橡膠行業是國民經濟的重要基礎産業之一。它不僅為人們提供日常生活不可或缺的日用,醫用等輕工橡膠産品,而且向采掘、交通、建築、機械、電子等重工業和新興産業提供各種橡膠制生産設備或橡膠部件。
作為生活中的橡膠件—洗衣機門封,也稱觀察窗墊,是一種用來密封滾筒洗衣機前門和内筒之間縫隙的淺色密封圈。在我們生活中也扮演着重要的角色,随着滾筒洗衣機在國内的銷量不斷上升,對應的門封需求也就越來越大,質量要求也就越來越高。該橡膠件對顔色均一性、耐熱性、耐酸性、耐堿性、老化變色性、膠料的物理性能指标和環保要求都有嚴格要求。
洗衣機門封選材設計思路參考:
大體上,洗衣機門封由于需要較好的柔軟度,門封是低硬度注塑硫化制品,目前主體材料大多采用充油EPDM(白色)。填充油也要采用環保的重度加氫工藝石蠟油(無色)。主用的淺色填料可選擇性價比高的高嶺土,沉澱法白炭黑等。下面我們就談談洗衣機門封這種橡膠制品的配方設計要點。
01 生膠的選擇
洗衣機門封主要用來密封水(弱酸性到弱堿性),有一些耐熱要求(烘幹一體機要求高)和一些耐候要求(有些洗衣機放在室外使用)。現在市面上門封的硬度多要求在35-45之間,這就意味着配方裡的油含量接近橡膠的兩倍。由于需要較好的柔軟度,門封是低硬度注塑硫化制品,目前主體材料大多采用充油EPDM(白色),這樣在密煉階段大約隻要再加100份油左右,工藝可控,噴油的風險也小很多。
三元乙丙橡膠的另外兩個指标,乙烯含量和第三單體含量,也對門封性能有巨大影響。
乙烯含量
若乙烯含量過高,低溫下,乙烯鍊段容易結晶,門封的硬度會上升,彈性下降。若乙烯含量過低,強度要求難達到,且混煉膠條也容易斷。目前大部分配方選用乙烯含量在60%左右。
第三單體含量
第三單體含量,當然越高會越好。主要原因是彩色制品硫化速度比較慢,較高的第三單體含量可以幫助加快硫化速度,提升生産效率。并且較高的第三單體含量對門封的回彈和壓變都有幫助。
02 操作油的選擇
即使選擇了充油三元乙丙作為主膠,整個配方中還是需要添加100份左右的操作油,因此操作油的選擇也是至關重要的。考慮到和三元乙丙的相容性以及彩色制品要求,無色或白色石蠟油是非常合适的,其中氫化石蠟油由于其高純度、高閃點更是生産洗衣機門封的首選。石蠟油主要的性能指标包括顔色,粘度,閃點等,這些指标的差異都對門封的物理機械性能有着不同的影響。
顔色
首先顔色,無色或白色是最基本的。這裡重點要關注石蠟油在紫外線下的顔色穩定性,如果石蠟油在紫外線下很容易變黃,這會導緻門封在儲存和使用過程中變色,從而引起質量争議。所以在陽光下曝曬後,顔色依然保持不變的無色或白色石蠟油是首選。至于粘度,優先選擇粘度高的石蠟油。因為石蠟油在門封裡用量較大,如果粘度過低,門封硬度下降過快不說,混煉膠的門尼粘度也會過低,容易引發生産過程中的粘連和斷條,後期噴油的風險也較大。
閃點
閃點是石蠟油最為人們關注的指标,閃點越高,石蠟油的熱穩定性越高,門封的耐熱性越好,同時選用重度加氫工藝石蠟油,因加氫工藝處理掉油中大量的小分子,保證硫化過程中的煙氣也比較小,對硫化工人傷害小。考慮到現在門封的硫化溫度一般在200-230℃,石蠟油的閃點達到240℃即可滿足一般要求。如果是耐熱機型所用的門封,建議選用閃點在280℃以上的石蠟油。
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03 填料的選擇
由于門封是彩色制品,因此填料主要是白炭黑,輕鈣,改性土這幾種混用。這些淺色填料首先要解決水分問題,無論是生産、運輸、還是儲存,都要檢測含水量。因為淺色填料本身容易吸水,加上在門封中填充量巨大,一旦受潮,必然導緻門封中産生氣泡缺陷,造成産品不良。
白炭黑
白炭黑在整個配方中主要用來補強三元乙丙,以産生足夠的強力,常規用量在60-80份。由于白炭黑有延時硫化的傾向,一般都要配合矽69,三乙醇胺等使用。另外随着白炭黑用量的增加,半成品和成品都有發粘的傾向,容易産生粘連。因此白炭黑的用量還是以滿足強力要求為限,不宜過多。
輕鈣
輕鈣則是在整個配方中起着增加填充,降低成本的作用,一般添加40-80份。随着輕鈣用量的增加,門封的整體物理化學性能開始下降,同時産品出模時容易撕裂,外觀也開始變差。
改性土
改性土是一種納米材料,性能介于白炭黑和輕鈣之間,通常用來替代部分白炭黑和輕鈣,既保持高填充又不影響性能,還可以改善門封表面的觸感。
PF81經過煅燒及表面處理,經過衆多客戶試驗對比,可作為洗衣機門封配方中的不二選擇。
04 硫化體系
門封由于壁厚小,又在高溫下出模,很容易熱撕裂,因此基本都采用硫黃硫化體系。由于彩色制品硫化速度相對較慢,而且門封多是單腔模具,為了提高生産效率,門封的硫化體系裡一般都使用BZ、DM、M、TMTD、TRA這些超速促進劑,而且用量巨大,總量多在6份以上。同時由于門封又是一種很容易噴霜的産品,為了避免後期大面積噴霜,所以會采用多種促進劑适量搭配使用,每種用量在1-1.5份左右。
此外,現在環保要求越來越高,客戶也開始提出氣味要求,門封的硫化體系也開始向無亞硝胺促進劑和低硫黃用量方向轉變,促進劑品種也用的越來越多。
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