CN106567927B - 一种新型密封垫及其制造方法 - Google Patents

Abstract

为满足目前日益迫切的环境保护和人体健康保护要求，本发明提供了一种不使用石棉材料的新型密封垫，该密封垫主要由组成为云母纸、硅酸盐和粘胶剂的云母板制得，其中云母纸：60wt.％～80wt.％；硅酸盐：10wt.％～30wt.％；粘胶剂：1wt.％～10wt.％；云母板外部配有不锈钢材质面料。本发明所得新型密封垫具有非污染性、耐高温性好以及回弹补偿性优的特点，适用于所有密封领域，尤其适用于全型号车型汽车的密封，特别适用于汽车发动机排气系统的密封。外层不锈钢面料的配合，不仅可以形成闭合耐磨组件，还可以增加密封垫的使用寿命。本发明还提供了一种制备该新型密封垫的工艺方法，该制备方法制备工艺简单、快速、高效，制品精度高。

Description

一种新型密封垫及其制造方法

技术领域

本发明属于密封垫领域，特别是环保型汽车发动机排气系统用耐高温密封垫领域。

背景技术

密封垫作为常用密封装置被广泛运用于机械、石化、汽车、船舶、飞行器等各行各业，常见的密封垫主要由金属材料(铝、铅、铟、不锈钢等)、非金属材料(橡胶、塑料、陶瓷、石墨等)、复合材料(如橡胶-石棉板、气凝胶毡-聚氨酯)制成。其中，石棉又称“石绵”，指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品，是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质的总称。石棉由纤维束组成，具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。由于石棉具有这些优良特性，我国传统的耐高温密封垫领域广泛使用石棉作为密封垫的芯材或基材，特别是在汽车发动机的排气系统密封领域。但是，由于石棉纤维能引起石棉肺、胸膜间皮瘤等疾病，并且在国际上被公认为致癌物质，现国际、国内汽车行业全面禁止使用这种危险性物质。采用新型环保、耐温材料替代传统代石棉材料制备耐高温密封垫的需求迫在眉睫。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种新型密封垫，采用环保的云母材料替代非环保的石棉材料，不仅环保无污染、实用性强、满足性强，还符合国家对汽车产业強制性法律法规的规定，免除了使用过程对自然环境和人体健康危害和影响。

本发明的目的之一在于提供一种采用了新型环保材料的密封垫，其特征在于，所述密封垫由组成为云母纸、硅酸盐和粘胶剂的复合云母板制得。

所述复合云母板中各组分的含量为:云母纸：60wt.％～80wt.％；硅酸盐:10wt.％～30wt.％；粘胶剂：1wt.％～10wt.％。

所述复合云母板由以下步骤制得：

(1)将硅酸盐与粘胶剂混合；

(2)将步骤(1)所得混合体喷刷于云母纸表面，得到粘胶云母纸；

(3)将步骤(2)所得粘胶云母纸逐层堆叠至厚度0.1～40mm，得到云母初板。

(4)采用油压机将步骤(3)所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：150～300℃；模压压力：85～150MPa；稳压时间60～90秒。

该新型密封垫由如下步骤制得：

a.制备复合云母板材料；

b.设计制备模具，该模具的模具凸凹模刃口配合间隙为0.02～0.03mm；

c.将复合云母板材料置于步骤b所述模具中冲压，得到新型密封垫；冲压温

度为：常温；冲压力为：35-80kN。

所述硅酸盐为天然硅酸盐材料。

进一步的，本发明添加的硅酸盐材料为冷态和热态无有害物质释放的天然硅酸盐材料，主要为橄榄石、绿帘石、蒙脱土、辉石、角闪石、云母、高岭土、长石、石英等。

优选的，本发明添加的硅酸盐选用云母材料。

所述粘胶剂为耐高温阻燃型胶黏剂。

进一步的，经过云母石改进的云母板其板材呈银白色，耐温等级从传统的持续使用条件下耐温600℃提升到持续使用条件下耐温850℃。

进一步的，采用本发明所述工艺压力参数，可以增加密封垫的体积密度，使得密封垫具有抗物理性弯曲性好、耐振磨性优良、耐沖击性好、回弹率及补偿性高等优点，适用于垫片的耐冲剪成型，确保剪截面不松驰的质量要求。

优选的，为满足本发明所述工艺参数，本发明所选用的油压机的最大加热温度为900℃，工作面积为1200×800mm，油压压力为150MPa。

进一步的，该密封垫还包括面料和扣圈；云母板两侧附有面料，面料和云母板均开有通孔，扣圈通过面料和云母板上的通孔将面料和云母板连接在一起。

所述面料和扣圈由硬质材料制得。

进一步的，为增強垫片表面的抗磨性，本发明还在云母板组件两平面增加平面形状一样的不锈钢表面组件，因而增強了密封垫的抗磨性，提高其使用寿命。为使不锈钢组件与云母板组件能有机组合为一体，本发明使用扣圈连接面料和云母板，形成合为紧贴一体的密封垫体。

进一步的，该密封垫的适用温度为-40℃至850℃，适用于所有密封领域，尤其适用于全型号车型汽车的密封，特别适用于汽车发动机排气系统的密封。

本发明所述新型密封垫具有以下优点：

1.所用材料为环保型云母材料，代替了传统的非环保型石棉材料，因此，本发明所得新型密封垫，不仅环保无污染、实用性强、回弹补偿性强，还符合国家对汽车产业強制性法律法规的规定，免除了汽车使用过程对自然环境和人体健康危害和影响。

2.本发明所得新型密封垫，具有非污染性、耐高温性好以及回弹补偿性优的特点。

3.该密封垫的适用温度为-40℃至850℃，优良的回弹性使得本发明所得新型密封垫适用于所有密封垫领域，尤其适用于全型号汽车车型，特别适用于汽车发动机排气系统的密封。

4.外层不锈钢面料的配合，不仅可以形成闭合耐磨组件，还可以增加密封垫的使用寿命。

本发明的目的之二在于提供一种新型密封垫的制造方法，其特征在于，包括以下步骤:

(一)将10wt.％～30wt.％的硅酸盐与1wt.％～10wt.％的粘胶剂混合。

(二)将步骤(一)所得混合体喷刷于60wt.％～80wt.％云母纸表面，得到粘胶云母板；

(三)将步骤(二)所得粘胶云母纸逐层堆叠至厚度0.1～40mm，得到云母初板。

(四)采用油压机将步骤(三)所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：150～300℃；模压压力：85～150MPa；稳压时间60～90秒，得到复合云母板。

(五)设计制备模具，该模具的模具凸凹模刃口配合间隙为0.02～0.03m。

(六)将步骤(四)所得复合云母板置于步骤(五)所述模具中冲压，得到新型密封垫；冲压温度为：常温；冲压力为：35-80kN。

进一步的，为适用厚型云母耐热板材的冲剪切，确保剪截面不松驰的质量要求，本发明对模具凸凹模刃口配合间隙进行重新设计，常规模具凸凹模刃口配合间隙为0.01mm，而重新设计模具凸凹模刃口配合间隙为0.02～0.03mm，确保了对非金属云母厚型材料冲剪截面的不松驰的质量要求。

采用本发明所述工艺制备新型密封垫片的优点在于：

1.采用本发明所述工艺压力参数，可以增加密封垫的体积密度，使得密封垫具有抗物理性弯曲性好、耐振磨性优良、耐沖击性好、回弹率及补偿性高等优点，其关键是更适用于垫片的耐冲剪成型，确保剪截面不松驰的质量要求。

2.制备工艺简单、快速、高效。

3.制品精度高。

附图说明

图1为新型密封垫整体示意图；

扣圈1，面料2，云母板3；

图2为新型密封垫各组件示意图；

扣圈1，面料2，云母板3，面料上通孔4，云母板上通孔5；

图3为模具示意图；

模具凸凹模刃口配合间隙L。

具体实例

下面通过具体实施例进一步说明本发明。应该理解的是，本发明的实施例仅仅是用于本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的改进或简化都属于本发明要求保护的范围。

实施实例1

首先制备云母板：(1)将云母粉碎并与粘胶剂混合，然后将所得混合物喷刷于云母纸表面得到粘胶云母纸，每张粘胶云母纸均有15wt.％的云母、5wt.％的粘胶剂和80wt.％的云母纸构成；(2)将粘胶云母纸逐层堆叠至厚度为2.0mm，得到云母初板，采用油压机将所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：200℃；模压压力：105MPa；稳压时间60秒，得到尺寸为1000×800×2.0mm的复合云母板；(3)制备如图3所示模具，其中，模具凸凹模刃口配合间隙L为0.02mm；(4)将所得复合云母板置于模具中冲压，得到新型密封垫；冲压温度为：常温；冲压力为：40kN。

如图2所示，使用不锈钢钢材制得平面形状与云母板一样的不锈钢面料2，云母板3厚度2.0mm，不锈钢面料2厚度0.2mm。

如图1所示，使用椭圆形不锈钢扣圈1穿过云母板3中央椭圆形通孔5和两侧面料2中央椭圆形通孔4连接面料2和云母板3，得到新型密封垫。

所得新型密封垫的适用温度为-40℃至850℃，使用温度广，适用于所有密封领域，尤其适用于全型号车型汽车的密封，特别适用于汽车发动机排气系统的密封。

在云母板组件两平面增加不锈钢面料，可以增強密封垫的抗磨性，提高其使用寿命。通过加扣不锈钢扣圈，可以使不锈钢面料与云母板有机的组合为一体，合为紧贴一体的密封垫结构。

根据实际需要，面料与云母板的平面形状可以调整，两者的平面形状可以不相同；面料与云母板的层数可以不相同；面料与云母板的厚度可以不相同；面料与云母板的开孔位置可以不在密封垫的中央，开孔数量可以不是一个，孔型可以不是正椭圆型。

性能测试和主机厂道路实验：

将试制样件送四川理工学院材料实验室测试，其耐温性≥800℃、回弾率≥30％、无限制化学成份，结果符合客户性能规范要求。经公司实验室测试垫片整体气体密闭性优于其它材质垫片，达到≤0.2L/110KMP。东风柳州汽车公司道路测试≥10万公里。总体各项测试结果均满足客户規定的性能目标和规范要求。

实施实例2

首先制备云母板：(1)将高岭土粉碎并与粘胶剂混合，然后将所得混合物喷刷于云母纸表面得到粘胶云母纸，每张粘胶云母纸均有10wt.％的高岭土、30wt.％的粘胶剂和60wt.％的云母纸构成；(2)将粘胶云母纸逐层堆叠至厚度为40mm，得到云母初板，采用油压机将所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：300℃；模压压力：150MPa；稳压时间90秒，得到尺寸为1200×800×40mm的复合云母板；(3)制备模具，其中，模具凸凹模刃口配合间隙为0.02mm；(4)将所得复合云母板置于模具中冲压，得到新型密封垫；冲压温度为：常温；冲压力为：80kN。之后使用不锈钢钢材制得平面形状与云母板不一样的不锈钢面料，云母板厚度40mm，不锈钢面料厚度0.2mm。

最后使用扣圈，穿过云母板和两侧面料的圆形通孔连接扣圈固定面料和云母板，得到新型密封垫片。

所得密封垫的性能与实施实例1相似。

实施实例3

首先制备云母板：(1)将云母粉碎并与粘胶剂混合，然后将所得混合物喷刷于云母纸表面得到粘胶云母纸，每张粘胶云母纸均有1wt.％的云母、29wt.％的粘胶剂和70wt.％的云母纸构成；(2)将粘胶云母纸逐层堆叠至厚度为35mm，得到云母初板，采用油压机将所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：150℃；模压压力：85MPa；稳压时间60秒，得到600×500×35mm的复合云母板；(3)制备模具，其中，模具凸凹模刃口配合间隙为0.02mm；(4)将所得复合云母板置于模具中冲压，得到新型密封垫；冲压温度为：常温；冲压力为：35kN。

之后使用不锈钢钢材制得平面形状与云母板一样的不锈钢面料，云母板厚度35mm，不锈钢面料厚度0.2mm。最后使用扣圈扣圈，穿过云母板和两侧面料的圆形通孔连接扣圈固定面料和云母板，得到新型密封垫片。

所得密封垫的性能与实施实例1相似。

实施实例4

首先制备云母板：(1)将云母粉碎并与粘胶剂混合，然后将所得混合物喷刷于云母纸表面得到粘胶云母纸，每张粘胶云母纸均有5wt.％的云母、25wt.％的粘胶剂和70wt.％的云母纸构成；(2)将粘胶云母纸逐层堆叠至厚度为37mm，得到云母初板，采用油压机将所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：170℃；模压压力：90MPa；稳压时间70秒，得到尺寸为800×600×37mm的复合云母板；(3)然后制备模具，其中，模具凸凹模刃口配合间隙为0.02mm；(4)将所得复合云母板置于模具中冲压，得到新型密封垫；冲压温度为：常温；冲压力为：80kN。

之后使用钢材制得平面形状与云母板一样的钢面料，云母板厚度37mm，不锈钢面料厚度0.2mm。

最后使用扣圈，穿过云母板和两侧面料的中央椭圆形通孔连接面料和云母板，得到新型密封垫片。

所得密封垫的性能与实施实例1相似。

实施实例5

首先制备云母板：(1)将云母粉碎并与粘胶剂混合，然后将所得混合物喷刷于云母纸表面得到粘胶云母纸，每张粘胶云母纸均有10wt.％的云母、20wt.％的粘胶剂和70wt.％的云母纸构成；(2)将粘胶云母纸逐层堆叠至厚度为1.5mm，得到云母初板，采用油压机将所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：250℃；模压压力：110MPa；稳压时间80秒，得到800×700×1.5复合云母板；(3)制备模具，其中，模具凸凹模刃口配合间隙为0.03mm；(4)将所得复合云母板置于模具中冲压成形垫芯料，冲压温度为：常温；冲压力为：80kN。

之后使用不锈钢料制得平面形状与云母板一样的金属面料，云母板厚度1.5mm，不锈钢材料厚度0.2mm。

最后使用扣圈，穿过云母板和两侧面料的中央椭圆形通孔连接面料和云母板，得到新型密封垫片。

所得密封垫的性能与实施实例1相似。

实施实例6

首先制备云母板：(1)将云母粉碎并与粘胶剂混合，然后将所得混合物喷刷于云母纸表面得到粘胶云母纸，每张粘胶云母纸均有15wt.％的云母、5wt.％的粘胶剂和80wt.％的云母纸构成；(2)将粘胶云母纸逐层堆叠至厚度为10.0mm，得到云母初板，采用油压机将所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：200℃；模压压力：105MPa；稳压时间60秒，得到尺寸为1000×800×10.0mm的复合云母板；(3)然后根据制备如图3所示模具，其中，模具凸凹模刃口配合间隙L为0.02mm。(4)将所得复合云母板置于模具中冲压，冲压温度为：常温；冲压力为：80kN，冲压成形后得到新型云母板密封垫芯片。

所得密封垫的密封性能与实施实例1相似。

Claims (9)

1.一种新型密封垫，其特征在于，所述密封垫由组成为云母纸、硅酸盐和粘胶剂的复合云母板制得，所述复合云母板由以下步骤制得：

(1)将硅酸盐与粘胶剂混合；

(2)将步骤(1)所得混合体喷刷于云母纸表面，得到粘胶云母纸；

(3)将步骤(2)所得粘胶云母纸逐层堆叠至厚度0.1～40mm，得到云母初板；

(4)采用油压机将步骤(3)所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：150～300℃；模压压力：85～150MPa；稳压时间60～90秒，得到尺寸为600～1200×500～800×0.1～40mm的复合云母板。

2.根据权利要求1所述新型密封垫，其特征在于，所述复合云母板中各组分的含量为:云母纸：60wt.％～80wt.％；硅酸盐：10wt.％～30wt.％；粘胶剂：1wt.％～10wt.％。

3.根据权利要求1所述新型密封垫，其特征在于，由如下步骤制得：

a.制备复合云母板材料；

b.设计制备模具，该模具的模具凸凹模刃口配合间隙为0.02～0.03mm；

c.将复合云母板材料置于步骤b所述模具中冲压，得到新型密封垫；冲压温度为：常温；冲压力为：35-80kN，得到新型密封垫。

4.根据权利要求1所述新型密封垫，其特征在于，所述硅酸盐为天然硅酸盐材料。

5.根据权利要求1所述新型密封垫，其特征在于，所述粘胶剂为耐高温阻燃性胶黏剂。

6.根据权利要求1所述新型密封垫，其特征在于，该密封垫还包括：面料(2)和扣圈(1)；云母板(3)两侧附有面料(2)，面料(2)和云母板(3)均开有通孔，扣圈(1)穿过面料(2)和云母板(3)上的通孔将面料(2)和云母板(3)连接在一起。

7.根据权利要求6所述新型密封垫，其特征在于，所述面料和扣圈由不锈钢材质制得。

8.根据权利要求1至7任一所述新型密封垫，其特征在于，该密封垫适用于汽车发动机密封领域。

9.一种新型密封垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(一)将10wt.％～30wt.％的硅酸盐与1wt.％～10wt.％的粘胶剂混合；

(二)将步骤(一)所得混合体喷刷于60wt.％～80wt.％云母纸表面，得到粘胶云母板；

(三)将步骤(二)所得粘胶云母纸逐层堆叠至厚度0.1～40mm，得到云母初板；

(四)采用油压机将步骤(三)所得云母初板模压成型，模压工艺参数为：模压温度：150～300℃；模压压力：85～150MPa；稳压时间60～90秒，得到复合云母板；

(五)设计制备模具，该模具的模具凸凹模刃口配合间隙为0.02～0.03mm；

(六)将步骤(四)所得复合云母板置于步骤(五)所述模具中冲压，得到新型密封垫；冲压温度为：常温；冲压力为：35-80kN。