钢桶密封胶的特点及要求

    该具有很强的弹性，有的问钢桶密封胶是不是应该有很高的固化成分，还有的问钢桶密封胶是不是应该具有较强的耐溶剂性能……针对钢桶密封胶的特点和要求，很多人的认识存在着一定的误区，有的人虽然在制桶行业工作了多年，但对于密封胶的认识还比较浅薄。本篇文章我们就钢桶密封胶的特点和要求进行较为详细的研究，以满足行业朋友的需求。
　　一、概述
　　钢桶用密封胶在国外被称作填料（Padding），这就说明“密封胶”实际上是一种填充物，至于其它的功能就都显得较为次要。
　　一般来说，密封胶是一种高分子密封材料，它的起始形态一般呈液态，在涂敷前是一种具有流动性的粘稠物，能容易地填满钢桶卷边的两个接合面之间的缝隙，从而有较好的密封性能。
　　密封胶既要具有较好的密封性能，又要有良好的耐热、耐压、耐机油、耐化学试剂等特性，还要施工方便，适合机械喷涂。
　　二、钢桶密封胶的定义
　　钢桶密封胶也称为密封填料。它是一种呈液体状态的密封材料。其定义是：在常温下为流体或流动性的粘着性物质，将其涂敷在接合面上凝固时，经一定时间干燥后，形成粘着性、粘弹或可剥性皮膜，不粘接，而充填接合面的微小空隙，可以达到对油、气、水密封的作用。
　　三、钢桶密封胶的发展
　　20世纪初期，钢桶密封胶是以虫胶、硝化棉、油漆之类的材料配制而成，将它涂在钢桶卷边接合部位，以提高钢桶的密封性能。
　　随着科学的发展，逐渐发展了干性附着型液态密封胶。到50年代美国乐泰（Loctite）公司已经发展了多种液态密封胶产品。在60年代已有Permatex商标出售系列液态密封胶。到70年代又进一步发展，按其钢桶盛装物应用范围不同划分为多种类型，其产品畅销世界各地。单组份柔性厌氧胶是美国1975年后研制和生产的最新型的液态密封胶，其密封性能优良，可应用于多种不同的范围。
　　后来，日本、英国、德国等国也发展了多种液态密封胶，例如日本三健公司（THREE BOND CO. Ltd.）研制和生产的1100系列和1200系列硅酮型液态密封胶；英国的Hyromar SQ32产品；德国的Atomogit产品。
　　我国从60年代开始研制钢桶密封胶，多数制桶企业都是自行配制生产。到70年代中期才开始有多种密封胶以商品出售，现在已有几十家工厂以数十个品种出售，但与国外密封胶产品相比，在性能和质量上都还有一定差距。目前在国内市场出售的进口密封胶主要是美国“泰乐士”密封胶，价格较贵，仅在制罐行业有所应用。
　　随着先进科学技术的不断发展，从无公害、环境保护考虑，目前世界上已朝着厌氧型、微胶束型、水剂型、无溶剂堆起型的硅酮体系新型密封胶的方向发展。
　　四、钢桶密封胶的分类
　　密封胶由于组成的原材料、填料等化学组分、使用范围、施工方法和涂敷后成膜性状等的不同，可分为许多不同的类型。
　　1、按化学组分分类。按基础材料类型可分为树脂型、橡胶型、油改性型及天然高分子型。这种分类方法可以较方便地根据高分子材料的性能，推测它的耐热性、机械强度、耐介质性等化学及物理性能。但是，由于大部分密封胶都是由两种以上的高分子材料组成的，因此，单纯地以化学组分来分类的方法是不全面的。
　　2、按使用范围不同分类。可分为耐热型、耐寒型、耐压型、耐油型、耐水型、耐溶剂型、耐化学药品型等。这种分类方法给使用者提供了方便。
　　3、按其涂敷后成膜性状分类。可分为干性附着型、干性可剥型、非干性粘型和半干性粘弹型四种。这种分类方法目前在国际上比较常用，它对密封胶制造者和使用者都比较方便。现分别说明如下：
　　（1）干性附着型。这是最早使用的一种密封胶。含有溶剂，呈液体状。涂敷后溶剂挥发而牢固地附着在接合面上，附着力很强，但耐振动和耐冲击性能较差。它有较好的耐热性和耐压性。使用这种胶时，干燥时间以不粘手为宜，否则，干燥时间太长，失去粘附性，密封性能差。

　（2）干性可剥型。这种密封胶一般是由合成橡胶为基料制造的。含有溶剂，涂敷后溶剂迅速挥发，形成具有橡胶那样柔软而有弹性的薄膜。这种密封胶薄膜耐振动，附着严密，可剥性强，附着力较差。
　　（3）非干性粘膜。这种密封胶在涂敷后，长期不硬，且保持粘性，因此当受到机械振动和冲击时，不发生龟裂和脱落现象，但附着力较差。
　　（4）半干性粘弹型。这种密封胶介于干性和非干性之间，兼具两者的优点。一般含有溶剂，涂敷后溶剂很快挥发，形成的薄膜长期不硬，并保持一定弹性。它具有耐压和柔软的特点。是目前应用较普遍的一种。
　　按涂敷后成膜性状分类虽然对制造者及使用者都很方便，但这种分类容易被人误解。所谓干性、非干性和半干性并不是指无溶剂挥发或是否含有溶剂而言，而是指涂敷后成膜状态，即硬与不硬的意思。

五、钢桶密封胶的特性
　　目前的多数密封胶是一种新型的高分子密封材料，呈液态状，因此流动性好，能在钢桶卷边接合面的窄缝中充满缝隙，形成均匀、连续、稳定的粘弹性薄膜，从面能在钢桶卷边接合面间起密封、防漏作用。
　　密封胶的出现是受涂料及胶粘剂的启发，经过多方面改进而发展起来的，但它又不同于涂料和胶粘剂，既不像涂料那样在钢桶表面起保护作用，又不像胶粘剂那样靠胶的粘合力将钢桶部件胶接在一起，而是作为一种密封填料，加在钢桶卷边两部件的接合面之间起密封作用。
密封胶又与密封腻子不同，必须给它一定的卷封紧固力，才能发挥其密封作用。因此有人称密封胶为“密封垫片”。但它与橡胶、石棉、金属、纸等材料制成的固体密封垫片不同，它具有流动性，因此不存在固体垫片起密封作用时必须要有压缩变形，因而也没有内应力、松弛、蠕变和弹性疲劳破坏等导致泄漏的因素。
　　密封胶在一定紧固力下的密封性能优良，耐压、耐热、耐油性能较好；对介质（油、水）有良好的稳定性；对钢材没有腐蚀；同时，制造工艺简单、价格便宜，贮用方便。因此，它是一种较为理想的钢桶密封材料。
　　六、钢桶密封胶的密封机理
　　近年来，人们分别用粘性流动理论和能量吸收理论来研究和探讨密封胶的密封机理，其研究结果说明密封胶具有以下五个作用效果。
　　1、表面效果。普通的固状垫片压紧后，在界面上总会有间隙，不能完全填满钢板表面上的凹凸不平部位，而密封胶却能将全部凹凸处填平，取得良好的密封效果。
　　2、粘附效果。密封胶是一种液态粘稠物，对钢板接合面具有良好的粘附力，从而有利于密封。
　　3、薄膜效果。液体层的相互移动就是流动，当钢桶接合面被卷封压紧后，处于接合面间的密封胶形成的膜几乎与间隙一样薄，并且处处吻合。根据单分子薄膜理论，越薄的膜自然回复倾向越大，因而密封性越好。
　　4、流动和耐压。根据帕斯原理，在液体一端施加作用力，整个液体各个方面都受相同的压力。处于接合面间的密封胶受到内压作用后，会产生不可逆的牛顿型粘性流动。当间隙很小时，很难发生流动；间隙在时才会流动而发生泄漏。
　　5、容积变化和流动。固体垫片的防泄漏是靠压缩和弹性复原力，而密封胶的防漏是在受压和拉伸时容积发生变化，它仅发生流动，而不存在固体垫片的压缩变形，从而也就没有压缩疲劳、弹性破坏、应力松弛等现象。而且，它总是与界面粘附着，所以能防止界面泄漏。

七、钢桶密封胶的组成
　　在生产实践中，我们了解到，一种实用的钢桶密封胶，它必须具备以下几个条件：
　　（1）填充性：当钢板表面比较粗糙时，也能填充满所有的凹陷并对钢板表面有很好的浸润性。
　　（2）吻合性：与钢板表面有良好的粘附性，受振动时仍然粘附于钢板表面。
　　（3）致密性：填在钢板接合面间隙中的密封胶本身是致密的和柔韧的。
　　（4）连续性：成膜必须是连续的。
　　（5）高粘度：胶液粘度要高，而且随温度变化要小。

（6）稳定性：胶液本身对钢板的腐蚀性小，对被密封的介质要稳定，不发生化学反应。
　　（7）适应性：适应外界机械和温度变化，即不因外界条件发生变化而失去密封性。
　　为了具备上述条件，密封胶除由具有一定粘度的高分子物质做基料外，还必须加入适量的填料，溶剂及其它添加剂，现将各组分及其作用分述如下：
　　1、基料。构成密封胶的主体原料称为基料。基料对胶的密封效果有很大的影响，特别是密封胶的耐介质性能主要取决于基料的选择。因此基料主要由高分子合成树脂和合成橡胶或天然高分子有机物组成。
　　钢桶密封胶对基料的主要求是：
　　（1）对接钢桶的材料和钢桶盛装物介质有良好的化学稳定性；
　　（2）成膜后具有一定强度和粘弹性；
　　（3）对钢板的密封接合部具有良好的粘附性和浸润性；
　　（4）适用温度范围广，粘度随着温度的变化要小；
　　（5）耐老化性能好，能长期使用；
　　事实上，很多密封胶的配方是由几种高分子材料组成的，它们相互弥补缺陷，充分发挥各自的特长，使密封胶达到最佳的密封效果。
　　2、增塑剂。增塑剂的主要作用是增加基料的可塑性。它是一种难挥发的化合物，因此要求与基料有良好的亲和性，还要求有好的抗迁移性和优良的溶剂化作用。
　　钢桶密封胶对增塑剂的具体要求是：
　　（1）能溶解大多数高分子物质；
　　（2）挥发性小；
　　（3）热稳定性好；
　　（4）无毒；
　　（5）耐介质性好；
　　（6）迁移性低。
　　增塑剂的加入量有一定限度，如果加入量过多，会影响密封胶的耐热性和耐压性。
　　3、填充剂：填充剂可增加基料的粘度，粘合性和变形，能提高胶料的触变性和耐热性，减少密封胶与接合面的热膨胀系数的差异，起到增强和补强的作用，加入填充剂还可降低成本。
　　填充剂的种类，颗粒大小、形状和添加量等，对密封胶的性能有较大的影响，因此使用时必须进行适当的选择，其要求是；
　　（1）无活性，有良好的化学稳定性；
　　（2）不含水分和油；
　　（3）颗粒大小均匀；
　　（4）高的耐热性；
　　（5）分散性好；
　　（6）对基料有良好的触变性和浸润性。
　　填充剂用量要随基料的种类而变化，对同一种基料，各种填充剂的补强效果也不同。因此填充剂的用量应根据基料不同适当先用，同时，还与它本身的种类、形状和颗粒大小，以及吸附基体成分的能力有关，多数是通过试验来选择的。
　　4、溶剂。通常密封胶分为有溶剂和无溶剂两类。加入溶剂可以使基料得到溶解，改善施工操作性能，便于涂敷并使密封胶易于充满接合面的凹陷和缝隙，从而使接合面连接更加严密。同时，加入溶剂还可以将残留在接合面上的油污溶解，使其与密封胶互相渗透为一体，从而防止因油污而引起的泄漏。
　　选择溶剂一般根据基料的种类来决定，同时对溶剂本身的挥发程度、相溶性、用量大小、毒性、易燃性等均有一定的限度和要求。一般选择低沸点、毒性低、不易燃易爆，相溶性好的混合溶剂为密封胶的溶剂，它在胶液中的含量为10%～40%。
　　5、其它助剂。
　　（1）稳定剂：密封胶主要用合成树脂或合成橡胶配制而成，在使用过程中受光、热的作用易产生老化，使密封胶的性能下降，为防止各种老化现象产生，必须加入稳定剂。稳定剂的种类很多，凡各种橡胶、树脂用的稳定剂、防老剂都可用。
　　（2）着色剂。为使各种密封胶相互易于区别，密封胶需加入着色剂。着色剂一般是染料。选用时必须考虑着色剂的耐水、耐热、耐油和耐化学腐蚀等性能，以免因热变色或污染所包装的物质。
　　（3）防沉淀剂：密封胶在贮存过程中，有相对密度大的填充剂、颜料等易发生沉淀，使密封胶分层，不均匀，影响使用；为防止这种现象发生，可加入防沉淀剂，台气相白炭黑等，能适当吸附密度大的填充剂、颜料等。

　　（4）防结皮剂：在密封胶中若含有沸点低或挥发性较大的溶剂，涂敷后因溶剂挥发过快使表面产生结皮，从而阻碍胶层内部溶剂的挥发，致使密封胶的密封性能下降。
　　（5）干燥剂：密封胶是粘稠性物质，溶剂不易迅速挥发，因此，干燥时间增长。为加快溶剂挥发，必要时可加入催干剂。催干剂大多是钴、锰、铝等气化物。此外还有硼酸盐、脂肪酸皂、环烷酸皂等，是常用的是环烷酸钴。
　　（6）香料：密封胶一般都含有溶剂，而且，某些高分子有机物也有一些特殊气味。为改善溶剂和组分的刺激性等气味，可适当加入香料。选用的香料要求能溶于有机溶剂。香料用量随溶剂种类和用量而定，一般取为0.2%～2%。

八、钢桶密封胶的密封性能
　　密封胶在使用过程中，除它本身的性质外，外界条件和工作环境，对密封性能的影响很大。
　　1、温度和耐热性。密封胶的基料大多是高分子化合物，这些化合物都有不同的使用温度范围。
密封胶的耐热性能主要取决于聚合物的耐热性。一般来说，聚合物的耐热性高。密封胶的耐热性也好。密封胶除本身的性质决定了它的使用温度范围外，其种类也与使用温度有一定的关系。
　　2、干燥时间。大多数密封胶都含有溶剂，溶剂挥发是否彻底，对它的密封性能影响很大。
钢桶密封胶涂敷在接合面上后，过迟或过早卷边封口，都会降低其密封性能。
　　3、卷封压力。接合面卷封时，压紧力越大，接合面间隙就越小，密封胶的流动越困难，同时，胶液体身受到压紧作用，增加了它对钢板的粘附力，从而提高了密封胶的耐压能力。
　　4、接合面形状。密封胶在实际使用过程中，因接合面形状、大小、宽度等不同，防漏的效果也不相同。对于原先的五层矩形卷边来说，其密封效果就不如现在的七层圆卷边，一方面是接合面积不同，另一方面是接合形状不同。一般来说，形状越复杂，接合面积越大，其密封效果就越好。
　　5、钢板表面的粗糙度。如果卷边接合面很光滑，表面粗糙度较细，密封胶耐压力越大。但表面过于光滑，胶液易于变形和流动，承受压力后胶液易被挤出，反而不利于密封，因此粗糙度达到一定程度就行了。在实际生产中，采用热轧钢板生产的钢桶比冷轧钢板生产的钢板密封性好就是这个原因。

6、间隙。如果钢桶卷封接合面本身间隙较大，或间隙不均匀，胶料在间隙大的地方比间隙小的地方厚度大。厚度较大的胶料，流动时所遇到的摩擦阻力小，容易变形，在盛装物压力作用下，常会在该部位产生泄漏。
　　从大量的实验数据和实际使用效果来看，在采用密封胶进行钢桶卷边密封时，卷边间隙的最大允许值为0.08～0.1mm，超过0.1mm时，必须加大涂胶量或增加密封胶的填充剂。
　　7、保压时间与耐压。密封胶在卷封后，短时间内可承受较高的压力。随着保压时间的增加，耐压力有所下降，但到2～3小时后，耐压力又趋向恒定。这就是不少企业在钢桶卷封后试漏时能够通过试验的钢桶，送到用户手中后还会产生渗漏的原因。
　　8、耐介质性能。选用密封胶时，要考虑它对盛装物的稳定性，即胶的耐介质性，这可以从产品说明书或实验中了解。后者是在一定温度下，把一定重量的干燥胶料浸入试验介质中，放置一定时间后，测定它的体积变化率或重量变化率，如果胶料外观没有变化，也没有明显的溶胀和分解等现象，其重量变化率在±7%以下，可以认为它对于这种介质稳定，可以被选用。
　　九、钢桶密封胶的选择
　　目前钢桶密封胶在国内发展很快，品种繁多，因此在应用时，必须根据具体的使用条件、工作环境和密封胶的特性等做出合理的选择，才能达到预期的密封效果。
　　1、选择密封胶的注意事项：
　　（1）钢桶的使用条件，是否需要耐冲击、耐压、耐高温和耐低温；
　　（2）钢桶卷封接合面条件：钢板表面的光滑度、卷边宽度、意隙大小等；
　　（3）密封胶本身的耐介质性能；

（4）使用工艺条件：涂敷方便，干燥时间适当，对色泽的要求，施工现场的通风、防火条件等。
　　2、选用密封胶的原则：
　　（1）对卷封接合面间隙的估计。卷封接合面在涂胶前先用量具测量间隙距离，即先测量卷边前的钢板厚度，然后再测量卷边后的厚度，这样可以计算出间隙量。当间隙小于0.1mm时，可正常使用密封胶；如果间隙在0.1～0.3mm，如果试验条件和钢桶使用条件不苛刻，可以采取加大涂胶量的办法解决；如果间隙超过0.3mm，就应该在卷边工序上想办法，涂胶量再大也不能保证不渗漏。
　　（2）密封胶种类选择。在通常情况下，干性附着型密封胶在钢桶卷封生产中应用较为广泛。由于它形成的膜是干硬的，虽然缺乏柔韧性，但填充性好，而且耐热性较好，对于钢桶在涂装时高温烘干的条件下保持密封很有好处。
　　半干性粘弹型密封胶的性能最为优异，也是目前国内较为常用的密封胶品种之一。由于胶膜具有粘弹性，特别适用于间隙较大的卷边，也能承受较大的冲击，但这种胶的价格相对较贵。
　　3、密封胶使用效果不佳的原因和存在缺点。
　　密封胶是一种理想的密封材料，但它在一定条件下，仍可能失去密封效果，其原因大致如下：
　　（1）使用方法不当。涂敷不均匀，缺胶，胶层内夹有气泡、干燥时间过长或过短，表面粘附的油污未清除干净等。
　　（2）卷边间隙过大。通常，间隙大于0.3mm时，使用密封胶不可能达到较好的密封效果。
　　（3）使用条件苛刻。即超过密封胶所限定的温度和压力使用范围。如钢桶涂装烘干温度高于密封胶所限定的有效温度时，密封胶就可能会失效。
　　（4）机械原因。卷边压力不够或不均匀，卷边层次不够，卷边出现缺陷如铁舌、挤破、假卷等现象。
　　（5）变质。密封胶一般都有一定的保存期限，若保管不妥或贮放时间过长，或使用中溶剂挥发，都会引起胶液变质或变硬硬，影响使用效果。
　　（6）选择型号不当。对不同的施工方法和条件，以及盛装不同的货物，应选用适宜的胶种和型号，选择不当即可能产生泄漏。
　　钢桶密封胶虽然具有优良的密封效果，但并非万能胶，它正处于发展之中，还存在一些缺点和不足：
　　（1）有些密封胶在心贮存过程中会变质，因此必须在有效期内使用。
　　（2）现有的密封胶有不少含有易燃、有毒的溶剂，对人体有害，在使用过程中必须具有备良好的通风、防火设施。 　　（3）国内现有的密封胶还没有形成系列产品。对间隙较大的卷边或盛装特种货物的钢桶，防漏效果还有限，因此应用时仍有一定的局限性。