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,矽橡膠和聚氨酯橡膠屬於於特種橡膠。隨著手錶產品的多樣化,手錶 錶帶的材質也隨之更加豐富,橡膠錶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,同時也使手錶外觀更具有創意。
曾在20年前,橡膠材料首次運用到高級腕表中,如今,在資訊化高科技的時代,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,並且佩戴舒適,目前在運動系列的表款上有著廣泛的應用。
對於膠類的錶帶,目前行業內主要將常見的膠類手錶材質分為:矽膠和聚氨酯(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於手錶錶帶中的主要特點進行闡述。
1 矽膠
1.1 特性及其在錶帶中的應用
矽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製的矽橡膠,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 用途的手錶,如在北極科考特製手錶或赤道地區用表,便可充分發揮矽橡膠特有的優勢。
矽橡膠作為錶帶的新型材料,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,利用矽橡膠製作的手錶錶帶在一般人群的使用環境下的壽命可達幾十年。
此外,矽橡膠還有良好的耐光抗老化性、耐氧抗老化性、電絕緣性、防黴性、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。
在使用矽橡膠製作錶帶時,除了可以選擇自身性能優異的RTV矽橡膠外,還可利用填充、原位聚合等手段豐富基礎聚合物的類型, 從而進一步提高矽橡膠的性能。
然而,目前在矽橡膠用於錶帶中,也存在缺點並需要去提升的部分,其抗撕裂性能在橡膠中屬於較低的。在矽膠錶帶與金屬扣環的 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錶帶斷裂,因此,使用過程中不能大力拉扯矽膠錶帶 與金屬扣環的連接部分。此外,應時常用軟布擦拭矽膠錶帶,清除存在與矽膠錶帶表明的質地堅硬的髒汙,以防其劃傷矽膠錶帶 表面產生裂口,從而降低錶帶使用壽命。
2 聚氨酯(PU)
目前,環保和保護動物的理念日益深入人心,相對於動物皮質錶帶,大量運動表錶帶開始使用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、防黴變,這些優異的特性都是真皮無法做到的。
2.1 特性及其在手錶中的應用
PU彈性體的性能介於塑膠和橡膠之間。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於聚酯型, 但耐油性、力學性能稍差一點。
(1)PU的力學性能:PU彈性體的硬度變化範圍比較寬,可從邵氏A10 到D80, 斷裂伸長率高達600%~800%,硬度和伸長率高於 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錶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,並以聚醚 型力最佳,可在-62~-70℃溫度範圍內使用,然而手錶的一般使用的極限溫度為50℃,其較低的耐熱性並不影響其應用於錶帶中, 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,在水中浸泡或暴露於濕氣中,會引起力學性能下降,因此在使用PU材質的錶帶時 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、強鹼及極性溶劑的 作用,可長期於戶外使用,但需儘量避免與酸堿接觸,在易出汗的夏季使用也會降低PU錶帶的使用壽命。
目前PU錶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,可製作手感與美觀兼具的錶帶,可長期於戶外 使用。PU材質在手錶錶帶中有著廣泛的應用,同時隨著技術的不斷進步,其在錶帶中的應用將有著更加廣闊的前景。
3 小結與展望
隨著智慧手錶和運動手錶的普及,橡膠材質廣泛應用於錶帶製造中,矽橡膠和聚氨酯(PU)二者均作為特種橡膠,因具有獨特的 優勢在手錶錶帶中的應用日益廣泛。
矽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、防黴性、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,目前在錶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錶帶最終的力學性能、熱學性能和環境性能均存在 差異。為了能採購或生產品質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。