید و آلودگی سایشی معمولی هیدرولیک متحرک را کنترل می کنند. در بخش خودرو، PU در سیستم های انتقال، کمک فنرها و به طور فزاینده ای در سیستم های مدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی به دلیل خواص دی الکتریک و مقاومت در برابر خنک کننده های تخصصی استفاده می شود.
هنگام انتخاب یک حلقه آب بند پلی اورتان، مهندسان باید چهار پارامتر کلیدی را ارزیابی کنند: فشار کاری، محدوده دما، سازگاری سیال، و کاربرد دینامیکی در مقابل استاتیک. برای سیستم‌های فشار بالا بیش از 30 مگاپاسکال، گریدهای سخت‌تر PU (90A-95A) یا پلی‌اورتان ریخته‌گری توصیه می‌شود. برای مهر و موم های رفت و برگشتی پویا، پرداخت سطح سخت افزار جفت گیری بسیار مهم است. PU به زبری سطح 0.2-0.8 میکرومتر Ra برای جلوگیری از سایش ساینده نیاز دارد.
همچنین بررسی سازگاری شیمیایی ضروری است. در حالی که PU در محیط های روغن معدنی برتری دارد، با اسیدهای قوی، بازها و حلال های قطبی مانند کتون ها و استرها ناسازگار است. ارجاع متقابل نمودارهای سازگاری شیمیایی با فرمول PU خاص یک مرحله اجباری در فرآیند انتخاب است.
نتیجه گیری
حلقه های مهر و موم پلی یورتان راه حلی با کارایی بالا برای کاربردهای مکانیکی و هیدرولیکی{0}}می باشد. مقاومت در برابر سایش و ظرفیت باربری بی نظیر آنها را در صنایع سنگین ضروری می کند. با این حال، کاربرد موفقیت آمیز آنها مستلزم درک کامل محدودیت های مواد، به ویژه در مورد دما و هیدرولیز است. با تطبیق فرمولاسیون و فرآیند ساخت PU صحیح با پارامترهای عملیاتی خاص، مهندسان می توانند عمر آب بندی طولانی تر، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش دهند.