聚氨酯弹性体的机械加工性能如何

binghe0233

要做个内凹的滚轮，材料为聚氨酯弹性体，想买棒料自己加工，不知道该材料可以车削加工吗？请知道的兄弟说一声，小弟在此谢过了。。。

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一、聚氨酯弹体的主要优点
    1、耐磨性能优越。特别是在有水、油等润湿介质存在的工作条件：其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几十倍。金属材料如钢铁等虽然很坚硬，但并不一定耐磨，如黄河灌溉区的大型水泵，经过流部件金属口环和保护圈经过大量泥沙的冲刷，用不了几小时就严重磨损漏水，而采永聚氨酯弹性体包覆的口环和保护圈则连续运行1800小进仍未磨损。其它如碾米用的砻谷机胶辊、选煤用的振动筛筛板、运动场的径赛跑道、吊车铲车用的动态汕密封圈、电梯轮和早冰鞋轮等等也都是聚氨酯弹性体的用武之地。在此需提到的一点是，要提高中低硬度聚氨酯弹性体制件的摩擦系数，改善在承载负荷下的耐磨性能，可在这类聚氨酯弹性体中添加少量二硫化铝、石墨或硅油等润滑剂.
' h( e8 r# ?  y- Q: q    2、加工方式多样，适用性广泛。聚氨酯弹性体既可跟通用橡胶—样采用塑炼、混炼、硫化工艺成型(指MPU)：也可以制成液体橡胶，浇注模压成型或喷涂、灌封、离心成型(指CPU)：还可以制成颗粒料,与普通塑料一样，用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型(指CPU)。模压或汁射成型的制件，在一定的硬度范围内，还可以进行切割、修磨、钻孔等机械加工。加工的多样性，使聚氨酯弹性体的适用性十分广泛，应用领域不断扩大。
    3、耐油、耐臭氧、耐老化、耐辐射、耐低温，透声性好，粘接力强，生物相容性和血液相容性优秀。这些优点正是聚氨酯弹性体在军工、航天、声学、牛物学等领域获得广泛应用的的原因。酯氨酯弹性体的不足之处但聚氨酯弹性体并非十全十美，它的主要缺点是：
    1、内生热大，耐高温性能一般。通常使用温度范围是-40?120℃使用。若需在高频振荡条件或高温条件长期作用则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施。
, d2 b' s4 A% V# A    2、不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在—定温度下，醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解，氯仿、二氯甲烷、甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀。

northsea

你选择硬度高的品种，可以机械加工，不过精度可能不会非常高。

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聚氨酯弹性体特点及市场开发前景  
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随着社会的发展和技术的进步，新材料的应用越来越广泛，聚氨酯弹性体自从上世纪80年代初开始从军用转为军民两用，并以民用为主后，产品的品种牌号不断增加，生产规模日益扩大，在国民经济各部门及人们的衣食住行各方面所发挥的作用日趋重要。现在从实际应用的角度出发，谈谈聚氨酯弹性体的优缺点及其应用开发的现状和前景。
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$ e" A. u; @' d) r% _" G一、聚氨酯弹体的主要优点
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1、性能的可调节范围大。多项物理机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整，在一定范围内变化，从而满足用户对制品性能的不同要求。譬如硬度，往往是用户对制品的一个重要指标，聚氨酯弹性体既可制成邵尔A硬度20左右的软质印刷胶辊，又可制成邵尔D硬度70以上的硬质轧钢胶辊，这是一般弹性体材料所难以做到的。聚氨酯弹性体是由许多柔性链段和刚性链段组成的极性高分子材料，随着刚性链段比例的提高和极性基团密度的增加，弹性体原强度和硬度会相应提高。
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2、耐磨性能优越。特别是在有水、油等润湿介质存在的工作条件下，其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几十倍。金属材料如钢铁等虽然很坚硬，但并不一定耐磨，如黄河灌溉区的大型水泵，其过流部件金属口环和保护圈经过大量泥沙的冲刷，用不了几百小时就严重磨损漏水，而采用聚氨酯弹性体包覆的口环和保护圈则连续运行1800小进仍未磨损。其它如碾米用的砻谷机胶辊、选煤用的振动筛筛板、运动场的径赛跑道、吊车铲车用的动态油密封圈、电梯轮和旱冰鞋轮等等也都是聚氨酯弹性体的用武之地。在此需提到的一点是，要提高中低硬度聚氨酯弹性体制件的摩擦系数，改善在承载负荷下的耐磨性能，可在这类聚氨酯弹性体中添加少量二硫化铝、石墨或硅油等润滑剂。
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3、加工方式多样，适用性广泛。聚氨酯弹性体既可跟通用橡胶一样采用塑炼、混炼、硫化工艺成型（指MPU）；也可以制成液体橡胶，浇注模压成型或喷涂、灌封、离心成型（指CPU）；还可以制成颗粒料，与普通塑料一样，用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型（指CPU）。模压或注射成型的制件，在一定的硬度范围内，还可以进行切割、修磨、钻孔等机械加工。加工的多样性，使聚氨酯弹性体的适用性十分广泛，应用领域不断扩大。
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: I$ k8 A; r2 U, j9 m3 k4、耐油、耐臭氧、耐老化、耐辐射、耐低温，透声性好，粘接力强，生物相容性和血液相容性优秀。这些优点正是聚氨酯弹性体在军工、航天、声学、生物学等领域获得广泛应用的原因。
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二、酯氨酯弹性体的不足之处但聚氨酯弹性体并非十全十美，它的主要缺点是：
   

1、内生热大，耐高温性能一般。正常使用温度范围是-40~120℃使用。若需在高频振荡条件或高温条件下长期作用，则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施。
   

. j8 ^$ M5 Q$ i; F  f# ~2、不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下，醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解，氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀。
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2 o; c7 o' O8 e1 j0 n4 s三、聚氯酯弹性体的应用和开发
   

综上所述，聚氨酯弹性体的综合性能是十分优越的。近年来，各国都在根据市场需求情况加强其应用开发研究，开发的重点在以下几个方面：
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- w: M2 Q+ l3 G- g; E1、汽车用聚氨酯弹性体。现今的汽车工业正在向高性能、低重量、舒适与安全的方向发展。橡塑合成材料正在逐步取代金属材料，这就为聚氨酯弹性体的应用开辟了极为广阔的前景。美国Goodrich公司开发出第二代TPU，其商务名为Estaloc。该产品保持了第一代TPU Estaloc的特性，并采用中空玻璃球作填料，使光泽度提高了15％以上，可用于制造汽车边板和减震垫等。在汽车上安装安全气囊，是现代汽车工业发展的需要，对保护驾驶员的生命安全有重大作用。这种气囊必须具备一定强度才能经受高速冲击，还要有较好的低温柔性，适宜用聚氨酯制作，每个气囊用胶量约300克。我国大部分汽车尚未安装气囊，市场需求量很大。利用聚氨酯弹性体的高强度和高承载能力。可制造中低速载重车辆用轮胎，强度和高承载能力，可制造中低速载重车辆用轮胎，其承载能力是用天然胶制造的同规格轮胎的7倍。近年来，一种新型绿色聚氨酯复合轮胎正在研究开发之中，它是以新旧橡胶光胎为基体，浇注上一定厚度的高耐磨、耐刺扎的聚氨酯橡胶胶面层，目前正处于里程试验阶段，不久后有望投入指生产。
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$ ~6 ~7 N; U+ l8 c$ `" L! _2、建筑用聚氨酯弹性体。传统的沥青油毡防水材料已逐步被坚固耐用、整体施工的聚氨酯防水材料所替代；运动场的跑道在10年前只有国家级的正式比赛场地才用聚氨酯铺装材料，而现在大部分省市体育场、大中专院校，甚至一些中小学也都铺上了聚氨酯塑胶跑道；大型桥梁的伸缩缝、飞机场跑道及高速公路的嵌缝也开始采用常温固化的聚氯酯弹性体制作高速铁路的轨枕是十分理想的材料，日本新干线铁路通过的隧道和桥梁上所铺的轨枕就是采用了聚氯酯弹性体材料。这一新的应用充分发挥了聚氯酸弹性体质轻、吸震性好、耐老化等特点，很好推广价值。
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+ g) Z9 p4 v: u7 j/ ]  ~) x& r3、矿山用聚氯酯弹性体。煤矿、金属及非金属矿山对高耐磨、高强度而又富有弹性的非金属材料需求量很大。近10年来，许多选择煤厂用聚氯酯弹性筛选板取代了笨重的金属筛板，不仅大大延长了筛板的使用寿命，而且明显降低了操作环境的噪音，节能降耗效果明显。其它如用于制作固体分离的旋流器、阻燃抗静电的耐磨运输带、矿用单轨吊车的实芯轮、煤矿喷浆机用结合板、万吨电动轮自卸车上的油密封圈、高压电缆护套的冷补胶等也都为矿山建设发挥了巨大作用。目前还有许多矿山用耐磨弹性制品正等待我们去开发和推广。
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2 \& i2 N& m( W/ ~- N; T4、鞋用聚氯酯弹性体。自从台商纷纷来到大陆，我国的制鞋业发展迅速。聚氯酯弹性具有缓冲性能好、质轻、耐磨、防滑等优点，现已成为制鞋工业中一种重要的配套材料，高尔夫球鞋、棒球鞋、足球鞋、滑雪鞋、旅游鞋、安全鞋等许多鞋的鞋底、鞋跟、鞋头、鞋垫等重要配件都是用聚氯酯弹性体制成的，不仅美观大方，而且舒适耐用，还能提高运动成绩。
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5、医用聚氨酯弹性体。良好的生物相容性、血液相容性、无各种添加剂是TPU和CPU材料在医疗领域获得应用的重要原因。目前已开发成功的医用弹性体制品有：气管套管、假肢、计划生育用的栓堵剂、颅骨缺损修补材料、安全套等等，其在医疗卫生领域应用的前景还十分广阔。
   
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' _( O1 L0 @# v6、新型聚氨酯复合板材。英国正在开发一种称为SPS夹板层系统的聚氨酯复合板材，将给造船业带来一场革命。它包括两层9mm厚的钢板和被注入它们中间的40mm厚的聚氨酯弹性体，一旦开发成功，可取代传统造船业用的加强钢板材料，其优点是：节省制造时间、节约钢板、减轻船体重量、抗冲击、耐疲劳、减震、消音、隔热。一旦将来采用SPS系统的复合材料来造船的话，造船业所耗用的聚氨酯弹性体将是一个十分惊人的数字。

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浇注型聚氨酯弹性体胶辊的加工工艺（一）
* {: A, F' X1 L3 [! k& z陈鑫实 化学推进剂与高分子材料 2005 2

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) w* y- O: O3 W  c! D/ i
摘要：介绍浇注型聚氨酯弹性体（ CPU ）胶辊的主要性能及用途。生产技术和工艺过程及所需用的主要设备的结构要求。
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关键词：聚氨酯、予聚体、浇注型弹性体、计量准、混合匀、温度稳、宏观无气泡

5 i# s- W% p& o& |/ R一、 概况：

) C/ j% s+ T& U2 g! _5 d/ }! Y. N1、 聚氨酯胶辊的特点和类型

浇注型聚氨酯胶辊是由液体聚氨酯橡胶通过浇注的方法制造的一种胶辊，它与普通胶辊相比，具有较高的机械强度（为天然橡胶的 2~3 倍）；卓越的耐磨性（为天然橡胶 5~10 倍）；突出的抗压缩性；硬度范围广，且在高硬度下仍具有高弹性（这是其他胶种所没有的特性）；表面光洁度高；机械加工性能优越；与金属粘结性也比普通橡胶高得多。比较适合一定线速和高压力下使用。

; c- \! p9 s. h0 t; G9 `! M目前聚氨酯胶辊发展很快，原来使用的大量普通胶辊已被新型聚氨酯胶辊所取代。
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( y+ T. w! t. b) Y# A浇注型聚氨酯胶辊大体分为聚酯型、聚醚型和聚已内酯型三种（指柔性链段的主要构成原料）。一般来说，聚酯型多用在低、中硬度的胶辊中，其物理机械性能高，耐溶剂性能较好，常用作有色金属行业。聚醚型多用在高转速、高硬度的胶辊中，它的耐水性能佳，耐低温性优越，工艺性能好掌握，常用来制造拉丝辊、印花辊等。聚已内酯型综合性能优越，耐低温性能及耐水解性能好，常用作压榨辊及要求较高的胶辊。

2、 胶辊对聚氨酯材料的基本要求：
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* i3 J8 v4 I  X  h9 n& y5 K8 H3 s（1） 必须满足各种胶辊所要求的物理机械性能指标；
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8 f' t3 r& }3 O# ^9 I（2） 必须和辊芯有良好粘合性，以适应粘合成型的工艺要求；
* W6 G, D2 a% l3 |" y
1 r  b6 q1 ^9 U- m0 n（3） 胶辊硬度应符合要求，辊面硬度应均匀一致；

3 z; K. _2 f1 P" Y8 C（4） 表面无气泡，杂质及机械损伤。

  l1 o, l* P6 e" Q3、 胶辊的主要技术性能
' u, x- Z# p! K! V& V
6 u- m: h  t  f1 y" ~8 J- n1 \! e（1） 硬度：各种胶辊的硬度参考值

9 W: K( G7 P/ I造纸胶辊 印花胶辊 印刷胶辊 其他胶辊
名称 硬度 （邵 A ）
压榨胶辊 80~90
' l, s2 f9 Y% e( _+ v印花胶辊 92~97
高速轮转机
  制革胶辊 50~60
9 p) ]" r* Q! b8 H2 x挤水胶辊 75~85
& @3 x* x) Y6 Q( |  l5 w丝光轧辊 85
墨辊 20~25
0 l9 `+ {- Q) ^+ ~5 Q3 B冷轧辊 85~95
烘缸托辊 85~95
7 M- @1 c$ C' _8 M3 x丝光轧辊 80~85
高速平台墨辊 25~30
压浆辊 60~65
铜网伏辊 35 、 80
; x1 x% R3 q% f( c3 e% p! B& \! }9 v丝方平洗辊 80~85
一般平台墨辊 20~25
油印胶辊 20~30
* v1 f+ x2 T/ |, ^分毯胶辊 95~100
平洗机上辊 100
  W" x$ L, U  _胶印机墨辊 30~35
2 N) z6 [/ U/ m8 ~  Z/ h# O" k* Y+ m打字机胶辊 85~90
1 V. c/ C" d) [5 `7 s. X, z! E案辊 95~100
平洗机下辊 80
/ U8 W, _' y! D一般印刷墨辊 40~45
砻谷胶辊 75~95
胸辊 70~80
6 }1 S. j/ P* S$ O  O( e8 G( |绳洗机辊 80~90
# {2 G* d8 Y) Y; a7 u! h拉丝辊 85-90
% m1 k1 T3 H. q" u2 t. @毛布导辊 95~100
" o. o, R0 w4 i% o, L4 G' E+ P" P轧染胶辊 85
真空伏辊 80~90
- J5 H5 W$ _% b6 w空心弯辊 55~60
（2） 表面要求：根据具体的用途而定，有的要求表面光洁或需经特殊加工或处理。

（3） 中高率：胶辊中心部直径和端边部直径之差。其作用是弥补较细长的胶辊在运转中的挠度变形，胶辊的中高率随胶辊的长度而增加。
& L$ N# u% }* {0 F. {
- {- ]. h1 M) @4 v4、 金属辊芯预处理：

/ _3 ^# j$ g% C! L# z- p% t  d（1） 认真进行辊芯的表面清洗，去除油污，润滑剂及金属缔合生成的有机物质。清洗液可用通常的清洗溶剂或三氯乙烯等。
! m# D& `5 c# a1 g4 S# y$ }9 @
（2） 认真清除辊芯表面锈迹或氧化物。常用喷砂处理：对碳钢质辊芯，推荐用 80~100 目氧化铝磨料；对铝质辊芯，宜用 140~320 目磨料进行湿喷砂处理，喷砂后，应使用溶剂将表面残留粉尘清除干净。为获得良好的粘接效果，碳钢辊芯要在喷砂后 4 小时内完成粘接；铝质辊芯可在喷砂后 72 小时内完成粘结处理。

（3） 认真涂敷适宜的粘合剂（如 NA-1 ， chemlock-218 ， Thixon422 等），涂敷粘合剂后，辊芯应在干燥空气中干燥 20 分钟，并在 90 ± 10 ℃下处理 1 小时，然后进行 CPU 浇注操作。

二、 胶辊生产技术及工艺

1、 胶料制备及浇注工艺过程简图（以聚酯— TDI — MOCA 为例）图略

[ 本帖最后由 richardlian 于 2008-10-29 17:58 编辑 ]

richardlian

不好加工啊，聚氨酯弹性体属于塑胶类，你作为内凹的滚轮，是曲面的，如果要机加工，只能用车床或者CNC,弹性体很容易变形，没办法受力，特别是曲面加工更难，如果简单的挖一个洞这些会比较简单，可能还可以用机械加工！不过如果这个弹性体的硬度比较大，７５Ｄ以上的话，可能能做简单的机械加工！
( j3 n! {  G/ f4 r2 K3 n" X
一般的弹性体都是直接挤出、注塑、浇铸而成的，只能做一些简单的表面处理，比如说磨光、抛光等！但如果是曲面加工太难了！

[ 本帖最后由 richardlian 于 2008-10-29 17:56 编辑 ]

lqyh002

就是啊，弹性体属于橡胶，需要注塑等方法来实现

街头一醉

实践出真理！加工聚氨脂要用小技巧，不能按常规的机械加工的方法。

binghe0233

滚轮已经做出来了，数控车削加工，确实难度有点大，不过车削还是可行的。。。

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可以找厂家注胶成形，不用加工，顶多你自己生产一套模具，用量越大成本越低

xiaobai999

基本上很难加工,我们采用很多方法.加工出来效果都不好.

wangyuan

浇注成型局多。

q_shieh

可以找厂家注胶成形，不用加工，顶多你自己生产一套模具，用量越大成本越低
9 e' W: `8 W$ J4 @+ M% ?& \& Vdcf13345191358 发表于 2009-2-16 10:45 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

- s& A4 l4 I; u# j# q2 H5 g
  M$ K+ ^3 u5 z9 O- x  y请问一下模具如何设计，我们厂想自已做模具，但不知如何设计才符合生产！

gaoyns

聚氨酯硬质塑料可浇铸、喷涂、反应注塑成型、机加工、粘合。
4 r+ b% N) i- `聚氨酯棒料可车削加工，加工时可用高速钢车刀，要求较高时可分粗车、半精车和精车三步进行。由于是弹性体，要求刀具各角度较锋利，精车时转速要快一些，走刀量稍小些。