CN102746535A

CN102746535A - 密封压缩板及其制造方法

Info

Publication number: CN102746535A
Application number: CN2011101055760A
Authority: CN
Inventors: 邵彬
Original assignee: VALQUA SEAL PRODUCTS (SHANGHAI) CO Ltd
Current assignee: VALQUA SEAL PRODUCTS (SHANGHAI) CO Ltd
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明提供一种压缩率、拉伸强度以及低紧固面压下的密封性均优异的密封压缩板及其制造方法。根据本发明的密封压缩板，其包含以下成分(A)～(E)：(A)硅油；(B)非石棉类基材纤维，2～20重量％；(C)橡胶，10～40重量％；(D)加硫剂，0.1～5重量％；(E)填充材料，10～70重量％，其中，所述(A)硅油和(C)橡胶的重量比率，(A)/(C)＝1∶44～4∶44。

Description

密封压缩板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种密封压缩板及其制造方法。

背景技术

在化学工业、汽车、船舶、各种机器装置等技术领域中，广泛使用密封压缩板(joint sheet)。

在现有技术中，作为密封压缩板而广泛使用石绵类密封压缩板。该石绵类密封压缩板是通过将作为基材纤维的石绵和橡胶以及其它配合剂进行混炼而得到密封压缩板形成用组合物，进而将该密封压缩板形成用组合物供给至一对压辊之间，进行热压延，从而制成片状的密封压缩板(专利文献1)。

但是，近年来随着石绵资源枯竭而随之产生的难以获得的问题以及石绵对于人体的不良影响，因此，对于作为密封压缩板的成分之一的基材纤维，需要研究石棉的替代纤维。

作为上述替代纤维，已知有玻璃纤维、矿物纤维、碳纤维、陶瓷纤维等的无机纤维；以及芳香族酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺类纤维等的有机纤维。

作为利用上述替代纤维作为基材纤维而得到的非石棉类密封压缩板，已知提案有：由非石棉类基材纤维、橡胶、加硫剂和填充材料制成的密封压缩板(专利文献1、2)；上述密封压缩板的基材纤维成本较高。因此为了实现低成本化尽可能地减少基材纤维，通过较高的压延压力来提高板材的密封性以及应力松弛特性。

但是，由于成形压力很高造成上述密封板很硬，压缩量较小，所以在低预紧力的使用场合下使用时因压缩量较小而无法很好地与法兰面贴合，存在着低紧固面压下密封性不好的缺陷。

专利文献1：日本特开昭61-146860号公报

专利文献2：日本特开2004-51893号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种压缩率、拉伸强度以及低紧固面压下密封性均优异的密封压缩板及其制造方法。

本发明人为了解决上述问题进行了潜心研究，结果发现：通过以特定的重量比率配合硅油与橡胶，同时还配合非石棉类基材纤维、加硫剂以及填充材料，就能够提高产品的压缩率，确保产品的拉伸强度，并提升低紧固面压下的密封性，从而完成了本发明。

具体而言，本发明的一种密封压缩板，其包含以下成分(A)～(E)：

(A)硅油；

(B)非石棉类基材纤维，2～20重量％；

(C)橡胶，10～40重量％；

(D)加硫剂，0.1～5重量％；

(E)填充材料，10～70重量％，

其中，所述(A)硅油和(C)橡胶的重量比率，(A)/(C)＝1∶44～4∶44。

本发明的另一个目的在于提供一种密封压缩板的制造方法，其包括：

步骤(1)：将以下成分(A)～(E)分散在有机溶剂中，制备密封压缩板形成用组合物：

(A)硅油；

(B)非石棉类基材纤维，2～20重量％；

(C)橡胶，10～40重量％；

(D)加硫剂，0.1～5重量％；

(E)填充材料，10～70重量％，

其中，所述(A)硅油和(C)橡胶的重量比率，(A)/(C)＝1∶44～4∶44；

步骤(2)：将上述密封压缩板形成用组合物置于由热辊和冷辊构成的一对压辊之间进行热压延，得到片状物；以及

步骤(3)：将所述片状物从热辊侧剥离，得到密封压缩板。

根据本发明的密封压缩板，其压缩率、拉伸强度以及低紧固面压下的密封性均优异。并且，由于本发明的密封压缩板的压缩率高，板材柔软，所以在冲压成垫片时加工方便，可以减少对冲压刀具的磨损，加工性良好。

具体实施方式

以下分别对本发明的密封压缩板及其制造方法进行详细说明。

<密封压缩板>

本发明的密封压缩板包含以下成分(A)～(E)：(A)硅油、(B)非石棉类基材纤维、(C)橡胶、(D)加硫剂、以及(E)填充材料，以下分别进行详细说明。

(A)硅油

硅油具有良好的疏水性、润滑性、热稳定性。在制造密封压缩板的过程中，利用硅油的疏水性、润滑性可以调整搅拌过程中颗粒的大小，让硅油包覆在橡胶颗粒的外面。

硅油的热稳定性表现为耐热温度为180℃以下，因此在密封压缩板中添加硅油，在制造过程中，通过使硅油包覆在颗粒外，从而可以缓解橡胶的加硫，提高密封压缩板的压缩率以及低紧固面压下的密封性。本发明的密封压缩板在一些需要低预紧力的特殊使用场合，可以以高压缩率来很好地贴合法兰表面，从而发挥优异的密封效果。

作为本发明中所使用的(A)硅油，可以举出二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基乙基硅油等，其中，从价格低廉以及容易获得的角度考虑，优选二甲基硅油。

所述(A)硅油和在后文中详述的(C)橡胶的重量比率，即(A)/(C)＝1∶44～4∶44，优选为2∶44～4∶44，更优选为3∶44～4∶44。

如果(A)/(C)大于4∶44，则由于硅油过多会大幅降低橡胶的加硫，导致加硫不充分而降低密封压缩板的拉伸强度。如果(A)/(C)小于1∶44，则因为硅油的量太少，发挥不了阻挡加硫的作用，另外在形成密封压缩板过程中，也因为量太少发挥不了调整搅拌颗粒的作用，而造成加工性变差。

(B)非石棉类基材纤维

作为本发明中所使用的(B)非石棉类基材纤维，可以使用无机纤维和/或有机纤维。

具体而言，所述无机纤维为选自玻璃纤维、矿物纤维、碳纤维、陶瓷纤维、钛酸钾纤维、硅灰石、和矿棉纤维中的一种以上的物质。其中，从成本以及操作性的观点考虑，优选为矿棉纤维。

所述有机纤维为选自芳香族酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺类纤维、聚酯类纤维、聚乙烯醚类纤维、聚氯乙烯类纤维、聚尿素类纤维、聚氨酯类纤维、多氟烃、酚类纤维、纤维素类纤维、和聚对亚苯基苯并双噻唑纤维中的一种以上的物质。其中，从成本以及操作性的观点考虑，优选纤维素类纤维和芳香族酰胺纤维组合使用。

所述(B)非石棉类基材纤维在密封压缩板中的含量为2～20重量％，优选为10～20重量％。如果(B)非石棉类基材纤维的含量高于20重量％，则会出现密封压缩板的表面毛糙，引发密封性不良。如果含量低于2重量％，则会出现对橡胶的补强效果不足，引发板材强度不良。

(C)橡胶

作为本发明中所使用的(C)橡胶，可以使用在现有的密封压缩板中被广泛使用的橡胶。具体而言，可以举出例如丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、丁苯橡胶(SBR)、异戊橡胶(IR)、氯丁橡胶(CR)、顺丁橡胶(BR)、乙丙橡胶(EPM)、氟橡胶(FPM)、氯磺化聚乙烯(CSM)、乙烯醋酸乙烯橡胶(EVA)、氯化聚乙烯(CPE)、氯化丁基橡胶(CIR)、表氯醇橡胶(ECO)、丁基橡胶(IIR)、丙烯腈-异戊二烯橡胶(NIR)、反式-1，4-聚异戊二烯、硅橡胶、天然橡胶(NR)等。

从密封压缩板的加工性的观点出发，所述(C)橡胶在密封压缩板中的含量为10～40重量％。

(D)加硫剂

作为本发明中所使用的(D)加硫剂，可以使用硫磺、氧化锌、氧化镁、过氧化物、二亚硝基苯中的一种以上的物质。其中，优选硫磺。

加硫剂的作用在于与(C)橡胶发生化学反应而在橡胶分子之间产生架桥，从而改变橡胶的物性，使得橡胶从柔软、带粘性的热塑体变成强韧的热固体。

从密封压缩板的加工性的观点出发，所述(D)加硫剂在密封压缩板中的含量为0.1～5重量％。

(E)填充材料

作为本发明中所使用的(E)填充材料，可以使用在现有的密封压缩板中所使用的填充材料。具体而言，可以举出硅灰石(Wollastonite)、白碳黑、滑石、粘土、硫酸钡、云母、氧化镁等。这些填充材料可以单独使用1种或者组合两种以上使用。

从所述密封压缩板的加工性以及压缩率的观点出发，本发明的(E)填充材料在密封压缩板中的含量为10～70重量％。

其它成分

本发明的密封压缩板，除了含有上述(A)～(E)之外，在不影响本发明的效果的范围内，还可以含有加硫促进剂，例如噻唑类化合物、聚胺类化合物、亚磺酰胺类化合物、二硫代氨基甲酸盐类化合物、胺醛类化合物、胍类化合物、硫脲类化合物、黄原酸盐类化合物等。加硫促进剂的作用在于可使橡胶硫化速率加快而缩短加硫时间。

此外，还可以含有例如防老剂、表面活性剂、防焦剂、增塑剂、色料等其它成分。

在不影响本发明的密封压缩板的性能的范围内，上述这些成分在密封压缩板形成用组合物中的合计含量为0.1～5重量％。

<密封压缩板的制造方法>

根据本发明的密封压缩板的制造方法，其步骤(1)：将以下成分(A)～(E)分散在有机溶剂中，制备密封压缩板形成用组合物：

(A)硅油；

(B)非石棉类基材纤维，2～20重量％；

(C)橡胶，10～40重量％；

(D)加硫剂，0.1～5重量％；

(E)填充材料，10～70重量％，

步骤(3)：将所述片状物从热辊侧剥离，得到密封压缩板。

其中，步骤(1)中，首先使(C)橡胶溶解在例如甲苯等的橡胶用有机溶剂中，得到橡胶溶液；然后在该橡胶溶液中加入(D)加硫剂和(E)填充材料，接着加入(A)硅油，得到均匀的溶液或分散液；然后在该溶液或分散液中配合(B)非石棉类基材纤维，进行混炼，由此得到颗粒状的密封压缩板形成用组合物。

在步骤(2)中，作为具备冷辊和热辊的装置，可以使用公知的装置，例如sita公司生产的装置。并且，所述热辊的温度范围为120～160℃，所述冷辊的温度范围为20～50℃。

由于在热压延过程中，所述密封压缩板形成用组合物有时会有一部分附着在冷辊上。因此，为了防止这种粘附现象的产生，可以通过在冷辊和颗粒状的密封压缩板形成用组合物之间分布有机溶剂，或者，通过在颗粒状的密封压缩板形成用组合物的表面涂布有机溶剂，从而使冷辊表面浸润有机溶剂。

在步骤(3)中，将所述片状物从热辊侧剥离，从而得到密封压缩板。

[实施例]

以下通过实施例进一步对本发明进行详细说明，但是本发明并不限于这些实施例。

[实施例1]

首先，按照表1所示组成，将成分(A)～(E)分散在甲苯中，其中，甲苯的用量为：相对于成分(A)～(E)的合计量为1kg，甲苯的使用量为0.4L，由此得到颗粒状的密封压缩板形成用组合物。

随后，将上述密封压缩板形成用组合物进行热压延，其中，热辊的温度设置为130℃，冷辊的温度设置为30℃，由此得到片状物。

接着，将所述片状物从热辊侧剥离，从而得到实施例1的密封压缩板。

实施例2～4

按照表1所示组成，采用与实施例1同样的方法分别制造实施例2～4的密封压缩板。

比较例1～2

按照表1所示组成，采用与实施例1同样的方法分别制造比较例1～2的密封压缩板。

<试验方法>

将实施例1～4以及比较例1～2中得到的密封压缩板制成1.5mm厚的试验片，如下进行压缩率、拉伸强度、以及低紧固面压下的密封性的测定。结果一并在表1中显示。

压缩率

基于JIS R3453，测定压缩率。

拉伸强度

基于JIS R3453，测定拉伸强度。

低紧固面压下的密封性

将试验片插入法兰盘面间(JIS 10K)，并用扳手固定至10MPa，在内容流通0.7MPa的氮气，用水上置换法收集从法兰盘处泄漏的氮气，并测定其容积。其中，容积越小代表密封性越好，反之，容积越大则代表密封性越差。

表1(重量％)

关于表1的说明：

二甲基硅油¹⁾：上海楚芸佳有机硅材料有限公司制

芳香族酰胺纤维²⁾：杜邦公司制

纤维素纤维³⁾：无锡绿建科技有限公司制

矿棉纤维⁴⁾：日东纺织公司制

NBR⁵⁾：Zeon公司制

从表1可以看出，本发明的实施例1～4的密封压缩板在压缩率、拉伸强度和低紧固面压下的密封性均优异。而比较例1的密封压缩板由于未添加硅油，因此压缩率显著下降，比较例2的密封压缩板由于添加过量硅油，因此拉伸强度显著下降。

Claims

1.一种密封压缩板，其特征在于，

包含以下成分(A)～(E)：

(A)硅油；

(B)非石棉类基材纤维，2～20重量％；

(C)橡胶，10～40重量％；

(D)加硫剂，0.1～5重量％；

(E)填充材料，10～70重量％，

2.根据权利要求1所述的密封压缩板，其特征在于，

所述(A)硅油和(C)橡胶的重量比率，(A)/(C)＝2∶44～4∶44。

3.根据权利要求1所述的密封压缩板，其特征在于，

所述(A)硅油为选自二甲基硅油、甲基苯基硅油和甲基乙基硅油中的任意一种物质。

4.根据权利要求1所述的密封压缩板，其特征在于，

所述(B)非石棉类基材纤维为无机纤维和/或有机纤维。

5.根据权利要求4所述的密封压缩板，其特征在于，

所述无机纤维为选自玻璃纤维、矿物纤维、碳纤维、陶瓷纤维、钛酸钾纤维、硅灰石、和矿棉纤维中的一种以上的物质。

6.根据权利要求4所述的密封压缩板，其特征在于，

所述有机纤维为选自芳香族酰胺纤维、聚烯烃纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺类纤维、聚酯类纤维、聚乙烯醚类纤维、聚氯乙烯类纤维、聚尿素类纤维、聚氨酯类纤维、多氟烃、酚类纤维、纤维素类纤维、和聚对亚苯基苯并双噻唑纤维中的一种以上的物质。

7.根据权利要求1所述的密封压缩板，其特征在于，

所述(D)加硫剂为选自硫磺、氧化锌、氧化镁、过氧化物、和二亚硝基苯中的一种以上的物质。

8.一种如权利要求1～7中任意一项所述的密封压缩板的制造方法，其特征在于，

包括：

(A)硅油；

(B)非石棉类基材纤维，2～20重量％；

(C)橡胶，10～40重量％；

(D)加硫剂，0.1～5重量％；

(E)填充材料，10～70重量％，

步骤(3)：将所述片状物从热辊侧剥离，得到密封压缩板。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，

所述热辊的温度范围为120～160℃，所述冷辊的温度范围为20～50℃。

10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，

在所述步骤(2)中，进一步使冷辊表面浸润有机溶剂。

11.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，

所述有机溶剂为甲苯。