CN115466463A - 一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于隧道与地下工程材料技术领域,具体的说是一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述制备工艺包括以下步骤:向密炼机内加入三元乙丙橡胶颗粒塑炼,随后加入炭黑、硬脂酸、石蜡油、氧化锌、氧化镁、促进剂、改性剂材料得到一号混炼胶;一号混炼胶进行开炼薄通滤胶工艺,加入到密炼机中塑炼,再加入开炼机进行开炼薄通,加入硫化剂以及有机发泡剂,薄通后进行风冷冷却沉料,加入到挤出机,挤出成型后通过连续微波硫化机进行硫化处理制得密封条制品;通过加入有机发泡剂,进行微发泡,降低三元乙丙橡胶密封条硬度的同时保证其他力学性能指标符合使用要求;解决了现有密封条材料由于过硬不容易塞入到真空吸盘内,且不耐磨,易断裂的问题。

Description

一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺
技术领域
本发明属于隧道与地下工程材料技术领域,具体的说是一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
背景技术
盾构法施工中,盾构机每掘进一环后,进入“管片拼装”这一环节,即管片拼装机负责将预制好的混凝土管片安装到开挖好的隧道内表面,形成衬砌以此支撑保护隧道,管片拼装的质量将直接影响隧道整体稳定性。其中管片直径超过7米的中大型盾构隧道建设中,为保证施工安全,管片拼装机要使用真空吸盘作为管片抓取单元,同时管片的运输吊机也要由传统的链条抓取混凝土管片改用真空吸盘的形式运输混凝土管片。真空吸盘工作的关键在于要求内部真空度稳定且不低于一定数值,保证密封牢靠、不漏气。其中三元乙丙橡胶制品具有良好的耐磨性、抗老化、抗腐蚀,拉伸、抗压强度高,压缩永久变形率小,并且经过微发泡处理的产品软硬适中。该材料可满足盾构机真空吸盘的工作要求,因此常被作为吸盘用的密封条材料。
公开号为CN110483934A的一项专利申请公开了一种改性三元乙丙橡胶密封材料及其制备方法,其配方包括马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、石蜡油、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、硫化剂、填料、硫磺。该发明引用接枝三元乙丙橡胶以及聚乙烯醇,因为接枝三元乙丙橡胶有更好的极性可以与聚乙烯醇相容,二者共同作用可有效降低压缩永久变形率,延长寿命。但制品自身较硬,难以满足盾构机真空吸盘的要求。
公开号为CN109401085A的一项专利申请公开了一种三元乙丙橡胶密封条及其制备方法,其配方包括三元乙丙橡胶、炭黑、白炭黑、过氧化物硫化剂、氧化锌、氧化镁、石蜡油、促进剂TMTD、硬脂酸、防老剂、偶联剂。该发明中加入的多种类氧化剂、促进剂TMTD以及偶联剂,在保证交联效率基础上提高溶解度和分散性,制品有更高的硬度、拉伸强度、拉断伸长率较高,耐低温性能好。但也因为其硬度高,且耐磨性较差,不能满足盾构机真空吸盘要求。
公开号为CN105924806A的一项专利申请公开了一种三元乙丙橡胶发泡材料及其制备方法,其配方包括三元乙丙橡胶、纳米硅胶、促进剂、氢化植物油、偶氮二甲酰胺、硫、氧化稀土、硬脂酸。通过加以催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂辅料,通过物理发泡或交联发泡,使塑料和橡胶中出现大量细微泡沫,体积增加,密度减少,软质发泡材料质量轻、柔软度好。
现有三元乙丙密封条产品众多,但应用在盾构机真空吸盘领域的密封材料专利少之又少。上述专利中所提到的三元乙丙橡胶制品以及密封材料制品,绝大多数不能满足盾构机真空吸盘的要求,其主要体现在硬度方面,较硬的制品不能应用作真空吸盘密封条,因为其难以保证尺寸且不便于塞入真空吸盘内,较软的制品在其压缩永久变形等力学指标上不能满足使用要求。
为此,本发明提供一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述制备工艺包括以下步骤:
A1:进行一次密炼,向密炼机内加入三元乙丙橡胶颗粒塑炼8~10min,温度为100~120℃,随后加入炭黑、硬脂酸、石蜡油、氧化锌、氧化镁、促进剂、改性剂材料混炼5~6min,温度120~130℃,得到一号混炼胶;
A2:一号混炼胶加入开炼机进行开炼薄通滤胶工艺,得到一号初炼胶;通过开炼薄通滤胶工艺不但提高了原料混合的均匀性,而且便于工作人员将混炼胶中夹杂的石子、沙土杂质进行去除;
A3:进行二次密炼,将一号初炼胶加入到密炼机中塑炼4~5min,温度120~130℃,得到二号混炼胶;
A4:二号混炼胶加入开炼机进行开炼薄通,加入硫化剂以及有机发泡剂,薄通后进行风冷冷却沉料,得到待挤出胶片;有机发泡剂可降低橡胶的密度,同时拉伸强度与拉断伸长率有所增大,加入有机发泡剂可以使得橡胶制品更加柔软;
A5:将待挤出胶片加入到挤出机,挤出成型后通过连续微波硫化机进行硫化处理制得密封条制品。
优选的,所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100-140份、炭黑160-200份、硬脂酸1-4份、石蜡油100-130份、氧化锌2-6份、氧化镁2-6份、硫化剂1-5份、促进剂4-12份、改性剂2-5份、有机发泡剂4-8份。
优选的,所述三元乙丙橡胶颗粒为三元乙丙橡胶4033、4045、4507、4869c、4903、5260、5469中至少一种;三元乙丙橡胶颗粒是密封条生产的核心原材料之一,不同原材料赋予产品不同的性能;所述促进剂为锌化合物、铅化合物、镉化合物、有机酸类、尿素与其衍生物、氨基化合物,还有部分胍类、硫脲类和二硫代氨基甲酸盐类中至少一种;锌化合物如氧化锌、辛酸锌、硝酸锌及脂肪酸锌皂;铅化合物如碳酸铅、邻苯二甲酸铅、亚磷酸铅、三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅、硬脂酸铅及氧化铅;镉化合物如辛酸镉、己酸镉、月桂酸镉、肉豆蔻酸镉及脂肪酸镉皂,有机酸类如硬脂酸、月桂酸及水杨酸,尿素与其衍生物以及氨基化合物如尿素、乙醇胺、次磺酰胺类、噻唑类、秋兰姆类,以及胍类、硫脲类和二硫代氨基甲酸盐类;发泡促进剂是与发泡剂并用,可起到调节发泡剂分解温度与分解速度,能改进发泡工艺,稳定泡沫结构和提高泡沫质量的一类助剂;其他促进剂加入胶料中能促使硫化剂活化,从而加快硫化剂与橡胶分子的交联反应,达到缩短硫化时间和降低硫化温度的效果;所述改性剂为防老剂RD、防老剂MB、硅烷偶联剂KN570、低密度聚乙烯、聚丙烯、液体丁二烯、交联剂TAC中的一种或多种;所述有机发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、亚硝基化合物类、二亚硝基五次甲基四胺、二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺NTA中的至少一种。
优选的,所述开炼薄通滤胶工艺包括以下步骤:
B1:将一号混炼胶放置到开炼机的两个薄通辊筒之间的顶部,电机驱动薄通辊筒转动,将一号混炼胶挤压成薄片;
B2:同时,通过传动齿轮和同步带配合传动,驱动收集辊筒转动;
B3:工作人员将压制成型的薄片端头搭到收集辊筒上,使得薄片被收集辊筒缠绕收集;
B4:液压缸推动翻板旋转,推动托板抬升,将薄通辊筒与收集辊筒之间的薄片抬高,工作人员对薄片上的杂质及时去除;
B5:当收集辊筒外圈的薄片收集5-7圈后,将薄片切断,将薄片圈取出,得到一号初炼胶。
优选的,所述开炼机包括一号机座、一号机架、二号机座、二号机架、电机、连接轴、传动齿轮、同步带、薄通辊筒和收集辊筒;所述一号机座的顶面一端固接有一对一号机架,一对所述一号机架之间转动安装有一对薄通辊筒,一对所述薄通辊筒远离一号机座中部的一端通过齿轮连接,所述一号机座的顶面另一端固接有电机,所述电机的转轴通过减速器与连接轴的一端连接,所述连接轴的另一端与一个薄通辊筒靠近一号机座中部的一端固接,所述一号机座的一侧设置有二号机座,所述二号机座的顶面固接有二号机架,所述二号机架的中部转动安装有收集辊筒,所述收集辊筒的转轴转动贯穿二号机架,所述收集辊筒的转轴外圈与连接轴的外圈均固接有传动齿轮,两侧所述传动齿轮的外圈设置有同步带;现有的开炼机在进行开炼薄通滤胶工艺,工作人员将薄通后的薄片进行折叠收集,同时,需要检查薄片表面的情况,将薄片上的明显杂质去除;但是由于工作人员需要同时进行多种工作,时常造成工作人员的手忙脚乱,需要其他的工作人员在旁边进行辅助操作;工作时,工作人员将一号混炼胶放置到开炼机的两个薄通辊筒之间的顶部,电机经过减速器进行减速,驱动连接轴旋转,带动薄通辊筒旋转,两个薄通辊筒在齿轮的传动下,使得两个薄通辊筒相对旋转,将顶部的一号混炼胶向下挤压成薄片,工作人员将薄片的端头搭到收集辊筒上,同时,连接轴旋转时,带动传动齿轮旋转,经过同步带的传动,驱动收集辊筒旋转,将薄片缠绕收集,从而便于工作人员的收集薄片和剔除杂质的工作,减少了工作人员的数量。
优选的,所述一号机座与二号机座之间顶面两侧均固接有连接横梁,所述连接横梁与一号机架相对应,两侧所述连接横梁的底面两端均转动安装有翻板,两侧所述连接横梁之间设置有托板,所述托板的底面两侧均开设有多个滑槽,所述滑槽的内部滑动安装有滑块,所述滑块的底部与翻板的顶部转动连接,所述一号机座底部靠近二号机座的一面转动安装有液压缸,所述液压缸的活塞杆顶端与翻板的底面中部转动连接,所述托板的顶面开设有多个槽口;工作时,驱动收集辊筒旋转,将薄片缠绕收集时,液压缸推动翻板旋转升高,带动滑块沿着滑槽向托板的侧边滑动,将托板抬高,将薄通辊筒与收集辊筒之间的薄片抬高,开设的槽口,使得空气在薄片与托板之间流通,同时降低了薄片与托板之间的接触,降低了薄片粘连到托板的顶面;托板将薄片抬高,以及使得薄片处于水平滑动状态,便于工作人员及时发生薄片上的杂质,同时便于工作人员剔除杂质。
优选的,所述二号机架靠近收集辊筒的一面顶部两侧均固接有导杆,所述导杆与收集辊筒平行,所述收集辊筒的外圈滑动安装有推板,所述导杆滑动贯穿推板;工作时,当收集辊筒外圈的薄片收集5-7圈后,工作人员将薄片切断,同时,拉动推板沿着导杆滑动,将薄片卷从收集辊筒的外圈推出收集辊筒,便于工作人员收集薄片卷进行下道工序。
优选的,所述推板远离二号机架的一面内圈环绕固接有多个推刀,多个所述推刀的内壁与收集辊筒的外壁滑动配合,所述推刀的两侧均设置有弧形倒角;工作时,推板沿着导杆滑动,将薄片卷从收集辊筒的外圈推出收集辊筒时,推刀贴合收集辊筒滑动,提高了将薄片卷推离收集辊筒的效率;同时,由于收集辊筒处于旋转状态,将推刀的侧边设置成弧形倒角,提高了薄片与收集辊筒分离的效率。
优选的,所述推板靠近一号机座的一侧底部固接有安装座,所述安装座的内部栓接有切刀,所述切刀的刀头为月牙形;工作时,拉动推板沿着导杆滑动,将薄片卷从收集辊筒的外圈推出收集辊筒,同时,带动安装座内部安装大切刀滑动,切刀先划过薄片,将薄片切断,从而降低了工作人员的操作步骤和繁琐性。
优选的,所述二号机架靠近收集辊筒的一面底部开设有收纳槽,所述推板靠近二号机架的一面底部固接有半环形箱,所述半环形箱的外壁与收纳槽的内壁滑动配合,所述半环形箱的内部设置有海绵块,所述海绵块的弧形凹面均匀固接有多个海绵条,所述海绵条与收集辊筒的外壁滑动配合,所述半环形箱的顶面两侧均开设有加油孔,所述半环形箱的内部添加有石蜡油;工作时,推板将薄片卷从收集辊筒的外圈推出收集辊筒时,带动半环形箱滑动,使得海绵块和海绵条接触到收集辊筒的外壁,海绵块和海绵条内部吸收的石蜡油涂抹到收集辊筒的表面,同时由于收集辊筒旋转,使得石蜡油均匀全面地涂抹在收集辊筒的表面,降低了薄片在收集辊筒表面粘连的概率;使用石蜡油进行润滑,由于三元乙丙橡胶密封条内部含有石蜡油的存在,减少了其他元素的加入,提高了三元乙丙橡胶密封条制备的质量。
本发明的有益效果如下:
1.本发明所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,通过加入有机发泡剂,进行微发泡,降低三元乙丙橡胶密封条硬度的同时保证其他力学性能指标符合使用要求,如抗拉强度、抗压强度、压缩永久变形。解决了现有密封条材料由于过硬不容易塞入到真空吸盘内,且不耐磨,易断裂的问题。
2.本发明所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,通过设置传动齿轮、同步带、薄通辊筒和收集辊筒;工作人员将一号混炼胶经过开炼薄通后的薄片,搭到收集辊筒上,同时,连接轴旋转时,带动传动齿轮旋转,经过同步带的传动,驱动收集辊筒旋转,将薄片缠绕收集,从而便于工作人员的收集薄片和剔除杂质的工作,减少了工作人员的数量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的立体图;
图2是本发明二号机座的立体图;
图3是本发明二号机座的爆炸图;
图4是本发明托板的剖视图;
图5是本发明推板的立体图;
图6是本发明推板的爆炸图;
图7是本发明制备工艺的流程图;
图8是本发明开炼薄通滤胶工艺的流程图;
图中:1、一号机座;2、一号机架;3、二号机座;4、二号机架;5、电机;6、连接轴;7、传动齿轮;8、同步带;9、薄通辊筒;10、收集辊筒;11、连接横梁;12、翻板;13、托板;14、滑槽;15、滑块;16、液压缸;17、槽口;18、导杆;19、推板;20、推刀;21、安装座;22、切刀;23、收纳槽;24、半环形箱;25、海绵块;26、海绵条。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,进一步阐述本发明。
如图7所示,一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述制备工艺包括以下步骤:
A1:进行一次密炼,向密炼机内加入三元乙丙橡胶颗粒塑炼8~10min,温度为100~120℃,随后加入炭黑、硬脂酸、石蜡油、氧化锌、氧化镁、促进剂、改性剂材料混炼5~6min,温度120~130℃,得到一号混炼胶;
A2:一号混炼胶加入开炼机进行开炼薄通滤胶工艺,得到一号初炼胶;通过开炼薄通滤胶工艺不但提高了原料混合的均匀性,而且便于工作人员将混炼胶中夹杂的石子、沙土杂质进行去除;
A3:进行二次密炼,将一号初炼胶加入到密炼机中塑炼4~5min,温度120~130℃,得到二号混炼胶;
A4:二号混炼胶加入开炼机进行开炼薄通,加入硫化剂以及有机发泡剂,薄通后进行风冷冷却沉料,得到待挤出胶片;有机发泡剂可降低橡胶的密度,同时拉伸强度与拉断伸长率有所增大,加入有机发泡剂可以使得橡胶制品更加柔软;
A5:将待挤出胶片加入到挤出机,挤出成型后通过连续微波硫化机进行硫化处理制得密封条制品。
所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100-140份、炭黑160-200份、硬脂酸1-4份、石蜡油100-130份、氧化锌2-6份、氧化镁2-6份、硫化剂1-5份、促进剂4-12份、改性剂2-5份、有机发泡剂4-8份。
所述三元乙丙橡胶颗粒为三元乙丙橡胶4033、4045、4507、4869c、4903、5260、5469中至少一种;三元乙丙橡胶颗粒是密封条生产的核心原材料之一,不同原材料赋予产品不同的性能;所述促进剂为锌化合物、铅化合物、镉化合物、有机酸类、尿素与其衍生物、氨基化合物,还有部分胍类、硫脲类和二硫代氨基甲酸盐类中至少一种;锌化合物如氧化锌、辛酸锌、硝酸锌及脂肪酸锌皂;铅化合物如碳酸铅、邻苯二甲酸铅、亚磷酸铅、三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅、硬脂酸铅及氧化铅;镉化合物如辛酸镉、己酸镉、月桂酸镉、肉豆蔻酸镉及脂肪酸镉皂,有机酸类如硬脂酸、月桂酸及水杨酸,尿素与其衍生物以及氨基化合物如尿素、乙醇胺、次磺酰胺类、噻唑类、秋兰姆类,以及胍类、硫脲类和二硫代氨基甲酸盐类;发泡促进剂是与发泡剂并用,可起到调节发泡剂分解温度与分解速度,能改进发泡工艺,稳定泡沫结构和提高泡沫质量的一类助剂;其他促进剂加入胶料中能促使硫化剂活化,从而加快硫化剂与橡胶分子的交联反应,达到缩短硫化时间和降低硫化温度的效果;所述改性剂为防老剂RD、防老剂MB、硅烷偶联剂KN570、低密度聚乙烯、聚丙烯、液体丁二烯、交联剂TAC中的一种或多种;所述有机发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、亚硝基化合物类、二亚硝基五次甲基四胺、二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺NTA中的至少一种。
如图8所示,所述开炼薄通滤胶工艺包括以下步骤:
B1:将一号混炼胶放置到开炼机的两个薄通辊筒9之间的顶部,电机驱动薄通辊筒9转动,将一号混炼胶挤压成薄片;
B2:同时,通过传动齿轮7和同步带8配合传动,驱动收集辊筒10转动;
B3:工作人员将压制成型的薄片端头搭到收集辊筒10上,使得薄片被收集辊筒10缠绕收集;
B4:液压缸16推动翻板12旋转,推动托板13抬升,将薄通辊筒9与收集辊筒10之间的薄片抬高,工作人员对薄片上的杂质及时去除;
B5:当收集辊筒10外圈的薄片收集5-7圈后,将薄片切断,将薄片圈取出,得到一号初炼胶。
如图1至图3所示,所述开炼机包括一号机座1、一号机架2、二号机座3、二号机架4、电机5、连接轴6、传动齿轮7、同步带8、薄通辊筒9和收集辊筒10;所述一号机座1的顶面一端固接有一对一号机架2,一对所述一号机架2之间转动安装有一对薄通辊筒9,一对所述薄通辊筒9远离一号机座1中部的一端通过齿轮连接,所述一号机座1的顶面另一端固接有电机5,所述电机5的转轴通过减速器与连接轴6的一端连接,所述连接轴6的另一端与一个薄通辊筒9靠近一号机座1中部的一端固接,所述一号机座1的一侧设置有二号机座3,所述二号机座3的顶面固接有二号机架4,所述二号机架4的中部转动安装有收集辊筒10,所述收集辊筒10的转轴转动贯穿二号机架4,所述收集辊筒10的转轴外圈与连接轴6的外圈均固接有传动齿轮7,两侧所述传动齿轮7的外圈设置有同步带8;现有的开炼机在进行开炼薄通滤胶工艺,工作人员将薄通后的薄片进行折叠收集,同时,需要检查薄片表面的情况,将薄片上的明显杂质去除;但是由于工作人员需要同时进行多种工作,时常造成工作人员的手忙脚乱,需要其他的工作人员在旁边进行辅助操作;工作时,工作人员将一号混炼胶放置到开炼机的两个薄通辊筒9之间的顶部,电机5经过减速器进行减速,驱动连接轴6旋转,带动薄通辊筒9旋转,两个薄通辊筒9在齿轮的传动下,使得两个薄通辊筒9相对旋转,将顶部的一号混炼胶向下挤压成薄片,工作人员将薄片的端头搭到收集辊筒10上,同时,连接轴6旋转时,带动传动齿轮7旋转,经过同步带8的传动,驱动收集辊筒10旋转,将薄片缠绕收集,从而便于工作人员的收集薄片和剔除杂质的工作,减少了工作人员的数量。
如图1至图4所示,所述一号机座1与二号机座3之间顶面两侧均固接有连接横梁11,所述连接横梁11与一号机架2相对应,两侧所述连接横梁11的底面两端均转动安装有翻板12,两侧所述连接横梁11之间设置有托板13,所述托板13的底面两侧均开设有多个滑槽14,所述滑槽14的内部滑动安装有滑块15,所述滑块15的底部与翻板12的顶部转动连接,所述一号机座1底部靠近二号机座3的一面转动安装有液压缸16,所述液压缸16的活塞杆顶端与翻板12的底面中部转动连接,所述托板13的顶面开设有多个槽口17;工作时,驱动收集辊筒10旋转,将薄片缠绕收集时,液压缸16推动翻板12旋转升高,带动滑块15沿着滑槽14向托板13的侧边滑动,将托板13抬高,将薄通辊筒9与收集辊筒10之间的薄片抬高,开设的槽口17,使得空气在薄片与托板13之间流通,同时降低了薄片与托板13之间的接触,降低了薄片粘连到托板13的顶面;托板13将薄片抬高,以及使得薄片处于水平滑动状态,便于工作人员及时发生薄片上的杂质,同时便于工作人员剔除杂质。
如图1至图3所示,所述二号机架4靠近收集辊筒10的一面顶部两侧均固接有导杆18,所述导杆18与收集辊筒10平行,所述收集辊筒10的外圈滑动安装有推板19,所述导杆18滑动贯穿推板19;工作时,当收集辊筒10外圈的薄片收集5-7圈后,工作人员将薄片切断,同时,拉动推板19沿着导杆18滑动,将薄片卷从收集辊筒10的外圈推出收集辊筒10,便于工作人员收集薄片卷进行下道工序。
如图5至图6所示,所述推板19远离二号机架4的一面内圈环绕固接有多个推刀20,多个所述推刀20的内壁与收集辊筒10的外壁滑动配合,所述推刀20的两侧均设置有弧形倒角;工作时,推板19沿着导杆18滑动,将薄片卷从收集辊筒10的外圈推出收集辊筒10时,推刀20贴合收集辊筒10滑动,提高了将薄片卷推离收集辊筒10的效率;同时,由于收集辊筒10处于旋转状态,将推刀20的侧边设置成弧形倒角,提高了薄片与收集辊筒10分离的效率。
如图3、图5和图6所示,所述推板19靠近一号机座1的一侧底部固接有安装座21,所述安装座21的内部栓接有切刀22,所述切刀22的刀头为月牙形;工作时,拉动推板19沿着导杆18滑动,将薄片卷从收集辊筒10的外圈推出收集辊筒10,同时,带动安装座21内部安装大切刀22滑动,切刀22先划过薄片,将薄片切断,从而降低了工作人员的操作步骤和繁琐性。
如图3、图5和图6所示,所述二号机架4靠近收集辊筒10的一面底部开设有收纳槽23,所述推板19靠近二号机架4的一面底部固接有半环形箱24,所述半环形箱24的外壁与收纳槽23的内壁滑动配合,所述半环形箱24的内部设置有海绵块25,所述海绵块25的弧形凹面均匀固接有多个海绵条26,所述海绵条26与收集辊筒10的外壁滑动配合,所述半环形箱24的顶面两侧均开设有加油孔,所述半环形箱24的内部添加有石蜡油;工作时,推板19将薄片卷从收集辊筒10的外圈推出收集辊筒10时,带动半环形箱24滑动,使得海绵块25和海绵条26接触到收集辊筒10的外壁,海绵块25和海绵条26内部吸收的石蜡油涂抹到收集辊筒10的表面,同时由于收集辊筒10旋转,使得石蜡油均匀全面地涂抹在收集辊筒10的表面,降低了薄片在收集辊筒10表面粘连的概率;使用石蜡油进行润滑,由于三元乙丙橡胶密封条内部含有石蜡油的存在,减少了其他元素的加入,提高了三元乙丙橡胶密封条制备的质量。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
实施例1
本发明实施例所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100份、炭黑180份、硬脂酸2份、石蜡油120份、氧化锌4份、氧化镁4份、硫化剂1.5份、促进剂10份、改性剂4份、有机发泡剂6份;
本实施中三元乙丙橡胶密封条采用的制备方法使用上述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
实施例2
本发明实施例所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100份、炭黑180份、硬脂酸2份、石蜡油120份、氧化锌4份、氧化镁4份、硫化剂1.5份、促进剂10份、改性剂4份、有机发泡剂0份;
本实施中三元乙丙橡胶密封条采用的制备方法使用上述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
实施例3
本发明实施例所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100份、炭黑180份、硬脂酸2份、石蜡油120份、氧化锌4份、氧化镁4份、硫化剂1.5份、促进剂10份、改性剂4份、有机发泡剂2份;
本实施中三元乙丙橡胶密封条采用的制备方法使用上述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
实施例4
本发明实施例所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100份、炭黑180份、硬脂酸2份、石蜡油120份、氧化锌4份、氧化镁4份、硫化剂1.5份、促进剂10份、改性剂4份、有机发泡剂4份;
本实施中三元乙丙橡胶密封条采用的制备方法使用上述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
实施例5
本发明实施例所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100份、炭黑180份、硬脂酸2份、石蜡油120份、氧化锌4份、氧化镁4份、硫化剂1.5份、促进剂10份、改性剂4份、有机发泡剂10份;
本实施中三元乙丙橡胶密封条采用的制备方法使用上述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
实施例6
本发明实施例所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100份、炭黑180份、硬脂酸2份、石蜡油120份、氧化锌4份、氧化镁4份、硫化剂0.5份、促进剂10份、改性剂4份、有机发泡剂6份;
本实施中三元乙丙橡胶密封条采用的制备方法使用上述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
实施例7
本发明实施例所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100份、炭黑180份、硬脂酸2份、石蜡油120份、氧化锌4份、氧化镁4份、硫化剂3份、促进剂10份、改性剂4份、有机发泡剂6份;
本实施中三元乙丙橡胶密封条采用的制备方法使用上述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
对比例1
本发明对比例与实施例一的区别在于,本发明对比例中,有机发泡剂替换为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、亚硝基化合物类、二亚硝基五次甲基四胺、二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺NTA中至少另外一种;
本对比例中三元乙丙橡胶密封条采用的制备方法使用上述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
对比例2
本发明对比例与实施例一的区别在于,本发明对比例中,有机发泡剂替换为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、亚硝基化合物类、二亚硝基五次甲基四胺、二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺NTA中至少另外一种;
本对比例中三元乙丙橡胶密封条采用的制备方法使用上述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺。
性能测试
对实施例1~5和对比例1~2进行对比,实施例1和实施例6~7进行对比。其中性能测试方法如下:
1、实验材料
实施例1~7和对比例1~2制备的三元乙丙橡胶密封条。
2、实验方法
1)橡胶制品密度测试方法,参照国标GB/T533-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶密度的测定》:
试验步骤:用带有水平跨架的分析天平测量试样在空气中的质量和水中的质量。当试样完全浸没于水中时,其水中质量小于在空气中的质量,质量的减少量与试样排开水的质量相同,排开水的体积等于试样的体积,从而测得密度。
2)邵氏硬度的检测方法,参考国标GB/T531-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法》:使用邵氏硬度计直接进行测量。
3)拉伸强度的测试方法,参考国标GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》:拉伸强度所指试样拉伸至断裂过程中的最大拉伸应力。
实验步骤:首先按照标准要求将橡胶制品进行哑铃状试样的制备。将试样对称地夹在拉力试验机的上、下夹持器上,使拉力均匀地分布在横截面上。根据需要,装配一个伸长测量装置。启动试验机,在整个试验过程中连续检测试验长度和力的变化,精度在±2%之间。
拉伸强度TS按式(1)计算,以MPa表示:
Figure BDA0003857406460000161
Fm——记录的最大力,单位为牛(N);
W——试样狭小处平行部分的宽度,单位为毫米(mm);
T——试样长度部分的厚度,单位为毫米(mm)。
4)拉断伸长率的测试方法,参考国标GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》:拉断伸长率所指试样断裂时的百分比伸长率。
实验步骤同3)。
拉断伸长率Eb按式(2)计算,以%表示:
Figure BDA0003857406460000162
Lb——断裂时的试验长度,单位为毫米(mm);
L0——初始试验长度,单位为毫米(mm)。
5)压缩永久变形率的测试方法,参考国标GB/T7759-2019《硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形的测定》:压缩永久变形所指试样压缩率要求压缩到规定高度,在标准实验室或高温条件下,压缩一定时间,然后在一定温度条件下除去压缩,将试样在自由状态下,恢复规定时间,测量试样的高度。
压缩永久变形c按式(3)计算,以%表示:
Figure BDA0003857406460000163
h0——试样初始高度,单位为毫米(mm);
h1——试样恢复后的高度,单位为毫米(mm);
hs——限制器高度,单位为毫米(mm)。
测试结果如下表1:
表1
Figure BDA0003857406460000171
3、实验结论
由实施例1和实施例2~4对比可知,加入有机发泡剂,可降低橡胶的密度,同时拉伸强度与拉断伸长率有所增大,说明加入有机发泡剂可以使得橡胶制品更加柔软。加入有机发泡剂从2份到4份,橡胶制品的各项性能有所提高,由4份增加到6份时,二者相差不多,但6份的性能略差于4份。由实施例1和实施例5对比可知,当加入过量的10份发泡材料,产品的状态较差,虽然密度与软硬与实施例1相近,但其拉伸强度、拉断伸长率、永久变形率的性能均有明显下降,并且产品发泡不稳定,气孔不均匀导致尺寸较差。因此可以认为3~7份是发泡材料的最优添加范围,超出或低于该范围会橡胶综合性能的降低。由实施例1和对比例1~2可知,实施例1使用橡胶制品生产中常用的有机发泡剂,对比例1~2改用了偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、亚硝基化合物类、二亚硝基五次甲基四胺、二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺NTA的其中一种。在其他材料与工艺完全相同的情况下,对比例1与实施例1产品无明显区别,但其中对比例1使用的有机发泡剂成本高于实施例1。对比例2与实施例1相比,产品性能略差,发泡过密气孔小,需要加大有机发泡剂料用量,成本有所增大。
实施例1与实施例6~7对比可知,硫化剂加入量过小,会导致橡胶硫化不均匀,产品尺寸控制不佳,硫化剂加入量过大,会造成制品在硫化过程中硫化过快,橡胶在模具里面的成型是先受压流动,充满模腔的每个位置后,再通过高温固化,如果固化时间过快,在没有流动充分的情况下就固化,影响发泡。
通过实施例性能测试与实际现场应用情况表明,该发明三元乙丙橡胶密封条尺寸稳定,具有适中的硬度,便于塞入盾构机真空吸盘卡槽中,同时其抗拉抗压强度高,压缩永久变形率低,耐磨性好,在多次抓取装卸管片后,密封条无撕破、断裂、严重变形损坏,仍可继续多次作业并保证维持真空度,工作寿命长。
结论,证明本发明既保证了密封条尺寸稳定,质地柔软可便于塞入吸盘卡槽,又满足其他各项力学性能指标要求。
工作时:向密炼机内加入三元乙丙橡胶颗粒塑炼8~10min,温度为100~120℃,随后加入炭黑、硬脂酸、石蜡油、氧化锌、氧化镁、促进剂、改性剂材料混炼5~6min,温度120~130℃,得到一号混炼胶;
工作人员将一号混炼胶放置到开炼机的两个薄通辊筒9之间的顶部,电机5经过减速器进行减速,驱动连接轴6旋转,带动薄通辊筒9旋转,两个薄通辊筒9在齿轮的传动下,使得两个薄通辊筒9相对旋转,将顶部的一号混炼胶向下挤压成薄片,工作人员将薄片的端头搭到收集辊筒10上,同时,连接轴6旋转时,带动传动齿轮7旋转,经过同步带8的传动,驱动收集辊筒10旋转,将薄片缠绕收集;同时,液压缸16推动翻板12旋转升高,带动滑块15沿着滑槽14向托板13的侧边滑动,将托板13抬高,将薄通辊筒9与收集辊筒10之间的薄片抬高,开设的槽口17,使得空气在薄片与托板13之间流通,同时降低了薄片与托板13之间的接触,降低了薄片粘连到托板13的顶面;托板13将薄片抬高,以及使得薄片处于水平滑动状态,便于工作人员及时发生薄片上的杂质,同时便于工作人员剔除杂质;
当收集辊筒10外圈的薄片收集5-7圈后,工作人员拉动推板19沿着导杆18滑动,带动安装座21内部安装大切刀22滑动,切刀22先划过薄片,将薄片切断;收集辊筒10处于旋转状态,将推刀20的侧边设置成弧形倒角,提高了薄片与收集辊筒10分离的效率,推板19将薄片卷从收集辊筒10的外圈推出收集辊筒10;推板19带动半环形箱24滑动,使得海绵块25和海绵条26接触到收集辊筒10的外壁,海绵块25和海绵条26内部吸收的石蜡油涂抹到收集辊筒10的表面,同时由于收集辊筒10旋转,使得石蜡油均匀全面地涂抹在收集辊筒10的表面,降低了薄片在收集辊筒10表面粘连的概率;从而便于工作人员的收集薄片和剔除杂质的工作,减少了工作人员的数量;
经过开炼机进行开炼薄通滤胶工艺,得到一号初炼胶;将一号初炼胶加入到密炼机中塑炼4~5min,温度120~130℃,得到二号混炼胶;二号混炼胶加入开炼机进行开炼薄通,加入硫化剂以及有机发泡剂,薄通后进行风冷冷却沉料,得到待挤出胶片;有机发泡剂可降低橡胶的密度,同时拉伸强度与拉断伸长率有所增大,加入有机发泡剂可以使得橡胶制品更加柔软;将待挤出胶片加入到挤出机,挤出成型后通过连续微波硫化机进行硫化处理制得密封条制品。
上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准,按照人物观察视角为标准,装置面对观察者的一面定义为前,观察者左侧定义为左,依次类推。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述制备工艺包括以下步骤:
A1:进行一次密炼,向密炼机内加入三元乙丙橡胶颗粒塑炼8~10min,温度为100~120℃,随后加入炭黑、硬脂酸、石蜡油、氧化锌、氧化镁、促进剂、改性剂材料混炼5~6min,温度120~130℃,得到一号混炼胶;
A2:一号混炼胶加入开炼机进行开炼薄通滤胶工艺,得到一号初炼胶;
A3:进行二次密炼,将一号初炼胶加入到密炼机中塑炼4~5min,温度120~130℃,得到二号混炼胶;
A4:二号混炼胶加入开炼机进行开炼薄通,加入硫化剂以及有机发泡剂,薄通后进行风冷冷却沉料,得到待挤出胶片;
A5:将待挤出胶片加入到挤出机,挤出成型后通过连续微波硫化机进行硫化处理制得密封条制品。
2.根据权利要求1所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述三元乙丙橡胶密封条由下列重量份的原料组成:三元乙丙橡胶颗粒100-140份、炭黑160-200份、硬脂酸1-4份、石蜡油100-130份、氧化锌2-6份、氧化镁2-6份、硫化剂1-5份、促进剂4-12份、改性剂2-5份、有机发泡剂4-8份。
3.根据权利要求2所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述三元乙丙橡胶颗粒为三元乙丙橡胶4033、4045、4507、4869c、4903、5260、5469中至少一种;
所述促进剂为锌化合物、铅化合物、镉化合物、有机酸类、尿素与其衍生物、氨基化合物,以及胍类、硫脲类和二硫代氨基甲酸盐类中至少一种;
所述改性剂为防老剂RD、防老剂MB、硅烷偶联剂KN570、低密度聚乙烯、聚丙烯、液体丁二烯、交联剂TAC中的一种或多种;
所述有机发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、亚硝基化合物类、二亚硝基五次甲基四胺、二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺NTA中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述开炼薄通滤胶工艺包括以下步骤:
B1:将一号混炼胶放置到开炼机的两个薄通辊筒(9)之间的顶部,电机驱动薄通辊筒(9)转动,将一号混炼胶挤压成薄片;
B2:同时,通过传动齿轮(7)和同步带(8)配合传动,驱动收集辊筒(10)转动;
B3:工作人员将压制成型的薄片端头搭到收集辊筒(10)上,使得薄片被收集辊筒(10)缠绕收集;
B4:液压缸(16)推动翻板(12)旋转,推动托板(13)抬升,将薄通辊筒(9)与收集辊筒(10)之间的薄片抬高,工作人员对薄片上的杂质及时去除;
B5:当收集辊筒(10)外圈的薄片收集5-7圈后,将薄片切断,将薄片圈取出,得到一号初炼胶。
5.根据权利要求1所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述开炼机包括一号机座(1)、一号机架(2)、二号机座(3)、二号机架(4)、电机(5)、连接轴(6)、传动齿轮(7)、同步带(8)、薄通辊筒(9)和收集辊筒(10);所述一号机座(1)的顶面一端固接有一对一号机架(2),一对所述一号机架(2)之间转动安装有一对薄通辊筒(9),一对所述薄通辊筒(9)远离一号机座(1)中部的一端通过齿轮连接,所述一号机座(1)的顶面另一端固接有电机(5),所述电机(5)的转轴通过减速器与连接轴(6)的一端连接,所述连接轴(6)的另一端与一个薄通辊筒(9)靠近一号机座(1)中部的一端固接,所述一号机座(1)的一侧设置有二号机座(3),所述二号机座(3)的顶面固接有二号机架(4),所述二号机架(4)的中部转动安装有收集辊筒(10),所述收集辊筒(10)的转轴转动贯穿二号机架(4),所述收集辊筒(10)的转轴外圈与连接轴(6)的外圈均固接有传动齿轮(7),两侧所述传动齿轮(7)的外圈设置有同步带(8)。
6.根据权利要求5所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述一号机座(1)与二号机座(3)之间顶面两侧均固接有连接横梁(11),所述连接横梁(11)与一号机架(2)相对应,两侧所述连接横梁(11)的底面两端均转动安装有翻板(12),两侧所述连接横梁(11)之间设置有托板(13),所述托板(13)的底面两侧均开设有多个滑槽(14),所述滑槽(14)的内部滑动安装有滑块(15),所述滑块(15)的底部与翻板(12)的顶部转动连接,所述一号机座(1)底部靠近二号机座(3)的一面转动安装有液压缸(16),所述液压缸(16)的活塞杆顶端与翻板(12)的底面中部转动连接,所述托板(13)的顶面开设有多个槽口(17)。
7.根据权利要求5所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述二号机架(4)靠近收集辊筒(10)的一面顶部两侧均固接有导杆(18),所述导杆(18)与收集辊筒(10)平行,所述收集辊筒(10)的外圈滑动安装有推板(19),所述导杆(18)滑动贯穿推板(19)。
8.根据权利要求7所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述推板(19)远离二号机架(4)的一面内圈环绕固接有多个推刀(20),多个所述推刀(20)的内壁与收集辊筒(10)的外壁滑动配合,所述推刀(20)的两侧均设置有弧形倒角。
9.根据权利要求7所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述推板(19)靠近一号机座(1)的一侧底部固接有安装座(21),所述安装座(21)的内部栓接有切刀(22),所述切刀(22)的刀头为月牙形。
10.根据权利要求7所述的一种三元乙丙橡胶密封条制备工艺,其特征在于:所述二号机架(4)靠近收集辊筒(10)的一面底部开设有收纳槽(23),所述推板(19)靠近二号机架(4)的一面底部固接有半环形箱(24),所述半环形箱(24)的外壁与收纳槽(23)的内壁滑动配合,所述半环形箱(24)的内部设置有海绵块(25),所述海绵块(25)的弧形凹面均匀固接有多个海绵条(26),所述海绵条(26)与收集辊筒(10)的外壁滑动配合,所述半环形箱(24)的顶面两侧均开设有加油孔,所述半环形箱(24)的内部添加有石蜡油。
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