CN111471223A - 一种隧道用连续挤出式橡胶止水带及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隧道用连续挤出式橡胶止水带及制备方法，包括以下重量份数的组分：天然橡胶60～80份、顺丁橡胶20～40份、硫化活性剂4.5～10份、填充补强剂50～90份、增塑剂4～8份、硫化剂0.5～2份、防老剂1.5～3份、硫化促进剂1.5～3.5份、防焦剂0.5～3份、氧化钙5～15份、橡胶流动剂1～3份；所述制备方法包括混炼工艺和挤出工艺，具体为配料、制备塑炼胶、制备混炼胶、混炼胶硫化、压延胶片和挤出胶料的步骤。本发明通过各种助剂的相互配合和挤出参数相匹配，既能减小胶料的变异性，又能提高橡胶止水带的表面质量及产品尺寸的稳定性，同时确保产品性能满足指标要求。

Description

一种隧道用连续挤出式橡胶止水带及制备方法
技术领域
本发明涉及铁路隧道防水建筑材料技术领域，具体涉及一种橡胶止水带及其制备方法。
背景技术
隧道渗漏水现象在隧道运营中屡见不鲜，但处理比较困难，容易造成运营中的安全隐患。渗漏水点主要出现在隧道衬砌的施工缝、沉降缝及伸缩缝，因此，二次衬砌的施工缝和沉降缝处理的防水尤为重要。止水带是隧道防水建筑材料中重要的组成部分，其中橡胶止水带广泛地应用于隧道衬砌工程混凝土结构中。
橡胶止水带具有不透水性、耐水性、高弹性形和压缩变形小的特点，在各种载荷下产生弹性变形，从而起到有效紧固密封、防止建筑构造的漏水、渗水及减震缓冲作用，提高了施工缝和伸缩缝的防水安全系数。在浇筑混凝土的过程中，通常被预埋在变形缝内，进而与混凝土构成一个整体，可以有效的防止因变形而引起建筑物变形缝处出现渗漏，从而确保隧道防水要求。
目前，橡胶止水带胶料以二烯烃类橡胶为基体，并配以各种助剂和填充剂，经塑化、混炼、压延、下片、干燥、停放备用；橡胶止水带多采用冷喂料挤出连续硫化，因此橡胶止水带胶料性能的稳定性和挤出硫化工艺条件对产品的外观、尺寸稳定性、表面质量及物理性能尤为重要。传统生产橡胶止水带的工艺，在橡胶止水带挤出过程中，经常会出现止水带尺寸波动较大的现象，这就必须得频繁调整挤出硫化工艺参数，浪费人力物力；并且制备的橡胶止水带存在着整体尺寸稳定性差、止水带表面质量不均一(缺胶、开裂、凹痕、海绵状等缺陷)、断面有气孔等现象，从而导致止水带无法达到指标要求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种隧道用连续挤出式橡胶止水带及其制备方法，以解决目前止水带尺寸稳定性差的问题，进一步提高产品性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种隧道用连续挤出式橡胶止水带及其制备方法，包括以下重量份数的组分：
天然橡胶60～80份、顺丁橡胶20～40份、硫化活性剂4.5～10份、填充补强剂50～90份、增塑剂4～8份、硫化剂0.5～2份、防老剂1.5～3份、硫化促进剂1.5～3.5份、防焦剂0.5～3份、氧化钙5～15份、橡胶流动剂1～3份。
进一步的，所述硫化促进剂包括促进剂CZ1～3份、促进剂TMTD0.2～0.8份、促进剂DM0.2～1份，综合为1.5～3.5份。
进一步的，所述填充补强剂包括炭黑N55020～35份、碳酸钙10～30份、萨博菲10～30份、白炭黑10～30份，综合为50～90份。
进一步的，所述增塑剂包括石蜡油3～5份、防护蜡1～3份，综合为4～8份。
进一步的，所述防老剂包括防老剂4010NA0.5～1份，防老剂40200.5～1份，防老剂RD0.5～1份，综合为1.5～3份。
进一步的，所述硫化剂为硫磺；硫化活性剂包括氧化锌3.5～6份、硬脂酸1～4份，综合为4.5～10份。
进一步的，所述的一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
天然橡胶60～70份、顺丁橡胶30～40份、硫化活性剂5～10份、填充补强剂50～80份、增塑剂4～7份、硫化剂1～2份、防老剂2～3份、硫化促进剂2～3.5份、防焦剂1～3份、氧化钙5～14份、橡胶流动剂1.5～3份。
本发明还提供了一种隧道用连续挤出式橡胶止水带的制备方法，包括混炼工艺和挤出工艺，具体包括以下步骤：
混炼工艺
S1、配料：将胶料各组分按照配比称量；
S2、制备塑炼胶：将天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，制得塑炼胶，排胶备用；
S3、制备混炼胶：将塑炼胶和顺丁橡胶投入到密炼机中，加入填充补强剂、增塑剂、橡胶流动剂、防老剂、硫化活性剂，制得混炼胶，温度在130～150℃时排胶备用；
S4、混炼胶硫化：将上述密炼得到的混炼胶中投入硫化剂、硫化促进剂进行密炼，温度在100～115℃时排胶；
S5、压延胶片：将密炼后的混炼胶放入到双辊开炼机中，辊温控制在35～80℃，裁剪送出胶片，然后在恒温室停放8小时以上；
挤出工艺
S6、所述挤出工艺采用螺杆挤出机进行，挤出参数为：螺杆温度30～80℃、螺杆转速6～18r/min、模口温度40～90℃、硫化箱牵引速度0.6～2.5m/min、高温定型段温度220～300℃、微波段温度180～250℃、热空气1温度120～180℃、热空气2温度120～180℃。
进一步的，所述步骤S2中设置塑炼温度为110～130℃、转速30～40转/分钟，塑炼2～5分钟。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明中，制作橡胶止水带的生胶体系采用天然橡胶和顺丁橡胶共混，能够在保持良好弹性的同时又具有优异的低温性能；通过各种助剂的相互配合和挤出参数相匹配，既能减小每批胶料的变异性、改善其稳定性，又能在连续挤出过程中增加产品尺寸稳定性、改善胶料表面质量，同时确保产品性能满足指标要求。
具体实施方式
本发明提供一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，包括以下重量份数的组分：
天然橡胶60～80份、顺丁橡胶20～40份、硫化活性剂4.5～10份、填充补强剂50～90份、增塑剂4～8份、硫化剂0.5～2份、防老剂1.5～3份、硫化促进剂1.5～3.5份、防焦剂0.5～3份、氧化钙5～15份、橡胶流动剂1～3份。
其中，硫化剂为硫磺；硫化活性剂包括氧化锌3.5～6份、硬脂酸1～4份，综合为4.5～10份；填充补强剂包括炭黑N55020～35份、碳酸钙10～30份、萨博菲10～30份、白炭黑10～30份，综合为50～90份；增塑剂包括石蜡油3～5份、防护蜡1～3份，综合为4～8份；防老剂包括防老剂RD0.5～1份，防老剂4010NA0.5～1份，防老剂40200.5～1份，综合为1.5～3份；硫化促进剂包括促进剂CZ1～3份、促进剂TMTD0.2～0.8份、促进剂DM0.2～1份，综合为1.5～3.5份；橡胶流动剂为KL608；防焦剂为防焦剂CTP。
本发明所述橡胶止水带的制备方法，包括混炼工艺和挤出工艺，具体包括以下步骤：
混炼工艺
S1、配料：将胶料各组分按照配比称量。
S2、制备塑炼胶：将天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，塑炼温度为110～130℃、转速30～40转/分钟，塑炼2～5分钟制得塑炼胶，然后排胶备用。
S3、制备混炼胶：将塑炼胶和顺丁橡胶投入到密炼机中，加入填充补强剂、增塑剂、橡胶流动剂、防老剂、硫化活性剂，制得混炼胶，温度在130～150℃时排胶备用。
S4、混炼胶硫化：将上述密炼得到的混炼胶中投入硫化剂、硫化促进剂进行密炼，温度在100～115℃时排胶。
S5、压延胶片：将密炼后的混炼胶放入到双辊开炼机中，辊温控制在35～80℃，裁剪送出胶片，然后在恒温室停放8小时以上。
挤出工艺
S6、挤出工艺采用螺杆挤出机进行，挤出参数为：螺杆温度30～80℃、螺杆转速6～18r/min、模口温度40～90℃、硫化箱牵引速度0.6～2.5m/min、高温定型段温度220～300℃、微波段温度180～250℃、热空气1温度120～180℃、热空气2温度120～180℃。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：
一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，以施工缝用中埋式普通橡胶止水带S-Z-R-300×6为例，包括以下重量份数的组分：
天然橡胶80份、顺丁橡胶20份、氧化锌4份、硬脂酸1份、炭黑25份、碳酸钙15份、萨博菲20份、白炭黑10份、石蜡油3份、防护蜡1份、硫磺1份、防老剂RD1份、防老剂4010NA0.5份、防老剂40201份、促进剂CZ1.5份、促进剂TMTD0.2份、促进剂DM0.5份、防焦剂CTP0.5份、氧化钙5份、KL6081份。
该隧道用连续挤出式橡胶止水带的制备方法，包括混炼工艺和挤出工艺，具体制备方法如下：
混炼工艺
S1、配料：将胶料各组分按照配比称量。
S2、制备塑炼胶：将天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，塑炼温度为110℃、转速30转/分钟，塑炼4分钟制得塑炼胶，然后排胶备用。
S3、制备混炼胶：将塑炼胶和顺丁橡胶投入到密炼机中，加入填充补强剂、增塑剂、橡胶流动剂、防老剂、硫化活性剂制得混炼胶，温度在143℃时排胶备用。
S4、混炼胶硫化：将上述密炼得到的混炼胶中投入硫化剂、硫化促进剂进行密炼，温度在105℃时排胶。
S5、压延胶片：将密炼后的混炼胶放入到双辊开炼机中，辊温控制在35℃，裁剪送出胶片，然后在恒温室停放8小时以上。
挤出工艺
S6、挤出工艺采用螺杆挤出机进行，挤出参数为：螺杆温度60℃、螺杆转速18r/min、模口温度70℃、硫化箱牵引速度1.2m/min、高温定型段温度275℃、微波段温度220℃、热空气1温度155℃、热空气2温度155℃。
实施例2：
一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，以施工缝用中埋式钢边橡胶止水带S-Z-G-300×6为例，包括以下重量份数的组分：
天然橡胶70份、顺丁橡胶30份、氧化锌6份、硬脂酸2份、炭黑30份、碳酸钙10份、萨博菲10份、白炭黑15份、石蜡油2份、防护蜡2份、硫磺0.5份、防老剂RD0.5份、防老剂4010NA1份、防老剂40201份、促进剂CZ3份、促进剂TMTD0.3份、促进剂DM0.2份、防焦剂CTP1份、氧化钙7份、KL6082份。
该隧道用连续挤出式橡胶止水带的制备方法，包括混炼工艺和挤出工艺，具体制备方法如下：
混炼工艺
S1、配料：将胶料各组分按照配比称量。
S2、制备塑炼胶：将天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，塑炼温度为120℃、转速35转/分钟，塑炼3分钟制得塑炼胶，然后排胶备用。
S3、制备混炼胶：将塑炼胶和顺丁橡胶投入到密炼机中，加入填充补强剂、增塑剂、橡胶流动剂、防老剂、硫化活性剂制得塑炼胶，温度在130℃时排胶备用。
S4、混炼胶硫化：将上述密炼得到的混炼胶中投入硫化剂、硫化促进剂进行密炼，温度在100℃时排胶。
S5、压延胶片：将密炼后的混炼胶放入到双辊开炼机中，辊温控制在50℃，裁剪送出胶片，然后在恒温室停放8小时以上。
挤出工艺
S6、将胶片放入金属模具中进行挤出，挤出工艺采用螺杆挤出机进行，挤出参数为：螺杆温度60℃、螺杆转速9r/min、模口温度75℃、硫化箱牵引速度0.8m/min、高温定型段温度265℃、微波段温度230℃、热空气1温度165℃、热空气2温度120℃。
实施例3：
一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，以施工缝用中埋式普通橡胶止水带S-Z-R-300×6为例，包括以下重量份数的组分：
天然橡胶60份、顺丁橡胶40份、氧化锌3.5份、硬脂酸4份、炭黑35份、碳酸钙30份、萨博菲30份、白炭黑30份、石蜡油5份、防护蜡3份、硫磺2份、防老剂RD0.8份、防老剂4010NA1份、防老剂40200.5份、促进剂CZ1份、促进剂TMTD0.8份、促进剂DM1份、防焦剂CTP3份、氧化钙15份、KL6083份。
该隧道用连续挤出式橡胶止水带的制备方法，包括混炼工艺和挤出工艺，具体制备方法如下：
混炼工艺
S1、配料：将胶料各组分按照配比称量。
S2、制备塑炼胶：将天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，塑炼温度为130℃、转速40转/分钟，塑炼5分钟制得塑炼胶，然后排胶备用。
S3、制备混炼胶：将塑炼胶和顺丁橡胶投入到密炼机中，加入填充补强剂、增塑剂、橡胶流动剂、防老剂、硫化活性剂制得混炼胶，温度在150℃时排胶备用。
S4、混炼胶硫化：将上述密炼得到的混炼胶中投入硫化剂、硫化促进剂进行密炼，温度在115℃时排胶。
S5、压延胶片：将密炼后的混炼胶放入到双辊开炼机中，辊温控制在80℃，裁剪送出胶片，然后在恒温室停放8小时以上。
挤出工艺
S6、挤出工艺采用螺杆挤出机进行，挤出参数为：螺杆温度30℃、螺杆转速6r/min、模口温度90℃、硫化箱牵引速度0.6m/min、高温定型段温度300℃、微波段温度180℃、热空气1温度180℃、热空气2温度180℃。
将实施例1至3制备的隧道用连续挤出式橡胶止水带分别进行相关性能的测试，测试结果如下表所示：
Figure BDA0002490595690000081
上表中测试结果显示，实施例1-3制备的隧道用连续挤出式橡胶止水带的强度、拉伸强度和扯断伸长率均符合相关要求；制备的钢边止水带，经过粘合度破坏实验，出现橡胶破坏现象，但橡胶与金属粘合的部位不分离，说明本发明的橡胶止水带与金属的粘结力较为强大。在热空气和碱性溶液环境中橡胶止水带的强度、拉伸强度和扯断伸长率也均能达到要求，降低了胶料的变异性，有利于提升橡胶止水带的稳定性能和在挤出工艺中产品尺寸的稳定性。另外，本发明制备的隧道用连续挤出式橡胶止水带压缩永久变形率较低，能抵抗较大的撕裂强度，脆性温度低于-45℃，经过耐臭氧老化测试均不出现龟裂，提高了橡胶止水带的表面质量。本发明提供的隧道用连续挤出式橡胶止水带，生胶体系中采用天然橡胶和顺丁橡胶共混，从而在保持良好的弹性的同时又具有优异的低温性能。
硫化体系中采用半高效硫化体系，中等用量硫磺和促进剂使硫化胶在正硫化时的交联结构以单硫键和双硫键为主，过硫后不出现硫化返原现象，适用于高温硫化，并兼具耐疲劳、耐热、压缩永久变形小等特点。
选用促进剂CZ、促进剂TMTD、促进剂DM三者复配，不仅提高了硫化胶的硫化速度和交联密度，保证了优异的机械性能。
选择防焦剂CTP，是为了保证胶料在挤出机流动过程中，不因剪切受热作用而发生早期硫化现象并失去流动性和再加工的能力。
氧化钙作为消泡剂，易吸收填料和助剂中残余的水分，改善胶料的密实度，保证挤出产品断面无气孔气泡产。
此外，选用橡胶流动助剂KL608，既能改善其他填料的分散性、缩小每批胶料的变异性、增加稳定性，同时在连续挤出过程中，胶料流动性好，增加产品尺寸稳定性，减少产品表面因填料分散分布不均而造成的凹痕、海绵状等问题。
通过对胶料的挤出速度、硫化箱的牵引速度、挤出温度(挤出机模口温度、高温定型段温度、微波段温度、热空气温度)等关键参数调整匹配，确保挤出过程中，产品表面无缺胶、熟胶、开裂、鱼鳞状硫痕等问题的出现，避免因过硫或欠硫而影响产品最的终尺寸和物理性能以及后续的工序。
综上所述，本发明通过优化胶料和匹配相应生产工艺的协同作用，不仅能保证产品性能满足指标要求，同时还能有效改善产品尺寸稳定性，减小整批胶料的变异性，提高橡胶止水带的表面质量及产品稳定性。

Claims (9)

1.一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
天然橡胶60～80份、顺丁橡胶20～40份、硫化活性剂4.5～10份、填充补强剂50～90份、增塑剂4～8份、硫化剂0.5～2份、防老剂1.5～3份、硫化促进剂1.5～3.5份、防焦剂0.5～3份、氧化钙5～15份、橡胶流动剂1～3份。
2.根据权利要求1所述的一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，其特征在于：所述硫化促进剂包括促进剂CZ1～3份、促进剂TMTD0.2～0.8份、促进剂DM0.2～1份，综合为1.5～3.5份。
3.根据权利要求1所述的一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，其特征在于：所述填充补强剂包括炭黑N55020～35份、碳酸钙10～30份、萨博菲10～30份、白炭黑10～30份，综合为50～90份。
4.根据权利要求1所述的一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，其特征在于：所述增塑剂包括石蜡油3～5份、防护蜡1～3份，综合为4～8份。
5.根据权利要求1所述的一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，其特征在于：所述防老剂包括防老剂4010NA0.5～1份，防老剂40200.5～1份，防老剂RD0.5～1份，综合为1.5～3份。
6.根据权利要求1所述的一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，其特征在于：所述硫化剂为硫磺；硫化活性剂包括氧化锌3.5～6份、硬脂酸1～4份，综合为4.5～10份。
7.根据权利要求1所述的一种隧道用连续挤出式橡胶止水带，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
天然橡胶60～70份、顺丁橡胶30～40份、硫化活性剂5～10份、填充补强剂50～80份、增塑剂4～7份、硫化剂1～2份、防老剂2～3份、硫化促进剂2～3.5份、防焦剂1～3份、氧化钙5～14份、橡胶流动剂1.5～3份。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的一种隧道用连续挤出式橡胶止水带的制备方法，其特征在于，包括混炼工艺和挤出工艺，具体包括以下步骤：
混炼工艺
S1、配料：将胶料各组分按照配比称量；
S2、制备塑炼胶：将天然橡胶投入到密炼机中进行塑炼，制得塑炼胶，排胶备用；
S3、制备混炼胶：将塑炼胶和顺丁橡胶投入到密炼机中，加入填充补强剂、增塑剂、橡胶流动剂、防老剂、硫化活性剂，制得混炼胶，温度在130～150℃时排胶备用；
S4、混炼胶硫化：将上述密炼得到的混炼胶中投入硫化剂、硫化促进剂进行密炼，温度在100～115℃时排胶；
S5、压延胶片：将密炼后的混炼胶放入到双辊开炼机中，辊温控制在35～80℃，裁剪送出胶片，然后在恒温室停放8小时以上；
挤出工艺
S6、所述挤出工艺采用螺杆挤出机进行，挤出参数为：螺杆温度30～80℃、螺杆转速6～18r/min、模口温度40～90℃、硫化箱牵引速度0.6～2.5m/min、高温定型段温度220～300℃、微波段温度180～250℃、热空气1温度120～180℃、热空气2温度120～180℃。
9.根据权利要求8所述的一种隧道用连续挤出式橡胶止水带的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中设置塑炼温度为110～130℃、转速30～40转/分钟，塑炼2～5分钟。
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CN115725266A (zh) * 2022-10-14 2023-03-03 润海铁建科技发展有限公司 一种可自带隔离膜的中埋式自粘钢边橡胶止水带生产工艺

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