無石棉纖維抄取密封材料及其製備方法
2023-06-05 07:01:06
專利名稱：無石棉纖維抄取密封材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種密封材料，尤其是一種在密封材料中不含有石棉纖維的無石棉纖維抄取密封材料。
背景技術：
在汽車、機械、石油化工等工業中，密封材料是製造發動機、冷凍機以及各種流體控制及驅動裝置的廣泛地應用的材料。這些材料的性能和質量直接影響到各種機械和裝置的工作運行的可靠密封性和使用壽命。同時，隨著工業化的發展，對密封材料在性能和材質上提出了更高的要求。為此，密封材料不僅應更好滿足客戶提出的性能要求外，還要有利於生產和使用環境。
目前，密封材料有的是使用以金屬薄板為基製成的複合板或片，它們通常是在金屬薄板上壓覆一層石墨板、在金屬薄板上壓覆一層石棉的複合密封片；有的是由金屬薄板和非金屬材料通過粘結後拼接或纏繞而成的密封片。上述密封材料的綜合性能，因受到其上所覆的石墨、石棉或其它非金屬材料在密度和強度上的限制，特別是含有石棉纖維的對人體有害。
在本申請人已授予專利的中國專利號ZL 95107590.X中，揭示了一種非石棉的膨潤型密封板及其製造工藝。該密封板主要組份的比例是乳膠10～18wt％、矽酸鹽礦物填料25～50wt％、配合劑5～8wt％以及植物纖維或天然和合成纖維25～50wt％，其中，配合劑為常規的氧化鋅、硫磺、促進劑等，植物纖維為木質纖維，另有海泡石纖維、矽灰石纖維等，乳膠由天然、丁腈、丁苯等混合乳膠。該密封板的製造通過工藝纖維材料的浸泡輪碾、混合製漿、漿料的上網抄取、滾壓和硫化工序，得到可在150℃溫度內使用的、抗拉強度比石棉型的高一倍的密封板，而且由於產品中的非石棉的組成，可克服傳統生產中使用石棉對人體健康的危害。儘管本申請人的以上專利通過實施，生產的密封板在耐油、耐酸、耐鹼、耐高溫、耐高壓或耐低溫下工作的密封性能上取得明顯提高，在使用中也表現出安全可靠、壽命延長等良好的效果。
但是該密封材料的、耐油、耐高溫性能還不是很高，材料在有油環境下使用，其增重和增厚都比較高，特別是仍含有石棉纖維性質的海泡石纖維、矽灰石纖維等，仍有對人體和環境帶來危害的可能。當然比石棉製品的危害要小得多了。
發明內容
本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，而提供一種300℃以下使用溫度的、無石棉纖維的、在耐油等性能上又可超過膨潤型密封板的非石棉纖維的抄取密封材料。
實現上述目的的技術方案是本發明的無石棉纖維的抄取密封材料主要由下列各組份組成及其配比為如下纖維 10～70wt％填料 30～80wt％
粘合劑1～10wt％乳膠 5～20wt％配合劑4～10wt％其中，所述配合劑包括氧化鋅、白碳黑、穩定劑、促進劑和防老劑。如以上所述的無石棉纖維抄取密封材料，其中，所述乳膠選自合成乳膠、天然乳膠，所述粘結劑為高分子粘結樹脂或它們的組合。
如以上所述的無石棉纖維抄取密封材料，其中，所述填料選自石墨粉、陶土、矽灰石粉、碳酸鈣、雲母粉、高嶺土粉、凹凸棒粉、膨潤土中的二種或二種以上，所述填料的細度在120目以上。
如以上所述的無石棉纖維抄取密封材料，其中，所述纖維的種類及其佔纖維總量的各自重量百分比為礦棉纖維 3～30wt％短切玻璃纖維 3～20wt％陶瓷纖維 3～25wt％化學合成纖維 1～10wt％纖維素纖維2～10wt％如以上所述的無石棉纖維抄取密封材料，其中，所述礦物纖維為經1000℃以上高溫處理的礦棉羊毛纖維，所述短切玻璃纖維為經處理後切成1～5mm長度的造紙專用玻璃纖維，所述陶瓷纖維為由高溫噴絲得到的含鋯類纖維，所述化學合成纖維是芳綸、聚丙烯腈纖維、錦綸類纖維，聚酯類纖維所述纖維素纖維是木質纖維。
如以上所述的無石棉纖維抄取密封材料，其中，所述合成乳膠為丁腈乳膠、丁苯乳膠、丙烯酸酯乳膠、氯丁乳膠中的一種或一種以上的混合物。
如以上所述無石棉的纖維抄取密封材料，其中，所述填料為部分納米級填料，部分納米級填料為將所述礦物填料和所述配合劑的一種或幾種研磨到納米級細度。
一種無石棉纖維抄取密封材料的製備方法，其步驟如下該方法包括如下工序纖維材料浸泡、輪碾、盤磨、混合製漿、漿料的上網抄取、紙坯乾燥和硫化工序，將浸泡的纖維放在輪碾機輪碾和磨盤中盤磨；混合製漿工序中，加入填料、配合劑、乳膠和粘結劑後在打漿池中充分攪拌混合後，形成漿料並穩定至一定濃度，在儲漿罐內備用；漿料的上網抄取工序中，將上述漿料在造紙機的(長、園)網上上漿，經脫水，紙坯達到一定的厚度後，從成型輥上剝離成張；乾燥工序中，將紙坯在溫度75～95℃的乾燥爐中乾燥，經乾燥後，加壓硫化取得基礎材料；硫化工序中，將上述板坯在溫度120～150℃，壓力80～230公斤/釐米2下進行硫化5～15分鐘，取得合適的產品。
由上可見，本發明的密封材料，由於採用纖維、填料、配合劑、乳膠、粘合劑，其中纖維中的礦棉纖維、短切玻璃纖維和陶瓷纖維都經精細加工，通過本工藝加工生產的產品具有良好的抗拉強度，較高的耐油、耐高溫性，特別是材料在油環境下使用，其增重和增厚則比較低並具有較長的使用壽命，而且所用的纖維不含有象海泡石纖維那樣的類石棉纖維，對人體和對環境沒有危害作用，故無論生產和使用都可確保安全可靠。
附圖的簡要說明
圖1是本發明的無石棉纖維抄取密封材料的工藝流程示意圖。
較佳實施例的詳細描述本實施例是將纖維在有機偶聯劑(矽烷)溶液中進行浸泡，改變表面極性，使之更易與其它材料相吸附，通過輪研、盤磨、打漿，纖維開松並使之進一步細化和除渣。按一定濃度，進入攪拌機內，逐步加入填料和乳膠，打漿至全部混合均勻，再加入配合劑、PH值調節劑，放入偖漿池內調節好濃度，送至抄取機抄造成溼紙坯，脫水乾燥後，120-150℃左右加壓硫化成型後，檢測，印塗防粘劑後包裝成為成品。
實施例1本發明的無石棉纖維的抄取密封材料(A)主要由下列各組份組成及其重量百分配比為如下纖維 30wt％填料 50wt％粘合劑5wt％乳膠 8wt％配合劑7wt％密封材料(A)採用的製造工藝按上述配方比例計算出每池實際組成成分的投料量，將計算出重量的纖維，包括礦棉纖維、短切玻璃纖維、陶瓷纖維、化學合成纖維、纖維素纖維等放在有機化學溶液中浸泡，浸泡後在打漿機和磨盤中松解、除雜、開松，使各種纖維的叩解度達到75～80以上、漿液濃度在2～8％。然後，在所述纖維中加入填料(石墨粉、陶土粉、碳酸鈣、雲母粉、高嶺土粉、凹凸棒粉、膨潤土等)。
所述配合劑、填料的細度在120目以上或納米級配合劑、填料(越細越好，但要核算成本)。填料和纖維經攪拌混勻作業後加入乳膠(乳膠選用丁腈乳膠、丁苯乳膠、天然乳膠等)、粘合劑，接著用一定重量的鋁鹽絮凝劑對上述混合物進行處理。
配合劑為氧化鋅、白碳黑、穩定劑、促進劑和防老劑。在對以上組份充分開松、攪拌混合成漿料後，在造紙機中使漿料均勻分布在網上，利用毛布吸水和機械脫水，形成溼紙坯。紙坯在成型輥上達到一定厚度時，紙坯的表面平滑、細賦、緻密。此時將紙坯從成型輥上剝離。
紙坯經厚度、尺寸、含水量，含膠量檢驗後，進入乾燥工序。乾燥在75～95℃下進行，時間為2小時以上(也可利用太陽能自然乾燥，只是時間稍長但節能效果較好)。
最後，對乾燥的紙坯進行加壓硫化處理，將其放在溫度120～150℃，壓力8～12Mpa的平板或壓輥硫化機上硫化8～15分鐘，從而得到無石棉纖維的抄取密封材料。
由於採用上述工藝(快速製漿、慢速輸漿和緩成坯的程序)能使各種物質均勻結合，並在加入鋁鹽絮凝劑後使漿料能順利地在造紙機上網。
實施例2
本發明的無石棉纖維的抄取密封材料(B)主要由下列各組份組成及其重量百分配比為如下纖維 40wt％填料 40wt％粘合劑5wt％乳膠 8wt％配合劑7wt％助劑 0.32wt％(按幹膠外加)按上述配方比例計算出每池實際組成成分的投料量，將計算出重量的纖維，包括礦棉纖維、短切玻璃纖維、陶瓷纖維、化學合成纖維、纖維素纖維等放在有機化學溶液中浸泡，浸泡後在打漿機和磨盤中松解、除雜、開松，使各種纖維的叩解度達到75～80以上、漿液濃度在2～8％。然後，在所述纖維中加入填料(石墨粉、陶土粉、碳酸鈣、雲母粉、高嶺土粉、凹凸棒粉、膨潤土等)。
所述配合劑、填料的細度在120目以上或納米級配合劑、填料(越細越好，但要核算成本)。填料和纖維經攪拌混勻作業後加入乳膠(乳膠選用丁腈乳膠、丁苯乳膠等)、粘合劑，接著用一定重量的鋁鹽絮凝劑對上述混合物進行處理。
配合劑為氧化鋅、白碳黑、穩定劑、促進劑和防老劑。
在對以上組份充分開松、攪拌混合成漿料後，在造紙機中使漿料均勻分布在網上，利用毛布吸水和機械脫水，形成溼紙坯。紙坯在成型輥上達到一定厚度時，紙坯的表面平滑、細賦、緻密。此時將紙坯從成型輥上剝離。
紙坯經厚度、尺寸、含水量，含膠量檢驗後，進入乾燥工序。乾燥在75～95℃下進行，時間為2小時以上(也可利用太陽能自然乾燥，只是時間較長)。
最後，對乾燥的紙坯進行加壓硫化處理，將其放在溫度120～150℃，壓力8～12Mpa的平板或壓輥硫化機上硫化8～15分鐘，從而得到無石棉纖維的抄取密封材料。
由於採用上述工藝(快速製漿、慢速輸漿和緩成坯的程序)能使各種物質均勻結合，並在加入鋁鹽絮凝劑後使漿料能順利地在造紙機上網。
所述粘結劑是高分子粘結樹脂，例如酚類樹脂；配合劑為氧化鋅、白碳黑、穩定劑、促進劑和防老劑。此時，對於需要對產品補強或著色的密封材料中可另加入各組分總量的3～5％的碳黑、酞菁類等顏色染料(不計入原組成比例中)。
實施例3本發明的無石棉纖維的抄取密封材料(C)主要由下列各組份組成及其重量百分配比為如下纖維 40wt％填料 30wt％粘合劑8wt％乳膠 14wt％配合劑8wt％
助劑 9wt％(另加)無石棉纖維的抄取密封材料(C)採用的製造工藝按上述配方比例計算出每池實際組成成分的投料量，將計算出重量的纖維，包括礦棉纖維、短切玻璃纖維、陶瓷纖維、化學合成纖維、纖維素纖維等在有機溶液中浸泡，之後在打漿機和磨盤中松解、除雜、開松，使各種纖維的叩解度達到75～80以上、漿液濃度在2～8％。然後，在所述纖維中加入填料(石墨粉、陶土粉、碳酸鈣、雲母粉、高嶺土粉、凹凸棒粉、膨潤土等)。
所述配合劑、填料的細度在120目以上或納米級配合劑、填料(越細越好，但要核算成本)。填料和纖維經攪拌混勻作業後加入乳膠(乳膠選用丁腈乳膠、丁苯乳膠、天然乳膠等)、粘合劑，接著用一定重量的鋁鹽絮凝劑對上述混合物進行處理。
配合劑為氧化鋅、白碳黑、穩定劑、促進劑和防老劑。
在對以上組份充分開松、攪拌混合成漿料後，在造紙機中使漿料均勻分布在網上，利用毛布吸水和機械脫水，形成溼紙坯。紙坯在成型輥上達到一定厚度時，紙坯的表面平滑、細賦、緻密。此時將紙坯從成型輥上剝離。
紙坯經厚度、尺寸、含水量，含膠量檢驗後，進入乾燥工序。乾燥在75～95℃下進行，時間為2小時以上(也可利用太陽能自然乾燥，只是時間較長但節能效果較好)。
最後，對乾燥的紙坯進行加壓硫化處理；將其放在溫度120～150℃，壓力8～12Mpa的平板或壓輥硫化機上硫化8～15分鐘，從而得到無石棉纖維的抄取密封材料。
由於採用上述工藝(快速製漿、慢速輸漿和緩成坯的程序)能使各種物質均勻結合，並在加入鋁鹽絮凝劑後使漿料能順利地在造紙機上網。
以上實施例最後產品的測試結果如下表1所示表1
*浸油性能，即耐油性能試驗，採用ASTM 3#油，並在150℃油溫下浸5小時在ASTM、B種油，23℃下，24小時試驗，增厚小於16％、增重小於18％和拉力損失小於40％。
權利要求
1.一種無石棉的纖維抄取密封材料，其特徵在於，所述密封材料由下列各組份組成及其配比為如下纖維 10～70wt％填料 30～80wt％粘合劑1～10wt％乳膠 5～20wt％配合劑4～10wt％其中，所述配合劑包括氧化鋅、白碳黑、穩定劑、促進劑和防老劑；所述乳膠選自合成乳膠、天然乳膠，所述粘結劑為高分子粘結樹脂或它們的組合；所述填料選自石墨粉、陶土、矽灰石粉、碳酸鈣、雲母粉、高嶺土粉、凹凸棒粉、膨潤土中的二種或二種以上，所述填料的細度在120目以上。
2.如權利要求1所述的無石棉纖維抄取密封材料，其特徵在於，所述纖維的種類及其佔纖維總量的各自重量百分比為礦棉纖維 3～30wt％短切玻璃纖維 3～20wt％陶瓷纖維 3～25wt％化學合成纖維 1～10wt％纖維素纖維2～10wt％
3.如權利要求1或2所述的無石棉纖維抄取密封材料，其特徵在於，所述礦棉纖維為經1000℃以上高溫處理的礦棉羊毛纖維；所述短切玻璃纖維為經處理後切成1～5mm長度的玻璃纖維；所述陶瓷纖維為由高溫噴絲得到的含鋯類纖維；所述化學合成纖維是芳綸、聚丙烯腈纖維、錦綸類纖維、聚酯類纖維；所述纖維素纖維是木質纖維。
4.如權利要求1所述的無石棉纖維抄取密封材料，其特徵在於，所述合成乳膠為丁腈乳膠、丁苯乳膠、丙烯酸酯乳膠、氯丁乳膠中的一種或一種以上的混合物。
5.如權利要求1所述的無石棉纖維抄取密封材料，其特徵在於，所述填料可為部分納米級填料，部分納米級填料為將所述礦物填料和所述配合劑的一種或幾種研磨到納米級細度。
6.如權利要求1或5所述的無石棉纖維抄取密封材料，其特徵在於，所示配合劑還包括碳黑等。
7.一種無石棉纖維抄取密封材料的製備方法，其特徵在於，該方法包括如下工序纖維材料的浸泡、輪碾、盤磨、混合製漿、漿料的上網抄取、紙坯乾燥和硫化工序，將浸泡的纖維放在輪碾機中進行輪碾及盤磨；混合製漿工序中，先將預處理過的纖維，充分攪拌混合後，把它們分選、除雜，然後加入乳膠和粘結劑並攪拌混合，再加入配合劑，填料充分攪拌，至全部均勻為止，形成漿料並穩定至一定濃度，存儲在儲漿罐內備用；漿料的上網抄取工序中，將上述漿料在造紙機的網上上漿，經多次脫水，由壓榨成型，在使其達到一定的厚度尺寸後，剝離成張；乾燥工序中，將板坯在溫度75～95℃的乾燥爐中乾燥，經乾燥後，加壓硫化取得基礎材料；硫化工序中，將上述板坯在溫度120～150℃，壓力80～230公斤/釐米2下進行硫化5～15分鐘，取得合適的產品。
8.如權利要求7所述的無石棉纖維抄取密封材料的製備方法，其特徵在於，在所述混合製漿工序中，經分選、除雜的纖維和填料中加入一定比例的鋁鹽。
9.如權利要求7所述的無石棉纖維抄取密封材料的製備方法，其特徵在於，所述纖維的種類及其纖維總量的各自重量百分比為礦棉纖維3～30wt％短切玻璃纖維3～20wt％陶瓷纖維3～25wt％化學合成纖維1～10wt％纖維素纖維 2～10wt％所述礦棉纖維為經1000℃以上高溫處理的礦棉羊毛纖維，所述短切玻璃纖維經處理後切成1～5mm長度、直徑10微米以下的玻璃纖維，所述陶瓷纖維為由高溫噴絲得到的含鋯類纖維，所述化學合成纖維選自芳綸纖維、聚丙烯腈纖維、錦綸類纖維的一種或兩種，所述纖維素纖維是天然纖維的一種或兩種。
10.如權利要求7所述的無石棉纖維抄取密封材料的製備方法，其特徵在於，所述填料選自石墨粉、陶土、碳酸鈣、雲母粉、高嶺土粉、凹凸棒粉、膨潤土，所述填料的細度在120目以上或部分納米級的。
全文摘要
一種無石棉纖維抄取密封材料及其製備方法，該材料的各組份組成及其配比為如下纖維10～70wt％、填料30～80wt％、粘合劑1～10wt％、乳膠5～20wt％和配合劑4～10wt％，其中，乳膠選自合成乳膠、天然乳膠，粘結劑為高分子粘結樹脂或它們的組合，填料選自石墨粉、膨潤土等，其粒度在120目以上，纖維包括經1000度以上高溫處理的礦物羊毛纖維、較短的玻璃和陶瓷纖維等。所述材料經製備，可得到具有良好的抗拉強度，較高的耐油、耐高溫性，特別在有油介質下使用，其增重和增厚則比較低並具有較長的使用壽命，而且所用的纖維不含有石棉和類石棉纖維，對人體和對環境沒有危害作用，故無論生產和使用都可確保安全可靠。
文檔編號C09K3/10GK1847355SQ20051002487
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月5日 優先權日2005年4月5日
發明者施中堂 申請人:舟山市海山密封材料有限公司