橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用,医用等轻工橡胶产品,而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。
作为生活中的橡胶件—洗衣机门封,也称观察窗垫,是一种用来密封滚筒洗衣机前门和内筒之间缝隙的浅色密封圈。在我们生活中也扮演着重要的角色,随着滚筒洗衣机在国内的销量不断上升,对应的门封需求也就越来越大,质量要求也就越来越高。该橡胶件对颜色均一性、耐热性、耐酸性、耐碱性、老化变色性、胶料的物理性能指标和环保要求都有严格要求。
洗衣机门封选材设计思路参考:
大体上,洗衣机门封由于需要较好的柔软度,门封是低硬度注塑硫化制品,目前主体材料大多采用充油EPDM(白色)。填充油也要采用环保的重度加氢工艺石蜡油(无色)。主用的浅色填料可选择性价比高的高岭土,沉淀法白炭黑等。下面我们就谈谈洗衣机门封这种橡胶制品的配方设计要点。
01 生胶的选择
洗衣机门封主要用来密封水(弱酸性到弱碱性),有一些耐热要求(烘干一体机要求高)和一些耐候要求(有些洗衣机放在室外使用)。现在市面上门封的硬度多要求在35-45之间,这就意味着配方里的油含量接近橡胶的两倍。由于需要较好的柔软度,门封是低硬度注塑硫化制品,目前主体材料大多采用充油EPDM(白色),这样在密炼阶段大约只要再加100份油左右,工艺可控,喷油的风险也小很多。
三元乙丙橡胶的另外两个指标,乙烯含量和第三单体含量,也对门封性能有巨大影响。
乙烯含量
若乙烯含量过高,低温下,乙烯链段容易结晶,门封的硬度会上升,弹性下降。若乙烯含量过低,强度要求难达到,且混炼胶条也容易断。目前大部分配方选用乙烯含量在60%左右。
第三单体含量
第三单体含量,当然越高会越好。主要原因是彩色制品硫化速度比较慢,较高的第三单体含量可以帮助加快硫化速度,提升生产效率。并且较高的第三单体含量对门封的回弹和压变都有帮助。
02 操作油的选择
即使选择了充油三元乙丙作为主胶,整个配方中还是需要添加100份左右的操作油,因此操作油的选择也是至关重要的。考虑到和三元乙丙的相容性以及彩色制品要求,无色或白色石蜡油是非常合适的,其中氢化石蜡油由于其高纯度、高闪点更是生产洗衣机门封的首选。石蜡油主要的性能指标包括颜色,粘度,闪点等,这些指标的差异都对门封的物理机械性能有着不同的影响。
颜色
首先颜色,无色或白色是最基本的。这里重点要关注石蜡油在紫外线下的颜色稳定性,如果石蜡油在紫外线下很容易变黄,这会导致门封在储存和使用过程中变色,从而引起质量争议。所以在阳光下曝晒后,颜色依然保持不变的无色或白色石蜡油是首选。至于粘度,优先选择粘度高的石蜡油。因为石蜡油在门封里用量较大,如果粘度过低,门封硬度下降过快不说,混炼胶的门尼粘度也会过低,容易引发生产过程中的粘连和断条,后期喷油的风险也较大。
闪点
闪点是石蜡油最为人们关注的指标,闪点越高,石蜡油的热稳定性越高,门封的耐热性越好,同时选用重度加氢工艺石蜡油,因加氢工艺处理掉油中大量的小分子,保证硫化过程中的烟气也比较小,对硫化工人伤害小。考虑到现在门封的硫化温度一般在200-230℃,石蜡油的闪点达到240℃即可满足一般要求。如果是耐热机型所用的门封,建议选用闪点在280℃以上的石蜡油。
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03 填料的选择
由于门封是彩色制品,因此填料主要是白炭黑,轻钙,改性土这几种混用。这些浅色填料首先要解决水分问题,无论是生产、运输、还是储存,都要检测含水量。因为浅色填料本身容易吸水,加上在门封中填充量巨大,一旦受潮,必然导致门封中产生气泡缺陷,造成产品不良。
白炭黑
白炭黑在整个配方中主要用来补强三元乙丙,以产生足够的强力,常规用量在60-80份。由于白炭黑有延时硫化的倾向,一般都要配合硅69,三乙醇胺等使用。另外随着白炭黑用量的增加,半成品和成品都有发粘的倾向,容易产生粘连。因此白炭黑的用量还是以满足强力要求为限,不宜过多。
轻钙
轻钙则是在整个配方中起着增加填充,降低成本的作用,一般添加40-80份。随着轻钙用量的增加,门封的整体物理化学性能开始下降,同时产品出模时容易撕裂,外观也开始变差。
改性土
改性土是一种纳米材料,性能介于白炭黑和轻钙之间,通常用来替代部分白炭黑和轻钙,既保持高填充又不影响性能,还可以改善门封表面的触感。
PF81经过煅烧及表面处理,经过众多客户试验对比,可作为洗衣机门封配方中的不二选择。
04 硫化体系
门封由于壁厚小,又在高温下出模,很容易热撕裂,因此基本都采用硫黄硫化体系。由于彩色制品硫化速度相对较慢,而且门封多是单腔模具,为了提高生产效率,门封的硫化体系里一般都使用BZ、DM、M、TMTD、TRA这些超速促进剂,而且用量巨大,总量多在6份以上。同时由于门封又是一种很容易喷霜的产品,为了避免后期大面积喷霜,所以会采用多种促进剂适量搭配使用,每种用量在1-1.5份左右。
此外,现在环保要求越来越高,客户也开始提出气味要求,门封的硫化体系也开始向无亚硝胺促进剂和低硫黄用量方向转变,促进剂品种也用的越来越多。