CN102086637A - 高压无缝大型橡胶气囊及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

高压无缝大型橡胶气囊及其生产工艺，涉及一种橡胶制品及其生产工艺，组成物为耐候性优异的EPDM外覆盖胶、至少四层（双数）彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成的骨架层、氯丁和天然并用胶构成的中胶层和气密性优异的丁基橡胶构成的内胶层。其生产工艺流程：（1）生胶塑炼、配合、混炼、下片；（2）高强帘子线浸胶、挂胶；（3）滚筒旋转预成形；编制开口端纤维使其接头成连续状，同时贴胶片；（4）一次整体成型；（5）整体硫化；（6）边、角补强热硫化。本发明生产工艺操作简便、生产稳定性好；橡胶气囊耐压强度高、使用寿命超过50年、环境卫生指标超国标要求4个数量级。用于气动盾形闸形水坝和重物的起重之用。

Description

高压无缝大型橡胶气囊及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种橡胶制品及其生产工艺，特别是涉及一种涉及骨架材料是连续的高强度的大型橡胶制品及生产工艺，即，高压无缝大型橡胶气囊及其生产工艺。

背景技术

高强度的橡胶制品多通过骨架材料进行增强。并采用整体成型加压的方式热硫化。但大型橡胶制品，特别是封闭状的制品，则很难做到整体成型和整体加压的热硫化方式生产，因为其工艺中需要很大平板硫化机或硫化罐。比较典型的大型橡胶制品是橡胶水坝，其制备工艺是先制得硫化橡胶胶片，再用热合机将硫化橡胶胶片热压合成橡胶水坝，即有缝橡胶水坝，其工艺称“冷黏合”。此种制品强度较低，如：2米高的充气橡胶水坝，使用压力为0.02MPa，其远不能满足气动盾形闸形水坝和重物的起重之用，美国专利（US5713699）公开了一种“溢流盾形闸门系统及其可充气囊”，核心技术是增强型橡胶坝袋（耐压可达0.5MPa）。其成功地解决了现有的橡胶水坝的不足，橡胶水坝的主要不足是：①使用寿命短15年（不耐老化）；②易刺伤及滑伤（无保护，易被瓦砾碎石、树枝及木条等刺伤及滑伤）；③耐压（0.02MPa）低；④易整体工程瘫痪；⑤施工、使用烦琐。

但其大规模应用的“瓶径”是制造工艺复杂、对生产设备要求苛刻和成本，如：制做一个5×4m的气囊就需要直径5米的硫化罐，更重要的是在硫化工艺中没有水布的加压，坝体各胶层极易起泡、脱层，废品率很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压无缝大型橡胶气囊及生产工艺，涉及骨架材料是连续的高强度的大型橡胶制品及生产工艺。制造同样尺寸的气囊仅需要直径3米的硫化罐，可达到食品卫生级，对水质不会产生二次污染。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

高压无缝大型橡胶气囊，所述橡胶气囊组成物为耐候性优异的EPDM外覆盖胶、至少四层，彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成的骨架层、与骨架层有很好黏接性及耐老化性的氯丁和天然并用胶构成的中胶层和气密性优异的丁基橡胶构成的内胶层；气囊未充气时，呈扁平状的气囊，尺寸为4~6×2~4m。

所述的高压无缝大型橡胶气囊，所述的EPDM外覆盖胶，其组成配合的质量份数是：ENB J EPDM 4045m100份、碳黑N220（卡博特）50份、环烷油10份、氧化锌5份、SA1份。

所述的高压无缝大型橡胶气囊，所述的氯丁和天然并用胶构成的中胶层，其胶料组成配合的质量份数是：通用氯丁橡胶50份、环氧改性天然橡胶50份、S1份、TMTD1.5份、四脚状氧化锌晶须7份、BC40份、SA3份、环烷油20份、促TM8082份、氧化镁4份、老防40101份、防老剂D1份、叔丁基苯酚甲醛树脂30份。

所述的高压无缝大型橡胶气囊，所述的高强帘子线构成的骨架层，至少四层，为双数，彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成，每层双面挂中胶。

所述的高压无缝大型橡胶气囊，所述的高强帘子线是：强度2000DTEX以上，纤维直径大于0.9mm，纤维单根扯断强度高于380N。

高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其生产工艺流程如下：（1）生胶塑炼、配合、混炼、下片；（2）高强帘子线浸胶、挂胶；（3）滚筒旋转预成形；编织开口端纤维使其接头成连续状，同时贴胶片；（4）一次整体成型；（5）整体硫化；（6）边、角补强热硫化。

所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，所述的滚筒旋转预成形工艺是：在滚筒钢芯上涂隔离剂后，（1）在钢芯上，按设计厚度成型内层丁基生胶片，胶片对接处坡式连接；（2）按46-56度角缠绕挂胶的帘子线双数层、不低于4层，90度角交叉上布，滚筒两端300mm内各留无胶帘子线做预搭接处理、各帘子线层用聚丙烯膜隔开；整体上中胶胶片，胶片对接处割坡口黏合；（3）整体上外覆盖胶胶片，胶片对接处割坡口黏合；（4）包加压水布，穿上胶布护袋、防水胶布制成，进硫化罐加压0.4MPa/30min，解开水布，沿管体轴向割开、一端开口的气囊脱芯。

所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，所述的边、角补强热硫化工艺是：将整体滚筒旋转预成形、硫化的气囊袋体的预留的开口端纤维编织，使其接头成连续状，同时贴胶片；在热合机或鄂式平板硫化机上，进行边、角补强热硫化。

所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，所述的一端开口的气囊脱芯工艺是：割开一端的开口出再加生胶片用楔形模具平板热硫化，压成楔形边。

本发明的优点与效果是：

本发明生产工艺操作简便、可满足高压、高强的大型无缝橡胶制品的一次成型和硫化，生产稳定性好；所生产的大型橡胶气囊耐压强度高（使用压力达0.8MPa以上）、使用寿命超过50年、环境卫生指标超国标要求4个数量级。主要用于气动盾形闸形水坝和重物的起重之用。

附图说明

图1为气囊袋体的剖视图；

图2为一边开口的气囊示意图；

图3A为外覆盖胶的拉伸强度/保持率与老化时间/温度关系图；

图3B为Arrhenius 图，即，外覆盖胶的拉伸强度保持率与老化时间-温度图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

图1为气囊袋体的剖视图说明各层的相对方位，1A—外覆盖胶层、1B—46-56度角骨架层、1C内胶层。

图2为一边开口的气囊示意图，说明两相邻的骨架层（90度角交叉）；预留的开口端纤维编织，使其接头成连续状。

图3A为外覆盖胶的拉伸强度/保持率与老化时间/温度关系图，3B为Arrhenius 图（外覆盖胶的拉伸强度保持率与老化时间-温度）。

注：本发明的图3—图4为分析示意图，图中文字或影像不清晰并不影响对本发明技术方案的理解。

步骤1：生胶塑炼、配合、混炼、下片

（1-1）EPDM外覆盖胶：按配方（质量份数），EPDM，100份、碳黑N220，50份、环烷油，10份、氧化锌，5份、SA，1份。在开炼机上，按下列工艺过程操作：生胶包辊→氧化锌、炭黑、硬脂酸合油→促进剂、硫磺→混炼均匀→冷却下片（50-70℃/小于27分钟/辊速比1.05-1.2:1）。其物理机械性能如表1，使用寿命按国际标准ISO 11346：1997，做70℃、80℃、90℃的热空气加速老化实验，以拉伸性能外推其23℃使用寿命为79.3年（求安全系数为2），食品卫生性能按国家标准GB 4806.1-94《食品用橡胶制品卫生标准》检验性能如表2。

（1-2）氯丁和天然并用的中胶层：按配方（质量份数）通用氯丁橡胶，50份、环氧改性天然橡胶，50份、S，1份、TMTD，1.5份、四脚状氧化锌晶须，7份、BC，40份、SA，3份、环烷油，20份、促TM808，2份、氧化镁，4份、老防4010，1份、防老剂D，1份、叔丁基苯酚甲醛树脂，30份。在开炼机上，按下列工艺过程操作：塑炼→配合→混炼→高温补强→低温交联→下片。其物理机械性能如表3。

（1-3）内胶层的生胶塑炼、配合、混炼、下片。

步骤2：将高强帘子线浸胶后，在四联压延机上双面挂中胶层胶料，成生胶布。

步骤3：上滚筒上铺覆内层丁基生胶片后，按46-56度角缠绕挂胶的帘子线双数层（不低于4层），90度角交叉上布，滚筒两端300mm内各留无胶帘子线做预搭接处理（各帘子线层用聚丙烯膜隔开）；整体上中胶胶片，胶片对接处割坡口黏合；整体上外覆盖胶胶片，胶片对接处割坡口黏合；包加压水布，穿上胶布护袋（防水胶布制成），进硫化罐加压0.4MPa/30min，解开水布，沿管体轴向割开（一端开口的气囊）脱芯，即完成滚筒旋转预成形。

步骤4：将整体滚筒旋转预成形、硫化的气囊袋体的预留的开口端纤维编织，使其接头成连续状，同时贴胶片；在热合机或鄂式平板硫化机上，进行边、角补强热硫化。

步骤5：割开一端的开口出再加生胶片用楔形模具平板热硫化，压成楔形边。

步骤6：在气囊偏楔形边中间打孔安装充气嘴。

步骤7：封死开口楔形边，打压0.8MPa/4小时（保压），无泄露。

测试方法：

GB/T 2941-91《橡胶试样环境调节和试验的标准温度、湿度及时间》；

GB/T 528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》（eqv ISO 37：1994）；

GB/T 529-1999《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤形、直角形和新月形试样）》（eqv ISO 34：1994）；

GB/T 531-1999《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》（idt ISO 7619：1986）；

GB/T 3512-2001《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》（neq ISO 188：1976）；

GB/T 7759-1996《硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定》（eqv ISO 815：1991）；

GB/T 7762-1987《硫化橡胶耐臭氧老化试验静态拉伸试验法》（neq ISO 1431/1：1980）；

GB/T 9865.1-1996《硫化橡胶或热塑性橡胶样品和试样的制备第一部分：物理试验（idt ISO 4461-1：1993）；

GB/T 15256-1994《硫化橡胶低温脆性的测定（多试样法）》（eqv ISO 812：1991；

ISO 11346：1997《Rubber, vulcanized or thermoplastic - Estimation of life-time and maximum temperature of use from an Arrhenius plot》；

GB 4806.1-94《食品用橡胶制品卫生标准》。

实施例 1

在5×Φ1.5M的滚筒钢芯上，按具体实施方式所述工艺方法，彼此90度角交错呈46度角上高强帘子线骨架四层，帘子线纤维直径0.9mm，纤维单根扯断强度380N。气囊未充气时，扁平状尺寸为4×2m。

实施例 2

在6.8×Φ3M的滚筒钢芯上，按具体实施方式所述工艺方法，彼此90度角交错呈56度角上高强帘子线骨架四层，帘子线纤维直径1.2mm，纤维单根扯断强度500N。气囊未充气时，扁平状尺寸为6×4m。

实施例 3

在6.8×Φ3M的滚筒钢芯上，按具体实施方式所述工艺方法，彼此90度角交错呈51度角上高强帘子线骨架六层，帘子线纤维直径0.9mm，纤维单根扯断强度380N。气囊未充气时，扁平状尺寸为6×4m。

从表1、表2、表3和具体实施方式中步骤7的结果可看出：本发明的高压无缝大型橡胶气囊及生产工艺，生产工艺操作简便、可满足高压、高强的大型无缝橡胶制品的一次成型和硫化，生产稳定性好；所生产的大型橡胶气囊耐压强度高（使用压力达0.8MPa以上）、使用寿命超过50年、环境卫生指标超国标要求4个数量级。可以用于气动盾形闸形水坝和重物的起重之用。

同时形成新的经济增长点，对材料及大型橡胶制品的相关理论和材料的应用的发展有借鉴作用，具有重要的社会效益和经济效益。

表1  外覆盖胶性能

表2  外覆盖胶食品卫生检验

表3  中胶性能

。

Claims (9)

1.高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述橡胶气囊组成物为耐候性优异的EPDM外覆盖胶、至少四层，彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成的骨架层、与骨架层有很好黏接性及耐老化性的氯丁和天然并用胶构成的中胶层和气密性优异的丁基橡胶构成的内胶层；气囊未充气时，呈扁平状的气囊，尺寸为4~6×2~4m。

2.根据权利要求1所述的高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述的EPDM外覆盖胶，其组成配合的质量份数是：ENB J EPDM 4045m100份、碳黑N220（卡博特）50份、环烷油10份、氧化锌5份、SA1份。

3.根据权利要求1所述的高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述的氯丁和天然并用胶构成的中胶层，其胶料组成配合的质量份数是：通用氯丁橡胶50份、环氧改性天然橡胶50份、S1份、TMTD1.5份、四脚状氧化锌晶须7份、BC40份、SA3份、环烷油20份、促TM8082份、氧化镁4份、老防40101份、防老剂D1份、叔丁基苯酚甲醛树脂30份。

4.根据权利要求1所述的高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述的高强帘子线构成的骨架层，至少四层，为双数，彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成，每层双面挂中胶。

5.根据权利要求1所述的高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述的高强帘子线是：强度2000DTEX以上，纤维直径大于0.9mm，纤维单根扯断强度高于380N。

6.高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其特征在于，其生产工艺流程如下：（1）生胶塑炼、配合、混炼、下片；（2）高强帘子线浸胶、挂胶；（3）滚筒旋转预成形；编织开口端纤维使其接头成连续状，同时贴胶片；（4）一次整体成型；（5）整体硫化；（6）边、角补强热硫化。

7.根据权利要求6所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其特征在于，所述的滚筒旋转预成形工艺是：在滚筒钢芯上涂隔离剂后，（1）在钢芯上，按设计厚度成型内层丁基生胶片，胶片对接处坡式连接；（2）按46-56度角缠绕挂胶的帘子线双数层、不低于4层，90度角交叉上布，滚筒两端300mm内各留无胶帘子线做预搭接处理、各帘子线层用聚丙烯膜隔开；整体上中胶胶片，胶片对接处割坡口黏合；（3）整体上外覆盖胶胶片，胶片对接处割坡口黏合；（4）包加压水布，穿上胶布护袋、防水胶布制成，进硫化罐加压0.4MPa/30min，解开水布，沿管体轴向割开、一端开口的气囊脱芯。

8.根据权利要求6所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其特征在于，所述的边、角补强热硫化工艺是：将整体滚筒旋转预成形、硫化的气囊袋体的预留的开口端纤维编织，使其接头成连续状，同时贴胶片；在热合机或鄂式平板硫化机上，进行边、角补强热硫化。

9.根据权利要求7所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其特征在于，所述的一端开口的气囊脱芯工艺是：割开一端的开口出再加生胶片用楔形模具平板热硫化，压成楔形边。

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