CN102181267B - 一种低纤高填密封垫板 - Google Patents

Abstract

一种低纤高填密封垫板，涉及一种不含石棉的，具有耐液、耐温、低烧失量性能特征的密封垫板。通过将纸浆、无机填料、乳胶和橡胶助剂、材料结构增强剂制成水混悬液浆料，经纸机抄取、脱水、干燥、压延硫化制成。供纸机抄取的浆料以投料干质量百分比计，包括如下比例投料配制：纸浆7-20％；无机填料65-85％，乳胶和橡胶助剂4-10％，材料结构增强剂0.1-5％。制得的低纤高填密封垫板通用性强并且配方简洁、原材料价廉易得、配料工艺简单，具有较强的成本价格优势。

Description

一种低纤高填密封垫板

技术领域：

本发明属于密封材料制备的技术领域，特别涉及一种不含石棉的，具有耐液、耐温、低烧失量性能特征的密封垫板。

背景技术：

在密封材料中作为平面密封使用的密封垫板因生产工艺的不同分为辊压板和抄取板两大类，又因原料中是否含石棉分为石棉板和无石棉板两大类。虽然我国目前密封市场上仍以石棉板为主，但随着人们对环境保护的重视，密封材料的无石棉化已势在必行，但是纵观这些年来公开的专利申请文献和所了解的市场情况，在无石棉抄取板技术领域仍有不足之处，这对我国全面走向无石棉化很为不利。

例如现有技术的无石棉抄取板均采用较高的纤维含量，这虽然与石棉抄取板技术中石棉纤维含量达到45％左右的情况是吻合的，但由于现有的除石棉外的其他纤维都与石棉纤维存在巨大的差异，同样的高纤维含量会出现完全不一样的结果。石棉经开松以后是一种极细的纤维，无论怎样短，它都具有良好的长径比；它又是一种矿物纤维，天生的耐高温，无论怎样多加也不会影响材料的耐温性；石棉纤维的表面特性又天生地能与橡胶类高分子有较好的接合，所以石棉能够充当纤维和填料的双重角色。而其他如无机纤维虽然也具有较高的耐温性，但与石棉纤维相比是直径粗、刚性大、表面光滑，一旦加得多就存在强度差、抗渗透差，也就是具有密封性差的风险。如果是有机纤维占得多，高温烧蚀率就会上升，耐温的长效性存在风险。

另外有机合成纤维、碳纤维等都是价格非常昂贵的材料，从经济上来说用在抄取板里面也是很难替代石棉的。以芳香族聚酰胺纤维(芳纶)为例与石棉比较：

	价格(人民币)	耐温性
			石棉	0.1万元/吨	530℃
芳纶	14万元/吨	300℃

芳纶在实际使用中，超过260℃，便缺乏耐温长效性了，其他有机合成纤维的耐温性比芳纶还要差。

在推行无石棉化的道路上有两点是无法回避的，一是在众多需要机械密封的场合中，有些工况条件必然要求密封材料具备较高的长效耐温性和抗烧蚀性，如汽、柴油发动机引擎盖的密封；二是成本价格因素。石棉材料价格低廉，无石棉材料如果不能在大幅度提高性价比上有所突破，我国在实现无石棉化的道路上就会增加许多困难。

公开号为CN1423074A的中国发明专利公开了一种用专用复合棉替代石棉制备密封板的工艺，该专用复合棉的制法是将多种纤维和粉末橡胶等混合蓬松后进入一个封闭的空间内不停地飞扬，将树脂溶液或橡塑溶液向飞扬的材料表面喷去，涂上一层改性剂薄膜，再经干燥、粉碎处理，代替石棉配制纸机抄取用的浆料。该专用复合棉在成品密封板中的含量是32-55％。这种工艺显然过于复杂，复合棉用量也偏多。

公开号为CN1724606A的中国发明专利申请公开了一种用芳香族聚酰胺纤维(芳纶)代替石棉用抄取法制得的密封垫片，在该密封垫片中包含30％以上的上述有机纤维。显然，芳纶含量30％以上的密封垫其价格是很惊人的。

专利号为ZL 200410015794.5的中国发明专利公开了一种非石棉纤维增强乳胶密封垫片板材的制造方法，该方法所用的非石棉纤维是芳纶纤维或其浆粕、芳砜纶纤维或其浆粕、酚醛纤维、玻璃纤维、碳纤维、钢纤维和纤维状海泡石的一种或多种的混合物。非石棉纤维在配方中的比例是35-70％。同样存在原料价格过高、纤维用量过多的问题，且海泡石是类石棉纤维，不是完全的无石棉材料。

公开号为CN1847355A的中国发明专利申请公开了一种无石棉纤维抄取密封材料及其制备方法，该方法的不足之处是同时用了5种以上纤维，放在一起浸泡、轮研、盘磨、打浆。在这5种纤维之中，矿棉纤维、短切玻璃纤维、陶瓷纤维都是脆性纤维，而芳纶纤维、聚丙烯腈纤维、锦纶类纤维、纤维素纤维都是柔韧性纤维，这不仅增加了纤维处理工艺上的难度，而且难以达到理想的效果。

公开号为CN 101696727A的中国发明专利申请公开了一种汽车发动机、变速箱专用密封板材，该材料同时使用四种纤维，纤维在材料中占61％，芳纶、尼龙纤维等三种有机纤维即在材料中占了36％。

从另一方面来说，无论长网纸机还是圆网纸机，都对材料的湿强度有一定要求。对现有技术的抄取法来说，单纯降低纤维用量在生产途中往任会经常被拉断或破损，这也是现有技术中纤维使用普遍偏多的原因之一。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提出一种低纤高填密封垫板。以提高抄取型无石棉密封材料耐温性、抗烧蚀性同时兼顾耐油性、抗渗透性；在降低纤维、乳胶用量的同时提高材料干强度和湿强度；同时降低生产成本。

本发明是通过以下的技术措施来实现的。一种低纤高填密封垫板，是通过将纸浆、无机填料、乳胶和橡胶助剂、钛酸酯制成水混悬液浆料，经纸机抄取、脱水、干燥、压延硫化制成的，其特征在于供纸机抄取的浆料以投料干质量百分比计，包括如下比例投料配制：

所述的纸浆，包括造纸工业所用的针叶木浆、阔叶木浆、草浆、芦苇浆、竹浆、废布浆、废纸浆，可以是其中的一种或数种。

所述的钛酸酯，包括单烷氧型钛酸酯、螯合型钛酸酯、配位型钛酸酯、钛酸酯缩聚物，可以是单一品种的钛酸酯化合物，也可以二种及二种以上钛酸酯化合物。

本发明的技术方案中采用了纸浆纤维作为主要的材料骨架是合适的，因为在抗烧蚀方面其他有机纤维无任何优势，而纸浆纤维能够满足材料强度方面的要求。能为材料提高抗烧蚀能力的可供选择的是无机纤维和无机填料，纸浆纤维中可以适当添加岩棉、陶瓷纤维、玻璃纤维等无机纤维，但研究发现无机纤维对提高材料强度方面贡献有限，相反对材料的抗渗透性有负面影响，用得多还会使材料的强度下降，因此纸浆中即使添加无机纤维也应严格控制添加量，一般不超过纤维总量的20％。而无机填料更容易进入纸浆纤维的网络结构之中。使用乳胶的意义在于起到粘合剂的作用，但是乳胶缺乏抗烧蚀能力，用得多会使材料烧失量增加。本发明的技术方案中采用了钛酸酯为材料结构增强剂，获得了意想不到的效果，实现了在低纤维、低胶、高填料条件下材料有足够的使用强度，有较好的综合性能。在生产过程中也获得了较好的湿强度，使生产能顺利进行。

根据本发明的技术方案，制造方法首先是将纸浆、无机填料、乳胶和橡胶助剂、钛酸酯制成水混悬液浆料，其中纸浆的处理可以参照造纸工业的处理方法，完全是成熟的技术，处理后的纸浆浓度为2-5％(W/V)，用烘干法测定，以测出的浓度为投料依据。

无机填料的种类没有特别的限定，例如滑石、碳酸钙、硅灰石、云母、蛭石、膨润土、凹凸棒土、高岭土、硅藻土、炭黑等，可以使用单一品种填料或数种填料；

乳胶的种类也没有特别的限定，例如丁腈乳胶、丁苯乳胶、丁吡乳胶、氯丁乳胶、天然乳胶、丙烯酸类乳胶等，可以使用单一品种乳胶或数种乳胶；

在本发明的技术方案中，还应用了橡胶和橡胶助剂。该项橡胶助剂包括硫磺、氧化锌、促进剂、防老剂。以橡胶干物质的重量为1份，硫磺0.05份、氧化锌0.05份、促进剂0.03份、防老剂0.02份，用水碾磨分散。当填料中加有炭黑时可与炭黑共同碾磨。促进剂、防老剂的选用可参照橡胶工业的成熟技术，没有特别限定。

钛酸酯，包括含单烷氧基钛酸酯、含烷氧乙羧基钛酸酯、含2-羟丙羧基钛酸酯、含乙二撑烷氧基钛酸酯、含磷酸基钛酸酯、含磷酸酯基钛酸酯、含焦磷酸基钛酸酯、含焦磷酸酯基钛酸酯、含磺酸基钛酸酯，含亚磷酸酯配基的钛酸酯以及烷醇胺钛酸酯、三乙醇胺钛酸酯、钛酸酯缩聚物等，可以是其中的一种或数种。

以上所述的各组份材料都是市售材料，在市场上均可购得。

将上述各组分材料配成供抄取用的水混悬液浆料，其方法是公知的搅拌方法。作为原料的投入步骤没有特别的限制，较好的是先将经处理的纸浆和填料搅拌混合，形成初步的水混悬液，然后边搅拌边加入后续的各组分，用水稀释成1-3％的水混悬液浆料，用圆网纸机或长网纸机抄取，经脱水、干燥，用可加温的双辊硫化机或多辊压光机压延、压光，同时实现硫化。硫化机或压光机的温度控制在120-140℃，速度为每分钟5-15米，压辊间距根据材料厚度要求调节，必要时可反复压延、压光，直至产品符合硫化和厚度要求。

本发明采用上述技术措施后，所制得的低纤高填密封垫板具有较好的耐液、耐烧蚀性能，通用性强并且配方简洁、原材料价廉易得、配料工艺简单，具有较强的成本价格优势和替代石棉乳胶抄取材料的前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：分别称取

加入1000Kg3.2％浓度的纸浆悬浮液中，再加入以6Kg炭黑、1.2Kg氧化锌、1.2Kg硫磺、0.8Kg促进剂TMTD、0.4Kg防老剂D预先碾磨的浆料一份，搅拌均匀，边搅拌边加40％固含量的乳胶45Kg；加钛酸酯15Kg，搅拌混合，加水稀释，使成浓度为2.5％的浆料，经纸机抄取、脱水、干燥、130℃压延硫化，制成低纤维高填料密封垫板。

实施例2：分别称取

加入1400Kg3.2％浓度的纸浆悬浮液中，再加入以4Kg炭黑、1.2Kg氧化锌、1.2Kg硫磺、0.8Kg促进剂TMTD、0.4Kg防老剂D预先碾磨的浆料一份，搅拌均匀，边搅拌边加40％固含量的乳胶35Kg；加钛酸酯12Kg，搅拌混合，加水稀释，使成浓度为2.5％的浆料，经纸机抄取、脱水、干燥、130℃压延硫化，制成低纤维高填料密封垫板

比较例1：按照专利号ZL 200410015794.5非石棉纤维增强乳胶密封垫片板材的制造成型工艺方法之实施例一之配方A制得非石棉纤维增强乳胶密封垫片板材

比较例2：按照专利号ZL 200410015794.5非石棉纤维增强乳胶密封垫片板材的制造成型工艺方法之实施例一配方B，制得非石棉纤维增强乳胶密封垫片板材(比较例材料B)。

鉴于密封垫板尚无统一的性能指标，暂以建材行业标准JC/T 554-94《石棉乳胶抄取板》规定的物理性能指标，作为相互比较和对照的依据，结果见下表：

上述各例制得的材料及市售品热油浸泡后拉伸强度损失率比较

注：ASTM，American Society for Testing and Materials系美国材料与试验协会的英文缩写，ASTM 3号油是中华人民共和国国家标准GB/T20671.1-2006采用的测试油。

Claims (3)

1.一种低纤高填密封垫板，是通过将纸浆、无机填料、乳胶和橡胶助剂、钛酸酯制成水混悬液浆料，经纸机抄取、脱水、干燥、压延硫化制成的，其特征在于：供纸机抄取的浆料以投料干质量百分比计，包括如下比例的投料配制： 

。

2.根据权利要求1所述的一种低纤高填密封垫板，其特征在于：所用的纸浆包括造纸工业所用的针叶木浆、阔叶木浆、草浆、芦苇浆、竹浆、废布浆、废纸浆中的一种或数种。 

3.根据权利要求1所述的一种低纤高填密封垫板，其特征在于：所用的钛酸酯，包括单烷氧型钛酸酯、螯合型钛酸酯、配位型钛酸酯、钛酸酯缩聚物中的一种或数种。