材料特性と機械的性能
シーリング用途におけるポリウレタンの主な利点は、その卓越した耐摩耗性と引張強度です。油圧シリンダや空気圧アクチュエータなどの動的シール用途では、PU シールは標準のニトリル (NBR) またはフルオロカーボン (FKM) エラストマーと比較して摩耗率が大幅に低いことがわかります。この材料は引裂き強度が高いため、高圧下でのグランド クリアランスへの押し出しに対する耐性が高く、多くの場合、30 MPa 未満で動作するシステムでは別途の押し出し防止バックアップ リングが不要になります。-
ポリウレタンは優れた弾性と低い圧縮永久歪みも示し、静的または動的動作の長期間にわたってシールが接触圧力を維持できるようにします。 PU シールのショア硬度は通常 70A ～ 95A の範囲で、より硬いグレードはより大きな押出抵抗を提供し、より柔らかいグレードはより低い圧力でより優れたシールを提供します。さらに、PU は石油-ベースの作動油、グリース、脂肪族炭化水素との強い適合性を示し、従来の流体動力システムに最適です。
温度と環境の制限
機械的に優れているにもかかわらず、ポリウレタンには尊重しなければならない特定の環境上の制限があります。標準的なポリエステル-ベースのポリウレタンは、-40 度から +100 度の温度範囲内で効果的に機能し、短期ピークは最大 120 度です。この範囲を超えると、材料の劣化が加速し、弾性が失われ始めます。
ポリエステル-ベースの PU の重大な脆弱性は加水分解です。高湿度、熱水、または蒸気のある環境では、ポリマー鎖のエステル結合が破壊され、機械的完全性が急速に失われます。水-ベースの油圧作動油や-湿気の多い環境を含む用途の場合、エンジニアは優れた加水分解安定性を備えたポリエーテル-ベースのポリウレタンを指定する必要があります。さらに、PU は多くのエラストマーよりもオゾンや紫外線による劣化に対して優れた耐性を持っていますが、直射日光や極端な天候に長時間さらされる場合は、配合物に安定剤を添加する必要があります。
製造プロセスと配合
ポリウレタン シール リングは、熱可塑性ポリウレタン (TPU) 射出成形と注型ポリウレタン (CPU) 機械加工という 2 つの主な製造ルートを通じて製造されます。 TPU は高圧射出成形によって加工されるため、-標準 O リングや公差が厳しいカスタム プロファイルの大量生産が可能です。-一方、CPU は金型に鋳造され、硬化された後、正確な寸法に機械加工されます。一般に注型ポリウレタンは、高圧用途において優れた機械的特性、高密度、優れた性能を発揮しますが、コストと納期が長くなります。{6}}
配合化学も重要な役割を果たします。メーカーは、ソフト セグメント (ポリオール) とハード セグメント (イソシアネート) の比率を調整して、シールの硬度、柔軟性、耐薬品性を調整できます。特定の動作条件での耐用年数を延ばすために、可塑剤、酸化防止剤、UV 安定剤などの添加剤が組み込まれています。
業界での用途と選択ガイドライン
ポリウレタン シール リングは、主に耐久性の高い産業用途で使用されます。{0}}建設機械や農業機械では、PU ピストンとロッド シールが、移動式油圧装置に特有の極度の圧力と摩耗性汚染に対処します。自動車分野では、PU はその誘電特性と特殊な冷却剤に対する耐性により、トランスミッション システム、ショックアブソーバー、さらには電気自動車の熱管理システムにも利用されています。
ポリウレタン シール リングを選択する場合、エンジニアは 4 つの重要なパラメータ、つまり動作圧力、温度範囲、流体適合性、動的用途と静的用途を評価する必要があります。 30 MPa を超える高圧システムの場合は、より硬い PU グレード (90A～95A) または注型ポリウレタンが推奨されます。動的往復シールの場合、嵌合ハードウェアの表面仕上げが重要です。 PU は摩耗を防ぐために Ra 0.2 ～ 0.8 μm の表面粗さが必要です。
化学的適合性を確認することも重要です。 PU は鉱油環境では優れていますが、強酸、強塩基、ケトンやエステルなどの極性溶媒とは相溶性がありません。 -化学適合性チャートと特定の PU 配合を相互参照することは、選択プロセスの必須のステップです。
結論
ポリウレタン シール リングは、要求の厳しい機械および油圧用途向けの高性能ソリューションです。{0}比類のない耐摩耗性と耐荷重能力により、重工業では欠かせないものとなっています。-ただし、それらをうまく適用するには、特に温度と加水分解に関する材料の制限を十分に理解する必要があります。正しい PU 配合と製造プロセスを特定の動作パラメータに適合させることで、エンジニアはシール寿命の延長、メンテナンスコストの削減、システムの信頼性の向上を実現できます。