橡膠是一種高彈性的高分子化合物。按照原材可分為天然橡膠和合成橡膠兩大類;按照形態分為乳膠、塊狀生膠、液體橡膠和粉末橡膠; 按照使用情況分為通用型和特種型,特種橡膠具有某些特殊性能,硅橡膠和聚氨酯橡膠屬于于特種橡膠。隨著手表產品的多樣化,手表 表帶的材質也隨之更加豐富,橡膠表帶在傳統的高級腕表中的使用,也彰顯了都市潮人動感的形象,同時也使手表外觀更具有創意。
曾在20年前,橡膠材料首次運用到高級腕表中,如今,在信息化高科技的時代,材質已然成為“時尚”的代名詞,其防汗防潮的優異特性, 對皮膚沒有過敏反應,并且佩戴舒適,目前在運動系列的表款上有著廣泛的應用。
對于膠類的表帶,目前行業內主要將常見的膠類手表材質分為:硅膠和聚氨酯(簡稱PU),本文主要對以上兩種材質的主要成分、 物理或化學特性以及應用于手表表帶中的主要特點進行闡述。
1 硅膠
1.1 特性及其在表帶中的應用
硅橡膠比一般純有機橡膠具有更好的耐高、低溫性能。傳統橡膠在在嚴寒的氣候下,會因冰凍變脆,而作為太空材料而研制的硅橡膠,最大特點就是耐高溫和低溫。它在300°C或-90°C的極端溫度環境下,均可不失原有的柔韌性而保持化學結構的定。當特殊 用途的手表,如在北極科考特制手表或赤道地區用表,便可充分發揮硅橡膠特有的優勢。
硅橡膠作為表帶的新型材料,除了耐高低溫,與天然橡膠相比,它不會滋生細菌,且其表面張力很低,不易被汗水和雨水侵泡變形,具有較強的防水腐蝕性能。因此,利用硅橡膠制作的手表表帶在一般人群的使用環境下的壽命可達幾十年。
此外,硅橡膠還有良好的耐光抗老化性、耐氧抗老化性、電絕緣性、防霉性、化學穩定性、耐磨損、不變形、無毒、無味、 對人體無副作用等特性。
在使用硅橡膠制作表帶時,除了可以選擇自身性能優異的RTV硅橡膠外,還可利用填充、原位聚合等手段豐富基礎聚合物的類型, 從而進一步提高硅橡膠的性能。
然而,目前在硅橡膠用于表帶中,也存在缺點并需要去提升的部分,其抗撕裂性能在橡膠中屬于較低的。在硅膠表帶與金屬扣環的 連接部分,容易因該處應力較為集中而產生裂口,隨著使用時間的延長而導致表帶斷裂,因此,使用過程中不能大力拉扯硅膠表帶 與金屬扣環的連接部分。此外,應時常用軟布擦拭硅膠表帶,清除存在與硅膠表帶表明的質地堅硬的臟污,以防其劃傷硅膠表帶 表面產生裂口,從而降低表帶使用壽命。
2 聚氨酯(PU)
目前,環保和保護動物的理念日益深入人心,相對于動物皮質表帶,大量運動表表帶開始使用PU材質。PU皮雖然不是真皮,但是它 的外觀質感及舒適性都和真皮相差無幾,而且它防水、防霉變,這些優異的特性都是真皮無法做到的。
2.1 特性及其在手表中的應用
PU彈性體的性能介于塑料和橡膠之間。PU根據所用原料的不同,可有不同性質的產品,一般為聚酯型和聚醚型兩類。不同類型多元醇 合成的PU彈性體的性能稍有差異,聚酯型PU的力學性能高、耐油性好,但耐水性較差;聚醚型PU的耐低溫性及耐水解性優于聚酯型, 但耐油性、力學性能稍差一點。
(1)PU的力學性能:PU彈性體的硬度變化范圍比較寬,可從邵氏A10 到D80, 斷裂伸長率高達600%~800%,硬度和伸長率高于 天然橡膠,有文獻報告,天然橡膠的最高邵氏硬度僅為A70,斷裂伸長率為550%。PU彈性體的撕裂強度也較天然橡膠大2~10倍。 PU彈性體的耐磨性好,一般為天然橡膠的3~10倍,因此其良好的耐磨性和力學性能也給其在表帶上的使用提供條件。
(2)PU的熱學性能:PU彈性體一般只能在80℃以下使用,溫度超過80℃會導致性能下降。但PU彈性體的耐低溫性較好,并以聚醚 型力最佳,可在-62~-70℃溫度范圍內使用,然而手表的一般使用的極限溫度為50℃,其較低的耐熱性并不影響其應用于表帶中, 同時,可在南極科考用表中的使用。
(3)PU的環境性能:PU 彈性體的耐水性一般,在水中浸泡或暴露于濕氣中,會引起力學性能下降,因此在使用PU材質的表帶時 不應長時間在水中浸泡或過多的接觸水。PU彈性體的耐油性、耐弱極性和非極性溶劑性能好。但其不耐強酸、強堿及極性溶劑的 作用,可長期于戶外使用,但需盡量避免與酸堿接觸,在易出汗的夏季使用也會降低PU表帶的使用壽命。
目前PU表帶因其撕裂強度較高,耐磨性好,耐油性、耐非極性和弱極性溶劑性能好,可制作手感與美觀兼具的表帶,可長期于戶外 使用。PU材質在手表表帶中有著廣泛的應用,同時隨著技術的不斷進步,其在表帶中的應用將有著更加廣闊的前景。
3 小結與展望
隨著智能手表和運動手表的普及,橡膠材質廣泛應用于表帶制造中,硅橡膠和聚氨酯(PU)二者均作為特種橡膠,因具有獨特的 優勢在手表表帶中的應用日益廣泛。
硅橡膠比一般純有機橡膠具有更好的耐高、低溫性能,還具有良好的耐氧抗老化性、耐光抗老化性、電絕緣性、防霉性、化學穩定性、耐磨損以及不變形、無毒、無味、對人體無副作用等特性。
PU材質因其撕裂強度較高,耐磨性好,耐油性、耐非極性和弱極性溶劑性能好,目前在表帶中也有著廣泛的應用。
但是除了本身材質的特點,加入的填充物和添加劑以及加工工藝的差異會使表帶最終的力學性能、熱學性能和環境性能均存在 差異。為了能采購或生產質量優異的產品還需從材料的具體添加物和加工工藝上進行不斷深入研究。