石棉橡膠墊片的材料、制造以及密封原理

　　石棉橡膠墊片材料組成和制造：

　　橡膠是比較復雜的高分子體系，由橡膠聚合物、硫化劑、填充劑、防老劑、加工助劑和稀釋劑等多種不同組分組成。

　　聚合物制造商供應的原料橡膠聚合物，還不是通常所說的橡膠，因為高分子聚合物的分子鏈還沒有交聯形成三維網狀結構，交聯網狀結構是在硫化過程中形成的。起硫化反應的硫化劑，在熱作用下引起橡膠聚合物之間的化學反應，從而完成硫化過程。硫磺、有機樹脂和有機過氧化物等都是典型的硫化劑。為了改善橡膠墊片的物理性能，如硬度、扯斷強度及撕裂強度等，需要加入增強填充劑，而碳黑是常用的填充劑，碳黑不僅可改善橡膠墊片的物理性能，而且可使墊片的價格大為降低。橡膠墊片象其它所有的有機體系一樣，當其被暴露在有害的熱、氧等環境中就會發生老化。因此還需要在混煉膠中加入一些有效的抗老化劑，以延長橡膠墊片 的壽命。加工助劑雖然不能延長橡膠墊片的壽命 ，但對改善墊片制造過程中的混煉 、擠出和模壓性能很有作用。

　　石棉橡膠墊片的制造過程大體上包括如下幾個步驟和質量控制點：

　　1、混煉膠的混煉，準確稱量原材料，在密閉或開放式煉膠機中進行混煉。使按配方稱量的各個原料組分混合均勻，經實驗室檢測后，將混煉膠用于墊片生產。

　　2、膠料毛坯，因橡膠墊片的橫截面積和長短不同，可以通過擠出機將膠料制成相應毛坯——圓柱形膠條。

　　3、模壓，板換器橡膠密封墊片是在壓機中用模壓的方法制造的，即將未硫化的橡膠膠條半成品放入熱模具的型腔中，模具閉合 即進行硫化，模壓溫度為160—185℃，時間3—15 min，因不同的混煉膠品種而異，模壓壓力應不小于9.8MPa。

　　后硫化，為了提高生產線的生產能力 ，硫化在模壓過程中不全部完成，將模壓硫化過的墊片在靜態情況下置于烘箱中zui終完成硫化。烘箱內的溫度必須均勻，其保溫時間因不同的混煉膠而異。后硫化是板換器橡膠密封墊片生產過程中極重要的一步。烘箱必須安裝帶有連續溫度記錄的裝置。

　　成品檢驗，從每一爐烘箱中抽取成品墊片，在實驗室中按成品標準進行檢測。

　　2、石棉橡膠墊片密封原理：

　　常見的橡膠0形環屬自密封原理，它的密封功能一直維持到0形環變形、軟化。這是因為對微小缺陷起密封作用的就是0形環所承受的壓力。板換器橡膠墊片的密封則不同。板換器得以密封運行主要取決于橡膠墊片因壓縮而產生的瞬時密封應力和板換器操作壓力之間的比較。密封應力大于操作壓力則可保持密封，反之則發生泄漏。因此，板換器密封zui重要的就是使密封應力盡可能達到zui高而且保持盡可能長的時間。

　　橡膠與金屬彈簧的彈性不同，它是1種粘彈材料。這就意味著橡膠在長期變形的情況下會發生應力松弛，即在不變的張力或壓力下，密封應力會隨時間的延長而衰減。較高的應力松弛是限制板換器橡膠墊片使用壽命的重要因素。

　　應力松弛有2種，1種是物理松弛，這是因聚合物分子和填充劑微粒之間的重排引起的，此種重排隨著橡膠的變形而逐漸接近平衡，密封應力與時間的對數呈線性關系。另1種是化學松弛，這是因橡膠交聯網中化學鍵的開裂引起的。氧化與溫度是影響此種松弛的重要因素。因此應力松弛的速率在很大程度上就取決于溫度和每種橡膠墊片所適用的工作溫度范圍。低溫丁腈適用于低溫范圍，因此，隨著溫度上升，其應力松弛迅速惡化，而適于高溫范圍的氟橡膠則相反。

　　應力松弛取決于石棉橡膠墊片的組成和加工程序，而硫化程度也非常重要。墊片制作得不好，交聯密度低，應力松弛速率就高，墊片使用壽命就短。但提高交聯密度雖然可以改善應力松弛，卻降低了橡膠的撕裂強度 ，結果就造成石棉橡膠墊片在高應力下的破 裂。密封應力是溫度的函數，不同的橡膠對溫度的依賴性不一樣。氟橡膠的密封應力板換器橡膠墊片的壽命可作如下描述 ，當墊片安裝到板片上經組裝后壓縮至名義尺寸時就產生了初始密封應力，同時橡膠墊片的應力松弛也開始了。在運輸 、儲存和安裝板換器這段時間，熱交換 的溫度較低，應力松弛也較緩 和。開車后，溫度開始升高 ，應力松弛逐漸嚴重。板換器運轉一定時間后 ，需要停車進行維修和清洗 ，板換器又冷卻到原來的溫度 ，這時的密封應力較初始密封應力有所下降，但通 常還在保持密封所必須的zui低應力之上，因而仍能保持密封。重新開車后，密封應力和應力松弛又重新開始 。若干次重復以后 ，在冷熱交換的情況下，橡膠墊片的密封應力zui終降低到保持密封所必須的zui低密封應力以下，板換器就開始泄漏 ，被迫停止運行 ，更新橡膠墊片。對溫度表現出很強的依賴性 ，因而安裝了氟橡膠墊片的板換器就可能發生冷泄漏。

　　除了應力松弛以外，橡膠墊片的另一個經常被人們忽視的特性是，物理性能也非常強烈地依賴于溫度。在高溫下，橡膠墊片的扯斷強度、撕裂強度和硬度等都會降低，雖然不同品種的橡膠墊片降低幅度不一樣，但假如這時墊片受到壓縮并超過其極限強度，墊片就可能發生機械損壞，如壓碎等，

　　板換器橡膠墊片的壽命可作如下描述，當墊片安裝到板片上經組裝后壓縮至名義尺寸時就產生了初始密封應力，同時石棉橡膠墊片的應力松弛也開始了。在運輸、儲存和安裝板換器這段時間，熱交換的溫度較低，應力松弛也較緩 和。開車后，溫度開始升高，應力松弛逐漸嚴重。板換器運轉一定時間后，需要停車進行維修和清洗 ，板換器又冷卻到原來的溫度，這時的密封應力較初始密封應力有所下降，但通常還在保持密封所必須的zui低應力之上，因而仍能保持密封。重新開車后，密封應力和應力松弛又重新開始。若干次重復以后，在冷熱交換 的情況下，橡膠墊片的密封應力zui終降低到保持密封所必須的zui低密封應力以下，板換器就開始泄漏 ，被迫停止運行，更新橡膠墊片。

　　結語：

　　1、石棉橡膠墊片是板換器的重要零件，選擇適宜的墊片材料，可以保證板換器的長期運轉，經驗和大量的試驗數據是正確選擇材料的可靠依據。

　　2、橡膠墊片的制造中有許多加工難點需要克服，因此，正確的制造工藝和完善的質量保證體系是確保墊片質量所必須的。