一種無(wú)需爐后固化形成的彈性密封件以及形成彈性密封件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彈性密封件，例如用于汽車(chē)領(lǐng)域的軸密封，以及形成該彈性密封件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]彈性密封件，例如用于汽車(chē)領(lǐng)域的軸密封，通常包括通過(guò)化學(xué)結(jié)合到金屬密封環(huán)上的彈性化合物。該彈性化學(xué)物可包括各種彈性體，聚合物，以及填充劑，例如聚丙烯酸酯，乙烯丙烯酸，以及含氟彈性體。費(fèi)德羅-莫格爾公司提供了多種這樣的彈性密封件的實(shí)例。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的彈性密封件通過(guò)將彈性化合物成型到金屬密封環(huán)上，然后在成型步驟之后將該彈性密封件進(jìn)行爐后固化至該彈性化合物被完全固化并化學(xué)結(jié)合到金屬密封環(huán)上形成。該爐后固化步驟的條件根據(jù)彈性化合物的種類(lèi)，以及彈性化合物的厚度和幾何結(jié)構(gòu)不同而變化。通常，該爐后固化步驟在爐體中最低溫度170°C下進(jìn)行I?24小時(shí)，或者更長(zhǎng)。因此，該爐后固化步驟涉及大量的資本投入，人工成本，能量消耗，以及該彈性密封件制造商的其他負(fù)擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于形成彈性密封件的方法。該方法包括將彈性化合物成型到密封環(huán)上。該彈性化合物包括，占該彈性化合物的重量百分比的，52.0?68.0wt %的含氟彈性體，并且該密封環(huán)包括金屬材料。該方法還包括在成型步驟中將該彈性化合物化學(xué)結(jié)合到密封環(huán)上而無(wú)需在成型步驟之后進(jìn)行爐后固化步驟。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括密封環(huán)和彈性化合物的彈性密封件。該密封環(huán)包括金屬材料，并具有繞一中心軸延伸的多個(gè)表面，并且該彈性化合物被化學(xué)結(jié)合至所述表面中的至少一個(gè)。該彈性化合物包括，占所述彈性化合物的重量百分比的，52.0?68.0wt%的含氟彈性體。此外，該彈性密封件通過(guò)包括以下步驟的工藝制造:將彈性化合物成型到密封環(huán)上，并將彈性化合物化學(xué)結(jié)合到密封環(huán)上，其中，該化學(xué)結(jié)合步驟在成型步驟中進(jìn)行而無(wú)需在成型步驟之后進(jìn)行爐后固化步驟。
[0006]通過(guò)取消該爐后固化步驟，本發(fā)明避免了在爐后固化設(shè)備中的資本投入，執(zhí)行爐后固化步驟的人工成本，以及在爐后固化步驟用于加熱彈性密封件的能量消耗。該彈性密封件還提供了優(yōu)良的物理性能，包括與現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)爐后固化步驟制造的彈性密封件相似的拉伸強(qiáng)度和彈性模量。
【附圖說(shuō)明】
[0007]結(jié)合附圖以及參考以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)將更易于領(lǐng)會(huì)，以及更好地理解，其中:
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的彈性密封件的俯視圖；以及
[0009]圖2是如圖1所示的彈性密封件的仰視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種形成彈性密封件20的方法，如圖1和圖2中所示的彈性密封件20，用于密封和保護(hù)汽車(chē)應(yīng)用中的金屬軸(未示出)免受油和雜物的污染。該彈性密封件20包括彈性化合物22，該彈性化合物22包括化學(xué)結(jié)合到金屬密封環(huán)24上的含氟彈性體(FKM)。該用于形成彈性密封件20的方法包括:在一成型步驟中將彈性化合物22化學(xué)結(jié)合到金屬密封環(huán)24上并無(wú)需爐后固化步驟。通過(guò)取消該爐后固化步驟，與現(xiàn)有技術(shù)中要求爐后固化步驟的彈性密封件的形成方法相比，其資本投入，人工成本，能量消耗均大幅降低。
[0011]該形成彈性密封件20而無(wú)需爐后固化步驟的方法首先包括提供彈性化合物22。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該彈性化合物22包括占彈性化合物22的52.0?68.0wt %的FKM。該彈性化合物包括至少52.0wt %的FKM，或不超過(guò)68.0wt %的FKM。該FKM是六氟丙烯和偏二氟乙烯的二聚體。該FKM可通過(guò)以下供應(yīng)商獲得:杜邦，蘇威蘇萊克斯，3M，大金，以及其他FKM供應(yīng)商。
[0012]該彈性化合物22還包括允許該彈性密封件20被形成而無(wú)需爐后固化步驟的多種預(yù)定含量的其他化合物。在一個(gè)實(shí)施例中，該彈性化合物22包括20.0?35.0wt %的硅酸鈣，或至少20.0wt %的硅酸鈣，或不超過(guò)35.0wt %的硅酸鈣。該彈性化合物22還包括5.0?15.0wt %的娃藻土，或至少5.0wt %的娃藻土，或不超過(guò)15.0wt %的娃藻土。在一個(gè)實(shí)施例中，該彈性化合物22包括1.0?5.0wt %的炭黑，或至少1.0wt %的炭黑，或不超過(guò)5.0wt %的炭黑。該彈性化合物22還典型地包括0.5?3.0wt %的雙酚AF，其IUPAC命名為4-[1，1，1，3，3，3-六氟-2-(4-羥苯基)-2-丙基]苯酚。該彈性化合物22還典型地包括0.1?0.5wt%的催化劑。該催化劑是一種可提高化學(xué)反應(yīng)速率的物質(zhì)。優(yōu)選的催化劑是一種鐵鹽催化劑，例如1-氯-N, N-二乙基-1，1-二苯基-1-(節(jié)基)磷胺，或節(jié)基二苯基氯化膦。該彈性化合物22典型地是雙酚固化的并且含有0.5?3.0wt %的雙酚AF和0.1?0.5￥丨％的鑰鹽催化劑。
[0013]該彈性化合物22還典型地包括允許該彈性密封件20被形成而無(wú)需爐后固化步驟的預(yù)定含量的金屬氧化物。在一個(gè)實(shí)施例中，該彈性化合物22包括4.0?10.0wt%的金屬氧化物，或至少4.0wt%的金屬氧化物，或不超過(guò)10.0wt%的金屬氧化物。例如，該彈性化合物22可包括氧化鎂，氧化鈣，以及氫氧化鈣。在該實(shí)施例中，該彈性化合物22可包括3.0?5.0wt %的氧化鎂，0.5?2.0wt %的氧化鈣，以及0.3?3.0wt %的氫氧化鈣。
[0014]該彈性化合物22還典型地包括允許該彈性密封件20被形成而無(wú)需爐后固化步驟的預(yù)定含量的加工助劑。在一個(gè)實(shí)施例中，該彈性化合物22包括0.2?2.0wt %的加工助劑，或至少0.2wt%的加工助劑，或不超過(guò)2.0wt %的加工助劑。在一個(gè)實(shí)施例中，該加工助劑包括蠟，脂肪酸衍生物，有機(jī)硅酮，含氟聚醚衍生物，以及十八烷基胺中的至少一種。
[0015]該提供具有如上所述組成的彈性化合物22的方法典型地包括將這些化合物在混合器中混合，例如密煉機(jī)，或開(kāi)煉機(jī)，以形成該彈性化合物22。隨后該彈性化合物22被碾壓成片材并被制備用于成型到密封環(huán)24上。在一個(gè)實(shí)施例中，該彈性化合物22的片材被切割成環(huán)形預(yù)制件。在另一實(shí)施例中，該彈性體被切割成大量條狀物。
[0016]該方法的另一預(yù)備步驟包括提供密封環(huán)24。該密封環(huán)24可包括多種不同構(gòu)造，包括現(xiàn)有技術(shù)中的任意構(gòu)造。該密封環(huán)24具有分別圍繞中心軸A周向延伸的頂面和相對(duì)的底面。該密封環(huán)24還提供面向中心軸A的內(nèi)徑表面和相對(duì)的外徑表面。該內(nèi)徑表面和外徑表面可從密封環(huán)的頂面縱向延伸至底面。該密封環(huán)24典型地由金屬材料形成，包括現(xiàn)有技術(shù)中的任意金屬材料，例如鋼。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)清潔該密封環(huán)24的表面，或通過(guò)施加粘合劑或膠水(未示出)到密封環(huán)24上，對(duì)該密封環(huán)24進(jìn)行準(zhǔn)備工作，以便于進(jìn)行成型步驟。
[0017]該形成彈性密封件20的方法接下來(lái)還包括將該彈性化合物22成型到密封環(huán)24上。該步驟首先包括將彈性化合物22和密封環(huán)24放置于成型裝置中，并將彈性化合物22放置于密封環(huán)24上。在一個(gè)實(shí)施例中，該成型步驟包括壓塑成型。在本實(shí)施例中，該彈性化合物22提供為環(huán)形預(yù)制件。該環(huán)形在徑向和軸向上的厚度根據(jù)應(yīng)用的不同而變化，但是通常是在毫米量級(jí)。該環(huán)形預(yù)制件隨后被放置于壓塑模具中的密封環(huán)24上。在另一實(shí)施例中，該成型步驟包括注射成型，以及將彈性化合物22提供為多個(gè)條狀物。該條狀物在徑向和軸向上的厚度也根據(jù)應(yīng)用的不同而變化，但是通常是在毫米量級(jí)。該條狀物可被注射到模具中并在模具中與密封環(huán)24接觸。
[0018]如上所述，該形成彈性密封件20無(wú)需爐后固化步驟的方法包括在成型步驟中將彈性化合物22化學(xué)結(jié)合至密封環(huán)24的至少一個(gè)表面上。該化學(xué)結(jié)合步驟在成型步驟之后無(wú)需爐后固化步驟即可完成。這里描述的彈性化合物22的組成以及工藝步驟允許彈性密封件20無(wú)需爐后固化步驟形成，避免了在爐后固化設(shè)備中的大量資本投入，執(zhí)行爐后固化步驟付出的人工成本，以及