CN1223704A

CN1223704A - 衬垫用纸

Info

Publication number: CN1223704A
Application number: CN 97195940
Authority: CN
Inventors: D·G·哈尔; A·拉特科夫斯基
Original assignee: T&N Technology Ltd
Current assignee: Federal Mogul Technology Ltd
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1999-07-21

Abstract

本发明涉及一种非石棉的衬垫用纸,它包含:4—15%(重量)芳族聚酰胺纤维浆料、4—10%(重量)聚合物粘接剂、60—90%(重量)硅酸盐矿物质以及2—15%(重量)无机粘接剂。

Description

衬垫用纸

本发明涉及一种纸，其特别适合但不仅限用于流体密封器件，例如气缸盖衬垫。已知一些制造衬垫用纸的方法，它是由基于其它纤维例如玻璃纤维和/或矿物纤维的非石棉配方制成，再包含少部分的作为成网介质的纤维素。例如，GB-A 2138854和2138855公开了利用球粘土作为填料的含纤维素的组合物。GB-A-2250302公开了一种不含纤维素的衬垫材料，它包含精选的焙烧的瓷土和球粘土作为填料。

虽然，这些包含球粘土的非石棉制品在非临界应用场合有良好性能，但已发现，其在高温下的应力张弛(或蠕变)性能是不够的，特别是以模拟实际使用在长的时间内测试时尤其如此。应力张弛或蠕变会在拴接点处导致丧失承载能力，以及可能导致衬垫失效，使得在临界温度下的应用场合，非常希望能较好地保持应力。

已经发现，利用分层的高岭石粘土或纤维链硅酸盐或其混合物替代球粘土成分可改善应力张弛方面的性能。

本发明提供一种制造用于脱水成纸的纸原料的方法，该纸包含：4～15％(重量)芳族聚酰胺纤维浆料、60-90％(重量)硅酸盐矿物质、4～10％(重量)聚合物粘接剂以及2-5％(重量)无机粘接剂；该方法包含的步骤有：将芳族聚酰胺纤维原料在水中混合；以产生约含2％(重量)固体成分的浆料；用水稀释浆料；将硅酸盐矿物质添加到该混合物中；搅拌该混合物；再用水稀释该混合物以生成约含4％(重量)固体成分的浆料；添加10％的造纸用明矾，这样固体成分就约占总成分的1％；搅拌该混合物；向该混合物添加无机粘接剂；向该混合物添加固体成分约占50％(重量)的有机粘接剂；等待直到有机粘接剂完全分散；再添加一定量的造纸用明矾，直到上层清液变为透明。

根据本发明的另一方面，至少某些硅酸盐矿物质是由硅镁土构成的。

该无机粘接剂最好是胶态硅石。聚合物材料最好是腈橡胶。

根据本发明的方法生产的特别优选的纸包含4-8％(重量)芳族聚酰胺纤维浆料、5-8％(重量)聚合物粘接剂、75-90％(重量)硅酸盐矿物质以及4-10％(重量)胶态硅石。应理解在本文中“芳族聚酰胺”是指聚芳酰胺材料。

本发明的配方至少可按两种不同的方式加以采用。首先，与胶态硅石组合的焙烧的瓷土的使用有助于制成一种可以用硅酮或其它树脂例如聚丁二烯浸渍的纸，以便增强对于一些流体例如防水冻的混合物和油的耐受能力和增强密封性。另外，通过包含硅镁土可以生产一种纸，当其遇水时产生溶胀。这些纸可以不经树脂浸渍处理而使用。

因此，本发明包含一种由本发明的纸制造衬垫的方法，可包含经和不经树脂浸渍后处理的两种方式。

令人惊奇地发现，排除球粘土(以前认为是关键的成分)有利于本发明的配方，可以实现不使用无机纤维就可改进在高温下的应力张弛性能。

为了更好地理解本发明，参照下列实例以举例的方式介绍几种优选实施方案。

为了清楚起见，利用基于ASTM测试F1276的方法未测定应力张弛性能，方法中将试样暴露在300℃下持续22小时，应理解此时间明显比某些其它测试要长，但是研究表明，在较长时间暴露后，应力张弛性能明显地较高，这更接近实际的使用。

测试是通过将测试纸粘接到一平的钢芯片的两侧面上，冲切出内径为14.7毫米外径为34.5毫米的环形试样进行的。然后基于ASTMF1276方法施加58.6兆帕的起始应力进行测试。在300℃下持续22小时之后对剩余应力进行测量，计算应力张弛，然后按常用方式归一化到1.0毫米厚的纸。下列各实例都采用此程序，包含对按现有技术制成的纸的测试。

实例1

制成的纸包含下列组分：

％(固体重量)成原纤维的芳族聚酰胺纤维浆料 8焙烧的瓷土 76腈橡胶 6硅胶 10

纸原料制备

将芳族聚酰胺纤维散布在水中，以形成固体成分约占2％(重量)的浆料。这种浆料的打浆度为50°SR。将浆料转移到混合容器中，进一步用40℃的水稀释。加入焙烧的瓷土并搅拌该混合物。再加水，以形成含固体成分约为4％(重量)的稀浆。加入10％的造纸用明矾，以致固体成分约占总成分的1％。在加入胶态硅石之前将该混合物搅拌2分钟，成为一种固体成分占30％的悬浮液。再将该混合物搅拌5分钟，并加入固体成分约占50％的乳胶状的腈橡胶，在腈橡胶乳状液添加到该混合物中之前，用水按5∶1稀释。当乳状液完全分散时，然后通过再加入造纸用明矾使之析出到纤维和填料上，直到上层清液变为透明。

纸的制造

由上述纸原料，利用在丝网上脱水、加压和干燥的常规技术制造纸，使用一种聚丙烯酰胺絮凝剂有助于该过程。接着利用常规的双滚压光机将纸压制到所需的密度。

制成的纸具有如下特性：厚度 0.83毫米单 920克米^-2密度 1100千克米^-3抗拉强度 4.2兆帕在34.5兆帕下的压缩率 14.3％应力张弛 24.8％

利用相同的测试方法，按GB 2250302制造的常规纸的应力张弛达42％。

除了上述特性之外，对于密封用纸耐50％水和50％防冻剂(w/w)的能力进行测量。将10.3兆帕的密封压力施加在纸的环形试样上，水/防冻剂混合物的内部压力按1巴逐步递增。每一压力下保持5分钟，注意产生泄漏时的压力。发现在2巴的内部压力下上述纸的试样产生泄漏。

已经发现，通过利用硅酮树脂浸渍该纸可以明显地改进纸的密封性能，以致在10巴的液体压力下仍能密封。

实例2

根据如下配方按照上述方法制取更大的纸。

％(重量)成原纤维的芳族聚酰胺纤维浆料 4焙烧的瓷土 30硅镁土 50胶态硅石 10腈橡胶 6

该纸具有如下特性：厚度 0.65毫米单重 860克米^-2密度 1330千克米^-3抗拉强度 7.0兆帕在34.5兆帕下压缩率 15.3％应力张弛 29.8％

按照上述方式进行密封测试，发现该纸在10.3兆帕的密封应力下以密封10巴的内压而无可检测到的泄漏。该纸在降低的3.4兆帕的密封应力下也可密封10巴的液体压力。

Claims

1．一种制造用于脱水成纸的纸原料的方法，该纸包含：4-15％(重量)芳族聚酰胺纤维浆料、60-90％(重量)硅酸盐矿物质，4-10％(重量)聚合物粘接剂以及2-15％(重量)无机粘接剂，该方法包含的步骤是：

将芳族聚酰胺纤维原料混合到水中，以制成约含2％(重量)固体成分的浆料；

用水稀释该浆料；

向该混合物加入硅酸盐矿物质；

搅拌该混合物；

再用水稀释该混合物，形成约含4％(重量)固体成分的浆料；

加入10％造纸用明矾溶液，以使固体成分约占总成分的1％；

搅拌该混合物；

向该混合物加入无机粘接剂；

向该混合物加入固体成分约为50％(重量)的聚合物粘接剂；

等待一段时间，直到聚合物粘接剂完全分散；以及

再加入一定量的造纸用明矾溶液，直到上层清液变得透明。

2．根据权利要求1所述的方法，其中所加的至少某些硅酸盐材料是由纤维链硅酸盐构成的。

3．根据权利要求2所述的方法，其中所加的纤维链硅酸盐是硅镁土。

4．根据权利要求1-3中之一所述的方法，其中所加的硅酸盐矿物质包含层状的高岭石粘土。

5．根据权利要求4所述的方法，其中所加的粘土包含焙烧的瓷土。

6．根据权利要求5所述的方法，其中所加的瓷土是在800℃以上焙烧的。

7．根据权利要求1-6中之一所述的方法，其中所加的无机粘接剂是胶态硅石。

8．根据前述任一权利要求所述的方法，其中所加的聚合物粘接剂是腈橡胶。

9．根据前述任一权利要求所述的方法，包含4-8％(重量)芳族聚酰胺纤维浆料、5-8％(重量)聚合物粘接剂、75-90％(重量)硅酸盐矿物质、4-10％(重量)无机粘接剂。