专利名称：无石棉纤维抄取密封材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种密封材料，尤其是一种在密封材料中不含有石棉纤维的无石棉纤维抄取密封材料。
背景技术：
在汽车、机械、石油化工等工业中，密封材料是制造发动机、冷冻机以及各种流体控制及驱动装置的广泛地应用的材料。这些材料的性能和质量直接影响到各种机械和装置的工作运行的可靠密封性和使用寿命。同时，随着工业化的发展，对密封材料在性能和材质上提出了更高的要求。为此，密封材料不仅应更好满足客户提出的性能要求外，还要有利于生产和使用环境。
目前，密封材料有的是使用以金属薄板为基制成的复合板或片，它们通常是在金属薄板上压覆一层石墨板、在金属薄板上压覆一层石棉的复合密封片；有的是由金属薄板和非金属材料通过粘结后拼接或缠绕而成的密封片。上述密封材料的综合性能，因受到其上所覆的石墨、石棉或其它非金属材料在密度和强度上的限制，特别是含有石棉纤维的对人体有害。
在本申请人已授予专利的中国专利号ZL 95107590.X中，揭示了一种非石棉的膨润型密封板及其制造工艺。该密封板主要组份的比例是乳胶10～18wt％、硅酸盐矿物填料25～50wt％、配合剂5～8wt％以及植物纤维或天然和合成纤维25～50wt％，其中，配合剂为常规的氧化锌、硫磺、促进剂等，植物纤维为木质纤维，另有海泡石纤维、硅灰石纤维等，乳胶由天然、丁腈、丁苯等混合乳胶。该密封板的制造通过工艺纤维材料的浸泡轮碾、混合制浆、浆料的上网抄取、滚压和硫化工序，得到可在150℃温度内使用的、抗拉强度比石棉型的高一倍的密封板，而且由于产品中的非石棉的组成，可克服传统生产中使用石棉对人体健康的危害。尽管本申请人的以上专利通过实施，生产的密封板在耐油、耐酸、耐碱、耐高温、耐高压或耐低温下工作的密封性能上取得明显提高，在使用中也表现出安全可靠、寿命延长等良好的效果。
但是该密封材料的、耐油、耐高温性能还不是很高，材料在有油环境下使用，其增重和增厚都比较高，特别是仍含有石棉纤维性质的海泡石纤维、硅灰石纤维等，仍有对人体和环境带来危害的可能。当然比石棉制品的危害要小得多了。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，而提供一种300℃以下使用温度的、无石棉纤维的、在耐油等性能上又可超过膨润型密封板的非石棉纤维的抄取密封材料。
实现上述目的的技术方案是本发明的无石棉纤维的抄取密封材料主要由下列各组份组成及其配比为如下纤维 10～70wt％填料 30～80wt％
粘合剂1～10wt％乳胶 5～20wt％配合剂4～10wt％其中，所述配合剂包括氧化锌、白碳黑、稳定剂、促进剂和防老剂。如以上所述的无石棉纤维抄取密封材料，其中，所述乳胶选自合成乳胶、天然乳胶，所述粘结剂为高分子粘结树脂或它们的组合。
如以上所述的无石棉纤维抄取密封材料，其中，所述填料选自石墨粉、陶土、硅灰石粉、碳酸钙、云母粉、高岭土粉、凹凸棒粉、膨润土中的二种或二种以上，所述填料的细度在120目以上。
如以上所述的无石棉纤维抄取密封材料，其中，所述纤维的种类及其占纤维总量的各自重量百分比为矿棉纤维 3～30wt％短切玻璃纤维 3～20wt％陶瓷纤维 3～25wt％化学合成纤维 1～10wt％纤维素纤维2～10wt％如以上所述的无石棉纤维抄取密封材料，其中，所述矿物纤维为经1000℃以上高温处理的矿棉羊毛纤维，所述短切玻璃纤维为经处理后切成1～5mm长度的造纸专用玻璃纤维，所述陶瓷纤维为由高温喷丝得到的含锆类纤维，所述化学合成纤维是芳纶、聚丙烯腈纤维、锦纶类纤维，聚酯类纤维所述纤维素纤维是木质纤维。
如以上所述的无石棉纤维抄取密封材料，其中，所述合成乳胶为丁腈乳胶、丁苯乳胶、丙烯酸酯乳胶、氯丁乳胶中的一种或一种以上的混合物。
如以上所述无石棉的纤维抄取密封材料，其中，所述填料为部分纳米级填料，部分纳米级填料为将所述矿物填料和所述配合剂的一种或几种研磨到纳米级细度。
一种无石棉纤维抄取密封材料的制备方法，其步骤如下该方法包括如下工序纤维材料浸泡、轮碾、盘磨、混合制浆、浆料的上网抄取、纸坯干燥和硫化工序，将浸泡的纤维放在轮碾机轮碾和磨盘中盘磨；混合制浆工序中，加入填料、配合剂、乳胶和粘结剂后在打浆池中充分搅拌混合后，形成浆料并稳定至一定浓度，在储浆罐内备用；浆料的上网抄取工序中，将上述浆料在造纸机的(长、园)网上上浆，经脱水，纸坯达到一定的厚度后，从成型辊上剥离成张；干燥工序中，将纸坯在温度75～95℃的干燥炉中干燥，经干燥后，加压硫化取得基础材料；硫化工序中，将上述板坯在温度120～150℃，压力80～230公斤/厘米2下进行硫化5～15分钟，取得合适的产品。
由上可见，本发明的密封材料，由于采用纤维、填料、配合剂、乳胶、粘合剂，其中纤维中的矿棉纤维、短切玻璃纤维和陶瓷纤维都经精细加工，通过本工艺加工生产的产品具有良好的抗拉强度，较高的耐油、耐高温性，特别是材料在油环境下使用，其增重和增厚则比较低并具有较长的使用寿命，而且所用的纤维不含有象海泡石纤维那样的类石棉纤维，对人体和对环境没有危害作用，故无论生产和使用都可确保安全可靠。
附图的简要说明
图1是本发明的无石棉纤维抄取密封材料的工艺流程示意图。
较佳实施例的详细描述本实施例是将纤维在有机偶联剂(硅烷)溶液中进行浸泡，改变表面极性，使之更易与其它材料相吸附，通过轮研、盘磨、打浆，纤维开松并使之进一步细化和除渣。按一定浓度，进入搅拌机内，逐步加入填料和乳胶，打浆至全部混合均匀，再加入配合剂、PH值调节剂，放入偖浆池内调节好浓度，送至抄取机抄造成湿纸坯，脱水干燥后，120-150℃左右加压硫化成型后，检测，印涂防粘剂后包装成为成品。
实施例1本发明的无石棉纤维的抄取密封材料(A)主要由下列各组份组成及其重量百分配比为如下纤维 30wt％填料 50wt％粘合剂5wt％乳胶 8wt％配合剂7wt％密封材料(A)采用的制造工艺按上述配方比例计算出每池实际组成成分的投料量，将计算出重量的纤维，包括矿棉纤维、短切玻璃纤维、陶瓷纤维、化学合成纤维、纤维素纤维等放在有机化学溶液中浸泡，浸泡后在打浆机和磨盘中松解、除杂、开松，使各种纤维的叩解度达到75～80以上、浆液浓度在2～8％。然后，在所述纤维中加入填料(石墨粉、陶土粉、碳酸钙、云母粉、高岭土粉、凹凸棒粉、膨润土等)。
所述配合剂、填料的细度在120目以上或纳米级配合剂、填料(越细越好，但要核算成本)。填料和纤维经搅拌混匀作业后加入乳胶(乳胶选用丁腈乳胶、丁苯乳胶、天然乳胶等)、粘合剂，接着用一定重量的铝盐絮凝剂对上述混合物进行处理。
配合剂为氧化锌、白碳黑、稳定剂、促进剂和防老剂。在对以上组份充分开松、搅拌混合成浆料后，在造纸机中使浆料均匀分布在网上，利用毛布吸水和机械脱水，形成湿纸坯。纸坯在成型辊上达到一定厚度时，纸坯的表面平滑、细赋、致密。此时将纸坯从成型辊上剥离。
纸坯经厚度、尺寸、含水量，含胶量检验后，进入干燥工序。干燥在75～95℃下进行，时间为2小时以上(也可利用太阳能自然干燥，只是时间稍长但节能效果较好)。
最后，对干燥的纸坯进行加压硫化处理，将其放在温度120～150℃，压力8～12Mpa的平板或压辊硫化机上硫化8～15分钟，从而得到无石棉纤维的抄取密封材料。
由于采用上述工艺(快速制浆、慢速输浆和缓成坯的程序)能使各种物质均匀结合，并在加入铝盐絮凝剂后使浆料能顺利地在造纸机上网。
实施例2
本发明的无石棉纤维的抄取密封材料(B)主要由下列各组份组成及其重量百分配比为如下纤维 40wt％填料 40wt％粘合剂5wt％乳胶 8wt％配合剂7wt％助剂 0.32wt％(按干胶外加)按上述配方比例计算出每池实际组成成分的投料量，将计算出重量的纤维，包括矿棉纤维、短切玻璃纤维、陶瓷纤维、化学合成纤维、纤维素纤维等放在有机化学溶液中浸泡，浸泡后在打浆机和磨盘中松解、除杂、开松，使各种纤维的叩解度达到75～80以上、浆液浓度在2～8％。然后，在所述纤维中加入填料(石墨粉、陶土粉、碳酸钙、云母粉、高岭土粉、凹凸棒粉、膨润土等)。
所述配合剂、填料的细度在120目以上或纳米级配合剂、填料(越细越好，但要核算成本)。填料和纤维经搅拌混匀作业后加入乳胶(乳胶选用丁腈乳胶、丁苯乳胶等)、粘合剂，接着用一定重量的铝盐絮凝剂对上述混合物进行处理。
配合剂为氧化锌、白碳黑、稳定剂、促进剂和防老剂。
在对以上组份充分开松、搅拌混合成浆料后，在造纸机中使浆料均匀分布在网上，利用毛布吸水和机械脱水，形成湿纸坯。纸坯在成型辊上达到一定厚度时，纸坯的表面平滑、细赋、致密。此时将纸坯从成型辊上剥离。
纸坯经厚度、尺寸、含水量，含胶量检验后，进入干燥工序。干燥在75～95℃下进行，时间为2小时以上(也可利用太阳能自然干燥，只是时间较长)。
最后，对干燥的纸坯进行加压硫化处理，将其放在温度120～150℃，压力8～12Mpa的平板或压辊硫化机上硫化8～15分钟，从而得到无石棉纤维的抄取密封材料。
由于采用上述工艺(快速制浆、慢速输浆和缓成坯的程序)能使各种物质均匀结合，并在加入铝盐絮凝剂后使浆料能顺利地在造纸机上网。
所述粘结剂是高分子粘结树脂，例如酚类树脂；配合剂为氧化锌、白碳黑、稳定剂、促进剂和防老剂。此时，对于需要对产品补强或着色的密封材料中可另加入各组分总量的3～5％的碳黑、酞菁类等颜色染料(不计入原组成比例中)。
实施例3本发明的无石棉纤维的抄取密封材料(C)主要由下列各组份组成及其重量百分配比为如下纤维 40wt％填料 30wt％粘合剂8wt％乳胶 14wt％配合剂8wt％
助剂 9wt％(另加)无石棉纤维的抄取密封材料(C)采用的制造工艺按上述配方比例计算出每池实际组成成分的投料量，将计算出重量的纤维，包括矿棉纤维、短切玻璃纤维、陶瓷纤维、化学合成纤维、纤维素纤维等在有机溶液中浸泡，之后在打浆机和磨盘中松解、除杂、开松，使各种纤维的叩解度达到75～80以上、浆液浓度在2～8％。然后，在所述纤维中加入填料(石墨粉、陶土粉、碳酸钙、云母粉、高岭土粉、凹凸棒粉、膨润土等)。
所述配合剂、填料的细度在120目以上或纳米级配合剂、填料(越细越好，但要核算成本)。填料和纤维经搅拌混匀作业后加入乳胶(乳胶选用丁腈乳胶、丁苯乳胶、天然乳胶等)、粘合剂，接着用一定重量的铝盐絮凝剂对上述混合物进行处理。
配合剂为氧化锌、白碳黑、稳定剂、促进剂和防老剂。
在对以上组份充分开松、搅拌混合成浆料后，在造纸机中使浆料均匀分布在网上，利用毛布吸水和机械脱水，形成湿纸坯。纸坯在成型辊上达到一定厚度时，纸坯的表面平滑、细赋、致密。此时将纸坯从成型辊上剥离。
纸坯经厚度、尺寸、含水量，含胶量检验后，进入干燥工序。干燥在75～95℃下进行，时间为2小时以上(也可利用太阳能自然干燥，只是时间较长但节能效果较好)。
最后，对干燥的纸坯进行加压硫化处理；将其放在温度120～150℃，压力8～12Mpa的平板或压辊硫化机上硫化8～15分钟，从而得到无石棉纤维的抄取密封材料。
由于采用上述工艺(快速制浆、慢速输浆和缓成坯的程序)能使各种物质均匀结合，并在加入铝盐絮凝剂后使浆料能顺利地在造纸机上网。
以上实施例最后产品的测试结果如下表1所示表1
*浸油性能，即耐油性能试验，采用ASTM 3#油，并在150℃油温下浸5小时在ASTM、B种油，23℃下，24小时试验，增厚小于16％、增重小于18％和拉力损失小于40％。
权利要求
1.一种无石棉的纤维抄取密封材料，其特征在于，所述密封材料由下列各组份组成及其配比为如下纤维 10～70wt％填料 30～80wt％粘合剂1～10wt％乳胶 5～20wt％配合剂4～10wt％其中，所述配合剂包括氧化锌、白碳黑、稳定剂、促进剂和防老剂；所述乳胶选自合成乳胶、天然乳胶，所述粘结剂为高分子粘结树脂或它们的组合；所述填料选自石墨粉、陶土、硅灰石粉、碳酸钙、云母粉、高岭土粉、凹凸棒粉、膨润土中的二种或二种以上，所述填料的细度在120目以上。
2.如权利要求1所述的无石棉纤维抄取密封材料，其特征在于，所述纤维的种类及其占纤维总量的各自重量百分比为矿棉纤维 3～30wt％短切玻璃纤维 3～20wt％陶瓷纤维 3～25wt％化学合成纤维 1～10wt％纤维素纤维2～10wt％
3.如权利要求1或2所述的无石棉纤维抄取密封材料，其特征在于，所述矿棉纤维为经1000℃以上高温处理的矿棉羊毛纤维；所述短切玻璃纤维为经处理后切成1～5mm长度的玻璃纤维；所述陶瓷纤维为由高温喷丝得到的含锆类纤维；所述化学合成纤维是芳纶、聚丙烯腈纤维、锦纶类纤维、聚酯类纤维；所述纤维素纤维是木质纤维。
4.如权利要求1所述的无石棉纤维抄取密封材料，其特征在于，所述合成乳胶为丁腈乳胶、丁苯乳胶、丙烯酸酯乳胶、氯丁乳胶中的一种或一种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的无石棉纤维抄取密封材料，其特征在于，所述填料可为部分纳米级填料，部分纳米级填料为将所述矿物填料和所述配合剂的一种或几种研磨到纳米级细度。
6.如权利要求1或5所述的无石棉纤维抄取密封材料，其特征在于，所示配合剂还包括碳黑等。
7.一种无石棉纤维抄取密封材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下工序纤维材料的浸泡、轮碾、盘磨、混合制浆、浆料的上网抄取、纸坯干燥和硫化工序，将浸泡的纤维放在轮碾机中进行轮碾及盘磨；混合制浆工序中，先将预处理过的纤维，充分搅拌混合后，把它们分选、除杂，然后加入乳胶和粘结剂并搅拌混合，再加入配合剂，填料充分搅拌，至全部均匀为止，形成浆料并稳定至一定浓度，存储在储浆罐内备用；浆料的上网抄取工序中，将上述浆料在造纸机的网上上浆，经多次脱水，由压榨成型，在使其达到一定的厚度尺寸后，剥离成张；干燥工序中，将板坯在温度75～95℃的干燥炉中干燥，经干燥后，加压硫化取得基础材料；硫化工序中，将上述板坯在温度120～150℃，压力80～230公斤/厘米2下进行硫化5～15分钟，取得合适的产品。
8.如权利要求7所述的无石棉纤维抄取密封材料的制备方法，其特征在于，在所述混合制浆工序中，经分选、除杂的纤维和填料中加入一定比例的铝盐。
9.如权利要求7所述的无石棉纤维抄取密封材料的制备方法，其特征在于，所述纤维的种类及其纤维总量的各自重量百分比为矿棉纤维3～30wt％短切玻璃纤维3～20wt％陶瓷纤维3～25wt％化学合成纤维1～10wt％纤维素纤维 2～10wt％所述矿棉纤维为经1000℃以上高温处理的矿棉羊毛纤维，所述短切玻璃纤维经处理后切成1～5mm长度、直径10微米以下的玻璃纤维，所述陶瓷纤维为由高温喷丝得到的含锆类纤维，所述化学合成纤维选自芳纶纤维、聚丙烯腈纤维、锦纶类纤维的一种或两种，所述纤维素纤维是天然纤维的一种或两种。
10.如权利要求7所述的无石棉纤维抄取密封材料的制备方法，其特征在于，所述填料选自石墨粉、陶土、碳酸钙、云母粉、高岭土粉、凹凸棒粉、膨润土，所述填料的细度在120目以上或部分纳米级的。
全文摘要
一种无石棉纤维抄取密封材料及其制备方法，该材料的各组份组成及其配比为如下纤维10～70wt％、填料30～80wt％、粘合剂1～10wt％、乳胶5～20wt％和配合剂4～10wt％，其中，乳胶选自合成乳胶、天然乳胶，粘结剂为高分子粘结树脂或它们的组合，填料选自石墨粉、膨润土等，其粒度在120目以上，纤维包括经1000度以上高温处理的矿物羊毛纤维、较短的玻璃和陶瓷纤维等。所述材料经制备，可得到具有良好的抗拉强度，较高的耐油、耐高温性，特别在有油介质下使用，其增重和增厚则比较低并具有较长的使用寿命，而且所用的纤维不含有石棉和类石棉纤维，对人体和对环境没有危害作用，故无论生产和使用都可确保安全可靠。
文档编号C09K3/10GK1847355SQ20051002487
公开日2006年10月18日 申请日期2005年4月5日 优先权日2005年4月5日
发明者施中堂 申请人:舟山市海山密封材料有限公司