钢制包装桶盖密封胶的研制
文/谢大强
摘要：研制密封胶固化后为一不连续的微孔弹性体，密封性好，对金属具有一定的粘接力，能耐各 类油漆及其溶剂浸蚀,适应包装桶自动生产线所需要。
关健词：密封胶；VPC溶胶；钢制桶盖；包装
前言
某油漆厂从意大利SARGIANI，SPA公司引进钢制包装桶自动生产线。为了防止油漆在储存、运输过程中跑漏，包装桶的桶盖需用密封胶进行密封。油漆厂委托我所研制生产该密封胶。
1、国内外同类产品的生产和技术水平现状
目前美国、日本、欧洲有生产该类密封胶的公司、厂家，其牌号有COV740HS、X-60、CFR177等，生产的方法主要有以下三种：
（1）以橡胶为基料生产的密封胶；
（2）以树脂为基料生产的密封胶；
（3）橡塑并用生产的密封胶。
该类密封胶的特点：
（1）具有良好的柔软和压缩复原性；
（2）能耐各类油漆及其溶剂的浸蚀；
（3）对金属有一定的粘接力；
（4）因化时间短，一般为几分钟，以适应自动生产线的需要。
2、主要技术指标
（1）粘度：2~3Pa.s
（2）pH值：≈7
（3）固含量：60~70%
（4）密度：0.6~0.8
（5）静压缩复原性：≤25%
（6）拉伸强度：>0.8MPa
（7）伸长率：>120%
（8）剥离强度：≥10N/cm（微孔弹性体与桶盖的粘接）
（9）耐蚀性：能耐受各类溶剂的浸蚀
3、工艺路线的选取
根据国内外有关资料的报道和厂家提供的技术要求，我们拟定以羟基氯丁胶乳为基料试制密封胶和PVC树脂为基料试制密封胶。
通过实验发现，胶乳的固含量较低，水份高，一般为50%左右，硫化时间较长，至少得20分钟才能得到理想的制品，故不能满足厂家提出的硫化时间不大于3分钟的要求。
PVC树脂生产的密封胶为塑料溶胶，增塑剂在固化过程中溶解于高分子固体中，整个体系全部参加塑化、发泡，因此时间短，基本无污染性气体排出，能满足厂家提出的要求。因此我们选取以PVC树脂为基料研制密封胶的工艺路线。
4、初步试验
我们选用了国外意大利一厂家，国产上海、武汉、西安的PVC树脂进行对比实验，从表1可知，意大利PVC试制的密封条物理性能好，表面平滑，其次为上海、西安、武汉的PVC树脂颗粒较粗、不均匀，试制和密封条表面粗糙，物理性能也较差。
表1密封条性能对比
| 物理性能 |
意大利 |
上海 |
武汉 |
西安 |
拉伸强度 |
1.16 |
0.82 |
0.78 |
0.72 |
伸长率 |
140 |
100 |
90 |
95 |
压缩变形 |
29.67 |
32.17 |
35.43 |
34.25 |
密度 |
0.68 |
0.79 |
0.82 |
0.84 |
表面状况 |
很平滑 |
平滑 |
较粗糙 |
较粗糙 |
根据以上分析和原料立足于国内的具体情况，我们选取上海的PVC为试制材料。
国外密封条样品，其密封条是不连续的微孔发泡体。当温度高于150度时，PVC增塑糊能变化熔融的均一体，发泡剂在此熔融体中分解方能得到不连续的微孔发泡体结构，偶氮二甲酰胺（AC）的分解温度为190度至200度，若加入其发泡促进剂分解温度可降至150度至175度。根据有关资料介绍，我们选用发泡促进剂YA220-2和CXY-1作对比实验，见表2、表3。
表2 促进剂效果比较（时间）
| 时间（分） |
2 |
3 |
4 |
5 |
促进剂 |
A |
O |
A |
O |
A |
O |
A |
O |
密度g/cm3 |
|
|
0.93 |
0.83 |
0.90 |
0.75 |
0.78 |
0.70 |
注：A-YA220-2；O-CXY-1，下同。
表3 促进剂效果比较（温度）
| DOP（分） |
90 |
100 |
110 |
120 |
促进剂 |
A |
O |
A |
O |
A |
O |
A |
O |
密度g/cm3 |
0.97 |
0.92 |
0.85 |
0.82 |
0.81 |
0.78 |
0.83 |
0.75 |
注：DOP-临苯二甲酸二丁酯。
从上表可知CXY-1的促进效果较YA220-2好，密封胶的密度随增塑剂的含量而降低，但考虑到技术指标规定其粘度为2~3Pa.s的要求，我们选取DOP量为100份，如将配方进行适当的调整能满足工艺工求（发泡时间3分钟，固化温度180度）。
5、条件试验
根据初步试验可知要在3分钟，180度的条件下固化，得到理想微孔发泡体，技术的关键是选取一种合适的发泡促进剂。CXY-1是一种硬酯酸盐类复合物，发泡剂（AC）与硬酯酸盐以某种形式发生反应，形成金属偶氮羟酸盐，比原来的AC更不稳定，降低了AC的分解温度，增加了AC的分解速率。据有关资料介绍，硬酯酸镉、锌、钡是最有效的活性剂，只要我们调整好三种物质的用量和比率以及适应的AV用量，得到理想的微孔弹性体是可能的。
经初步实验发现，制品密度是一关键性能，只要制品密度在0.6至0.8范围的，其它物理性能不难达到。因此，在条件试验中我们以密封条密度作为考察指标，选取硬酯酸锌、镉、钡、AC作为变量因素，由初步实验的结果确定基本组成范围，选取Lgd34正交实验表，进行条件试验，实验结果表明，发泡促进剂CXY-1选取2份，AC选取3份，密封条密度可达0.75~0.8，制品表面光滑，发孔率致密。
6、粘接性实验
该密封胶固化前经浇注机浇注到桶盖周围边沿的密封胶槽中，然后送入固化室进行固化，固化后，密封胶成一微孔弹性体，该弹性体自粘到密封胶槽中，不得脱掉。桶盖为一致密的薄型钢板，为了适应自动化生产线的需要，厂方提出在桶盖表面不涂刷胶粘剂和表面处理剂，欲使微孔弹性体粘接到桶盖上，须在配方中加入一定量的增粘树脂，以增加微孔间性体的自粘力，其增粘树脂既要对金属有较好的粘接性能，同时对PVC树脂有较好的相容性。实验表明，增粘树脂增多，粘接增强，但制品孔率降低，反之亦然。综合考虑，以选取增粘树脂5~10为宜。
7、耐溶剂实验
由于该密封胶条系微孔发泡体，在溶剂中浸泡后不能在天平中恒重，故不能用膨胀率来考察实验结果。我们以密封胶条在溶剂中浸泡后的表面状况推断其耐溶剂性能。
表4中选用1#（国外制品）、2#（河北制品）、3#（本所制品）浸泡在各类溶剂中，观察制品在溶剂内表面状况随时间的变化，浸泡时间为30天。同时，我们在密封胶中添加了微量金属氧化物，以提高密封条的耐溶剂性能。
表4 耐溶剂试验
| 溶剂 |
丙酮 |
乙酸乙酯 |
纯苯 |
香蕉水 |
汽油 |
天 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
溶胀 |
断裂 |
溶胀 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积无变化 |
同左 |
同左 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积无变化 |
同左 |
同左 |
3 |
溶胀 |
断裂 |
溶胀 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积变小 |
同左 |
同左 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积无变化 |
同左 |
同左 |
5 |
溶胀 |
断裂 |
溶胀 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积变小 |
同左 |
同左 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积无变化 |
同左 |
同左 |
10 |
裂痕 |
断裂 |
裂痕 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积变小 |
同左 |
同左 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积略变小 |
同左 |
同左 |
15 |
裂痕 |
断裂 |
断裂 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积变小 |
同左 |
同左 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积略变小 |
同左 |
同左 |
20 |
断裂 |
断裂 |
断裂 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积变小 |
同左 |
同左 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积略变小 |
同左 |
同左 |
25 |
断裂 |
断裂 |
断裂 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积变小 |
同左 |
同左 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积略变小 |
同左 |
同左 |
30 |
断裂 |
断裂 |
断裂 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积变小 |
同左 |
同左 |
轻微溶胀 |
同左 |
同左 |
体积略变小 |
同左 |
同左 |
从表4中可知，各种密封条耐纯苯、汽油的性能较好，耐乙酸乙酯、香蕉水次之，耐丙酮性能不够理想，考虑到该耐溶剂实验是在极端条件下即浸泡中进行的，实际应用中该密封条是处于溶剂的气氛中。国此，认为3#制品类似国外制品，基本上能满足该制品耐溶剂性能的要求。
8、结论
（1）试制的密封胶达到了厂方提出的技术要求，并已投入批量生产。
（2）整个生产过程中无三废产生，不需要三废治理，固化过程中基本无污染性气体排出。
