一種無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
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種彈性密封件，例如用于汽車領域的軸密封，以及形成該彈性密封件的方法。
【背景技術】
[0002]彈性密封件，例如用于汽車領域的軸密封，通常包括通過化學結合到金屬密封環上的彈性化合物。該彈性化學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。費德羅-莫格爾公司提供了多種這樣的彈性密封件的實例。
[0003]現有技術中的彈性密封件通過將彈性化合物成型到金屬密封環上，然后在成型步驟之后將該彈性密封件進行爐后固化至該彈性化合物被完全固化并化學結合到金屬密封環上形成。該爐后固化步驟的條件根據彈性化合物的種類，以及彈性化合物的厚度和幾何結構不同而變化。通常，該爐后固化步驟在爐體中最低溫度170°C下進行I?24小時，或者更長。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擔。
【發明內容】
[0004]根據本發明的一個方面，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結合到密封環上而無需在成型步驟之后進行爐后固化步驟。
[0005]根據本發明的另一方面，提供一種包括密封環和彈性化合物的彈性密封件。該密封環包括金屬材料，并具有繞一中心軸延伸的多個表面，并且該彈性化合物被化學結合至所述表面中的至少一個。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，該彈性密封件通過包括以下步驟的工藝制造:將彈性化合物成型到密封環上，并將彈性化合物化學結合到密封環上，其中，該化學結合步驟在成型步驟中進行而無需在成型步驟之后進行爐后固化步驟。
[0006]通過取消該爐后固化步驟，本發明避免了在爐后固化設備中的資本投入，執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良的物理性能，包括與現有技術中通過爐后固化步驟制造的彈性密封件相似的拉伸強度和彈性模量。
【附圖說明】
[0007]結合附圖以及參考以下詳細說明，本發明的其他優點將更易于領會，以及更好地理解，其中:
[0008]圖1是根據本發明的一個實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。
【具體實施方式】
[0010]本發明的一個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，用于密封和保護汽車應用中的金屬軸(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包括化學結合到金屬密封環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化學結合到金屬密封環24上并無需爐后固化步驟。通過取消該爐后固化步驟，與現有技術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。在一優選實施例中，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可通過以下供應商獲得:杜邦，蘇威蘇萊克斯，3M，大金，以及其他FKM供應商。
[0012]該彈性化合物22還包括允許該彈性密封件20被形成而無需爐后固化步驟的多種預定含量的其他化合物。在一個實施例中，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15.0wt %的娃藻土。在一個實施例中，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反應速率的物質。優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-(節基)磷胺，或節基二苯基氯化膦。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被形成而無需爐后固化步驟的預定含量的金屬氧化物。在一個實施例中，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被形成而無需爐后固化步驟的預定含量的加工助劑。在一個實施例中，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2.0wt %的加工助劑。在一個實施例中，該加工助劑包括蠟，脂肪酸衍生物，有機硅酮，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，或開煉機，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24上。在一個實施例中，該彈性化合物22的片材被切割成環形預制件。在另一實施例中，該彈性體被切割成大量條狀物。
[0016]該方法的另一預備步驟包括提供密封環24。該密封環24可包括多種不同構造，包括現有技術中的任意構造。該密封環24具有分別圍繞中心軸A周向延伸的頂面和相對的底面。該密封環24還提供面向中心軸A的內徑表面和相對的外徑表面。該內徑表面和外徑表面可從密封環的頂面縱向延伸至底面。該密封環24典型地由金屬材料形成，包括現有技術中的任意金屬材料，例如鋼。在一個實施例中，通過清潔該密封環24的表面，或通過施加粘合劑或膠水(未示出)到密封環24上，對該密封環24進行準備工作，以便于進行成型步驟。
[0017]該形成彈性密封件20的方法接下來還包括將該彈性化合物22成型到密封環24上。該步驟首先包括將彈性化合物22和密封環24放置于成型裝置中，并將彈性化合物22放置于密封環24上。在一個實施例中，該成型步驟包括壓塑成型。在本實施例中，該彈性化合物22提供為環形預制件。該環形在徑向和軸向上的厚度根據應用的不同而變化，但是通常是在毫米量級。該環形預制件隨后被放置于壓塑模具中的密封環24上。在另一實施例中，該成型步驟包括注射成型，以及將彈性化合物22提供為多個條狀物。該條狀物在徑向和軸向上的厚度也根據應用的不同而變化，但是通常是在毫米量級。該條狀物可被注射到模具中并在模具中與密封環24接觸。
[0018]如上所述，該形成彈性密封件20無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化學結合至密封環24的至少一個表面上。該化學結合步驟在成型步驟之后無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無需爐后固化步驟形成，避免了在爐后固化設備中的大量資本投入，執行爐后固化步驟付出的人工成本，以及