CN102489440B - 一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，属于橡胶制品表面处理领域。其步骤为：（1）加料：在滚筒式混合机中加入锻造石墨乳、弹丸粒子和橡胶制品，此三种物质的体积比为（0.5～2）：2000：（1000～2000）；（2）涂覆：旋转滚筒，使锻造石墨乳均匀的附着在橡胶制品的表面；（3）干燥：将涂覆过锻造石墨乳的橡胶制品在常温或在加温不超过80℃的状态下干燥；（4）磨擦上光：将干燥后的橡胶制品和干燥的弹丸粒子同时放入干燥的滚筒内，旋转滚筒，使石墨涂层光亮、均匀、牢固的附着在橡胶制品表面。本发明的方法橡胶制品无需清洗，涂层无需固化处理，涂层附着能力强，橡胶制品拉伸变形达到500%时，石墨涂覆层无脱落，且涂布剂材料成本低。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶制品表面处理领域，尤其是涉及一种橡胶制品表面涂覆石墨的磨擦式涂覆方法。
背景技术
目前，出于降低橡胶表面的摩擦系数，提高橡胶的耐磨性和抗粘连性能，橡胶表面会涂刷四氟乙烯涂层，可使橡胶的静、动摩擦系数分别从0.4和0.5~0.7降至0.1和0.16~0.18。这对于长期保持静态、间歇性启动的橡胶件具有重要的现实意义，但是四氟乙烯涂层的涂覆工艺复杂，生产成本较高，而且当密封件拉伸变形或压缩变形时，四氟乙烯涂层容易脱落。
现有技术中，大部分四氟乙烯涂层的涂覆方法包含如下步骤：
A）、表面清洗：使用醇类或酮类有机溶剂对橡胶进行清洗，去除橡胶表面的油脂、灰尘等污染物；
B）、干燥：将清洗后的制品进行充分干燥；
C）、涂覆底涂：使用专用溶剂将底涂液稀释，然后用专用喷涂设备均匀喷涂于橡胶表面；
D）、底涂固化处理：喷涂的橡胶制品需停放一定时间进行，让底涂固化；
E）、涂覆四氟乙烯：使用专用溶剂将两种组份四氟乙烯稀释至适当浓度，然后用专用喷涂设备均匀喷涂于橡胶表面；
F）、四氟乙烯固化处理：喷涂四氟乙烯的橡胶需在120℃左右的温度下固化30分钟。
该四氟乙烯涂层的涂覆方法，其不足之处在于：（1）四氟乙烯涂层的涂覆对环境清洁度要求较高，需要在微尘条件下完成；（2）四氟乙烯涂层的涂覆工艺复杂；（3）使用四氟乙烯涂层，当密封件拉伸变形或压缩变形时，四氟乙烯涂层容易脱落。
鉴于上述原因，世界各大橡胶制品企业都在寻找四氟乙烯涂层理想的代替品。NOK株式会社自主研发了石墨涂布剂，中国专利申请号200880011325.2，该涂布剂满足用于橡胶弹性体等中的涂布剂所要求的抗胶着、抗粘着、抗粘连和耐磨损性提高这样的性能，同时形成不会产生高温压缩时的粘着或高表面压力下由于摩擦磨损导致的涂膜剥落的硫化橡胶表面处理剂。但该涂布剂制品复杂，不易获得，同时该涂布剂本身含有大量苯溶剂，不环保，且涂覆工艺和四氟乙烯涂覆相差不大，涂覆工艺复杂。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中橡胶制品表面涂覆工艺复杂，且当密封件拉伸变形或压缩变形时，四氟乙烯涂层容易脱落的不足，提供一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，选用成本较低且易于获得的涂覆材，用简单的涂覆工艺，以满足降低橡胶件表面的摩擦系数、提高橡胶的耐磨性、抗粘连的性能。
技术方案
本发明采用如下技术方案：
本发明的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，其步骤为：
（1）加料：在滚筒式混合机中加入锻造石墨乳、弹丸粒子和橡胶制品，此三种物质的体积比为（0.5～2）：2000：（1000～2000）；
（2）涂覆：旋转滚筒，使弹丸粒子和橡胶制品表面粘附锻造石墨乳，同时弹丸粒子与橡胶制品表面产生磨擦，锻造石墨乳均匀的附着在橡胶制品的表面；
（3）干燥：将涂覆过锻造石墨乳的橡胶制品在常温或在加温不超过80℃的状态下干燥，待橡胶制品表面的锻造石墨乳中的水分挥发完后，进入下一道工序；
（4）磨擦上光：将干燥后的橡胶制品和干燥的弹丸粒子同时放入干燥的滚筒内，旋转滚筒，弹丸粒子与橡胶制品表面产生磨擦，使石墨涂层光亮、均匀、牢固的附着在橡胶制品表面，旋转时间为5～25分钟。
优选地，所述的步骤（1）中，弹丸粒子是砂粒或塑料粒子，弹丸粒子直径为0.3~3mm。弹丸粒子的体积如小于橡胶制品的体积，两者间的接触机会将减少，涂覆时间会加长，影响涂覆效率及效果。
优选地，所述的步骤（1）中弹丸粒子和橡胶制品总体积不超过滚筒容积的1/2；步骤（4）中干燥的弹丸粒子和干燥的橡胶制品总体积不超过滚筒容积的1/2。弹丸粒子和橡胶制品总体积不超过滚筒容积的1/2，是为了使橡胶制品有充分的翻转空间，保证涂覆工序和磨擦上光工序的涂覆效率及效果。
优选地，所述的步骤（2）中涂覆时，滚筒的旋转转速为40～80转/分，旋转时间为5～20分钟；步骤（4）中磨擦上光时，滚筒的旋转转速为40～80转/分。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，在滚筒式混合机中采用磨擦式涂覆方法，涂层附着能力强，橡胶制品拉伸变形达到500%时，涂层附着依然良好，石墨涂覆层无脱落；
（2）本发明的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，将锻造石墨乳作为涂覆到橡胶件表面的涂布剂使用，对涂覆环境清洁度无特殊要求，涂覆材料直接使用市售品，涂布剂材料成本低；
（3）本发明的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，橡胶制品无需清洗，可直接涂覆，消除了有机溶剂对环境的污染，涂层无需固化处理，且涂层均匀，即使用涂覆质量在0.01g/m2时，也可均匀涂覆；
（4）本发明的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，涂覆液为水溶液，无需稀释，无有机溶剂挥发，操作安全。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，其步骤为：
（1）加料：在5升滚筒式混合机的滚筒中加入MD-2锻造石墨乳1.0毫升、塑料粒子1升、橡胶O形圈体积1000毫升，约为1300件，其中MD-2锻造石墨乳是由莱州市金地合成材料有限公司生产的，塑料粒子的粒子直径为0.3~3mm，本实施例优选塑料粒子的直径为1.6mm，橡胶O形圈的内径为19.6mm、线径为3.65mm，塑料粒子体积不小于橡胶O形圈体积，塑料粒子和橡胶O形圈总体积不超过滚筒容积的1/2；
（2）涂覆：以60转/分的转速旋转滚筒8分钟，使塑料粒子和橡胶O形圈表面粘附MD-2锻造石墨乳，同时塑料粒子与橡胶O形圈表面产生磨擦，MD-2锻造石墨乳均匀的附着在橡胶O形圈的表面，其中，滚筒旋转时间根据橡胶制品自身结构而定，结构复杂的旋转时间要长，结构简单的旋转时间较短，一般最长不超过20分钟，本实施例是结构简单的O形橡胶圈，旋转时间取8分钟；
（3）干燥：用筛网筛去橡胶O形圈中的塑料粒子，将橡胶O形圈在常温下干燥15分钟，干燥后橡胶O形圈的石墨涂层光洁度、均匀度不够理想，需要进行磨擦上光，待橡胶O形圈表面的锻造石墨乳中的水分挥发完后，进入下一道工序；
（4）磨擦上光：将步骤（3）中干燥后的橡胶O形圈和1升干燥的塑料粒子同时放入干燥的5升滚筒内，干燥的塑料粒子和干燥的橡胶O形圈总体积不超过滚筒容积的1/2，以65转/分的转速旋转滚筒8分钟，塑料粒子与橡胶O形圈表面产生磨擦，使石墨涂层光亮、均匀、牢固的附着在橡胶O形圈表面，也可根据需要的光亮度调整滚筒旋转时间，时间越长越光亮，推荐不超过25分钟，磨擦抛光结束后，用筛网筛去塑料粒子，橡胶O形圈表面涂覆石墨结束。
采用本发明的方法涂覆石墨后的橡胶O形圈，涂层附着能力强，涂层均匀，且涂覆成本低，其性能参数如下：
（1）附着状态：橡胶O形圈拉伸变形达到500%时，石墨涂覆层无脱落；
（2）橡胶O形圈表面静磨擦系数：从涂覆前的0.3~0.5降至0.1~0.2；
（3）橡胶O形圈表面动磨擦系数：从涂覆前的0.5~0.7降至0.15~0.25；
（4）抗粘连性：将橡胶O形圈压缩40%在200℃/168h的条件下，橡胶O形圈不粘连。
实施例2
本实施例的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，其步骤为：
（1）加料：在5升滚筒式混合机的滚筒中加入MD-6锻造石墨乳0.25毫升、砂粒1升、橡胶矩形密封垫体积990毫升，约为900件，其中MD-6锻造石墨乳是由青岛立昊丰石墨有限公司生产的，砂粒的粒子直径为0.3~3mm，本实施例优选砂粒的直径为3mm，橡胶矩形密封垫的内径为21mm，外径为28mm，高度4.2mm，砂粒体积不小于橡胶矩形密封垫体积，砂粒和橡胶矩形密封垫总体积不超过滚筒容积的1/2；
（2）涂覆：以80转/分的转速旋转滚筒5分钟，使砂粒和橡胶矩形密封垫表面粘附MD-6锻造石墨乳，同时砂粒与橡胶矩形密封垫表面产生磨擦，MD-6锻造石墨乳均匀的附着在橡胶矩形密封垫的表面，其中，滚筒旋转时间根据橡胶制品自身结构而定，结构复杂的旋转时间要长，结构简单的旋转时间较短，一般最长不超过20分钟，本实施例是橡胶矩形密封垫，旋转时间取5分钟；
（3）干燥：用筛网筛去橡胶矩形密封垫中的砂粒，将橡胶矩形密封垫在常温下干燥18分钟，干燥后橡胶矩形密封垫的石墨涂层光洁度、均匀度不够理想，需要进行磨擦上光，待橡胶矩形密封垫表面的锻造石墨乳中的水分挥发完后，进入下一道工序；
（4）磨擦上光：将步骤（3）中干燥后的橡胶矩形密封垫和1升干燥的砂粒同时放入干燥的5升滚筒内，干燥的砂粒和干燥的橡胶矩形密封垫总体积不超过滚筒容积的1/2，以80转/分的转速旋转滚筒5分钟，砂粒与橡胶矩形密封垫表面产生磨擦，使石墨涂层光亮、均匀、牢固的附着在橡胶矩形密封垫表面，也可根据需要的光亮度调整滚筒旋转时间，时间越长越光亮，推荐不超过25分钟，磨擦抛光结束后，用筛网筛去砂粒，橡胶矩形密封垫表面涂覆石墨结束。
采用本发明的方法涂覆石墨后的橡胶矩形密封垫，涂层附着能力强，涂层均匀，且涂覆成本低，其性能参数如下：
（1）附着状态：橡胶矩形密封垫拉伸变形达到500%时，石墨涂覆层无脱落；
（2）橡胶矩形密封垫表面静磨擦系数：从涂覆前的0.3~0.5降至0.1~0.2；
（3）橡胶矩形密封垫表面动磨擦系数：从涂覆前的0.5~0.7降至0.15~0.25；
（4）抗粘连性：将橡胶矩形密封垫压缩40%在200℃/168h的条件下，橡胶矩形密封垫不粘连。
实施例3
本实施例的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，其步骤为：
（1）加料：在5升滚筒式混合机的滚筒中加入MD-6锻造石墨乳0.65毫升、砂粒1升、橡胶V形油封体积600毫升，约为1000件，其中MD-6锻造石墨乳是由青岛立昊丰石墨有限公司生产的，砂粒的粒子直径为0.3~3mm，本实施例优选砂粒的直径为0.3mm，橡胶V形油封的内径为21mm，外径为28mm，高度4.2mm，砂粒体积不小于橡胶V形油封体积，砂粒和橡胶V形油封总体积不超过滚筒容积的1/2；
（2）涂覆：以40转/分的转速旋转滚筒20分钟，使砂粒和橡胶V形油封表面粘附MD-6锻造石墨乳，同时砂粒与橡胶V形油封表面产生磨擦，MD-6锻造石墨乳均匀的附着在橡胶V形油封的表面，其中，滚筒旋转时间根据橡胶制品自身结构而定，结构复杂的旋转时间要长，结构简单的旋转时间较短，一般最长不超过20分钟，本实施例是橡胶V形油封，旋转时间取20分钟；
（3）干燥：用筛网筛去橡胶V形油封中的砂粒，将橡胶V形油封在加温80℃下干燥5分钟，干燥后橡胶V形油封的石墨涂层光洁度、均匀度不够理想，需要进行磨擦上光，待橡胶V形油封表面的锻造石墨乳中的水分挥发完后，进入下一道工序；
（4）磨擦上光：将步骤（3）中干燥后的橡胶V形油封和1升干燥的砂粒同时放入干燥的5升滚筒内，干燥的砂粒和干燥的橡胶V形油封总体积不超过滚筒容积的1/2，以40转/分的转速旋转滚筒25分钟，砂粒与橡胶V形油封表面产生磨擦，使石墨涂层光亮、均匀、牢固的附着在橡胶V形油封表面，也可根据需要的光亮度调整滚筒旋转时间，时间越长越光亮，推荐不超过25分钟，磨擦抛光结束后，用筛网筛去砂粒，橡胶V形油封表面涂覆石墨结束。
采用本发明的方法涂覆石墨后的橡胶V形油封，涂层附着能力强，涂层均匀，且涂覆成本低，其性能参数如下：
（1）附着状态：橡胶V形油封拉伸变形达到500%时，石墨涂覆层无脱落；
（2）橡胶V形油封表面静磨擦系数：从涂覆前的0.3~0.5降至0.1~0.2；
（3）橡胶V形油封表面动磨擦系数：从涂覆前的0.5~0.7降至0.15~0.25；
（4）抗粘连性：将橡胶V形油封压缩40%在200℃/168h的条件下，橡胶V形油封不粘连。
实施例4
本实施例的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，其步骤为：
（1）加料：在5升滚筒式混合机的滚筒中加入MD-7锻造石墨乳0.8毫升、塑料粒子1升、橡胶V形油封体积500毫升，约为800件，其中MD-7锻造石墨乳是由青岛天丰石墨有限公司生产的，塑料粒子的粒子直径为0.3~3mm，本实施例优选塑料粒子的直径为1.2 mm，橡胶V形油封的内径为21mm，外径为28mm，高度4.2mm，塑料粒子体积不小于橡胶V形油封体积，塑料粒子和橡胶V形油封总体积不超过滚筒容积的1/2；
（2）涂覆：以50转/分的转速旋转滚筒15分钟，使塑料粒子和橡胶V形油封表面粘附MD-7锻造石墨乳，同时塑料粒子与橡胶V形油封表面产生磨擦，MD-7锻造石墨乳均匀的附着在橡胶V形油封的表面，其中，滚筒旋转时间根据橡胶制品自身结构而定，结构复杂的旋转时间要长，结构简单的旋转时间较短，一般最长不超过20分钟，本实施例是橡胶V形油封，旋转时间取15分钟；
（3）干燥：用筛网筛去橡胶V形油封中的塑料粒子，将橡胶V形油封在加温40℃下干燥8分钟，干燥后橡胶V形油封的石墨涂层光洁度、均匀度不够理想，需要进行磨擦上光，待橡胶V形油封表面的锻造石墨乳中的水分挥发完后，进入下一道工序；
（4）磨擦上光：将步骤（3）中干燥后的橡胶V形油封和1升干燥的塑料粒子同时放入干燥的5升滚筒内，干燥的塑料粒子和干燥的橡胶V形油封总体积不超过滚筒容积的1/2，以70转/分的转速旋转滚筒9分钟，塑料粒子与橡胶V形油封表面产生磨擦，使石墨涂层光亮、均匀、牢固的附着在橡胶V形油封表面，也可根据需要的光亮度调整滚筒旋转时间，时间越长越光亮，推荐不超过25分钟，磨擦抛光结束后，用筛网筛去塑料粒子，橡胶V形油封表面涂覆石墨结束。
采用本发明的方法涂覆石墨后的橡胶V形油封，涂层附着能力强，涂层均匀，且涂覆成本低，其性能参数如下：
（1）附着状态：橡胶V形油封拉伸变形达到500%时，石墨涂覆层无脱落；
（2）橡胶V形油封表面静磨擦系数：从涂覆前的0.3~0.5降至0.1~0.2；
（3）橡胶V形油封表面动磨擦系数：从涂覆前的0.5~0.7降至0.15~0.25；
（4）抗粘连性：将橡胶V形油封压缩40%在200℃/168h的条件下，橡胶V形油封不粘连。
Claims (2)
1.一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，其步骤为：
（1）加料：在滚筒式混合机中加入锻造石墨乳、弹丸粒子和橡胶制品，此三种物质的体积比为（0.5～2）：2000：（1000～2000），其中：弹丸粒子是砂粒或塑料粒子，弹丸粒子直径为0.3~3mm，弹丸粒子和橡胶制品总体积不超过滚筒容积的1/2；
（2）涂覆：旋转滚筒，使弹丸粒子和橡胶制品表面粘附锻造石墨乳，同时弹丸粒子与橡胶制品表面产生磨擦，锻造石墨乳均匀的附着在橡胶制品的表面；
（3）干燥：将涂覆过锻造石墨乳的橡胶制品在常温或在加温不超过80℃的状态下干燥，待橡胶制品表面的锻造石墨乳中的水分挥发完后，进入下一道工序；
（4）磨擦上光：将干燥后的橡胶制品和干燥的弹丸粒子同时放入干燥的滚筒内，旋转滚筒，弹丸粒子与橡胶制品表面产生磨擦，使石墨涂层光亮、均匀、牢固的附着在橡胶制品表面，旋转时间为5～25分钟，其中：干燥的弹丸粒子和干燥的橡胶制品总体积不超过滚筒容积的1/2。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶制品表面磨擦法涂覆石墨的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中涂覆时，滚筒的旋转转速为40～80转/分，旋转时间为5～20分钟；步骤（4）中磨擦上光时，滚筒的旋转转速为40～80转/分。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20120613 Assignee: MA'ANSHAN RUISHENG INDUSTRIAL TRADING CO.,LTD. Assignor: NANJING JINSANLI RUBBER & PLASTIC Co.,Ltd. Contract record no.: 2014320000038 Denomination of invention: Method for coating graphite on surface of rubber product by using friction method Granted publication date: 20130703 License type: Exclusive License Record date: 20140217 |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230515 Address after: No. 6, Longtai Road, Jiangbei new area, Nanjing, Jiangsu 210061 Patentee after: NANJING JINSANLI MACROMOLECULE SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: No.6 Longtai Road, Nanjing high tech Development Zone, Nanjing, Jiangsu 210061 Patentee before: NANJING JINSANLI RUBBER & PLASTIC Co.,Ltd. |