CN103183852A - 一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料及制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料及制造工艺。所述橡胶组件材料主要原料为：氢化丁腈橡胶、高耐磨炭黑、耐磨润滑剂、甲基丙烯酸镁、硫化剂BIBP等。本发明工艺处理的高压油封产品，具有良好的耐高压、抗撕裂及良好的耐磨性能，从而保证了其良好的密封性及安全耐久性能。本发明提高了产品的耐磨性、撕裂性能，解决了产品在高压情况下磨损泄露等技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料及制造工艺。
背景技术
高压油封由骨架、橡胶组成，主要用于液压马达，密封对象为液压油。该马达处油封直接承受很高的压力，正常工作压力为15-20Mpa，最高承受压力30Mpa，转速为最大1000RPM，要求产品按照上述工况300小时无泄漏。目前国内生产的此类产品存在诸多质量问题，如高压下产品出口撕裂，磨损严重，骨架和橡胶材料之间出现局部的脱胶等。
CN101724212A涉及一种节能油封橡胶组合物，包括下述重量份数的原料：氟橡胶75～95，聚四氟乙烯25～50，填料25～50，加工助剂0.5～2，着色剂0.2～8，硫化剂4.3～12.5。
CN1786066A公开了一种具有超强的耐酸、耐磨能力橡胶材料及其制备方法，它含有以下原料：氯磺化聚乙烯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸镁、炭黑、填料、齐聚酯、硫化剂、促进剂。其制备方法将氯磺化聚乙烯橡胶等橡胶原料置于密炼机中，在160～170℃条件下，塑炼时间4min～10min；加入聚四氟乙烯粉在160～170℃条件下，塑炼时间4min～6min；加入甲基丙烯酸锌等，在155～165℃塑炼6min～8min，停机，翻仓出料，凉至65℃以下使用；在开炼机中加入硫化剂、硫化活化剂，在≤65℃条件下，吃料完毕后，打上三角包四遍，在辊距0.5～0.8mm下薄通六遍，下3～4mm厚片。
现有技术中提供的橡胶材料难以满足高压油封对耐高压、耐磨损、耐久性等的要求。
发明内容
针对现有的生产此类高压油封存在的上述问题，本发明的目的是提供一种具有良好耐高压、耐磨损、高撕裂及耐久试验达到300h以上的液压马达用高压油封的橡胶组件材料及制造工艺。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
氢化丁腈橡胶（HNBR）是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能（对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好）；并且由于其高度饱和的结构，使其具有良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能（对氟利昂、酸、碱具有良好的抗耐性），优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能；同时氢化丁腈橡胶还具有高强度，高撕裂性能、耐磨性能优异等特点，是综合性能极为出色的橡胶之一。本发明所述的氢化丁晴橡胶的重量份数可选择80.01～119.9，84～112，86.7～107，90～104.2，93.4～100.8，96～98.7，97等，皆可用于实施本发明。
硫化剂能使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性剂强度增加。除了某些热塑性橡胶不需要硫化外，天然橡胶和各种合成橡胶都需配入硫化剂进行硫化。本发明所述的硫化剂的重量份数可选择3.01～6.98，3.34～6.58，3.6～6.23，4.03～6.05，4.3～5.8，4.56～5.3，4.8～5.04，4.95等，皆可用于实施本发明。
高耐磨炭黑是硬质炭黑中最常用的一个品种，由油炉法生产，粒径为26～30nm，比表面积80～110m2/g，氧含量0.5%～1.0%，氢含量0.27～0.34%，密度1.8g/cm3左右。高耐磨炭黑赋予橡胶制品的拉伸强度、撕裂强度、耐磨和老化性能仅次于中超耐磨炭黑，用于轮胎胎面可提高耐磨性和耐穿刺等性能。本发明所述的高耐磨炭黑的重量份数可选择30.01～49.9，32～46.7，35.5～44，37～41，38.7等，皆可用于实施本发明。
甲基丙烯酸镁是不饱和有机酸的二价金属盐。用甲基丙烯酸镁硫化橡胶，可获得盐型交联键，以CDP为引发剂，能有效的硫化橡胶。硫化胶具有较高的强伸性能以及耐高温、低温性能，特别是有较高的硬度、强力、抗撕性和与金属的粘结性能和耐疲劳性能，并可降低白碳黑强轻胶料的永久变形，有显著的耐温、耐油、耐高压的特殊性能。本发明所述的甲基丙烯酸镁的重量份数可选择5.02～9.96，5.3～9.5，5.78～9.22，6～9.07，6.43～8.76，7～8.2，7.6等，皆可用于实施本发明。本发明选用甲基丙烯酸镁作为橡胶交联助剂与炭黑一起组成良好的补强体系，不仅可以提高材料的拉伸强度和定伸应力，而且可以提高橡胶材料和金属的粘合性能，从而提高了产品高压下的密封能力。
间接法氧化锌一般以锌锭为原料，锌在石墨坩埚内于1000℃的高温下转换为锌蒸汽，随后被鼓入的空气氧化生成氧化锌，并在冷却管后收集得氧化锌颗粒。间接法氧化锌在本发明中用作硫化活性剂、补强剂及着色剂。本发明所述的间接法氧化锌的重量份数可选择2.01～7.96，2.4～7.56，2.88～7.21，3～7.05，3.45～6.85，3.7～6.4，3.96～6，4.3～5.7，5.2等，皆可用于实施本发明。
硬脂酸锌作为橡胶活性剂能促进橡胶的硫化、活化和补强防老化作用，能加强硫化过程，达到稳定性、加工安全性提高，大幅度降低不良率，提高橡胶制品耐撕裂性、耐磨性，同时，可提高橡胶产品的抗老化、抗挠裂性能。本发明所述的硬脂酸锌的重量份数可选择0.51～1.49，0.58～1.42，0.7～1.25，0.77～1.2，0.8～1.11，0.86～1.04，0.9～1，0.94等，皆可用于实施本发明。
橡胶在长期应用中受热、氧、光等环境条件的影响，会发生老化降解。同时在生产过程中受热、机械加工的剪切作用，会发生分解和分裂现象。因此，为了防止氢化丁腈橡胶的老化和分解，需加入防老剂。本发明所述的防老剂的重量份数可选择1.01～2.96，1.3～2.6，1.45～2.44，1.6～2.23，1.79～2.1，1.86～2，1.93等，皆可用于实施本发明。
耐磨润滑剂在本发明中主要起到润滑、提高橡胶耐磨性能的作用。本发明所述的耐磨润滑剂的重量份数可选择5.01～19.9，5.4～18.2，7～16，7.8～14.7，8.5～12，9.1～11.4，9.9～10.2等，皆可用于实施本发明。
脱模剂是一种介于模具和成品之间的功能性物质，是防止橡胶、塑料、弹性体或其他材料的模制品、层压制品等粘结到模具或其他板面，起易于脱离作用的一类加工助剂。本发明所述的脱模剂的重量份数可选择0.51～1.49，0.54～1.33，0.7～1.2，0.78～1.17，0.85～1.07，0.99～1.02等，皆可用于实施本发明。
作为本发明的优选技术方案，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
本发明所述硫化剂为硫化剂BIBP和/或硫化剂双2.5，优选硫化剂BIBP。硫化剂BIBP的硫化、交联效果好，生产的产品比较稳定，同时其添加量小，味道也较小。
本发明所述防老剂选自防老剂KY-405、防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂4020、防老剂DNP或防老剂MB中的一种或至少两种的混合物，优选防老剂KY-405和/或防老剂DNP，进一步优选防老剂KY-405。典型但非限制性的例子包括防老剂KY-405，防老剂4010NA，防老剂DNP，防老剂RD和防老剂MB的组合，防老剂KY-405和防老剂4020的组合，防老剂KY-405、防老剂4010NA和防老剂DNP的组合，防老剂RD、防老剂KY-405、防老剂4020和防老剂DNP的组合等。防老剂KY-405可用作氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、聚氨酯等胶黏剂的非污染型胺类防老剂，对因热、光、臭氧等引起的老化防护效能好。
本发明所述耐磨润滑剂为改性四氟乙烯粉。本发明中选用的耐磨润滑剂是经过表面活化处理改性的四氟乙烯粉，添加此材料可明显提高材料的耐磨性能，从而提高了产品高压下的磨损性能。
本发明所述脱模剂为脱模剂proflower18和/或脱模剂proflower15，优选脱模剂proflower18。
作为本发明的优选技术方案，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
作为本发明的最优选的技术方案，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述橡胶组件材料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
本发明的目的之二在于提供一种利用如上所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件进行硫化处理；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
步骤（3）所述硫化处理的压力为180～200kgf/cm2，例如可选择180.01～199.6kgf/cm2，183～195kgf/cm2，186.7～192.3kgf/cm2，188～190.2kgf/cm2，等，优选190kgf/cm2。
所述硫化处理的温度为165～175℃，例如可选择165.02～174.9℃，167～172.5℃，170.3～170.9℃等，进一步优选170℃。
所述硫化处理的时间为180～270s，例如可选择180.01～269.8s，184～266s，186.7～260.1s，198～246s，204.7～230s，211～227s，221s等，进一步优选240s。
一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料及制造工艺，所述工艺包括以下步骤：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在180～200kgf/cm2，165～175℃条件下进行硫化处理180～270s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
在本发明中，液压马达上的高压油封采用混炼胶，其主要原料为：氢化丁腈橡胶、炭黑、间接法氧化锌、耐磨润滑剂、硫化剂BIBP等，经本发明工艺处理的液压马达用高压油封，具有耐高压、耐磨损、高撕裂及耐久试验达到300h以上的良好性能，从而保证了其良好的密封性及安全耐久性能。
本发明通过各原料组份之间、工艺步骤之间的联合作用，提高了产品的耐磨，耐高压、与金属的粘合性能，解决了高压情况下磨损泄露等技术问题，为液压马达上的密封提供了安全可靠的密封环境。本产品的成功开发，替代了中高压油封依赖进口，实现产品国产化，提高了国产高压油封的市场竞争力。
附图说明
图1是本发明实施例的工艺流程图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在200kgf/cm2，165℃条件下进行硫化处理270s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
实施例2
一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在180kgf/cm2，175℃条件下进行硫化处理180s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
实施例3
一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在190kgf/cm2，160℃条件下进行硫化处理200s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
实施例4
一种用于液压摆线马达上高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造用于液压摆线马达上高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在195kgf/cm2，175℃条件下进行硫化处理230s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
实施例5
一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在180kgf/cm2，165℃条件下进行硫化处理198s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
实施例6
一种用于液压摆线马达上高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造用于液压摆线马达上高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在198kgf/cm2，170℃条件下进行硫化处理250s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
实施例7
一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在188kgf/cm2，169℃条件下进行硫化处理189s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
实施例8
一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在200kgf/cm2，173℃条件下进行硫化处理198s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
实施例9
一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在200kgf/cm2，175℃条件下进行硫化处理230s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
实施例10
一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
利用如上所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺步骤如下：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后检测合格的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在190kgf/cm2，170℃条件下进行硫化处理240s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
经本发明制得的高压油封具有良好的耐磨性能，不仅满足高压30MaP下的耐磨性能，且撕裂强度高，唇口不易变形，加工工艺优异，与金属粘合较好，使用过程中不易脱落。而已有技术高压油封大多采用高补强炭黑补强，生热较高，耐磨性能差。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的制造工艺，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种液压马达用高压油封的橡胶组件材料，其特征在于，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
2.如权利要求1所述的橡胶组件材料，其特征在于，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
3.如权利要求1或2所述的橡胶组件材料，其特征在于，所述硫化剂为硫化剂BIBP和/或硫化剂双2.5，优选硫化剂BIBP；
优选地，所述防老剂选自防老剂KY-405、防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂4020、防老剂DNP或防老剂MB中的一种或至少两种的混合物，优选防老剂KY-405和/或防老剂DNP，进一步优选防老剂KY-405。
4.如权利要求1-3之一所述的橡胶组件材料，其特征在于，所述耐磨润滑剂为改性四氟乙烯粉；
优选地，所述脱模剂为脱模剂proflower18和/或脱模剂proflower15，进一步优选脱模剂proflower18。
5.如权利要求1-4之一所述的橡胶组件材料，其特征在于，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
6.如权利要求1-5之一所述的橡胶组件材料，其特征在于，所述橡胶组件材料按重量份数包括以下组份：
7.一种利用如权利要求1-6之一所述的橡胶组件材料制造液压马达用高压油封的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件进行硫化处理；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
8.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，步骤（3）所述硫化处理的压力为180～200kgf/cm2，优选190kgf/cm2；
优选地，所述硫化处理的温度为165～175℃，进一步优选170℃；
优选地，所述硫化处理的时间为180～270s，进一步优选240s。
9.如权利要求7或8所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
（1）按照配方量准备原料，将原料放入密炼机得到混炼胶，并过滤；
（2）将过滤后的混炼胶放入开炼机热炼后进行挤出成型，得到橡胶成型件；
（3）将橡胶成型件在180～200kgf/cm2，165～175℃条件下进行硫化处理180～270s；
（4）将硫化处理过的产品进行修边、检验、包装、入库。
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