CN109027223A - 高性能橡胶复合密封件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能橡胶复合密封件：包括塑料芯板与橡胶密封线，所述橡胶密封线为环状、设置在所述塑料芯板的上下表面，所述塑料芯板由工程塑料模制而成，所述橡胶密封段由纤维‑石墨‑橡胶复合材料模压硫化而成。本发明以工程塑料模制而成塑料芯板作为密封件的芯板，与冲剪而成的金属芯板相比，基本无原料的浪费，明显降低了成本；而纤维‑石墨‑橡胶复合材料制作的密封件具有优异的压缩回弹性能，特别是低垫片比压下就具有较大压缩率，而在高压缩条件下，仍能维持较高的回弹能力，具有较好的综合密封性能。本发明还公开了上述高性能橡胶复合密封件的一种制造方法。

Description

高性能橡胶复合密封件及其制造方法
技术领域
本发明涉及密封件，具体涉及到一种高性能橡胶复合密封件及其制造方法。
背景技术
内燃机所采用的密封件，其密封材料经历了石棉、无石棉、软木橡胶、橡胶等多个发展阶段。
目前最常见的内燃机密封件多为金属橡胶复合密封件，通过在金属表面涂覆薄橡胶密封层制备而成，由于金属和橡胶两种密封材料互补长短，密封性能良好。这种以金属为骨架，以橡胶为密封面的复合密封件，它能克服前述各种密封材料所存在的缺陷，具有良好的稳定性和耐久性，能够满足大功率气缸垫基础材料的使用要求，因而被普遍使用。
这种金属橡胶复合密封件的金属骨架由冲压而成，原料浪费严重，密封件的成本高；其回弹能力较好，在高压缩条件下具有较好的密封效果，但在较低的密封比压下则可能发生泄漏。
发明内容
为了降低橡胶复合密封件的制造成本、并提高其在低密封比压下的密封性能，本发明提供了一种高性能橡胶复合密封件及其制造方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种高性能橡胶复合密封件：包括塑料芯板与橡胶密封线，所述橡胶密封线为环状、设置在所述塑料芯板的上下表面，所述塑料芯板由工程塑料模制而成，所述橡胶密封段由纤维-石墨-橡胶复合材料模压硫化而成；所述工程塑料由尼龙66、玻璃纤维、纳米硅基氧化物以质量比65∶31∶4混合造粒制成；所述纤维-石墨-橡胶复合材料由丁腈橡胶、天然橡胶、柔性石墨、芳砜纶纤维、碳黑、滑石粉、硫化配合剂、加工助剂、纳米无机材料以质量比14.5∶3.5∶38.5∶10∶8∶13.5∶3∶2：7混炼制成。
优选的，所述纳米无机材料为纳米二氧化钛。
本发明的有益效果如下：本发明以工程塑料模制而成塑料芯板作为密封件的芯板，与冲剪而成的金属芯板相比，基本无原料的浪费，明显降低了成本；而纤维-石墨-橡胶复合材料一方面保持了纤维、石墨、橡胶的原有特性，另一方面克服了各自的弱点，具有拉伸强度、耐油性、柔软性及加工性能好的优点，由其制作的密封件具有优异的压缩回弹性能，特别是低垫片比压下就具有较大压缩率，而在高压缩条件下，仍能维持较高的回弹能力， 具有较好的综合密封性能。
一种高性能橡胶复合密封件的制造方法，步骤如下：
步骤1、将生胶原料混合后塑炼，然后加入硫化配合剂、柔性石墨、芳砜纶纤维进行混炼，再进行精密预成型切条，得胶料毛坯；
步骤2、以尼龙66、玻璃纤维、纳米硅基氧化物混合造粒制成工程塑料，用塑料注射机将工程塑料注入模中成型，得到塑料芯板；
步骤3、清理所述塑料芯板表面，涂胶并烘干；
步骤4、将塑料芯板与胶料毛坯放入橡胶注压机作复合模压硫化，得半成品；
步骤5、对所述半成品检测、修边，然后包装入库。
优选的，所述步骤4中的橡胶注压机为螺杆-柱塞式橡胶注压机，其工艺参数如下：螺杆转速：0～400 r/min，螺杆背压：0～ 2.1MPa，螺杆温度：65～120℃，模具温度：175～200℃，模具硫化时间：2～4min，注射压力：25～200MPa ，注射温度：65～ 120℃ ，注压压力保持时间：10～20s，注射时间：2～5s，上热板温度：175～200℃，下热板温度：175～ 200℃(180℃)。
进一步优选的，所述螺杆-柱塞式橡胶注压机的工艺参数如下：螺杆转速：50～100r/min，螺杆背压：0.5MPa，螺杆温度：75℃，模具温度：180℃，模具硫化时间：2min，注射压力：60MPa ，注射温度：80℃ ，注压压力保持时间：10s，注射时间：3s，上热板温度：85℃，下热板温度：180℃。
附图说明
附图1是本发明实施例中密封件的示意图。
附图2是本发明实施例中密封件的制造流程图。
附图3是本发明实施例中螺杆-柱塞式橡胶注压机的示意图。
塑料芯板1、橡胶密封线2、注压模具3、上热板4、下热板5、螺杆6、柱塞7。
具体实施方式
下面结合实施例与附图与对本发明作进一步说明。
本实施例，如图1所示，一种高性能橡胶复合密封件：包括塑料芯板与橡胶密封线，所述橡胶密封线为环状、设置在所述塑料芯板的上下表面，所述塑料芯板由工程塑料模制而成，所述橡胶密封段由纤维-石墨-橡胶复合材料模压硫化而成；所述工程塑料由尼龙66、玻璃纤维、纳米硅基氧化物以质量比65∶31∶4混合造粒制成；所述纤维-石墨-橡胶复合材料由丁腈橡胶、天然橡胶、柔性石墨、芳砜纶纤维、碳黑、滑石粉、硫化配合剂、加工助剂、纳米无机材料以质量比14.5∶3.5∶38.5∶10∶8∶13.5∶3∶2：7混炼制成。所述纳米无机材料为纳米二氧化钛。本实施例以工程塑料模制而成塑料芯板作为密封件的芯板，与冲剪而成的金属芯板相比，基本无原料的浪费，明显降低了成本；而纤维-石墨-橡胶复合材料一方面保持了纤维、石墨、橡胶的原有特性，另一方面克服了各自的弱点，具有拉伸强度、耐油性、柔软性及加工性能好的优点，由其制作的密封件具有优异的压缩回弹性能，特别是低垫片比压下就具有较大压缩率，而在高压缩条件下，仍能维持较高的回弹能力， 具有较好的综合密封性能。
经检测，本实施例密封件的主要性能如下：
项目；实验条件、方法或标准；性能或结构。
（1）外观；目测；油膜平滑、光亮；
（2）附着力；划格法；切割边缘完全平滑、无一格脱落；
（3）耐温性；250℃X12h；无起泡脱落等异常现象；
（4）耐油性；汽油机油10W/30中170℃X70h；无起泡脱落等异常现象；
（5）厚度变化率；汽油机油10W/30中150℃X5h、然后25℃放置30min；＜3%；
（6）质量变化率；汽油机油10W/30中150℃X5h、然后25℃放置30min；＜3%；
（7）耐液体腐蚀性；水和防冻剂1：1中100℃X72h；无起泡脱落等异常现象；
（8）抗压溃性；扭力28Nm中230℃X1h；压溃面积＜3%。
（9）气密性；腔压0.40~0.45MPa，在水中10min，无气泡产生；
本实施例，如图2所示，一种高性能橡胶复合密封件的制造方法，步骤如下：
步骤1、将生胶原料混合后塑炼，然后加入硫化配合剂、柔性石墨、芳砜纶纤维进行混炼，再进行精密预成型切条，得胶料毛坯；
步骤2、以尼龙66、玻璃纤维、纳米硅基氧化物混合造粒制成工程塑料，用塑料注射机将工程塑料注入模中成型，得到塑料芯板；
步骤3、清理所述塑料芯板表面，涂胶并烘干；
步骤4、将塑料芯板与胶料毛坯放入橡胶注压机作复合模压硫化，得半成品；
步骤5、对所述半成品检测、修边，然后包装入库。
实施例，如图3所示，为螺杆-柱塞式橡胶注压机的示意图，其工艺参数如下：螺杆转速：0～400 r/min，螺杆背压：0～ 2.1MPa，螺杆温度：65～120℃，模具温度：175～200℃，模具硫化时间：2～4min，注射压力：25～200MPa ，注射温度：65～ 120℃ ，注压压力保持时间：10～20s，注射时间：2～5s，上热板温度：175～200℃，下热板温度：175～ 200℃。
本实施例的最佳工艺参数是：螺杆转速：50～100 r/min，螺杆背压：0.5MPa，螺杆温度：75℃，模具温度：180℃，模具硫化时间：2min，注射压力：60MPa ，注射温度：80℃ ，注压压力保持时间：10s，注射时间：3s，上热板温度：85℃，下热板温度：180℃。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高性能橡胶复合密封件，其特征在于：
包括塑料芯板与橡胶密封线，所述橡胶密封线为环状、设置在所述塑料芯板的上下表面，所述塑料芯板由工程塑料模制而成，所述橡胶密封段由纤维-石墨-橡胶复合材料模压硫化而成；
所述工程塑料由尼龙66、玻璃纤维、纳米硅基氧化物以质量比65∶31∶4混合造粒制成；
所述纤维-石墨-橡胶复合材料由丁腈橡胶、天然橡胶、柔性石墨、芳砜纶纤维、碳黑、滑石粉、硫化配合剂、加工助剂、纳米无机材料以质量比14.5∶3.5∶38.5∶10∶8∶13.5∶3∶2：7混炼制成。
2.根据权利要求1所述的高性能橡胶复合密封件，其特征在于：所述纳米无机材料为纳米二氧化钛。
3.一种高性能橡胶复合密封件的制造方法，其特征在于步骤如下：
步骤1、将生胶原料混合后塑炼，然后加入硫化配合剂、柔性石墨、芳砜纶纤维进行混炼，再进行精密预成型切条，得胶料毛坯；
步骤2、以尼龙66、玻璃纤维、纳米硅基氧化物混合造粒制成工程塑料，用塑料注射机将工程塑料注入模中成型，得到塑料芯板；
步骤3、清理所述塑料芯板表面，涂胶并烘干；
步骤4、将塑料芯板与胶料毛坯放入橡胶注压机作复合模压硫化，得半成品；
步骤5、对所述半成品检测、修边，然后包装入库。
4.根据权利要求3所述的高性能橡胶复合密封件的制造方法，其特征在于：所述步骤4中的橡胶注压机为螺杆-柱塞式橡胶注压机，其工艺参数如下：
螺杆转速：0～400 r/min，
螺杆背压：0～ 2.1MPa，
螺杆温度：65～120℃，
模具温度：175～200℃，
模具硫化时间：2～4min，
注射压力：25～200MPa ，
注射温度：65～ 120℃ ，
注压压力保持时间：10～20s，
注射时间：2～5s，
上热板温度：175～200℃ ，
下热板温度：175～ 200℃。
5.根据权利要求4所述的高性能橡胶复合密封件的制造方法，其特征在于：所述螺杆-柱塞式橡胶注压机的工艺参数如下：
螺杆转速：50～100 r/min，
螺杆背压：0.5MPa，
螺杆温度：75℃，
模具温度：180℃，
模具硫化时间：2min，
注射压力：60MPa ，
注射温度：80℃ ，
注压压力保持时间：10s，
注射时间：3s，
上热板温度：185℃，
下热板温度：180℃。
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