金屬容器密封膠的特點及要求

（資料來源：中國金屬容器包裝網）

　　近來不少鋼桶行業用戶提出關于鋼桶密封膠的問題，有的問鋼桶密封膠是不是應該具有很強的彈性，有的問鋼桶密封膠是不是應該有很高的固化成分，還有的問鋼桶密封膠是不是應該具有較強的耐溶劑性能……針對鋼桶密封膠的特點和要求，很多人的認識存在著一定的誤區，有的人雖然在制桶行業工作了多年，但對于密封膠的認識還比較淺薄。本篇文章我們就鋼桶密封膠的特點和要求進行較為詳細的研究，以滿足行業朋友的需求。

　　一、概述 　

　　鋼桶用密封膠在國外被稱作填料（Padding），這就說明“密封膠”實際上是一種填充物，至于其它的功能就都顯得較為次要。
　　 一般來說，密封膠是一種高分子密封材料，它的起始形態一般呈液態，在涂敷前是一種具有流動性的粘稠物，能容易地填滿鋼桶卷邊的兩個接合面之間的縫隙，從而有較好的密封性能。
　　 密封膠既要具有較好的密封性能，又要有良好的耐熱、耐壓、耐機油、耐化學試劑等特性，還要施工方便，適合機械噴涂。

　　二、鋼桶密封膠的定義

　　鋼桶密封膠也稱為密封填料。它是一種呈液體狀態的密封材料。其定義是：在常溫下為流體或流動性的粘著性物質，將其涂敷在接合面上凝固時，經一定時間干燥后，形成粘著性、粘彈或可剝性皮膜，不粘接，而充填接合面的微小空隙，可以達到對油、氣、水密封的作用。

　　三、鋼桶密封膠的發展

　　20世紀初期，鋼桶密封膠是以蟲膠、硝化棉、油漆之類的材料配制而成，將它涂在鋼桶卷邊接合部位，以提高鋼桶的密封性能。
　　 隨著科學的發展，逐漸發展了干性附著型液態密封膠。到50年代美國樂泰（Loctite）公司已經發展了多種液態密封膠產品。在60年代已有Permatex商標出售系列液態密封膠。到70年代又進一步發展，按其鋼桶盛裝物應用范圍不同劃分為多種類型，其產品暢銷世界各地。單組份柔性厭氧膠是美國1975年后研制和生產的最新型的液態密封膠，其密封性能優良，可應用于多種不同的范圍。
　　 后來，日本、英國、德國等國也發展了多種液態密封膠，例如日本三健公司（THREE BOND CO. Ltd.）研制和生產的1100系列和1200系列硅酮型液態密封膠；英國的Hyromar SQ32產品；德國的Atomogit產品。
　　 我國從60年代開始研制鋼桶密封膠，多數制桶企業都是自行配制生產。到70年代中期才開始有多種密封膠以商品出售，現在已有幾十家工廠以數十個品種出售，但與國外密封膠產品相比，在性能和質量上都還有一定差距。目前在國內市場出售的進口密封膠主要是美國“泰樂士”密封膠，價格較貴，僅在制罐行業有所應用。
　　 隨著先進科學技術的不斷發展，從無公害、環境保護考慮，目前世界上已朝著厭氧型、微膠束型、水劑型、無溶劑堆起型的硅酮體系新型密封膠的方向發展。

　　四、鋼桶密封膠的分類

　　密封膠由于組成的原材料、填料等化學組分、使用范圍、施工方法和涂敷后成膜性狀等的不同，可分為許多不同的類型。
　　 1、按化學組分分類。按基礎材料類型可分為樹脂型、橡膠型、油改性型及天然高分子型。這種分類方法可以較方便地根據高分子材料的性能，推測它的耐熱性、機械強度、耐介質性等化學及物理性能。但是，由于大部分密封膠都是由兩種以上的高分子材料組成的，因此，單純地以化學組分來分類的方法是不全面的。
　　 2、按使用范圍不同分類。可分為耐熱型、耐寒型、耐壓型、耐油型、耐水型、耐溶劑型、耐化學藥品型等。這種分類方法給使用者提供了方便。
　　 3、按其涂敷后成膜性狀分類。可分為干性附著型、干性可剝型、非干性粘型和半干性粘彈型四種。這種分類方法目前在國際上比較常用，它對密封膠制造者和使用者都比較方便。現分別說明如下：
　　 （1）干性附著型。這是最早使用的一種密封膠。含有溶劑，呈液體狀。涂敷后溶劑揮發而牢固地附著在接合面上，附著力很強，但耐振動和耐沖擊性能較差。它有較好的耐熱性和耐壓性。使用這種膠時，干燥時間以不粘手為宜，否則，干燥時間太長，失去粘附性，密封性能差。
　　 （2）干性可剝型。這種密封膠一般是由合成橡膠為基料制造的。含有溶劑，涂敷后溶劑迅速揮發，形成具有橡膠那樣柔軟而有彈性的薄膜。這種密封膠薄膜耐振動，附著嚴密，可剝性強，附著力較差。
　　 （3）非干性粘膜。這種密封膠在涂敷后，長期不硬，且保持粘性，因此當受到機械振動和沖擊時，不發生龜裂和脫落現象，但附著力較差。
　　 （4）半干性粘彈型。這種密封膠介于干性和非干性之間，兼具兩者的優點。一般含有溶劑，涂敷后溶劑很快揮發，形成的薄膜長期不硬，并保持一定彈性。它具有耐壓和柔軟的特點。是目前應用較普遍的一種。
　　 按涂敷后成膜性狀分類雖然對制造者及使用者都很方便，但這種分類容易被人誤解。所謂干性、非干性和半干性并不是指無溶劑揮發或是否含有溶劑而言，而是指涂敷后成膜狀態，即硬與不硬的意思。

　　五、鋼桶密封膠的特性

　　目前的多數密封膠是一種新型的高分子密封材料，呈液態狀，因此流動性好，能在鋼桶卷邊接合面的窄縫中充滿縫隙，形成均勻、連續、穩定的粘彈性薄膜，從面能在鋼桶卷邊接合面間起密封、防漏作用。
　　 密封膠的出現是受涂料及膠粘劑的啟發，經過多方面改進而發展起來的，但它又不同于涂料和膠粘劑，既不像涂料那樣在鋼桶表面起保護作用，又不像膠粘劑那樣靠膠的粘合力將鋼桶部件膠接在一起，而是作為一種密封填料，加在鋼桶卷邊兩部件的接合面之間起密封作用。
密封膠又與密封膩子不同，必須給它一定的卷封緊固力，才能發揮其密封作用。因此有人稱密封膠為“密封墊片”。但它與橡膠、石棉、金屬、紙等材料制成的固體密封墊片不同，它具有流動性，因此不存在固體墊片起密封作用時必須要有壓縮變形，因而也沒有內應力、松弛、蠕變和彈性疲勞破壞等導致泄漏的因素。
　　 密封膠在一定緊固力下的密封性能優良，耐壓、耐熱、耐油性能較好；對介質（油、水）有良好的穩定性；對鋼材沒有腐蝕；同時，制造工藝簡單、價格便宜，貯用方便。因此，它是一種較為理想的鋼桶密封材料。

　　六、鋼桶密封膠的密封機理

　　近年來，人們分別用粘性流動理論和能量吸收理論來研究和探討密封膠的密封機理，其研究結果說明密封膠具有以下五個作用效果。
　　 1、表面效果。普通的固狀墊片壓緊后，在界面上總會有間隙，不能完全填滿鋼板表面上的凹凸不平部位，而密封膠卻能將全部凹凸處填平，取得良好的密封效果。
　　 2、粘附效果。密封膠是一種液態粘稠物，對鋼板接合面具有良好的粘附力，從而有利于密封。
　　 3、薄膜效果。液體層的相互移動就是流動，當鋼桶接合面被卷封壓緊后，處于接合面間的密封膠形成的膜幾乎與間隙一樣薄，并且處處吻合。根據單分子薄膜理論，越薄的膜自然回復傾向越大，因而密封性越好。
　　 4、流動和耐壓。根據帕斯原理，在液體一端施加作用力，整個液體各個方面都受相同的壓力。處于接合面間的密封膠受到內壓作用后，會產生不可逆的牛頓型粘性流動。當間隙很小時，很難發生流動；間隙在時才會流動而發生泄漏。
　　 5、容積變化和流動。固體墊片的防泄漏是靠壓縮和彈性復原力，而密封膠的防漏是在受壓和拉伸時容積發生變化，它僅發生流動，而不存在固體墊片的壓縮變形，從而也就沒有壓縮疲勞、彈性破壞、應力松弛等現象。而且，它總是與界面粘附著，所以能防止界面泄漏。

　　七、鋼桶密封膠的組成

　　在生產實踐中，我們了解到，一種實用的鋼桶密封膠，它必須具備以下幾個條件：
　　 （1）填充性：當鋼板表面比較粗糙時，也能填充滿所有的凹陷并對鋼板表面有很好的浸潤性。
　　 （2）吻合性：與鋼板表面有良好的粘附性，受振動時仍然粘附于鋼板表面。
　　 （3）致密性：填在鋼板接合面間隙中的密封膠本身是致密的和柔韌的。
　　 （4）連續性：成膜必須是連續的。
　　 （5）高粘度：膠液粘度要高，而且隨溫度變化要小。
　　 （6）穩定性：膠液本身對鋼板的腐蝕性小，對被密封的介質要穩定，不發生化學反應。
　　 （7）適應性：適應外界機械和溫度變化，即不因外界條件發生變化而失去密封性。
　　 為了具備上述條件，密封膠除由具有一定粘度的高分子物質做基料外，還必須加入適量的填料，溶劑及其它添加劑，現將各組分及其作用分述如下：
　　 1、基料。構成密封膠的主體原料稱為基料。基料對膠的密封效果有很大的影響，特別是密封膠的耐介質性能主要取決于基料的選擇。因此基料主要由高分子合成樹脂和合成橡膠或天然高分子有機物組成。
　　 鋼桶密封膠對基料的主要求是：
　　 （1）對接鋼桶的材料和鋼桶盛裝物介質有良好的化學穩定性；
　　 （2）成膜后具有一定強度和粘彈性；
　　 （3）對鋼板的密封接合部具有良好的粘附性和浸潤性；
　　 （4）適用溫度范圍廣，粘度隨著溫度的變化要小；
　　 （5）耐老化性能好，能長期使用；
　　 事實上，很多密封膠的配方是由幾種高分子材料組成的，它們相互彌補缺陷，充分發揮各自的特長，使密封膠達到最佳的密封效果。
　　 2、增塑劑。增塑劑的主要作用是增加基料的可塑性。它是一種難揮發的化合物，因此要求與基料有良好的親和性，還要求有好的抗遷移性和優良的溶劑化作用。
　　 鋼桶密封膠對增塑劑的具體要求是：
　　 （1）能溶解大多數高分子物質；
　　 （2）揮發性小；
　　 （3）熱穩定性好；
　　 （4）無毒；
　　 （5）耐介質性好；
　　 （6）遷移性低。
　　 增塑劑的加入量有一定限度，如果加入量過多，會影響密封膠的耐熱性和耐壓性。
　　 3、填充劑：填充劑可增加基料的粘度，粘合性和變形，能提高膠料的觸變性和耐熱性，減少密封膠與接合面的熱膨脹系數的差異，起到增強和補強的作用，加入填充劑還可降低成本。
　　 填充劑的種類，顆粒大小、形狀和添加量等，對密封膠的性能有較大的影響，因此使用時必須進行適當的選擇，其要求是；
　　 （1）無活性，有良好的化學穩定性；
　　 （2）不含水分和油；
　　 （3）顆粒大小均勻；
　　 （4）高的耐熱性；
　　 （5）分散性好；
　　 （6）對基料有良好的觸變性和浸潤性。
　　 填充劑用量要隨基料的種類而變化，對同一種基料，各種填充劑的補強效果也不同。因此填充劑的用量應根據基料不同適當先用，同時，還與它本身的種類、形狀和顆粒大小，以及吸附基體成分的能力有關，多數是通過試驗來選擇的。
　　 4、溶劑。通常密封膠分為有溶劑和無溶劑兩類。加入溶劑可以使基料得到溶解，改善施工操作性能，便于涂敷并使密封膠易于充滿接合面的凹陷和縫隙，從而使接合面連接更加嚴密。同時，加入溶劑還可以將殘留在接合面上的油污溶解，使其與密封膠互相滲透為一體，從而防止因油污而引起的泄漏。
　　 選擇溶劑一般根據基料的種類來決定，同時對溶劑本身的揮發程度、相溶性、用量大小、毒性、易燃性等均有一定的限度和要求。一般選擇低沸點、毒性低、不易燃易爆，相溶性好的混合溶劑為密封膠的溶劑，它在膠液中的含量為10%～40%。
　　 5、其它助劑。
　　 （1）穩定劑：密封膠主要用合成樹脂或合成橡膠配制而成，在使用過程中受光、熱的作用易產生老化，使密封膠的性能下降，為防止各種老化現象產生，必須加入穩定劑。穩定劑的種類很多，凡各種橡膠、樹脂用的穩定劑、防老劑都可用。
　　 （2）著色劑。為使各種密封膠相互易于區別，密封膠需加入著色劑。著色劑一般是染料。選用時必須考慮著色劑的耐水、耐熱、耐油和耐化學腐蝕等性能，以免因熱變色或污染所包裝的物質。
　　 （3）防沉淀劑：密封膠在貯存過程中，有相對密度大的填充劑、顏料等易發生沉淀，使密封膠分層，不均勻，影響使用；為防止這種現象發生，可加入防沉淀劑，臺氣相白炭黑等，能適當吸附密度大的填充劑、顏料等。
　　 （4）防結皮劑：在密封膠中若含有沸點低或揮發性較大的溶劑，涂敷后因溶劑揮發過快使表面產生結皮，從而阻礙膠層內部溶劑的揮發，致使密封膠的密封性能下降。
　　 （5）干燥劑：密封膠是粘稠性物質，溶劑不易迅速揮發，因此，干燥時間增長。為加快溶劑揮發，必要時可加入催干劑。催干劑大多是鈷、錳、鋁等氣化物。此外還有硼酸鹽、脂肪酸皂、環烷酸皂等，是常用的是環烷酸鈷。
　　 （6）香料：密封膠一般都含有溶劑，而且，某些高分子有機物也有一些特殊氣味。為改善溶劑和組分的刺激性等氣味，可適當加入香料。選用的香料要求能溶于有機溶劑。香料用量隨溶劑種類和用量而定，一般取為0.2%～2%。

　　八、鋼桶密封膠的密封性能

　　密封膠在使用過程中，除它本身的性質外，外界條件和工作環境，對密封性能的影響很大。
　　1、溫度和耐熱性。密封膠的基料大多是高分子化合物，這些化合物都有不同的使用溫度范圍。 密封膠的耐熱性能主要取決于聚合物的耐熱性。一般來說，聚合物的耐熱性高。密封膠的耐熱性也好。密封膠除本身的性質決定了它的使用溫度范圍外，其種類也與使用溫度有一定的關系。
　　2、干燥時間。大多數密封膠都含有溶劑，溶劑揮發是否徹底，對它的密封性能影響很大。 鋼桶密封膠涂敷在接合面上后，過遲或過早卷邊封口，都會降低其密封性能。
　　3、卷封壓力。接合面卷封時，壓緊力越大，接合面間隙就越小，密封膠的流動越困難，同時，膠液體身受到壓緊作用，增加了它對鋼板的粘附力，從而提高了密封膠的耐壓能力。
　　4、接合面形狀。密封膠在實際使用過程中，因接合面形狀、大小、寬度等不同，防漏的效果也不相同。對于原先的五層矩形卷邊來說，其密封效果就不如現在的七層圓卷邊，一方面是接合面積不同，另一方面是接合形狀不同。一般來說，形狀越復雜，接合面積越大，其密封效果就越好。
　　5、鋼板表面的粗糙度。如果卷邊接合面很光滑，表面粗糙度較細，密封膠耐壓力越大。但表面過于光滑，膠液易于變形和流動，承受壓力后膠液易被擠出，反而不利于密封，因此粗糙度達到一定程度就行了。在實際生產中，采用熱軋鋼板生產的鋼桶比冷軋鋼板生產的鋼板密封性好就是這個原因。
　　6、間隙。如果鋼桶卷封接合面本身間隙較大，或間隙不均勻，膠料在間隙大的地方比間隙小的地方厚度大。厚度較大的膠料，流動時所遇到的摩擦阻力小，容易變形，在盛裝物壓力作用下，常會在該部位產生泄漏。從大量的實驗數據和實際使用效果來看，在采用密封膠進行鋼桶卷邊密封時，卷邊間隙的最大允許值為0.08～0.1mm，超過0.1mm時，必須加大涂膠量或增加密封膠的填充劑。
　　7、保壓時間與耐壓。密封膠在卷封后，短時間內可承受較高的壓力。隨著保壓時間的增加，耐壓力有所下降，但到2～3小時后，耐壓力又趨向恒定。這就是不少企業在鋼桶卷封后試漏時能夠通過試驗的鋼桶，送到用戶手中后還會產生滲漏的原因。
　　8、耐介質性能。選用密封膠時，要考慮它對盛裝物的穩定性，即膠的耐介質性，這可以從產品說明書或實驗中了解。后者是在一定溫度下，把一定重量的干燥膠料浸入試驗介質中，放置一定時間后，測定它的體積變化率或重量變化率，如果膠料外觀沒有變化，也沒有明顯的溶脹和分解等現象，其重量變化率在±7%以下，可以認為它對于這種介質穩定，可以被選用。

　　九、鋼桶密封膠的選擇

　　目前鋼桶密封膠在國內發展很快，品種繁多，因此在應用時，必須根據具體的使用條件、工作環境和密封膠的特性等做出合理的選擇，才能達到預期的密封效果。
　　1、選擇密封膠的注意事項：
　　（1）鋼桶的使用條件，是否需要耐沖擊、耐壓、耐高溫和耐低溫；
　　（2）鋼桶卷封接合面條件：鋼板表面的光滑度、卷邊寬度、意隙大小等；
　　（3）密封膠本身的耐介質性能；
　　（4）使用工藝條件：涂敷方便，干燥時間適當，對色澤的要求，施工現場的通風、防火條件等。
　　2、選用密封膠的原則：
　　（1）對卷封接合面間隙的估計。卷封接合面在涂膠前先用量具測量間隙距離，即先測量卷邊前的鋼板厚度，然后再測量卷邊后的厚度，這樣可以計算出間隙量。當間隙小于0.1mm時，可正常使用密封膠；如果間隙在0.1～0.3mm，如果試驗條件和鋼桶使用條件不苛刻，可以采取加大涂膠量的辦法解決；如果間隙超過0.3mm，就應該在卷邊工序上想辦法，涂膠量再大也不能保證不滲漏。 　
　　（2）密封膠種類選擇。在通常情況下，干性附著型密封膠在鋼桶卷封生產中應用較為廣泛。由于它形成的膜是干硬的，雖然缺乏柔韌性，但填充性好，而且耐熱性較好，對于鋼桶在涂裝時高溫烘干的條件下保持密封很有好處。
　　半干性粘彈型密封膠的性能最為優異，也是目前國內較為常用的密封膠品種之一。由于膠膜具有粘彈性，特別適用于間隙較大的卷邊，也能承受較大的沖擊，但這種膠的價格相對較貴。
　　3、密封膠使用效果不佳的原因和存在缺點。
　　密封膠是一種理想的密封材料，但它在一定條件下，仍可能失去密封效果，其原因大致如下：
　　（1）使用方法不當。涂敷不均勻，缺膠，膠層內夾有氣泡、干燥時間過長或過短，表面粘附的油污未清除干凈等。
　　（2）卷邊間隙過大。通常，間隙大于0.3mm時，使用密封膠不可能達到較好的密封效果。
　　（3）使用條件苛刻。即超過密封膠所限定的溫度和壓力使用范圍。如鋼桶涂裝烘干溫度高于密封膠所限定的有效溫度時，密封膠就可能會失效。
　　（4）機械原因。卷邊壓力不夠或不均勻，卷邊層次不夠，卷邊出現缺陷如鐵舌、擠破、假卷等現象。
　　（5）變質。密封膠一般都有一定的保存期限，若保管不妥或貯放時間過長，或使用中溶劑揮發，都會引起膠液變質或變硬硬，影響使用效果。
　　（6）選擇型號不當。對不同的施工方法和條件，以及盛裝不同的貨物，應選用適宜的膠種和型號，選擇不當即可能產生泄漏。
　　鋼桶密封膠雖然具有優良的密封效果，但并非萬能膠，它正處于發展之中，還存在一些缺點和不足：
　　（1）有些密封膠在心貯存過程中會變質，因此必須在有效期內使用。
　　（2）現有的密封膠有不少含有易燃、有毒的溶劑，對人體有害，在使用過程中必須具有備良好的通風、防火設施。
　　（3）國內現有的密封膠還沒有形成系列產品。對間隙較大的卷邊或盛裝特種貨物的鋼桶，防漏效果還有限，因此應用時仍有一定的局限性。