CN101575829A - 一种密封垫片用抄取板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造密封垫片的方法，特别是属于不含石棉纤维的密封垫片用抄取板材的制备方法，密封材料领域。本发明抄取板材的主要组份为矿物棉纤维、纤维素纤维、芳香族聚酰胺纤维、橡胶粘结剂和高岭土，混和成含水分散体系，采用造纸的工艺逐渐脱水成层，然后经过压缩、干燥和硫化，制造成抄取板材成品。用该板材制得的密封垫片，其抗拉强度、压缩回弹性能、耐介质性能及密封性能等与抄取石棉密封垫片相当，完全可以替代石棉板制作垫片等密封材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造密封垫片的方法，属于密封材料领域。
背景技术
密封垫片广泛应用于石油、化工、机械、汽车等行业。传统使用的是以石棉纤维作为增强材料的板材。石棉与纤维素纤维和填料通过粘结剂结合在一起，通过使用传统的造纸设备(如长网造纸机)制成，所以事实上这类材料也叫做“石棉纸”。由于石棉对环境的污染和人体的危害，世界各工业国家对石棉制品的生产、销售、使用都有严格的限制。国家经贸委已于2001年将石棉制品列为第二批淘汰产品。新的国家标准GBI2676-1999“汽车制动结构性能和实验方法”要求，至2003年10月汽车制动器垫片衬片要全部无石棉化。无石棉化是一项重要的环保工作，也是淘汰落后产品、落后技术的重要工作，它对汽车、摩托车、内燃机工业等多种行业都有深远的影响。国外非石棉密封材料的研制与开发已取得了长足的进步，进入了实用阶段，但国外替代石棉的纤维多为单一的芳纶纤维或纤维素纤维，与基体材料的粘结力、耐化学腐蚀性及使用温度范围有限，非石棉纤维的价格也通常高于石棉纤维。国内研究发展也较迅速，但我国的无石棉研究工作落后于国外30年。生产无石棉制品的主要工艺为国际流行的辊压法和成张法等，且目前国内替代石棉的纤维很多为海泡石纤维，这类纤维认为是石棉类的纤维，国外不许使用。长期以来，由于我国研究人员未找到质优价廉的石棉代替材料，产品的强度和耐油性能差，价格比石棉制品高，性价比差，很难成为市场的主导产品。目前，我国的无石棉密封制品总量仅能占到整个密封材料市场的16-20％。在众多的行业中，不得不继续使用石棉密封制品。因此需要开发具有我国特色的、多种无机纤维和有机纤维混杂的无石棉抄取密封材料。
发明内容
本发明的目的是提供了一种不含石棉纤维的密封垫片用抄取板材的制备方法，用该板材制得的密封垫片，其抗拉强度、压缩回弹性能、耐介质性能及密封性能等与抄取石棉密封垫片相当，并达到了国外同类产品的性能要求。
技术方案
本发明所述的密封垫片用抄取板材采用传统的造纸工艺制成，即原料的主要组份为矿物棉纤维、纤维素纤维、芳香族聚酰胺纤维、橡胶粘结剂和高岭土，将主要组份混和成含水分散体系，采用造纸的工艺逐渐脱水成层，然后经过压缩、干燥和硫化，制造成抄取板材成品。
本发明所述原料的主要组份的质量比为，高岭土10～50％，矿物棉纤维10～60％，纤维素纤维3～18％，芳香族聚酰胺纤维1～10％，橡胶粘结剂3～25％，制备的成品密度为1200～1700kg/m3。
在本发明所述主要组份中还另添加了白炭黑、滑石粉和云母的一种或几种，且占主要组份重量的3％～20％。
原料含水浆液中的橡胶粘结剂采用丁腈胶乳及丁苯胶乳。
原料含水浆液中的芳香族聚酰胺纤维为芳纶纤维。
原料含水浆液中的纤维素纤维为纸浆纤维。
原料含水浆液中的矿物棉纤维采用长径比不同的两种纤维。
原料含水浆液中的高岭土采用两种粒度不同的填料。
在原料含水浆液中还另外加有表面活性剂十二苯磺酸钠和消泡剂有机硅油。
在原料含水浆液中还加入了硫酸铝和聚丙烯酰胺絮凝剂；所述的三种非石棉纤维在混合前先经过切短、开松等预处理后，再加入表面活性剂进行表面处理。
增强纤维是纤维增强材料的重要组成部分，在组成中主要起耐热和增强作用。增强纤维的物理化学特性直接影响密封材料的最终性能和产品成本。浆液中，非石棉纤维以矿物棉纤维为主。矿棉纤维具有耐高温、热稳定性好、化学稳定性好、导热率低等特点。浆液中矿物棉的合适范围为10～60％，理想比例为15～50％。
芳纶纤维是目前已经实现工业化生产并得到工程应用的性能最好的有机纤维。它具有极高的强度、很好的尺寸稳定性，抗蠕变性能突出，耐热性能好，连续使用温度为-195℃～204℃，除少数几种强酸、强碱外，对几乎所有化学品都很稳定，但其价格昂贵。从成本计，配方中的芳香族聚酰胺纤维以1～10％为宜。
浆液中也最好含有较少比例的纤维素纤维，其吸湿性好、柔软、表面活性高、与橡胶基体结合好、常温强度高，利于成张。合适范围是3～18％，理想的比例是5～15％。
配方中，橡胶粘结剂是使各组分有机地粘合在一起，特别是将填料粒子和增强纤维粘成弹性网膜，提供材料的耐介质性能及压缩回弹性能，还可以改善成品纸的柔性。橡胶粘结剂使用丁腈橡胶与丁苯橡胶，尤其是使用含有分散剂的胶乳更为便利。丁腈橡胶是由丁二烯与丙烯腈以乳液聚合法制得的共聚物。常用丁腈橡胶丙烯腈质量分数为15％～50％，既有耐油性，又有良好的弹性，它不溶于汽油、醚等有机溶剂，耐油性很好。丁苯橡胶耐老化性、耐磨性等都较好，但极易硫化。在浆液中，两者适当配合，总量以3～25％为宜，理想的比例为5～20％。
填料是为改进材料性能或者降低成本而在基体材料中添加的较为惰性的物质。填料及配合剂不但便于工艺操作，降低产品成本，而且可以改善材料的性能，使制品满足一定的技术要求，例如达到一定的密度、弹性、抗张力、耐压和耐热性能。浆液中使用的高岭土是一种天然矿物，配用高岭土的抄取密封板，制品强度略有增加，并可减轻油类的制品的膨胀，具有良好的耐热性能。但随着用量增加，制品硬度增大强力下降，弹性会有所降低。适宜的范围为10～50％，理想的比例为15～40％。本发明中使用了粒度不同的两种高岭土类填料。浆液中使用的白碳黑的化学组成为胶体二氧化硅，表面积和分散能力很大，是密封纸良好的补强剂。在配用白碳黑制作的密封板材，可提高制品的强度、耐酸和耐油性能。适宜的比例为1～15％，理想的比例为2～10％。滑石粉是用来做填充的，其目的主要有增加尺寸稳定性(也就是收缩降低)、增加材料的耐热性能及降低材料成本，但是也有其缺陷，如密度增加、柔韧性下降等，适宜的比例为3～20％，理想的比例为5～15％。云母的化学结构与高岭土相近，又具有粘土矿物的某些特性，即在水介质及有机溶剂中分散悬浮性好，色白粒细，有粘性等。可以提高材料的耐候性、抗透水性，具有一定的增强作用，并改善板材的表观。适宜的比例为1～15％，理想的比例为2～10％。
本发明的有益效果是：原料中不含有石棉，对环境无污染，对人体无危害；原料选择合理，可达到密封垫片的技术要求，又可降低成本；成品的抗拉强度、压缩回弹性能、耐介质性能及密封性能等与抄取石棉密封垫片相当，并达到了国外同类产品的性能要求。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图流程图。
具体实施方式
实施例
本发明优选了两个配方，可以通过以下的例子进一步说明：
首先，芳纶浆泊、纤维素纤维与活性剂在6000转/分的转速下制浆约6分钟，加入填料，搅拌5分钟，混和成浆液，分散均匀，最后加入矿物棉纤维，并制浆5分钟。把制浆后的悬浮液用水稀释，通过慢速的搅拌，逐渐加入丁腈胶乳、丁苯胶乳，用5倍其自身容量的水稀释，继续搅拌，直到形成良好的悬浊液，胶乳吸附完全。
浆液中的pH值可以通过加入造纸明矾(硫酸铝)使之降低到4.5。混和液中的上层液体在搅拌停止后变得澄清，这表明胶乳的分散颗粒都已经被沉积到纤维和填料的细粒上。再加入水，并搅拌3分钟。
将上面制得的浆液加入聚丙烯酰胺絮凝剂和消泡剂，在造纸机上以传统方法制得抄取板。该浆液在经过造纸机的渗水传送带是逐渐脱水，经过压缩、干燥、硫化，形成抄取板材。
由该浆液得到的板的性能如下表所示(并与国外interface产品做对比)：
采用胶乳抄取工艺，利用不含石棉成分的无机纤维与有机纤维混杂增强丁腈、丁苯胶乳制备的新型密封垫片达到了国外同类产品的性能指标，是我国特色的无石棉密封材料。
Claims (10)
1、一种密封垫片用抄取板材的制备方法，其特征是：主要组份为矿物棉纤维、纤维素纤维、芳香族聚酰胺纤维、橡胶粘结剂和高岭土，混和成含水分散体系，采用造纸的工艺逐渐脱水成层，然后经过压缩、干燥和硫化，制造成抄取板材成品。
2、如权利要求1所述的密封垫片用抄取板材制备方法，其特征是：所述主要组份的质量比为，高岭土10～50％，矿物棉纤维10～60％，纤维素纤维3～18％，芳香族聚酰胺纤维1～10％，橡胶粘结剂3～25％，制备的成品密度为1200～1700kg/m3。
3、如权利要求2所述的密封垫片用抄取板材制备方法，其特征是：在所述主要组份中还另添加了白炭黑、滑石粉和云母的一种或几种，且占主要组份重量的3％～20％。
4、如权利要求3所述的密封垫片用抄取板材制备方法，其特征是：原料含水浆液中的橡胶粘结剂采用丁腈胶乳及丁苯胶乳。
5、如权利要求3所述的密封垫片用抄取板材制备方法，其特征是：原料含水浆液中的芳香族聚酰胺纤维为芳纶纤维。
6、如权利要求3所述的密封垫片用抄取板材制备方法，其特征是：原料含水浆液中的纤维素纤维为纸浆纤维。
7、如权利要求3所述的密封垫片用抄取板材制备方法，其特征是：原料含水浆液中的矿物棉纤维采用长径比不同的两种纤维。
8、如权利要求3所述的密封垫片用抄取板材制备方法，其特征是：原料含水浆液中的高岭土采用两种粒度不同的填料。
9、如权利要求3所述的密封垫片用抄取板材制备方法，其特征是：在原料含水浆液中还另外加有表面活性剂十二苯磺酸钠和消泡剂有机硅油。
10、如权利要求9所述的密封垫片用抄取板材制备方法，其特征是：在原料含水浆液中还加入了硫酸铝和聚丙烯酰胺絮凝剂；所述的三种非石棉纤维在混合前先经过切短、开松等预处理后，再加入表面活性剂进行表面处理。
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