CN101469759A

CN101469759A - 纤维增强橡胶隔振器及其制造方法

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Publication number: CN101469759A
Application number: CNA2007103035214A
Authority: CN
Inventors: 李建中; 李文晓; 彭天波; 薛元德; 叶明坤; 谢正元; 梁君活
Original assignee: Tongji University; Liuzhou OVM Machinery Co Ltd; Liuzhou Orient Engineering Rubber Products Co Ltd
Current assignee: Tongji University; Liuzhou OVM Machinery Co Ltd; Liuzhou Orient Engineering Rubber Products Co Ltd
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2027-12-29
Also published as: CN101469759B

Abstract

一种纤维增强橡胶隔振器及其制造方法，涉及一种隔振器及其制造方法，该纤维增强橡胶隔振器是由橡胶层和加劲层在厚度方向上相互交错叠合并经硫化粘接而成一体构成，所述的加劲层或是由纤维增强材料构成的纤维层，或是由上、下表面的橡胶层以及位于中间的纤维增强材料进行共硫化后形成的纤维增强橡胶层，所述构成纤维层或纤维增强橡胶层的纤维增强材料是在与橡胶硫化或与橡胶复合前经过RFL树脂表面处理后的纤维材料。该隔振器的制造方法包括：表面处理、纤维增强橡胶层的制备、叠层、硫化成型。本纤维增强橡胶隔振器具有一定的承载力和高阻尼耗能能力；隔振性能具有高度的可设计性；耐久性能、耐腐蚀性能好；制作方法简单、实用。

Description

纤维增强橡胶隔振器及其制造方法

技术领域：

本发明涉及一种隔振器及其制造方法，特别是一种纤维增强橡胶隔振器及其制造方法。

背景技术：

振动是日常生活和工程技术领域中的常见问题，它对人体、车辆、机械设备或结构构件均会产生不同程度的影响，为了减缓振动的幅度，避免由于振动所带来的危害，通常在振动源和振动体间加入隔振器，在切断振动的传递的同时，有效地通过耗能抑制振动，防止发生共振现象。现有的隔振器类型包括：防振橡胶、金属弹簧、空气弹簧、海绵橡胶、毛毡与软木和筒式油阻尼器等，在这些隔振器中，金属弹簧、空气弹簧具有较强的承载能力，但耗能能力较差；防振橡胶可以同时衰减高、低频振动，但承载能力差；海绵橡胶不能设计为支承系统；毛毡、软木耗能能力和隔振效果较差；筒式油阻尼器有很好的阻尼耗能能力，但没有竖向承载能力。

而在建筑隔振、设备隔振、结构或构件隔振等多个应用领域，都需要隔振器同时具有一定的承载力和高阻尼耗能能力。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够满足一定的承载力和高阻尼要求的纤维增强橡胶隔振器，以解决现有隔振器存在的上述问题；同时本发明还提供了该纤维增强橡胶隔振器的制造方法。

解决上述技术问题的技术方案是：一种纤维增强橡胶隔振器，包括橡胶层和加劲层，所述的加劲层或是由纤维增强材料构成的纤维层或是由纤维增强材料和橡胶基体制成的纤维增强橡胶层，橡胶层和纤维层或是橡胶层和纤维增强橡胶层在厚度方向上相互交错叠合并经硫化粘结而成一体。

所述的纤维增强橡胶层是由上、下表面的橡胶层以及位于上下两橡胶层中间的纤维增强材料进行共硫化后形成的复合材料层。

所述的纤维层或纤维增强橡胶层的纤维增强材料是在与橡胶硫化或与橡胶复合前经过间苯二酚甲醛(RFL)树脂表面处理后的纤维材料。

本发明的另一技术方案是：一种纤维增强橡胶隔振器的制造方法，该方法是将由纤维增强材料构成的纤维层和橡胶层或是由纤维增强材料与橡胶基体制成的纤维增强橡胶层和橡胶层在厚度方向上相互交错叠合，经过硫化粘结后成为一个整体，它包括以下主要步骤：

A、表面处理：用间苯二酚甲醛(RFL)树脂对纤维材料进行表面处理制取纤维增强材料；

B、纤维增强橡胶层的制备：将上述经过表面处理的纤维增强材料放入上、下各一层的橡胶层之间，通过共硫化完成纤维与橡胶的复合制得纤维增强橡胶层；

C、叠层：根据铺层设计要求将由纤维增强材料构成的纤维层与橡胶层或是将纤维增强橡胶层与橡胶层分别进行交错叠合，直到纤维层与橡胶层的总厚度或是纤维增强橡胶层与橡胶层的总厚度符合要求；

D、硫化成型：对叠层所得的组合体按常规方法进行硫化成型，制得由橡胶层和纤维层或是橡胶层和纤维增强橡胶层经硫化粘结而成一体构成的纤维增强橡胶隔振器。

本发明之纤维增强橡胶隔振器及其制造方法与已有的隔振器及其制造方法相比，具有以下有益效果：

1、具有一定的承载能力：

由于本发明之纤维增强橡胶隔振器是由橡胶层和纤维层或纤维增强橡胶层相互交错叠合并经硫化粘接而成一体构成，橡胶在结构中的作用是提供剪切和转动变形的能力，降低隔振系统的固有频率，并减小碰撞、冲击的影响；纤维层或纤维增强橡胶层在结构中主要对橡胶层侧向变形产生约束，使橡胶处于三向应力状态，而具有很大的竖向抗压刚度和竖向承载力；同时纤维层或纤维增强橡胶层又不影响橡胶层的剪切变形，保持了橡胶固有的柔韧性，使其具有比竖向刚度小得多的水平刚度，及延长振动体结构的水平自振周期，从而使隔振器具备竖向支承与水平隔振机构的双重功能；同时隔振器中的橡胶也可以适应因外力(建筑中的风力、桥梁中的汽车活载等)产生的结构转动，因此，该隔振器具有一定的承载能力，可以作为土木工程中的支承(或支座)使用。

2、阻尼性能好：

由于本发明之隔振器的纤维的黏弹性阻尼、界面阻尼、微损伤滑动摩擦阻尼等阻尼耗能机理，阻尼性能优于金属板；而且在本发明提供的纤维增强橡胶隔振器内，存在纤维层内部、纤维层与橡胶之间的多个界面，可以提供整个结构优良的阻尼性能，因而，本发明之隔振器的阻尼效果非常好(典型的滞回曲线参见图6)。

3、耐久性好：

由于本发明之隔振器由纤维层或纤维增强橡胶层和橡胶层交错叠合而成；而且该纤维层或纤维增强橡胶层和橡胶层之间通过硫化粘结而成一体，可保证两者在承载过程中结合紧密，无脱粘，因此，该隔振器的耐久性较好。

4、隔振器性能具有高度的可设计性：

由于本隔振器除了橡胶层的厚度可以调节外，还可以根据对材料各方向性能的不同需要，在—90°～90°方向范围内调整纤维层内各单向纤维层的主方向；而且，纤维层的厚度、纤维层内的纤维体积含量、纤维层的层数、铺设顺序等因素均可根据需要进行设计调整；因此，本发明之纤维增强橡胶隔振器性能具有高度的可设计性。

5、耐腐蚀性能好：

由于本发明之纤维增强橡胶隔振器由纤维层或纤维增强橡胶层和橡胶层组成，因此，其耐腐蚀性能好，可以在近海地区中小桥梁、海滨栈道等近海结构中使用；保证在更长的使用时间内不会因腐蚀导致纤维层或纤维增强橡胶层和橡胶层脱粘而丧失强度。

6、制造方法简单、实用。

下面，结合附图和实施例对本发明之纤维增强橡胶隔振器及其制造方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明：

图1～图3：本发明实施例一之纤维增强橡胶隔振器的结构示意图：

图1：主视剖视图，图2：图1的俯视图；

图3：实施例一所述的由经RFL树脂处理过的纤维增强材料直接构成的纤维层示意图；

图4～图5：本发明实施例二之纤维增强橡胶隔振器的结构示意图：

图4：主视剖视图，

图5：由纤维增强材料和橡胶基体制成的纤维增强橡胶层的结构分解示意图；

图6：表示本发明纤维增强橡胶隔振器的阻尼耗能能力的典型滞回曲线图。

具体实施方式：

实施例一：

一种长方体形的纤维增强橡胶隔振器，该隔振器由橡胶层1和纤维层2相互交错叠合并经硫化粘接而成一体构成，所述的纤维层2采用经过间苯二酚甲醛(RFL)树脂处理过的玻璃纤维织物，所述橡胶层1的橡胶为天然橡胶(参见图1～图3)。

实施例二：

一种长方体形的纤维增强橡胶隔振器，该隔振器由橡胶层1和纤维增强橡胶层3在厚度方向上相互交错叠合并经硫化粘接而成一体构成，所述的纤维增强橡胶层是由上、下表面的橡胶层31、33以及位于上下两橡胶层中间的纤维增强材料32进行共硫化后形成的复合材料层，所述的纤维增强材料32采用经过间苯二酚甲醛(RFL)树脂处理过的玻璃纤维织物，所述橡胶层1的橡胶为天然橡胶(参见图4～图5)。

作为本发明实施例一、实施例二的一种变换，所述制成纤维层或纤维增强橡胶层之纤维增强材料的纤维材料还可以换成是高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维中的一种或几种混杂而成。

所述的纤维材料是多层单向或多向的纤维或纤维织物，其中单层纤维铺设角为—90°～90°，多层纤维或纤维织物的层数N是2、3、4、5、6、7、8、9或10层，根据需要，还可以增加。

作为本发明实施例一、实施例二的又一种变换，所述橡胶层的橡胶也可以是氯丁橡胶。

作为本发明实施例一、实施例二的又一种变换，所述纤维增强橡胶隔振器的形状也可以是圆柱体、正方体、多边体形或其它形状。

实施例三：

一种实施例二所述的纤维增强橡胶隔振器的制造方法，该方法是将纤维增强橡胶层3和橡胶层1在厚度方向上相互交错叠合，经过硫化粘结后成为一个整体，它包括以下主要步骤：

B、纤维增强橡胶层的制备：将上述经过表面处理的纤维增强材料放入上、下各一层的橡胶层之间，通过共硫化完成纤维与橡胶的复合制得纤维增强橡胶层(参见图5)；

C、叠层：根据铺层设计要求将纤维增强橡胶层与橡胶层分别进行交错叠合，直到纤维增强橡胶层与橡胶层的总厚度符合设计要求；

D、硫化成型：对叠层所得的组合体按常规方法进行硫化成型，制得由橡胶层和纤维增强橡胶层经硫化粘结而成一体构成的纤维增强橡胶隔振器。

实施例四：

一种实施例一所述的由橡胶层1和纤维层2相互交错叠合并经硫化粘接而成纤维增强橡胶隔振器的制作方法，与实施例三大致相同，所不同的是：省略B、纤维增强橡胶层制备工序，只需A、C、D三道工序，即：将经过A、表面处理工序用间苯二酚甲醛(RFL)树脂对纤维材料进行表面处理后的纤维增强材料直接作为纤维层2与橡胶层1在厚度方向上相互交错叠合，经过硫化粘结后成为一个整体，其具体步骤是：

C、叠层：根据铺层设计要求将由纤维增强材料构成的纤维层2与橡胶层1进行交错叠合，直到纤维层与橡胶层的总厚度符合设计要求；

D、硫化成型：对叠层所得的组合体按常规方法进行硫化成型，制得由橡胶层和纤维层经硫化粘结而成一体构成的纤维增强橡胶隔振器(参见图1)。

在本发明实施例三、实施例四中：

所述橡胶层或纤维增强橡胶层的橡胶是天然橡胶或氯丁橡胶。

在A、表面处理工序：用RFL树脂对纤维材料进行表面处理，所述的纤维材料是多层单向或多向的纤维或纤维织物，其中单层纤维铺设角为—90°～90°；多层纤维或纤维织物的层数N根据铺层设计方案，可以是2、3、4、5、6、7、8、9或10层。

所述的纤维材料是玻璃纤维、高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维中的一种或几种混杂而成。

步骤A中所述的RFL树脂为间苯二酚、甲醛、丁苯吡胶乳和水在碱的催化作用下加速反应生成的合成树脂，其作用是增强橡胶与纤维的粘着性能，RFL树脂中，各组分比例以重量份数计算为：

间苯二酚R 3.5～4.5重量份

甲醛F(37％溶液) 3.0～4.0重量份

丁苯吡胶乳L(干物质含量％≥40) 30～50重量份

碱(10％NaOH溶液) 1.0～3.0重量份

水 45～70重量份

各种RFL树脂的配比比例参见附表1：RFL树脂中，各组分含量一览表。

表1 RFL树脂中，各组分含量一览表

单位：重量份数

Claims

1.一种纤维增强橡胶隔振器，包括橡胶层和加劲层，橡胶层和加劲层相互交错叠合并经硫化而成一体，其特征在于：所述的加劲层或是由纤维增强材料构成的纤维层或是由纤维增强材料和橡胶基体制成的纤维增强橡胶层，橡胶层和纤维层或是橡胶层和纤维增强橡胶层在厚度方向上相互交错叠合并经硫化粘结而成一体。

2.根据权利要求1所述的纤维增强橡胶隔振器，其特征在于：所述的纤维增强橡胶层是由上、下表面的橡胶层以及位于上下两橡胶层中间的纤维增强材料进行共硫化后形成的复合材料层。

3.根据权利要求2所述的纤维增强橡胶隔振器，其特征在于：所述构成纤维层或纤维增强橡胶层的纤维增强材料是在与橡胶硫化或与橡胶复合前经过间苯二酚甲醛(RFL)树脂表面处理后的纤维材料。

4.根据权利要求1所述的纤维增强橡胶隔振器，其特征在于：所述橡胶层或纤维增强橡胶层的橡胶为天然橡胶或氯丁橡胶。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的纤维增强橡胶隔振器，其特征在于：所述的纤维层或纤维增强橡胶层的纤维材料为玻璃纤维、高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维中的一种或几种混杂而成。

6.根据权利要求5所述的纤维增强橡胶隔振器，其特征在于：所述的纤维材料是多层单向或多向的纤维或纤维织物，其中单层纤维铺设角为—90°～90°，多层纤维或纤维织物的层数N是2、3、4、5、6、7、8、9或10中的任意一个数值。

7.一种权利要求1所述的纤维增强橡胶隔振器的制造方法，其特征在于：该方法是将由纤维增强材料构成的纤维层和橡胶层或是由纤维增强材料与橡胶基体制成的纤维增强橡胶层和橡胶层在厚度方向上相互交错叠合，经过硫化粘结后成为一个整体，它包括以下主要步骤：

C、叠层：根据铺层设计要求将直接由纤维增强材料构成的纤维层与橡胶层或是将纤维增强橡胶层与橡胶层进行交错叠合，直到纤维层与橡胶层的总厚度或是纤维增强橡胶层与橡胶层的总厚度符合要求；

8.根据权利要求7所述的纤维增强橡胶隔振器的制造方法，其特征在于：所述步骤A表面处理中所述的间苯二酚甲醛(RFL)树脂为间苯二酚、甲醛、丁苯吡胶乳和水在碱的催化作用下加速反应生成的合成树脂。

9.根据权利要求7所述的纤维增强橡胶隔振器的制造方法，其特征在于：所述的纤维层或纤维增强橡胶层的纤维材料为玻璃纤维、高强玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维中的一种或几种混杂而成。

10.根据权利要求7所述的纤维增强橡胶隔振器的制造方法，其特征在于：所述的纤维材料是多层单向或多向的纤维或纤维织物，其中单层纤维铺设角为—90°～90°，多层纤维或纤维织物的层数N是2、3、4、5、6、7、8、9或10中的任意一个数值。