CN1076557A - 封闭件端部密封装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于联接封闭件或用于终端的端部密封装 置(18),包括一个由柔性弹性材料制成的芯部(20)和 一个尾部(22),芯部(20)具有外周边(30)和延伸穿过 芯部(20)的开孔(24),开孔(24)与外周边连通,尾部 (22)与芯部周边形成整体并从其伸出,尾部(22)用于 缠绕芯部和置于芯部开孔中的电缆,以填满芯部和封 闭件端部表面之间的空间。

Description

本发明一般涉及一种适合自身密封的密封装置,它用在进入使电缆联接或终止的封闭件端部的电缆上,另一方面涉及一种改进的环境密封装置,以限止流体流入或流出封闭件。
用于电缆联接封闭件或终端封闭件的端部密封装置的有关先有技术提供出各种适配于各种各样的电线或电缆直径和各种各样的封闭件端部的系统。这些端部密封装置中的一种在美国专利No.4,902,855中得到说明并转让给了本申请的受让人。这种端部密封装置包括一个配接在一或多根电缆周围的泡沫材料套环,一个圆环安装在套环的周围,圆环切削成配接在最终联接的电缆的周围,圆环有一个切口,该切口将内部开孔连接到外部周边上,并沿着一条与内部开孔成切向的路径。
美国专利No.4,963,698说明一种密封电缆的物件和用于密封两电缆之间区域和电缆从封闭件出来的那个周围区的方法。该物件包括一个聚合凝胶的成形件,这种聚合凝胶的锥入度数值为约30至约400(10-1mm),延伸率为25%至约850%。凝胶类在先有技术中是众所周知的,例如硅酮基凝胶类、聚氨酯基凝胶类或聚苯乙烯丁二烯苯乙烯、聚苯乙烯-异戊间二烯-苯乙烯,以及聚苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯块状共聚物基凝胶类。发明人优先采用包括一种交叉键合非硅酮共聚物的类凝胶成分,这种共聚物具有小于10摩尔百分率的烯属不饱和含量并具有分散于其间的液体和填料,液体的重量为液体和共聚物总重量的约20%至约95%,填料为0至0.3体积比率。成形件最好具有许多小孔,小孔最好稍许小于电缆的线径。凝胶能够扩展,以容纳线径增大的电缆。有一条缝隙从每个小孔的边缘延伸到成形件的外缘,使得成形件可以围绕电缆安置而不触及电缆的自由端部。图4、图5和图6例示这种物件的形状。
法国专利1,168,267中举例说明了类似形状的物件。1990年5月17日公开的PCT(专利合作条约)申请WO90/05401也公开了一种围绕许多根电缆配接的端部密封装置,它用一种凝胶也即一种填充了液体的聚合物成分制成,这种凝胶最好具有30至400(10-1毫米)范围的锥入度数值,大于100%的拉伸极限,至少在100%拉伸时仍呈现弹性变形。成分或者可以包含三维交叉键合分子结构,也可以仅仅是其性质好象它包含了此种分子结构(类凝胶)。特定例子和最佳性能将在后面给予说明,它将使人了解凝胶可以包含一种胶粘剂,后者有助于将凝胶粘附在其基底上,也有助于自身的粘合。
这些先有技术端部封闭件并没有公开这样一种端部密封物件,这种端部密封物件能够将各种各样线径不同的电缆和电线密封到不同直径的一或多个封闭件上,它包括一个具有许多个与外周边连通的开孔的芯部和一个缠绕的尾部,该尾部适合于围绕芯部的周边至少缠绕一整圈,以便在电缆之间和围绕电缆对着封闭件的内表面进行密封。
本发明提供一种端部密封装置,用于密封定位电缆用的封闭件或终端盒的端部区域以及电缆的周围区域,以便利用整体的芯部和缠绕的尾部限制湿气进入封闭件。
这种端部密封装置适合于密封电缆之间与电缆和封闭件之间的空间,以限制流体通过密封装置,该密封装置包括一个弹性柔性材料的主体件。一种这样的材料是可以具有自身粘合性能的凝胶材料。主体件包括一个芯部和一个尾部,芯部具有一个外周边表面和相对的端部以及形成至少一对圆筒形开孔的壁机构,开孔通过两端之间的芯部。形成每个开孔的壁机构在周边表面上开始和结束,在芯部中形成弧形表面,使得每个开孔与芯部的外周边表面连通,形成一个通每个开孔的入口槽。尾部与芯部表面形成一体并从其延伸,同时尾部具有足够的长度去缠绕主体的外周边表面,以覆盖所有开孔的入口槽。尾部的一个表面通常沿形成一个开孔的壁机构的切向延伸,并终止在一个通到厚度减小的边缘的斜坡中。
芯部可以具有适应封闭件端部的不同形状,它可以是长椭圆形的、圆形的、椭球形的或具有中凸周边表面的其他形状,同时它形成了许多个与周边连通的开孔。开孔可以具有不同的尺寸即直径。
开孔通常比准备安置在开孔中的电缆的外径要小,同时芯部是弹性的,以便围绕电缆的外表面扩展,而尾部将密封芯部和封闭件内表面之间的电缆部分。
尾部可以逐渐减小到一个较窄的自由端部,它可以沿横向减薄,使得尾部的边缘向着自由端部具有不同的厚度,或者沿截面是锥形的,当缠绕电缆时形成一个锥形的密封装置,尾部可以开缝,以便易于缩短尾部,尾部可以在一个表面上形成一个凸部或棱而在其相对的表面上形成一个沟槽,以增大沿轴向移动缠绕好的尾部时所需要的力。
下面将参考附图进一步说明本发明,附图中:
图1是按照本发明所述的一个实施例形成的端部密封装置的透视图;
图2是另一个实施例的端视图,为了图示方便起见其尾部部分省去;
图3是另一个实施例的端视图;
图4是又一个实施例的端视图;
图5是按照本发明所述的端部密封装置的端视图,其尾部围绕芯部和三根电缆缠绕;
图6是按照本发明所述的端部密封装置的底视图;
图7是从图1中7-7线位置表示的尾部的截面图;
图8是一种变型成为容易缩短的端部密封装置的尾部的细部图;
图9是沿图1中7-7线载取的另一个截面图,表示端部密封装置的尾部的另一种变型;
图10是包括本发明的一种端部密封装置的又一个实施例的端视图;
图11是图10的端部密封装置的端视图,该装置缠绕了两根导线和一个用来堵塞一个开孔的插塞。
本发明的端部密封装置适用于密封架空封闭件、埋地封闭件或基座封闭件的端部,以限制流体进入或逸出封闭件。
现在将参考附图更详细地说明本发明的端部密封装置,附图中相同的参考编号表示相同的部件。
端部密封装置15是由一种能够铸造或模制成固体件或挤压和切割成分立的端部密封装置的材料制成的。优选材料为断裂时延伸率至少达100%最好达200%的凝胶类材料,肖氏OO硬度值为约10至约50,1/4锥入度数值为约10至60。适用的凝胶类材料包括聚氨酯类和聚酯类。优选的凝胶类材料包括聚氨酯类、聚脲类及它们的混合物,它们是从聚异氰酸酯与液体或似液体多元醇或聚胺的反应中衍生出来的。
适用的有机异氰酸酯组分包括具有所需官能度的任何合适的异氰酸酯,如二异氰酸酯。术语异氰酸酯也包括以异氰酸酯封端的预聚合物。聚异氰酸酯可以是线性的或分枝的、脂肪族的、环脂肪族的、芳基脂肪族的、杂环的或芳香族的。这样的例子包括二聚物酸式二异氰酸酯(DDI)、二异氰酸异佛尔酮(IPDI,1-异氰酸根络-3,3,5-三甲基-5-异氰根甲基-环己烷)、4,4′-二异氰酸二苯甲烷(MDI)、4,4′-甲叉-双(二异氰酸环己酯)(H12MDI)及它们的混合物。
异氰酸酯应该以充分的量存在,以形成小于约150的异氰酸酯指数,最好小于约100。每个组分的当量可以通过用当量重量除每种组分部分的实际重量来计算。此处的当量重量是根据活性氢基团数目而不是含活性氢的原子数目计算的。用于测定活性氢的泽热维持诺夫(Zerewitnoff)试验是在美国化学杂志(Journal    of    the    American    Chemical    Society)第49卷第3181页(1927年)中说明的。
本发明中适用的多元醇是性能良好的带二或三官能团多元醇的液体或似液体多元醇。合适的多元醇可以选自以氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯、四氢呋喃、表氯醇或它们的混合物为基础的聚醚多元醇,蓖麻醇酸衍生物如蓖麻油、聚酯多元醇、聚胺或聚酯胺多元醇,含三胺的多元醇如羟乙基酰胺、丙氧基酰胺或胺类,从丁二烯聚合物或共聚物衍生的聚碱二烯多元醇及其氢化衍生物,聚缩醛类,含羟基的聚碳酸酯,多羟基(甲基)丙烯树脂,聚硫酯多元醇等等。同样适用的为含有分散形式或溶解形式的细分有机聚合物的多羟基化合物,如分散聚合物多元醇、接枝共聚多元醇、溶液共聚多元醇或它们的混合物。聚合多元醇可以是含高分子量聚加合物的多元醇或接枝共聚多元醇,前者如在先有技术中被称作PIPA或PHD多元醇的聚脲类或聚联二脲类或聚氨酯脲类,后者是用乙烯基聚合作用改性的多元醇。
合适的聚合胺类包含多于一个的能与异氰酸根基团反应的初级或次级的氨基基团,例子为从聚醚多元醇的胺化中衍生的用胺基取代了大多数羟基的聚氧稀化聚胺类,聚酰胺基胺类,或从二聚脂肪酸衍生的聚胺类,胺封端的聚丁二烯类,胺封端的聚四氢呋喃,胺终止的聚丁二烯-丙烯腈共聚物,胺封端的聚醚类,含部分脲的聚胺类,氰乙基化胺封端的聚氧丙烯醚,或它们的混合物。
包含至少两个异氰酸酯反应氢原子的低分子量增链或交联剂(分子量从约50到约400)也可以按照本发明使用。适用的例子包括初级或次级的链烷胺类,脂肪族的、环脂肪族的、芳香族的、芳基脂肪族的或杂环的胺类,低当量的胺起始的聚醚多元醇类,蓖麻醇衍生物类,含羟基的有机磷酸酯类,等等。
优选的凝胶类也包括补充剂或增塑剂。适用的碳氢补充剂包括这样的基团,如聚α烯烃类、环状聚烯烃类、石油类、菜蔬油类、蓖麻油、环烷基油类、石蜡油类、合成油类、氢化三联苯类、松油或煤焦油或其他萜烯衍生物。也可以使用许多种酯类,包括己二酸酯、酞酸酯、苯偏三酸酯,以及带脂肪酸酯类的环戊二烯共聚物、聚合聚酯类、松香酯类、丙烯酸酯类、环氧化脂肪族材料、蓖麻醇衍生物、磷酸或氢化磷酸酯类,等等。在制备聚氨酯类过程中用到的惯用催化剂此处也可以利用。代表性的催化剂包括叔胺催化剂(包括1,8-重氮松香环〔5.4,0〕+-7-碳烯(DBU)及其盐类,三亚乙基二胺及其类似物,以及锡、锌、铋、铅、铁等的有机金属催化剂。目前优先使用的是Bi-Cat8,这是一种新癸酸铋/锌混合物。
优选的凝胶成分也包括空心微球体。微球体可以是玻璃的、聚合物的或陶瓷的,玻璃的微球体如明尼苏达采矿和制造公司即3M公司出产的商标为Scotchlite的微球体,聚合物的微球体如诺贝尔工业公司出产的商标为Expancel的551DE、联合碳化物公司出产的U-CAR微求体和Pierce    &    Stevens(皮尔斯和斯蒂文斯)公司出产的商标为Dualite的M6001AE,陶瓷的微球体如Zeelan(齐兰)工业公司出产的商标为Zeeosphere的X-40。这种微球体也要以用一种例如3-缩水甘油氧化丙基三甲氧基硅烷之类的硅烷偶合剂或润湿剂,使树脂能有效地润湿微球体。
也可以使用附加的填料,如玻璃纤维、石墨纤维、纤维状材料、碳黑、云母、硅酸盐、碳酸盐、发烟硅石等等。
其他有用材料包括弹性体、胶粘剂和闭孔泡沫材料。适用的弹性体可以是任何在室温时为固体的热塑性弹性体,具有从约150%至约500%的延伸率和约10至约75的肖氏A硬度。合适的材料包括天然橡胶、异丁烯橡胶、EPDM橡胶、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚酯、聚氨酯、热塑性烯烃、氯丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物(无规或块状)、苯乙烯-异戊间二烯共聚物(无规或块状)、丙烯腈-丁二烯共聚物,它们的混合物和它们的共聚物。块状共聚物可以是线性的、辐射形的或星形的构型并可以是二块状(AB)或三块状(ABA)共聚物或它们的混合物。
可从市场上买到的弹性体包括那些以商标Kraton出售的弹性体如Kraton1107、Kraton1650、Kraton1657和那些以商标Cari-flek出售的弹性体,两者都由壳牌化学品公司生产。也可以使用那些由火石公司生产的商标为Stereon的弹性体,以及那些商标为Hy-car的弹性体,等等。这样的弹性体可以增塑而形成同样适用的胶泥,可以与其他材料结合,或可以发泡,如Uniroyal(尤尼劳亚尔)公司出产的商标为Insolite的产品。
在本发明的端部密封装置中使用的任何组分可以包括辅助物料,如溶剂、填料、颜料、抗氧化剂、流动剂、杀菌剂、表面活化剂、碳黑、阻燃剂等等。
如几幅附图中所示,端部密封置15、15a、15b、15c、15d各包括一个具有芯部20、20a、20b、20c、20d和尾部22、22a、22b、22c、22d的主体18。
图1中主体18具有从端部形成圆形的芯部20,芯部20具有许多个由半圆壁25形成的开孔24,半圆壁25在端部26之间延伸,图1中仅示出了一个端部。壁25在芯中20的外周边表面30上开始和结束,形成与开孔24连通的槽形开孔,使芯部20可以安置在圆形电缆或电线的周围。尾部22从一个开孔24处延伸。尾部22的内表面32从一个开孔24伸出,通常与形成开孔24的壁25成切线。尾部22在接近自由端部36之前沿其长度具有大体均匀的厚度和截面,在接近自由端部36处尾部22的厚度开始减小或向着自由边缘变薄,以便在尾部缠绕芯部的周边表面30和置于每个开孔24中的电线或电缆(如果有的话)的暴露部分之后,形成一个向着尾部外表面34的平稳过渡。
图2例示一种按照本发明所述的端部密封装置15a,其中芯部20a形成一对开孔24a。图3例示一种端部密封装置15b,其中芯部20b具有围绕外周边表面30b设置的不同直径的开孔24b。图4例示一种具有多个非对称开孔24c的芯部20c。
尾部22也可以具有许多种构型。但是重要的是,尾部22的长度足以缠绕芯部22的外周边表面30至少一圈,即围绕中心至少约360°。但是,尾部22可以具有大于芯部22的外周边圆周的任何给定的长度。
图5例示缠绕芯部20c的尾部22,尾部22缠绕芯部20超过一圈,密封装置中安置了三根电缆28。
图6例示尾部22a也可以沿长度方向变窄以改变尾部的宽度,使得它在接近自由端部36处变得更窄。
图7例示尾部22b不管其宽度是均匀的还是逐渐减小的也都可以沿横向变薄,使密封装置的内端具有与外端不同的外径,形成一种直径逐渐变细的或锥形的端部密封装置。在这个实施例中,尾部22b的相对两侧沿尾部的长度具有不同的厚度。其次,边缘的厚度或线度可以向着自由端部减小。尾部可以做成能缠绕芯部多圈。
图8例示一种装有预成形裂缝31的尾部22c,借此可通过沿裂缝31撕开而容易地将尾部22c撕成不同的长度。
如图9中横向截面图所示,尾部22d在其相对的两面也可以形成啮合凸部或凸棱33和沟槽35。在这个实施例,凸部33为梯形,当尾部缠绕时凸部33沿尾部外表面延伸,在随后的缠绕中,沟槽35覆盖住凸部33,以增加缠绕各圈之间的密封接触面积和摩擦系数,使得沿端部密封装置的轴的轴向力更大,使尾部22的缠绕各圈不会相互滑动或伸缩。
图10例示一种带芯部20d的端部密封装置15d,该芯部20d为长椭圆形而不是通常的圆形。芯部20d的形状通常具有中凸的表面,使得尾部22能够紧密地缠绕外表面,形成一个封闭件用的防潮密封装置。芯部20d形成许多个容纳电缆的开孔24d。
在图11中,示出的端部密封装置15d具有一对电缆28和一个插塞40,一对电缆安置在两个开孔24d中,每个有一根或多根导线,插塞40图示在第三个开孔中,表示本发明的端部密封装置是灵活多用的,如果不需要电线,密封装置仍然起作用,一个插塞如实心圆柱形部件可以安置在附加的开孔中,尾部就缠绕在它们的上面,同样制成封闭用的密封装置。当密封装置上外加压力时,开孔24d可以在其内表面上形成沟槽,沟槽围绕开孔的轴延伸,而插塞40可以形成围绕外圆柱形表面的棱,这些棱与沟槽啮合,使得插塞不容易脱出开孔24d。
开孔直径和容纳的电缆尺寸的典型范围如下:
芯孔直径    电缆范围
5.08mm    7.62-38.1mm
10.16mm    12.7-44.45mm
16.51mm    19-50.8mm
22.8mm    25.4-69.9mm
25.4mm    27.9-88.9mm
38.1mm    40.6-101.6mm
实例1
本发明的一种螺旋形端部密封装置是通过混合下列成分而制成的:
Henkel    DDI1410    6.5g
Poly    bd    R45HT    20.2g
Hycar    1300X21    5.3g
Bicat8    0.8g
Emery3006    22.9g
Irganox1076    1.0g
Scotchlite    B23/500    10.0g
Cab-O-Sil    M5    1.0g
豆油    30.3g
Vulcan    9A32碳黑    2.0g
此配方在23℃混合,倒入用热成形塑料制造的形状如图2所示的模具。配方在23℃熟化24小时,形成凝胶,而后从模具中取出。制成的端部密封装置具有约5.1cm(2英寸)的芯部直径,尾部长度为33cm(13英寸),密封装置宽度为5.1cm(2.0英寸)。芯部内的两个开孔每个具有1.65cm(0.65英寸)的直径。凝胶材料的肖氏OO硬度为21.4。
实例2
本发明的一种端部密封装置是用交叉键合的丁基橡胶胶泥制造的,后者采用通用密封剂公司(General    Sealants,Inc.)出产的“GS7500交叉键合密封剂”。密封剂材料通过逐层放置胶泥条而安置在实例1所述的模具中。胶泥通过对模具敞开面的压力形成具有图2所示形状的没有空隙的粘性体。胶泥材料的肖氏OO硬度为38。
实例3
一种类似于上述实例1中说明的端部密封装置是通过对乙烯基-腈/氯丁橡胶闭孔泡沫材料进行模切成形而制成的,这种材料可以用Uniroyal塑料公司(Uniroyal    Plastics    Company)的Ensolite    IV1。
实例4
一种与实例1的装置相似的端部密封装置是用Neff-Perkins(内夫-帕金斯)公司出产的名为“MS-4648C”的腈橡胶成分压力模制而成的。密封装置是在钢模中利用常规方法模制成的。该橡胶配方的产品的肖氏A硬度为20。
实例5
按照下述步骤试验实例1至4的密封装置:利用从3M公司出产的商标为Armorcast的埋置封闭件一直接注入(ABC-DI)3.0-12产品得到的封闭件主体部件,制造一个试验联接封闭件。这个封闭件主体部件是一个圆筒形的纵向分裂的聚乙烯部件,具有两个锥形的端部和两个位于主体上的洞孔,洞孔用于密封注入的化合物和压力监控。
所述端部是修整的,使得当封闭件主体安装好后开孔的直径约为6.4cm(2.5英寸)。两段聚乙烯单护皮未填充的电话电缆(100对/24号线规)用于制造试验封闭件。试验封闭件部件具有从封闭件主体部件一端出来的一根电缆和从另一端出来的两根电缆。所有的电缆端部都戴上帽塞。
实例1-4的端部密封装置围绕电缆缠卷,其位置使得密封装置位于安装后的试验部件的锥形端部下面。在只引出一根电缆的一端,使用一个用与端部密封装置相同的材料制成的插塞。完整的端部密封装置直径约为8.1cm(3.2英寸)。
然后安装封闭件主体部件并按照产品说明书密封。在密封件上邻近两端处安置两根蜗杆传动的压缩带以进一步保持封闭。然后用3M公司出售的4442HiGel密封化合物填充试验封闭件。封闭件没有一个泄漏。用压力注射堵缝枪对密封剂加1.05kg/cm2(15磅/平方英寸)的压力。再次观察,没有发现化合物从任何封闭件端部泄漏。
已经联系几个实施例说明了本发明,可以理解,本领域的普通技术人员可以找到没有说明的变化方案,但所有这些变化方案都被认为属于本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1、一种端部密封装置,适合于密封电缆之间与电缆和封闭件之间的空间,以限制流体通过密封装置,该密封装置包括一个具有相对两侧和至少一个开孔的弹性柔性部件,开孔形成于并穿过弹性柔性部件,一个切口形成于该部件的周边上,切口连通周边和开孔,使该部件能够安置在一根电缆的周围而使电缆置于开孔中,其特征在于,上述部件(18)有一个具有外周边表面(30)和间隔的端部的芯部(20),以及壁机构(25),壁机构(25)构成至少一对通过上述芯部(20)延伸在上述端部之间的圆筒形开孔(24),每个开孔的一个边缘连通芯部的外周边表面(30),形成一个从芯部的周边(30)到每个开孔(24)的入口槽,一个延伸的尾部(22)具有由侧边连接的相对表面(32,34)和一个自由端部(36),尾部(22)与芯部(20)的表面形成整体并从其伸出,尾部(22)的一个表面(32)与形成上述开孔(24)之一的上述壁机构(25)成切向设置,上述尾部(22)具有足够的长度缠绕上述芯部的周边表面(30),以覆盖所有开孔(24)的入口槽和置于其内的电缆,上述尾部(22)的自由端(36)逐渐减薄到一个厚度减小的端部。
2、一种如权利要求1所述的端部密封装置,其特征在于,上述开孔(24)为各种不同的弧形尺寸,并在芯部(20)中沿周边间隔地形成。
3、一种如权利要求1所述的端部密封装置,其特征在于,端部密封装置是用具有固有的自身粘合性能的材料制成的,使得在尾部(22)和芯部(20)之间和尾部缠绕芯部的各圈之间产生高的摩擦系数。
4、一种如权利要求1所述的端部密封装置,其特征在于,尾部(22)沿其长度变窄,使得尾部(22)在自由端部(36)处的宽度比邻近芯部(20)处要窄。
5、一种如权利要求1或4所述的端部密封装置,其特征在于,上述尾部沿横向的厚度逐渐减小,使得沿着尾部的长度其一边逐渐比另一边薄。
6、一种如权利要求1所述的端部密封装置,其特征在于,上述尾部(22)沿其长度间隔地设置倾斜的裂缝(31),以便于在配合的封闭件端部的直径小于芯部(20)连同缠绕部的整个尾部(22)的直径时易于缩短尾部的长度。
7、一种如权利要求1、2、6或10所述的端部密封装置,其特征在于,制成上述弹性柔性部件(18)的材料由凝胶类、弹性体类、胶泥类和泡沫材料类组成的一组材料中选出。
8、一种如权利要求1所述的端部密封装置,其特征在于,上述部件(18)是一种其肖氏OO硬度为从约10到约50、其延伸率大于100%而其密度小于约0.8g/cc的凝胶体。
9、一种如权利要求8所述的端部密封装置,其特征在于,上述凝胶体包括由多元醇、聚合多元醇和聚胺类组成的一组材料中选出的至少一种二异氰酸酯和至少一种异氰酸酯反应材料,其中上述凝胶体具有小于100的异氰酸酯指数。
10、一种如权利要求9所述的端部密封装置,其特征在于,上述凝胶体包括约10-30%的羟基封端的聚丁二烯,约2-20%的二官能团胺封端的丁二烯丙烯腈聚合物,约3-8%的C36二聚物酸式二异氰酸酯,约25-50%的菜蔬油,约15-40%的聚α烯烃,约0.5-5%的二氧化硅,约0.5-5%的抗氧化剂,约0.1-5%的锌催化剂,以及约5-25%的微玻璃泡。
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