戶外塑膠殼體類產品密封性探究

沈鳳梅 許文靖 方镕城

摘要：密封結構設計是所有戶外產品必須考慮的問題之一，是整個產品能夠安全運行的保障。本文針對塑膠類產品的密封結構進行了探討，從密封材料的選型以及密封結構的設計上給出了幾點建議，為戶外用塑膠產品的密封設計提供設計參考。

關鍵詞：塑膠產品;戶外用;密封結構

中圖分類號：TG501 文獻標志碼：A

Sealing structure design is one of the problems that must be considered for all outdoor products and the guarantee for the safe operation of the whole product. This paper discusses the sealing structure of plastic products，and gives some suggestions from the selection of sealing materials and the design of sealing structure，so as to provide design reference for the sealing design of outdoor plastic products.

Key words：plastic products; For outdoor use; Sealing structure

引言

隨著改性塑膠材料的不斷創新，使得塑膠材料的機械強度、耐候性、抗沖擊性等綜合特性不斷提高，由于塑膠材料能夠被設計成更加美觀的造型，產品更加容易被大眾所接受，使得塑膠材料越來越多的被應用到現代工業產品上，特別是一些戶外的產品上，這些材料尤指5大類工程塑料。比如一些配電柜，汽車的發動機蓋，交流充電樁等產品。產品被放在戶外使用，必然要解決的問題是產品的密封性，因為整個產品的密封性是確保產品能夠正常運行的先決條件[1-2]，要能夠經受住長期戶外使用的惡劣條件以及防水要求，這就要求所設計的戶外產品在結構上，以及密封材料的選擇上需要遵循一些原則。本文針對戶外塑膠殼體類產品的密封性進行了一些探究。

1 密封材料的選擇

對于常用的密封材料包括以下幾大類，①丁腈類 這類密封材料經常被制作成密封圈的形式，也就是我們通常說的O型密封圈，它的優良特性是指具有很好的耐油性，在密閉不接觸陽光的環境下，能夠起到很好的密封效果。但是該種密封材料的致命弱點是不能戶外使用，在陽光下會很快發生粉化，失去本身的機械特性，同樣失去密封效果。②乙丙類 這類密封材料可以被制成各式各樣的密封件使用，具有很好的耐熱、耐候性，但是耐油性一般。因其具有很好的耐候性，所以可以被選擇用于戶外塑膠殼體類材料的密封材料。但它的另外一個缺點是長期壓縮后回彈性性能一般，不可以拆除后重復使用。②硅膠類 這類密封材料同樣可以被制成各種樣式的密封件使用，同樣具有很好的耐熱、耐候性，耐磨性，同樣耐油性一般，但因其具有很好的耐候性，所以可以被選擇用來戶外塑膠殼體類材料的密封材料，并且硅膠類密封材料長期壓縮后回彈效果很好，可以重復使用，目前該款密封材料已經被廣泛接受作為戶外塑膠殼體類密封材料的首選。

2 密封結構的設計

除了選擇合適的密封材料，密封結構的設計也是實現戶外殼體類產品能夠滿足防水需求的必備條件。本文針對塑膠產品的成型特點，給出下面兩種設計建議。

①減少塑件變形及密封凸筋設計

塑膠類產品的成型工藝一般為注塑成型，注塑成型的缺陷直接影響注塑產品質量，尤其是塑件的翹曲變形[2]，塑件發生翹曲變形，直接會影響整個產品的密封，而且產品尺寸越大，變形量會越嚴重，注塑件的這種變形是所有注塑件的通病。這就要求我們在進行注塑件的密封設計時需要考慮兩方面的問題①如何充分減少塑件的變形②如何進行密封結構的設計。對于減少塑件的變形方面，一般采取的方法是在塑件上增加加強筋，加強筋是塑料產品結構中不可或缺的部分，不僅可以提高塑料產品的強度和剛度，減少扭曲變形問題，還可以使塑料在成型時充滿型腔，避免產生工藝缺陷 [3]。加強筋的設計要符合以下要求，如下圖所示。在確保塑件加強筋正確設計的前提下，整個產品的密封結構可以做以下優化設計，即在密封部位處增加交錯的0.2-0.3mm高度的小凸筋，如下圖所示，增加的交錯的筋位對密封可以起到雙保險的作用。

②下搭交錯式密封結構設計

戶外用塑膠類產品，從剛開始的外觀設計就要考慮到產品的密封防水要求，而不只是考慮外觀，盡可能的設計成具有一定外搭結構的外觀，后期結構工程師在做拆件進行結構設計時，防水結構就更容易設計。因為外搭式的結構，最外面的搭邊會使雨水在進入到密封結構之前就進行了一次阻擋，雨水到達密封結構時的動力就會被縮減，外搭式的結構如下圖3所示。另外密封結構除了做外搭結構以外，還要做交錯式結構設計（空間允許的情況下），如下圖3所示，上下殼體的交錯式設計，可以起到最后一道屏障的作用，這樣層層阻擋式的密封結構，能夠很好的滿足防水防塵等級要求高的產品。

3 密封材料的形狀設計

對于尺寸比較小的產品，密封件可以設計成密封圈的形式，這樣便于后期的安裝。尺寸比較大的產品，密封件要設計成密封條的形式，否則在安裝時困難重重。而且密封條最好設計成規則的圓形，密封條在安裝時不容易打卷，能夠一定程度上提高裝配效率。密封條的安裝溝槽有一定的內勾結構可以確保密封條的固定。因為尺寸比較大的產品在后期的搬動或者老化操作時，密封膠條容易蹦出，如果有限位結構，就可以減少后期的維護工作量。大尺寸產品的另一種密封膠條樣式是采用自動打膠機現場進行擠出，這種密封膠條是速干發泡密封膠。采用這種速干發泡密封硅膠的方式進行密封設計時，密封膠擠出面要求有限位槽，這樣不但可以為自動擠出機提供擠出規劃路徑，而且可以限制密封膠的溢流，更能夠確保密封膠條成型后的高度以及形狀，有助于提高產生的密封性。

4總結

密封結構的設計是戶外用產品在進行結構設計時必須考慮的問題并且是難題之一，很多產品的開發周期拖延問題就出在防水測試上，所以好的密封結構設計是整個產品成功的關鍵問題之一，本文針對塑膠類戶外產品的密封結構設計進行了探討，從密封材料的選型，密封件的結構樣式，密封處的結構設計等幾個方面進行了論述。為戶外用塑膠產品的密封設計提供設計參考。

參考文獻

[1]周兵其.機械密封結構設計研究[J].科技創新. 2013，21（35）

[2]王洪群，周國忠，虞培清，等.機械密封的優化設計[J]. 重型機械，2017，6.

[3]歐子欣，林泉. 便捷式硬盤外殼注塑成型翹曲變形工藝優化[J].輕工科技. 2021，37（04）

[4]齊東楷，徐偉.家庭健康檢測產品現狀與趨勢分析[J].林業機械與木工設備，2020，48（11）：9-12.

作者簡介：沈鳳梅（ 1987.07-），女，漢族，河南商丘人，碩士，中級工程師，研究方向：新能源。