喻 彪 劉接勝 鄧 磊

（廣州市特種機(jī)電設(shè)備檢測研究院 廣州 510220）

電梯用聚氨酯緩沖器的主要問題分析

喻 彪 劉接勝 鄧 磊

（廣州市特種機(jī)電設(shè)備檢測研究院 廣州 510220）

論述了電梯使用聚氨酯緩沖器的優(yōu)點(diǎn)及現(xiàn)實(shí)意義?？偨Y(jié)了影響聚氨酯材料老化的主要因素，并分析了其老化現(xiàn)象對(duì)聚氨酯緩沖器微觀形貌和力學(xué)性能的影響。同時(shí)，對(duì)其使用過程中的其他問題進(jìn)行了深入思考，最后有針對(duì)性的提出了解決問題的主要措施。

電梯 聚氨酯緩沖器 老化

近年來電梯在節(jié)能環(huán)保方面做了許多的探索，如采用永磁同步無齒輪曳引機(jī)減少了潤滑油使用及其可能造成的污染，同時(shí)可以降低能耗；采用工程塑料或纖維曳引繩（帶）可減少鋼材使用并節(jié)約了礦產(chǎn)資源；采用聚氨酯緩沖器代替線性蓄能緩沖器能節(jié)約不可再生資源鋼材的消耗，同時(shí)因?yàn)槠渚哂袕椥院谩⑽袢萘看?、絕緣防爆、重量輕、易于安裝與更換以及價(jià)格便宜等特點(diǎn)，已經(jīng)在低速電梯上得到越來越廣泛的應(yīng)用。其中聚氨酯材料存在著一些問題缺陷，使用一段時(shí)間后的緩沖性能難以保證，存在安全隱患?，F(xiàn)就其使用中存在的一些問題分析介紹如下。

1 聚氨酯材料的老化問題

1.1 影響因素[1]

聚氨酯材料的老化除了決定于自身的配方和工藝外，還會(huì)受到濕度、溫度、光照、氧氣和水等介質(zhì)條件的影響，在不同的環(huán)境條件下的老化降解機(jī)理是不同的。

大氣中濕氣、雨、雪、露等以物理或者化學(xué)等各種形式在聚氨酯材料表面形成一層水膜，隨著時(shí)間的推移，水通過其涂層的各種缺陷(孔隙、裂紋、雜質(zhì)等)進(jìn)入涂層內(nèi)引起聚氨酯水解。當(dāng)有機(jī)涂層處于濕期時(shí)，水進(jìn)入有機(jī)涂層內(nèi)，使涂層體積膨脹；在干期時(shí)，涂層失去部分水，表面收縮。經(jīng)過不斷的干濕循環(huán)后，涂層內(nèi)部產(chǎn)生巨大的應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力值累積達(dá)到涂層和基底結(jié)合強(qiáng)度臨界值時(shí)，涂層則從基底上剝落。

溫度是引起聚氨酯老化的另一個(gè)重要因素。通常情況下，溫度升高，聚氨酯分子鏈的運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)超過化學(xué)鍵的離解能時(shí)就會(huì)引起分子鏈的熱降解或基團(tuán)脫落。溫度降低，也會(huì)對(duì)聚氨酯材料的力學(xué)性能產(chǎn)生影響。

聚氨酯在光照條件下會(huì)發(fā)生分子鏈的斷裂或基團(tuán)的脫落。尤其是陽光中的紫外線是導(dǎo)致聚氨酯材料發(fā)生老化的主要因素之一。

大氣環(huán)境中充滿了氧氣，聚氨酯隨時(shí)與氧保持接觸，隨著時(shí)間的延長就會(huì)發(fā)生氧化降解。聚氨酯的氧化并不是單一獨(dú)立的過程，通常與光照、溫度有著密切的關(guān)系，根據(jù)影響因素的不同，聚氨酯的氧化降解通?？梢苑譃楣庋踅到夂蜔嵫踅到狻?/p>

1.2 性能變化

國內(nèi)有學(xué)者對(duì)聚氨酯材料在典型大氣中的老化現(xiàn)象做過許多研究，隨著使用時(shí)間的增加，聚氨酯材料的微觀形貌和力學(xué)性能均會(huì)產(chǎn)生顯著變化，影響其正常使用。由圖1可以看出，在電子顯微鏡下，原始試樣表面平整，無明顯缺陷，但隨著時(shí)間推移，1a、2a、3a時(shí)期的試樣表面破壞越來越嚴(yán)重，缺陷也越來越明顯，直至不能滿足其工作需要[2]。

圖1 聚氨酯材料微觀形貌

對(duì)于電梯用聚氨酯緩沖器，其表面破壞形式主要表現(xiàn)為斷裂、剝落、破損及塑性變形等，如圖2所示。

圖2 破損的緩沖器

聚氨酯緩沖器的力學(xué)性能主要是指其拉伸強(qiáng)度，老化是影響其力學(xué)性能的主要因素。為了驗(yàn)證其隨時(shí)間變化情況，筆者在電梯底坑環(huán)境內(nèi)抽取某公司生產(chǎn)的3個(gè)HYD-A-3型聚氨酯緩沖器試樣進(jìn)行材料力學(xué)分析，每次分析周期為半年。通過試驗(yàn)得知該類緩沖器的拉伸強(qiáng)度呈比較明顯的逐年下降趨勢(shì)。見表1、圖3所示為該型號(hào)聚氨酯緩沖器3個(gè)試樣在五個(gè)試驗(yàn)階段的拉伸強(qiáng)度平均值的變化情況。

表1 拉伸強(qiáng)度變化情況

圖3 拉伸強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線

2 電梯用聚氨酯緩沖器的其它問題

聚氨酯緩沖器除了其產(chǎn)品自身的老化現(xiàn)象外，還存在著一些其它問題需要加以重視。

1）制造廠家規(guī)模小，技術(shù)水平低，產(chǎn)品標(biāo)識(shí)（銘牌）混亂。制造門檻的不斷下降，導(dǎo)致市場混亂，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，加之大部分產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)（銘牌）不能清晰顯示標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須標(biāo)明的相關(guān)信息和參數(shù)，且其銘牌極易剝落和腐蝕，僅從其外觀觀察，無法判斷其是否適用于特定情況下的使用要求。

2）難以及時(shí)辨識(shí)使用過程中的老化失效情況。聚氨酯緩沖器平時(shí)無法針對(duì)其老化問題進(jìn)行專門的維護(hù)保養(yǎng)，因?yàn)槠淅匣怯僧a(chǎn)品微觀形貌的變化引起且經(jīng)過日積月累形成的。因此，僅憑肉眼難以在第一時(shí)間辨識(shí)使用中的聚氨酯緩沖器老化失效情況，必須由專業(yè)人士通過特定試驗(yàn)之后才能得知該緩沖器是否還能繼續(xù)使用。

3）監(jiān)督檢驗(yàn)環(huán)節(jié)難以控制。緩沖器是電梯的安全部件，而聚氨酯緩沖器更是屬于易損安全部件，在電梯的整個(gè)使用壽命中其更換頻率相對(duì)較高。更換緩沖器屬于大修，更換前需要告知質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)。由于聚氨酯緩沖器體積小，安裝方便，一般普通的維保工人均可以進(jìn)行相關(guān)操作，因此導(dǎo)致聚氨酯緩沖器的更換隨意性太大，整個(gè)過程很難得到有效監(jiān)督。

3 建議應(yīng)對(duì)的措施

為消除隱患，保障電梯的安全使用，應(yīng)從以下幾方面著手：

1）制造廠家應(yīng)該對(duì)聚氨酯緩沖器的制造材料及其生產(chǎn)工藝嚴(yán)格要求，統(tǒng)一規(guī)范生產(chǎn)流程，增強(qiáng)產(chǎn)品的抗老化能力，努力提升產(chǎn)品質(zhì)量。用耐磨材料制作產(chǎn)品銘牌，規(guī)范銘牌信息，并將銘牌牢固可靠的永久粘貼于產(chǎn)品之上，消除聚氨酯緩沖器更換的隨意性和隱蔽性，為安全監(jiān)督提供信息支持。

2）應(yīng)進(jìn)一步對(duì)聚氨酯緩沖器的老化情況進(jìn)行深入研究，針對(duì)不同地域不同環(huán)境的聚氨酯緩沖器使用情況進(jìn)行系統(tǒng)的摸底調(diào)查，必要時(shí)可以考慮提出報(bào)廢期限要求，確保其使用安全。

3）維保單位應(yīng)經(jīng)常檢查、清潔聚氨酯緩沖器的工作環(huán)境，延緩其老化年限。

4）完善并細(xì)化聚氨酯緩沖器的型式試驗(yàn)要求，明確其相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法，做到有章可循。

5）質(zhì)量監(jiān)督部門應(yīng)加強(qiáng)聚氨酯緩沖器的質(zhì)量監(jiān)督抽查，保證產(chǎn)品質(zhì)量，并規(guī)范監(jiān)督檢驗(yàn)過程，將其納入正常的安全監(jiān)管之內(nèi)，消除安全隱患。

1.秦樂.節(jié)能電梯的設(shè)計(jì)與改造[J].中國特種設(shè)備安全,2011,27(11):57～58.

2.安文廣,等.電梯使用與維護(hù)保養(yǎng)問題[J].中國特種設(shè)備安全,2012,28(12):57～58.

3.梁文靜.自動(dòng)扶梯的節(jié)能方法[J].中國特種設(shè)備安全,2012,28(9):62～63.

4馬磊,鄭文偉,程海峰,張朝陽.聚氨酯涂層老化機(jī)理的研究進(jìn)展[J].新技術(shù)新工藝,2011,(9):109～111.

5 孫巖,李暉,陳強(qiáng),劉亞平,張錄平,徐秋紅.典型大氣環(huán)境中聚氨酯老化研究[J].工程塑料應(yīng)用,2010,(38):58.

Analysis of the Principal Problems with Polyurethane Buffer of Elevator

Yu Biao Liu Jiesheng Deng Lei
(Guangzhou Academ of Special Equipment Inspection & Testing Guangzhou 510220)

In this paper, the advantages of elevator using polyurethane buffer are discussed. Then, the main factors infuencing the polyurethane material aging are summarized;the infuence of aging on microstructureand mechanical properties of polyurethane buffer is analyzed. At the same time, the other problems in the process of using are presented, through analysis of these situation, corresponding measures which could solve the problems effec tively were introduced fnally.

Elevator Polyurethane Buffer Aging

X941

B

1673－257X(2014)11－18－03

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.11.006

喻彪(1983～),男,碩士,從事特種設(shè)備檢驗(yàn)工作。

2014-05-05）