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易格斯推出新型工程塑料轴承

自古至今，人类对材料的探索和研究从没有间断过。伴随新材料的发现，人类生活也总会发生巨大的变化。比如石器时代，青铜器时代等对时代的命名都来自人类掌握材料的情况的描述。
进入科学技术日新月异的现代，人类对材料的认识也也不断深入。易格斯新型工程塑料轴承也正是现代材料学发展的成果。现今，它已广泛的应用于各个领域，从路上飞驰的汽车，到对卫生安全较高要求的包装设备，再到纺织机械，以及机器人等等。

什么是易格斯工程塑料轴承？

易格斯工程塑料轴承均是由易格斯公司自己研发的iglidur® 材料制造而成。所有iglidur® 材料的结构基本相同，均由工程塑料为基料，加入加强纤维和固体润滑脂均匀混合而成。加强纤维提高了材料的整体强度，实现了高的抗压性，高散热性和抗蠕变力，同时其本身具有良好的摩擦性能。而固体润滑脂会在运行时减少摩擦。它由各种材料均匀混合，共同发挥作用，不会像其它传统表面涂层的轴套那样出现耐磨面脱落的情况。iglidur® 工程塑料滑动轴承具有如下优点：精度高，热膨胀系数低、吸水率低、高抗压应力和抗高蠕变应力。

经过多年的研究，现在易格斯iglidur® 材料已经拥有近30种系列材料。他们具有不同的性能，分别适用于不同的应用环境，比如有些吸水率低适用于水下使用，有些高耐磨适合于高载的的工况，有些可耐310℃高温适合高温环境等等。

在研发的过程中很多因素决定了工程塑料轴承的性能，比如散热、压力、温度、摩擦系数和磨损等。我们将就这些问题进行简单的介绍。

散热性

众所周知，工程塑料的导热性能很差，这也是设计师在设计工程塑料滑动轴承的首先遇到的障碍。PV值是衡量散热性的一个重要参数，它的值越高散热性越好。

如何有效的提高PV值，是易格斯工程师首先面临的问题。我们先了解什么是PV值：

K1, K2 = 热传导系数（K1=0.5 及K2 = 0.042）

s = 厚度（mm）

b1 = 长度 mm

µ = COF (摩擦系数)

lk = 轴承的热传导率

ls = 轴的热传导率

DT = 环境温度与材料允许最大使用温度的差异

从公式上可以看出影响PV值的主要因素：s , b1, µ, lk, ls, DT 。

s壁厚：热量散发的主要通道，就塑料材料而言，其传导率相对于金属要低，如果壁的厚度过大，散热性就会很差。由于易格斯产品都是采用注塑的方式制造，可获得薄壁的结构，有利于热量的散发。

b1轴承的长度：如果长度过长，热量在轴的方向的散发会收影响。通常易格斯建议，轴承的长度不大于二倍的轴径。

µ摩擦系数：摩擦系数将直接决定产生的热量多少，也是影响PV值的主要因素。易格斯材料的摩擦系数均在0.08-0.3之间。

lk轴承的传导率：尽管塑料的导热性相对而言比较差，但随着材料的成分的不同，不同的塑料表现的差异也很大。易格斯材料的传导率最大可以达到0.65W/m x K。

ls轴的热传导率：通过轴的来散热也是途径之一。

DT 环境温度与材料允许最大使用温度的差异：该数据直接与环境温度及材料允许运行的最高温度相关。

以上分析可见，PV值并不是一固定的值，它与环境温度，材料，尺寸，以及相关联的基座与轴的材料等因素都相关通常，我们所说的允许最大的PV值，这是在某种特定条件下测试的数据，只能作为参考，具体的运用，必须具体分析。易格斯公司提供的材料的PV值通常在0.3-1.5 N/mm2·m/s 。但在某些特殊条件下，PV值可以高达3.0-5.0
N/mm2·m/s，甚至更高，例如在水下运行的iglidur® UW用于水泵中，最高转速高达3000-4000r/min，PV值高达21.0（主要原因是由于水的流动将热量带走）。在间歇性运行中，iglidur® L250可长期以6000-7000r/min速度运行。

【图片2006-1】

热量散发示意图（橙色：热量通过轴套散发，淡黄色：热量通过轴散发）

抗压强度

作为运动的支撑件，必需有足够的承载力。传统塑料的抗压强度较差，远不及金属材料。随着新材料的不断出现，及多样性的填充材料的出现，这种担忧也将会逐步消除。iglidur® 材料系列，其抗压强度从18MPa到150Mpa。在2005年，易格斯又开发了极限抗压强度达300MPa的材料—iglidur® Z510。这些新材料的发现，极大的提高了工程塑料轴承的适应性。

【表2006-1】

不同iglidur®材料的抗压强度

耐高温

温度是另一个无法回避的难题，温度会大大影响塑料产品尺寸以及性能的稳定性。所有的塑料材料的尺寸都会随着温度的变化而变化。随着温度增加，其机械性能也在衰减。对于iglidur® 材料，针对不同的温度要求，有相对应的材料满足要求。现在，易格斯材料最高耐温可以达到310℃。

【表2006-2】

不同iglidur®材料最高短期和长期使用温度对比

摩擦系数与磨损

让运动更灵活，让寿命更长久—这就是对工程塑料滑动轴承的基本要求。如何从众多的材料中寻找适合运动的材料？如何合理有效的选择填加剂？这些都是另一些摆在设计师面前的难题。作为工程塑料滑动轴承的领导者，易格斯积累了数十年的经验，每年在德国实验室内，要进行超过4000种的运动性能的测试。而且，在全球超过40000个以上的客户的现场使用。形成了庞大的工程塑料方面的数据库—全球最大的工程塑料摩擦性能的数据库。基于此，易格斯可以提供适合于各种不同类型的的运用的材料。

【表2006-3】

摩擦系数的比较（P = 0.7 N/mm2, v = 0.15 m/s, 表面硬化）

【表2006-4】

磨损比较（P = 0,7 N/mm2, v = 0,15 m/s, 表面硬化）

新型工程塑料应用广泛

今天，新型工程塑料轴承正被全世界越来越多设计师所采用，很多设计取得了新的突破，以前不敢想象的事情变成现实。从耐高氧化剂清洗的食品灌装设备到常年室外使用的电气化高铁补偿装置，到更加轻便运动自如的假肢，再到完全免保养更加轻量的排爆机器人，新材料的发展不断推动着技术的革新，改变着我们的生活！

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工程塑料
　　工程塑料英文名为：engineering-plastics，工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃ 以上，主要运用在工业上”，其性能包括：
　　1． 热性质：玻璃转移温度（Tg）及熔点（Tm）；热变形温度（HDT）高；长期使用温度高（UL-746B）；使用温度范围大；热膨胀系数小。
　　2． 机械性质：高强度、高机械模数、低潜变性、强耐磨损及耐疲劳性。
　　3． 其它：耐化学药品性、抗电性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。
　　被当做通用性工程塑料者包括聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（尼龙）、聚缩醛（POM）、变性聚苯醚（变性PPE）、聚酯（PETP，PBTP）、聚苯硫醚（PPS）、聚芳基酯，热硬化性塑料则有不饱和聚酯、酚塑料、环氧塑料等。它们的基本特性为拉伸强度均超过50Mpa,抗拉强度在500kg/cm ,耐冲击性超过50J/m，弯曲弹性率在24000kg/cm ，负载绕曲温度超过100℃，硬度、老化性优。聚丙烯若改善其硬度和耐寒性，也可列入工程塑料的范围。此外，还包括较特殊者的强度弱、耐热耐药品性优的氟素塑料，耐热性优的硅溶融化合物，以及聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、Polybismaleimide、Polysufone(PSF)、PES、丙烯塑料、变性蜜胺塑料、BTResin、PEEK、PEI、液晶塑料等。
　　各工程塑料的化学构造不同，所以它们的耐药品性、摩擦特性、电机特性等有所差异。由于各工程塑料的成型性不同，因此有的适用于任何成型方式，有的只能以某种成型方式进行加工，这样就造成了应用上的局限。热硬化型工程塑料的耐冲击性较差，因此大多添加玻璃纤维。工程塑料除了聚碳酸酯等耐冲击性大外，通常具有硬、脆、延伸率小的性质，但如果添加20—30%的玻璃纤维，则它的耐冲击性将有所改善。
　　工程塑料是指一类可以作为结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料。：-般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。如ABS、尼龙、聚矾等。
　　可以做为构造用及机械零件用之高性能塑胶，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上
　　其性能包括：
　　1. 热性质玻璃转移温度(Tg)及熔点(Tm)高、热变形温度(HDT)高、长期使用温度高(UL-746B)、使用温度范围大、热膨胀系数小。
　　2. 机械性质：高强度、高机械模数、潜变性低、耐磨损、耐疲劳性。
　　3. 其他：耐化学药品性、优良的抗电性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。
　　被当做通用性塑胶者包括聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、聚醯胺(尼龙, Polyamide, PA)、聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)、变性聚苯醚(Poly Phenylene Oxide, 变性PPE)、聚酯(PETP，PBTP)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)、聚芳基酯，而热硬化性塑胶则有不饱和聚酯、酚塑胶、环氧塑胶等。拉伸强度均超过50MPa，抗拉强度在500kg/cm2以上，耐冲击性超过50J/m，弯曲弹性率在24000kg/cm2，负载挠曲温度超过100℃，其硬度、老化性优。聚丙烯若改善硬度及耐寒性，则亦可列入工程塑胶的范围。此外，较特殊者为强度弱、耐热、耐药品性优的氟素塑胶，耐热性优的矽溶融化合物、聚醯胺醯亚胺、聚醯亚胺、Polybismaleimide、Polysufone(PSF)、PES、丙烯塑胶、变性蜜胺塑胶、BT Resin、PEEK、PEI、液晶塑胶等。因为化学构造不同，故耐药品性、摩擦特性、电机特性等也有若干差异。且因成形性的不同，故有适用于任何成形方式者，亦有只能以某种成形方式加工者，造成应用上的受限。热硬化型的工程塑胶，其耐冲击性较差，因此大多添加玻璃纤维。工程塑胶除了聚碳酸酯等耐冲击性大者外，通常具有延伸率小、硬、脆的性质，但若添加20~30%的玻璃纤维，则可有所改善。
　　耐磨改性工程塑料
　　耐磨改性工程塑料可以提供较低的摩擦力系数来降低磨损率。比如，血糖计的盖子在使用了耐磨材料后可以增加它的来回开合的使用寿命。同时，耐磨改性工程塑料也使用于配色产品中，甚至用于不同的材料之间。在一次性使用的产品中，例如针和刀片也受益于该材料的润滑作用。此外，耐磨材料的其它运用包括导尿管，套管，传动装置及真空管。其它的效果还包括，由于光滑部件的运动而减少了噪音，提高了塑料的加工生产性能和挤出成型的效率。
　　导电改性工程塑料
　　当热塑性材料增添了导电成份后，就具有了永久的静电消散（ESD）和防止静电积聚功能从而能够起到保护作用。导电类热塑性材料允许静电连续性释放，而不是快速的积聚并放电。静电会损坏敏感性电子元件并且在易燃环境下可以引发爆炸。积聚的静电会堵塞材料的传动而中断机械的传动。导电性热塑材料可以广泛的运用于配色产品中，而且某些导电材料是透明的。其运用主要包括，ECG传感器，吸液管，电器保护装置以及新型的医疗分娩装置，诸如吸入产品，包括PMDI间隔装置。
　　抗辐射类改性工程塑料
　　特定的添加剂可以提高热塑性塑料的密度。这些高密度的热塑性塑料具有金属的质感，但同时又保持了塑料的加工特性。医疗产品领域因为环保的原因正在寻找此类可替代铅的材料。同时这些高比重的添加物也具有抗辐射特性。由抗辐射类化合物组成的注塑件、导管件或片状材料可吸引X光而不会被射线穿过。在放射疗法或手术中使用的如织物般柔软的薄片，可以帮助保护机器和人员免受X光的散射和直射。含有钡硫酸盐的导管在植入体内后可以通过荧光透视或X光成像来跟踪其所在位置。Baxter Healthcare在做心瓣膜修复手术中使用的器械（可回用的手柄和一次性的卡扣闭环）是由聚碳酸酯特种改性工程塑料构成。X光可见（即有防辐射功能）的塞子是使用嵌入注塑工艺成型在模板上的，而耐蒸汽处理的塞子是使用聚醚砜的材料，这就保证了整个装置能够承受高温蒸汽消毒处理。
　　预染色改性工程塑料
　　近几年，塑料配色技术发展很快。在医疗应用中， 设计师可以在符合FDA和没有迁移的颜料中进行挑选。独特的色彩效果可以有助于形成产品的独特卖点并为医疗设备设计师带来利益。当医疗产品从医院进入家庭消费市场的时候，缤纷可爱的颜色和荧光效果有助于提升产品价值。另外，弹性体的应用可以使产品具有柔软触感从而提高附加值。具有令人舒适愉悦的颜色的医疗设备也可以使得患者更愿意配合治疗，同时减轻他们的痛苦。
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中国工程塑料业发展现状
　　中国工程塑料工业历经10年发展，成果丰硕，已逐步形成了具有树脂合成、塑料改性与合金、加工应用等相关配套能力的完整产业链。这是中国工程塑料工业协会理事长杨伟才在5月27日北京召开的中国工程塑料工业协会峰会上表示的。
　　10年前，中国工程塑料业刚刚起步，生产能力与需求相比严重滞后，原料树脂85%以上依靠进口，一半以上的改性树脂材料使用国外产品。而时至今日，我国的工程塑料树脂均能在国内生产，聚合能力已经达到每年60万吨左右，改性树脂材料年产量也有200多万吨，就连过去国外对我国禁运的特种工程塑料树脂，现在国内几乎都有生产，并且能够少量出口。
　　中国工程塑料工业协会数据表明，在过去的10年里，我国工程塑料产值年均增长20%以上，企业规模不断发展壮大，科技水平日益提高。目前，在工程塑料合成方面已有中蓝集团、云天化集团、神马集团、仪征化纤、德阳科技等上规模的企业。由于工程塑料具有特别优异的性能，其技术发展水平受到政府层面的重视，已被列入国家中长期科技发展纲要中高新技术的重点选项。在今年科技部产业支撑计划中，有非光气法聚碳酸酯等7个工程塑料项目被列入。另外，经过长期的技术攻关，目前我国工程塑料技术水平发展较快，在改性材料与树脂合金方面，部分产品技术、质量指标也已接近国外先进水平。一些特种工程塑料产品的工艺技术已经进入到国际先进行列。
　　尽管我国的工程塑料在合成和加工方面取得了长足发展，但总体看来仍存在产能过度集中在一些技术含量相对较低产品上的缺点。郑恺表示，企业应当将目光放长远，把握住当前如大飞机等一批国家重点工程建设的契机，提升科技水平，加快产品结构升级，促进我国工程塑料行业更快、更健康的发展。