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橡胶材料在手表表带中的应用

橡胶是一种高弹性的高分子化合物。按照原材可分为天然橡胶和合成橡胶两大类;按照形态分为乳胶、块状生胶、液体橡胶和粉末橡胶; 按照使用情况分为通用型和特种型,特种橡胶具有某些特殊性能,硅橡胶和聚氨酯橡胶属于于特种橡胶。随着手表产品的多样化,手表 表带的材质也随之更加丰富,橡胶表带在传统的高级腕表中的使用,也彰显了都市潮人动感的形象,同时也使手表外观更具有创意。

曾在20年前,橡胶材料首次运用到高级腕表中,如今,在信息化高科技的时代,材质已然成为“时尚”的代名词,其防汗防潮的优异特性, 对皮肤没有过敏反应,并且佩戴舒适,目前在运动系列的表款上有着广泛的应用。

对于胶类的表带,目前行业内主要将常见的胶类手表材质分为:硅胶和聚氨酯(简称PU),本文主要对以上两种材质的主要成分、 物理或化学特性以及应用于手表表带中的主要特点进行阐述。

1 硅胶
1.1 特性及其在表带中的应用

硅橡胶比一般纯有机橡胶具有更好的耐高、低温性能。传统橡胶在在严寒的气候下,会因冰冻变脆,而作为太空材料而研制的硅橡胶,最大特点就是耐高温和低温。它在300°C或-90°C的极端温度环境下,均可不失原有的柔韧性而保持化学结构的定。当特殊 用途的手表,如在北极科考特制手表或赤道地区用表,便可充分发挥硅橡胶特有的优势。

硅橡胶作为表带的新型材料,除了耐高低温,与天然橡胶相比,它不会滋生细菌,且其表面张力很低,不易被汗水和雨水侵泡变形,具有较强的防水腐蚀性能。因此,利用硅橡胶制作的手表表带在一般人群的使用环境下的寿命可达几十年。

此外,硅橡胶还有良好的耐光抗老化性、耐氧抗老化性、电绝缘性、防霉性、化学稳定性、耐磨损、不变形、无毒、无味、 对人体无副作用等特性。

在使用硅橡胶制作表带时,除了可以选择自身性能优异的RTV硅橡胶外,还可利用填充、原位聚合等手段丰富基础聚合物的类型, 从而进一步提高硅橡胶的性能。

然而,目前在硅橡胶用于表带中,也存在缺点并需要去提升的部分,其抗撕裂性能在橡胶中属于较低的。在硅胶表带与金属扣环的 连接部分,容易因该处应力较为集中而产生裂口,随着使用时间的延长而导致表带断裂,因此,使用过程中不能大力拉扯硅胶表带 与金属扣环的连接部分。此外,应时常用软布擦拭硅胶表带,清除存在与硅胶表带表明的质地坚硬的脏污,以防其划伤硅胶表带 表面产生裂口,从而降低表带使用寿命。

2 聚氨酯(PU)

目前,环保和保护动物的理念日益深入人心,相对于动物皮质表带,大量运动表表带开始使用PU材质。PU皮虽然不是真皮,但是它 的外观质感及舒适性都和真皮相差无几,而且它防水、防霉变,这些优异的特性都是真皮无法做到的。

2.1 特性及其在手表中的应用

PU弹性体的性能介于塑料和橡胶之间。PU根据所用原料的不同,可有不同性质的产品,一般为聚酯型和聚醚型两类。不同类型多元醇 合成的PU弹性体的性能稍有差异,聚酯型PU的力学性能高、耐油性好,但耐水性较差;聚醚型PU的耐低温性及耐水解性优于聚酯型, 但耐油性、力学性能稍差一点。

(1)PU的力学性能:PU弹性体的硬度变化范围比较宽,可从邵氏A10 到D80, 断裂伸长率高达600%~800%,硬度和伸长率高于 天然橡胶,有文献报告,天然橡胶的最高邵氏硬度仅为A70,断裂伸长率为550%。PU弹性体的撕裂强度也较天然橡胶大2~10倍。 PU弹性体的耐磨性好,一般为天然橡胶的3~10倍,因此其良好的耐磨性和力学性能也给其在表带上的使用提供条件。

(2)PU的热学性能:PU弹性体一般只能在80℃以下使用,温度超过80℃会导致性能下降。但PU弹性体的耐低温性较好,并以聚醚 型力最佳,可在-62~-70℃温度范围内使用,然而手表的一般使用的极限温度为50℃,其较低的耐热性并不影响其应用于表带中, 同时,可在南极科考用表中的使用。

(3)PU的环境性能:PU 弹性体的耐水性一般,在水中浸泡或暴露于湿气中,会引起力学性能下降,因此在使用PU材质的表带时 不应长时间在水中浸泡或过多的接触水。PU弹性体的耐油性、耐弱极性和非极性溶剂性能好。但其不耐强酸、强碱及极性溶剂的 作用,可长期于户外使用,但需尽量避免与酸碱接触,在易出汗的夏季使用也会降低PU表带的使用寿命。

目前PU表带因其撕裂强度较高,耐磨性好,耐油性、耐非极性和弱极性溶剂性能好,可制作手感与美观兼具的表带,可长期于户外 使用。PU材质在手表表带中有着广泛的应用,同时随着技术的不断进步,其在表带中的应用将有着更加广阔的前景。

3 小结与展望

随着智能手表和运动手表的普及,橡胶材质广泛应用于表带制造中,硅橡胶和聚氨酯(PU)二者均作为特种橡胶,因具有独特的 优势在手表表带中的应用日益广泛。

硅橡胶比一般纯有机橡胶具有更好的耐高、低温性能,还具有良好的耐氧抗老化性、耐光抗老化性、电绝缘性、防霉性、化学稳定性、耐磨损以及不变形、无毒、无味、对人体无副作用等特性。

PU材质因其撕裂强度较高,耐磨性好,耐油性、耐非极性和弱极性溶剂性能好,目前在表带中也有着广泛的应用。

但是除了本身材质的特点,加入的填充物和添加剂以及加工工艺的差异会使表带最终的力学性能、热学性能和环境性能均存在 差异。为了能采购或生产质量优异的产品还需从材料的具体添加物和加工工艺上进行不断深入研究。