电梯用聚氨酯缓冲器的主要问题分析

喻 彪 刘接胜 邓 磊

（广州市特种机电设备检测研究院 广州 510220）

电梯用聚氨酯缓冲器的主要问题分析

喻 彪 刘接胜 邓 磊

（广州市特种机电设备检测研究院 广州 510220）

论述了电梯使用聚氨酯缓冲器的优点及现实意义。总结了影响聚氨酯材料老化的主要因素，并分析了其老化现象对聚氨酯缓冲器微观形貌和力学性能的影响。同时，对其使用过程中的其他问题进行了深入思考，最后有针对性的提出了解决问题的主要措施。

电梯 聚氨酯缓冲器 老化

近年来电梯在节能环保方面做了许多的探索，如采用永磁同步无齿轮曳引机减少了润滑油使用及其可能造成的污染，同时可以降低能耗；采用工程塑料或纤维曳引绳（带）可减少钢材使用并节约了矿产资源；采用聚氨酯缓冲器代替线性蓄能缓冲器能节约不可再生资源钢材的消耗，同时因为其具有弹性好、吸振容量大、绝缘防爆、重量轻、易于安装与更换以及价格便宜等特点，已经在低速电梯上得到越来越广泛的应用。其中聚氨酯材料存在着一些问题缺陷，使用一段时间后的缓冲性能难以保证，存在安全隐患。现就其使用中存在的一些问题分析介绍如下。

1 聚氨酯材料的老化问题

1.1 影响因素[1]

聚氨酯材料的老化除了决定于自身的配方和工艺外，还会受到湿度、温度、光照、氧气和水等介质条件的影响，在不同的环境条件下的老化降解机理是不同的。

大气中湿气、雨、雪、露等以物理或者化学等各种形式在聚氨酯材料表面形成一层水膜，随着时间的推移，水通过其涂层的各种缺陷(孔隙、裂纹、杂质等)进入涂层内引起聚氨酯水解。当有机涂层处于湿期时，水进入有机涂层内，使涂层体积膨胀；在干期时，涂层失去部分水，表面收缩。经过不断的干湿循环后，涂层内部产生巨大的应力。当应力值累积达到涂层和基底结合强度临界值时，涂层则从基底上剥落。

温度是引起聚氨酯老化的另一个重要因素。通常情况下，温度升高，聚氨酯分子链的运动加剧，当超过化学键的离解能时就会引起分子链的热降解或基团脱落。温度降低，也会对聚氨酯材料的力学性能产生影响。

聚氨酯在光照条件下会发生分子链的断裂或基团的脱落。尤其是阳光中的紫外线是导致聚氨酯材料发生老化的主要因素之一。

大气环境中充满了氧气，聚氨酯随时与氧保持接触，随着时间的延长就会发生氧化降解。聚氨酯的氧化并不是单一独立的过程，通常与光照、温度有着密切的关系，根据影响因素的不同，聚氨酯的氧化降解通常可以分为光氧降解和热氧降解。

1.2 性能变化

国内有学者对聚氨酯材料在典型大气中的老化现象做过许多研究，随着使用时间的增加，聚氨酯材料的微观形貌和力学性能均会产生显著变化，影响其正常使用。由图1可以看出，在电子显微镜下，原始试样表面平整，无明显缺陷，但随着时间推移，1a、2a、3a时期的试样表面破坏越来越严重，缺陷也越来越明显，直至不能满足其工作需要[2]。

图1 聚氨酯材料微观形貌

对于电梯用聚氨酯缓冲器，其表面破坏形式主要表现为断裂、剥落、破损及塑性变形等，如图2所示。

图2 破损的缓冲器

聚氨酯缓冲器的力学性能主要是指其拉伸强度，老化是影响其力学性能的主要因素。为了验证其随时间变化情况，笔者在电梯底坑环境内抽取某公司生产的3个HYD-A-3型聚氨酯缓冲器试样进行材料力学分析，每次分析周期为半年。通过试验得知该类缓冲器的拉伸强度呈比较明显的逐年下降趋势。见表1、图3所示为该型号聚氨酯缓冲器3个试样在五个试验阶段的拉伸强度平均值的变化情况。

表1 拉伸强度变化情况

图3 拉伸强度随时间变化曲线

2 电梯用聚氨酯缓冲器的其它问题

聚氨酯缓冲器除了其产品自身的老化现象外，还存在着一些其它问题需要加以重视。

1）制造厂家规模小，技术水平低，产品标识（铭牌）混乱。制造门槛的不断下降，导致市场混乱，产品质量良莠不齐，加之大部分产品的标识（铭牌）不能清晰显示标准规定必须标明的相关信息和参数，且其铭牌极易剥落和腐蚀，仅从其外观观察，无法判断其是否适用于特定情况下的使用要求。

2）难以及时辨识使用过程中的老化失效情况。聚氨酯缓冲器平时无法针对其老化问题进行专门的维护保养，因为其老化失效往往是由产品微观形貌的变化引起且经过日积月累形成的。因此，仅凭肉眼难以在第一时间辨识使用中的聚氨酯缓冲器老化失效情况，必须由专业人士通过特定试验之后才能得知该缓冲器是否还能继续使用。

3）监督检验环节难以控制。缓冲器是电梯的安全部件，而聚氨酯缓冲器更是属于易损安全部件，在电梯的整个使用寿命中其更换频率相对较高。更换缓冲器属于大修，更换前需要告知质量技术监督局进行监督检验。由于聚氨酯缓冲器体积小，安装方便，一般普通的维保工人均可以进行相关操作，因此导致聚氨酯缓冲器的更换随意性太大，整个过程很难得到有效监督。

3 建议应对的措施

为消除隐患，保障电梯的安全使用，应从以下几方面着手：

1）制造厂家应该对聚氨酯缓冲器的制造材料及其生产工艺严格要求，统一规范生产流程，增强产品的抗老化能力，努力提升产品质量。用耐磨材料制作产品铭牌，规范铭牌信息，并将铭牌牢固可靠的永久粘贴于产品之上，消除聚氨酯缓冲器更换的随意性和隐蔽性，为安全监督提供信息支持。

2）应进一步对聚氨酯缓冲器的老化情况进行深入研究，针对不同地域不同环境的聚氨酯缓冲器使用情况进行系统的摸底调查，必要时可以考虑提出报废期限要求，确保其使用安全。

3）维保单位应经常检查、清洁聚氨酯缓冲器的工作环境，延缓其老化年限。

4）完善并细化聚氨酯缓冲器的型式试验要求，明确其相关技术标准和试验方法，做到有章可循。

5）质量监督部门应加强聚氨酯缓冲器的质量监督抽查，保证产品质量，并规范监督检验过程，将其纳入正常的安全监管之内，消除安全隐患。

1.秦乐.节能电梯的设计与改造[J].中国特种设备安全,2011,27(11):57～58.

2.安文广,等.电梯使用与维护保养问题[J].中国特种设备安全,2012,28(12):57～58.

3.梁文静.自动扶梯的节能方法[J].中国特种设备安全,2012,28(9):62～63.

4马磊,郑文伟,程海峰,张朝阳.聚氨酯涂层老化机理的研究进展[J].新技术新工艺,2011,(9):109～111.

5 孙岩,李晖,陈强,刘亚平,张录平,徐秋红.典型大气环境中聚氨酯老化研究[J].工程塑料应用,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,硕士,从事特种设备检验工作。

2014-05-05）