專利名稱：高壓無縫大型橡膠氣囊及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橡膠制品及其生產(chǎn)工藝，特別是涉及一種涉及骨架材料是連續(xù)的 高強(qiáng)度的大型橡膠制品及生產(chǎn)工藝，即，高壓無縫大型橡膠氣囊及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度的橡膠制品多通過骨架材料進(jìn)行增強(qiáng)。并采用整體成型加壓的方式熱硫 化。但大型橡膠制品，特別是封閉狀的制品，則很難做到整體成型和整體加壓的熱硫化方 式生產(chǎn)，因?yàn)槠涔に囍行枰艽笃桨辶蚧瘷C(jī)或硫化罐。比較典型的大型橡膠制品是橡膠水 壩，其制備工藝是先制得硫化橡膠膠片，再用熱合機(jī)將硫化橡膠膠片熱壓合成橡膠水壩，即 有縫橡膠水壩，其工藝稱“冷黏合”。此種制品強(qiáng)度較低，如2米高的充氣橡膠水壩，使用壓 力為0. 02MPa，其遠(yuǎn)不能滿足氣動(dòng)盾形閘形水壩和重物的起重之用，美國專利(US5713699) 公開了一種“溢流盾形間門系統(tǒng)及其可充氣囊”，核心技術(shù)是增強(qiáng)型橡膠壩袋(耐壓可達(dá) 0. 5MPa)。其成功地解決了現(xiàn)有的橡膠水壩的不足，橡膠水壩的主要不足是①使用壽命短 15年(不耐老化)；②易刺傷及滑傷(無保護(hù)，易被瓦礫碎石、樹枝及木條等刺傷及滑傷)；③ 耐壓(0. 02MPa)低；④易整體工程癱瘓；⑤施工、使用煩瑣。但其大規(guī)模應(yīng)用的“瓶徑”是制造工藝復(fù)雜、對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求苛刻和成本，如制做 一個(gè)5 X細(xì)的氣囊就需要直徑5米的硫化罐，更重要的是在硫化工藝中沒有水布的加壓，壩 體各膠層極易起泡、脫層，廢品率很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高壓無縫大型橡膠氣囊及生產(chǎn)工藝，涉及骨架材料是 連續(xù)的高強(qiáng)度的大型橡膠制品及生產(chǎn)工藝。制造同樣尺寸的氣囊僅需要直徑3米的硫化 罐，可達(dá)到食品衛(wèi)生級(jí)，對(duì)水質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生二次污染。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
高壓無縫大型橡膠氣囊，所述橡膠氣囊組成物為耐候性優(yōu)異的EPDM外覆蓋膠、至少四 層，彼此90度角交錯(cuò)呈46-56度角的連續(xù)高強(qiáng)簾子線構(gòu)成的骨架層、與骨架層有很好黏接 性及耐老化性的氯丁和天然并用膠構(gòu)成的中膠層和氣密性優(yōu)異的丁基橡膠構(gòu)成的內(nèi)膠層； 氣囊未充氣時(shí)，呈扁平狀的氣囊，尺寸為Γ6Χ2、πι。所述的高壓無縫大型橡膠氣囊，所述的EPDM外覆蓋膠，其組成配合的質(zhì)量份數(shù) 是ENB J EPDM 4045ml00份、碳黑N220 (卡博特)50份、環(huán)烷油10份、氧化鋅5份、SAl份。所述的高壓無縫大型橡膠氣囊，所述的氯丁和天然并用膠構(gòu)成的中膠層，其膠料 組成配合的質(zhì)量份數(shù)是通用氯丁橡膠50份、環(huán)氧改性天然橡膠50份、Sl份、TMTD1. 5份、 四腳狀氧化鋅晶須7份、BC40份、SA3份、環(huán)烷油20份、促TM8082份、氧化鎂4份、老防40101 份、防老劑Dl份、叔丁基苯酚甲醛樹脂30份。所述的高壓無縫大型橡膠氣囊，所述的高強(qiáng)簾子線構(gòu)成的骨架層，至少四層，為雙 數(shù)，彼此90度角交錯(cuò)呈46-56度角的連續(xù)高強(qiáng)簾子線構(gòu)成，每層雙面掛中膠。
所述的高壓無縫大型橡膠氣囊，所述的高強(qiáng)簾子線是強(qiáng)度2000DTEX以上，纖維 直徑大于0. 9mm,纖維單根扯斷強(qiáng)度高于380N。高壓無縫大型橡膠氣囊生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)工藝流程如下(1)生膠塑煉、配合、混 煉、下片；(2)高強(qiáng)簾子線浸膠、掛膠；(3)滾筒旋轉(zhuǎn)預(yù)成形；編織開口端纖維使其接頭成連 續(xù)狀，同時(shí)貼膠片；(4) 一次整體成型；(5)整體硫化；(6)邊、角補(bǔ)強(qiáng)熱硫化。所述的高壓無縫大型橡膠氣囊生產(chǎn)工藝，所述的滾筒旋轉(zhuǎn)預(yù)成形工藝是在滾筒 鋼芯上涂隔離劑后，(1)在鋼芯上，按設(shè)計(jì)厚度成型內(nèi)層丁基生膠片，膠片對(duì)接處坡式連接； (2)按46-56度角纏繞掛膠的簾子線雙數(shù)層、不低于4層，90度角交叉上布，滾筒兩端300mm 內(nèi)各留無膠簾子線做預(yù)搭接處理、各簾子線層用聚丙烯膜隔開；整體上中膠膠片，膠片對(duì)接 處割坡口黏合；(3 )整體上外覆蓋膠膠片，膠片對(duì)接處割坡口黏合；(4 )包加壓水布，穿上膠 布護(hù)袋、防水膠布制成，進(jìn)硫化罐加壓0. 4MPa/30min，解開水布，沿管體軸向割開、一端開口 的氣囊脫芯。所述的高壓無縫大型橡膠氣囊生產(chǎn)工藝，所述的邊、角補(bǔ)強(qiáng)熱硫化工藝是將整體 滾筒旋轉(zhuǎn)預(yù)成形、硫化的氣囊袋體的預(yù)留的開口端纖維編織，使其接頭成連續(xù)狀，同時(shí)貼膠 片；在熱合機(jī)或鄂式平板硫化機(jī)上，進(jìn)行邊、角補(bǔ)強(qiáng)熱硫化。所述的高壓無縫大型橡膠氣囊生產(chǎn)工藝，所述的一端開口的氣囊脫芯工藝是割 開一端的開口出再加生膠片用楔形模具平板熱硫化，壓成楔形邊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
本發(fā)明生產(chǎn)工藝操作簡(jiǎn)便、可滿足高壓、高強(qiáng)的大型無縫橡膠制品的一次成型和硫化， 生產(chǎn)穩(wěn)定性好；所生產(chǎn)的大型橡膠氣囊耐壓強(qiáng)度高(使用壓力達(dá)0. SMPa以上)、使用壽命超 過50年、環(huán)境衛(wèi)生指標(biāo)超國標(biāo)要求4個(gè)數(shù)量級(jí)。主要用于氣動(dòng)盾形間形水壩和重物的起重 Z用ο


圖1為氣囊袋體的剖視圖； 圖2為一邊開口的氣囊示意圖3A為外覆蓋膠的拉伸強(qiáng)度/保持率與老化時(shí)間/溫度關(guān)系圖； 圖;3B為Arrhenius圖，即，外覆蓋膠的拉伸強(qiáng)度保持率與老化時(shí)間-溫度圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1為氣囊袋體的剖視圖說明各層的相對(duì)方位，IA—外覆蓋膠層、IB—46-56度角 骨架層、IC內(nèi)膠層。圖2為一邊開口的氣囊示意圖，說明兩相鄰的骨架層(90度角交叉)；預(yù)留的開口 端纖維編織，使其接頭成連續(xù)狀。圖3A為外覆蓋膠的拉伸強(qiáng)度/保持率與老化時(shí)間/溫度關(guān)系圖，!BBSArrhenius 圖(外覆蓋膠的拉伸強(qiáng)度保持率與老化時(shí)間-溫度)。注本發(fā)明的圖3—圖4為分析示意圖，圖中文字或影像不清晰并不影響對(duì)本發(fā)明 技術(shù)方案的理解。
步驟1 生膠塑煉、配合、混煉、下片
(I-I)EPDM外覆蓋膠按配方(質(zhì)量份數(shù))，EPDM，100份、碳黑N220，50份、環(huán)烷油，10份、 氧化鋅，5份、SA，1份。在開煉機(jī)上，按下列工藝過程操作生膠包輥一氧化鋅、炭黑、硬脂酸 合油一促進(jìn)劑、硫磺一混煉均勻一冷卻下片(50-70 °C /小于27分鐘/輥速比1. 05-1. 2 1)。 其物理機(jī)械性能如表1，使用壽命按國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11346 :1997，做70°C、80°C、90°C的熱空 氣加速老化實(shí)驗(yàn)，以拉伸性能外推其23°C使用壽命為79. 3年(求安全系數(shù)為2)，食品衛(wèi)生 性能按國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4806. 1-94《食品用橡膠制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》檢驗(yàn)性能如表2。(1-2)氯丁和天然并用的中膠層按配方(質(zhì)量份數(shù))通用氯丁橡膠，50份、環(huán)氧改 性天然橡膠，50份、S，1份、TMTD，1. 5份、四腳狀氧化鋅晶須，7份、BC, 40份、SA, 3份、環(huán)烷 油，20份、促TM808，2份、氧化鎂，4份、老防4010，1份、防老劑D，1份、叔丁基苯酚甲醛樹脂， 30份。在開煉機(jī)上，按下列工藝過程操作塑煉一配合一混煉一高溫補(bǔ)強(qiáng)一低溫交聯(lián)一下 片。其物理機(jī)械性能如表3。(1-3)內(nèi)膠層的生膠塑煉、配合、混煉、下片。步驟2 將高強(qiáng)簾子線浸膠后，在四聯(lián)壓延機(jī)上雙面掛中膠層膠料，成生膠布。步驟3 上滾筒上鋪覆內(nèi)層丁基生膠片后，按46-56度角纏繞掛膠的簾子線雙數(shù) 層(不低于4層)，90度角交叉上布，滾筒兩端300mm內(nèi)各留無膠簾子線做預(yù)搭接處理(各 簾子線層用聚丙烯膜隔開)；整體上中膠膠片，膠片對(duì)接處割坡口黏合；整體上外覆蓋膠 膠片，膠片對(duì)接處割坡口黏合；包加壓水布，穿上膠布護(hù)袋(防水膠布制成)，進(jìn)硫化罐加壓 0. 4MPa/30min,解開水布，沿管體軸向割開(一端開口的氣囊)脫芯，即完成滾筒旋轉(zhuǎn)預(yù)成 形。步驟4 將整體滾筒旋轉(zhuǎn)預(yù)成形、硫化的氣囊袋體的預(yù)留的開口端纖維編織，使其 接頭成連續(xù)狀，同時(shí)貼膠片；在熱合機(jī)或鄂式平板硫化機(jī)上，進(jìn)行邊、角補(bǔ)強(qiáng)熱硫化。步驟5 割開一端的開口出再加生膠片用楔形模具平板熱硫化，壓成楔形邊。步驟6 在氣囊偏楔形邊中間打孔安裝充氣嘴。步驟7 封死開口楔形邊，打壓0. 8MPa/4小時(shí)(保壓)，無泄露。測(cè)試方法
GB/T 2941-91《橡膠試樣環(huán)境調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度、濕度及時(shí)間》； GB/T 528-1998《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定》(eqv ISO 37: 1994)；
GB/T 529-1999《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強(qiáng)度的測(cè)定(褲形、直角形和新月形試 樣)〉〉(eqv ISO 34 :1994)；
GB/T 531-1999《橡膠袖珍硬度計(jì)壓入硬度試驗(yàn)方法》(idt ISO 7619:1986); GB/T 3512-2001《硫化橡膠或熱塑性橡膠熱空氣加速老化和耐熱試驗(yàn)》(neq ISO 188 1976)；
GB/T 7759-1996《硫化橡膠、熱塑性橡膠常溫、高溫和低溫下壓縮永久變形測(cè)定》(eqv ISO 815 1991)；
GB/T 7762-1987《硫化橡膠耐臭氧老化試驗(yàn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)法》(neq ISO 1431/1 1980)；
GB/T 9865. 1-1996《硫化橡膠或熱塑性橡膠樣品和試樣的制備第一部分物理試驗(yàn)(idt ISO 4461-1 :1993)；
GB/T 15256-1994《硫化橡膠低溫脆性的測(cè)定(多試樣法)》(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《食品用橡膠制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。實(shí)施例1
在5 X Φ 1. 5M的滾筒鋼芯上，按具體實(shí)施方式
所述工藝方法，彼此90度角交錯(cuò)呈46度 角上高強(qiáng)簾子線骨架四層，簾子線纖維直徑0. 9mm,纖維單根扯斷強(qiáng)度380N。氣囊未充氣 時(shí)，扁平狀尺寸為4X^11。實(shí)施例2
在6. 8 X Φ 3M的滾筒鋼芯上，按具體實(shí)施方式
所述工藝方法，彼此90度角交錯(cuò)呈56度 角上高強(qiáng)簾子線骨架四層，簾子線纖維直徑1. 2mm,纖維單根扯斷強(qiáng)度500N。氣囊未充氣 時(shí)，扁平狀尺寸為6X^1。實(shí)施例3
在6. 8X Φ3Μ的滾筒鋼芯上，按具體實(shí)施方式
所述工藝方法，彼此90度角交錯(cuò)呈51度 角上高強(qiáng)簾子線骨架六層，簾子線纖維直徑0. 9mm,纖維單根扯斷強(qiáng)度380N。氣囊未充氣 時(shí)，扁平狀尺寸為6X^1。從表1、表2、表3和具體實(shí)施方式
中步驟7的結(jié)果可看出本發(fā)明的高壓無縫大型 橡膠氣囊及生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)工藝操作簡(jiǎn)便、可滿足高壓、高強(qiáng)的大型無縫橡膠制品的一次成 型和硫化，生產(chǎn)穩(wěn)定性好；所生產(chǎn)的大型橡膠氣囊耐壓強(qiáng)度高(使用壓力達(dá)0. SMPa以上)、 使用壽命超過50年、環(huán)境衛(wèi)生指標(biāo)超國標(biāo)要求4個(gè)數(shù)量級(jí)?？梢杂糜跉鈩?dòng)盾形間形水壩和 重物的起重之用。同時(shí)形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，對(duì)材料及大型橡膠制品的相關(guān)理論和材料的應(yīng)用的發(fā) 展有借鑒作用，具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。表1外覆蓋膠性能
權(quán)利要求
1.高壓無縫大型橡膠氣囊，其特征在于，所述橡膠氣囊組成物為耐候性優(yōu)異的EPDM外 覆蓋膠、至少四層，彼此90度角交錯(cuò)呈46-56度角的連續(xù)高強(qiáng)簾子線構(gòu)成的骨架層、與骨架 層有很好黏接性及耐老化性的氯丁和天然并用膠構(gòu)成的中膠層和氣密性優(yōu)異的丁基橡膠 構(gòu)成的內(nèi)膠層；氣囊未充氣時(shí)，呈扁平狀的氣囊，尺寸為Γ6Χ2、πι。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓無縫大型橡膠氣囊，其特征在于，所述的EPDM外覆蓋膠， 其組成配合的質(zhì)量份數(shù)是ENB J EPDM 4045ml00份、碳黑Ν220 (卡博特)50份、環(huán)烷油10 份、氧化鋅5份、SAl份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓無縫大型橡膠氣囊，其特征在于，所述的氯丁和天然并 用膠構(gòu)成的中膠層，其膠料組成配合的質(zhì)量份數(shù)是通用氯丁橡膠50份、環(huán)氧改性天然橡 膠50份、S1份、TMTD1. 5份、四腳狀氧化鋅晶須7份、BC40份、SA3份、環(huán)烷油20份、促TM8082 份、氧化鎂4份、老防40101份、防老劑Dl份、叔丁基苯酚甲醛樹脂30份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓無縫大型橡膠氣囊，其特征在于，所述的高強(qiáng)簾子線構(gòu) 成的骨架層，至少四層，為雙數(shù)，彼此90度角交錯(cuò)呈46-56度角的連續(xù)高強(qiáng)簾子線構(gòu)成，每 層雙面掛中膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓無縫大型橡膠氣囊，其特征在于，所述的高強(qiáng)簾子線是 強(qiáng)度2000DTEX以上，纖維直徑大于0. 9mm，纖維單根扯斷強(qiáng)度高于380N。
6.高壓無縫大型橡膠氣囊生產(chǎn)工藝，其特征在于，其生產(chǎn)工藝流程如下(1)生膠塑 煉、配合、混煉、下片；(2)高強(qiáng)簾子線浸膠、掛膠；(3)滾筒旋轉(zhuǎn)預(yù)成形；編織開口端纖維使 其接頭成連續(xù)狀，同時(shí)貼膠片；(4) 一次整體成型；(5)整體硫化；(6)邊、角補(bǔ)強(qiáng)熱硫化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓無縫大型橡膠氣囊生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的滾筒 旋轉(zhuǎn)預(yù)成形工藝是在滾筒鋼芯上涂隔離劑后，(1)在鋼芯上，按設(shè)計(jì)厚度成型內(nèi)層丁基生 膠片，膠片對(duì)接處坡式連接；(2)按46-56度角纏繞掛膠的簾子線雙數(shù)層、不低于4層，90度 角交叉上布，滾筒兩端300mm內(nèi)各留無膠簾子線做預(yù)搭接處理、各簾子線層用聚丙烯膜隔 開；整體上中膠膠片，膠片對(duì)接處割坡口黏合；(3)整體上外覆蓋膠膠片，膠片對(duì)接處割坡 口黏合；(4)包加壓水布，穿上膠布護(hù)袋、防水膠布制成，進(jìn)硫化罐加壓0. 4MPa/30min，解開 水布，沿管體軸向割開、一端開口的氣囊脫芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓無縫大型橡膠氣囊生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的邊、角 補(bǔ)強(qiáng)熱硫化工藝是將整體滾筒旋轉(zhuǎn)預(yù)成形、硫化的氣囊袋體的預(yù)留的開口端纖維編織，使 其接頭成連續(xù)狀，同時(shí)貼膠片；在熱合機(jī)或鄂式平板硫化機(jī)上，進(jìn)行邊、角補(bǔ)強(qiáng)熱硫化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓無縫大型橡膠氣囊生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的一端 開口的氣囊脫芯工藝是割開一端的開口出再加生膠片用楔形模具平板熱硫化，壓成楔形 邊。
全文摘要
高壓無縫大型橡膠氣囊及其生產(chǎn)工藝，涉及一種橡膠制品及其生產(chǎn)工藝，組成物為耐候性優(yōu)異的EPDM外覆蓋膠、至少四層(雙數(shù))彼此90度角交錯(cuò)呈46-56度角的連續(xù)高強(qiáng)簾子線構(gòu)成的骨架層、氯丁和天然并用膠構(gòu)成的中膠層和氣密性優(yōu)異的丁基橡膠構(gòu)成的內(nèi)膠層。其生產(chǎn)工藝流程(1)生膠塑煉、配合、混煉、下片；(2)高強(qiáng)簾子線浸膠、掛膠；(3)滾筒旋轉(zhuǎn)預(yù)成形；編制開口端纖維使其接頭成連續(xù)狀，同時(shí)貼膠片；(4)一次整體成型；(5)整體硫化；(6)邊、角補(bǔ)強(qiáng)熱硫化。本發(fā)明生產(chǎn)工藝操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)穩(wěn)定性好；橡膠氣囊耐壓強(qiáng)度高、使用壽命超過50年、環(huán)境衛(wèi)生指標(biāo)超國標(biāo)要求4個(gè)數(shù)量級(jí)。用于氣動(dòng)盾形閘形水壩和重物的起重之用。
文檔編號(hào)B66F3/35GK102086637SQ20101059111
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者付耕瑜, 侯放鳴, 李義茂, 王琛, 郭云峰, 陳東清, 陳爾凡 申請(qǐng)人:江河機(jī)電裝備工程有限公司, 鐵嶺爾凡橡塑研發(fā)有限公司