凹面天然橡胶覆膜垫片及其生产工艺的制作方法

本发明涉及垫片生产技术领域，更具体地说，它涉及一种凹面天然橡胶覆膜垫片及其生产工艺。

背景技术：

橡胶垫片作为检测试剂的封口件，有多种规格和形式，包括不同的橡胶类型，如硅橡胶、丁基橡胶等，均有其自身的优势。如丁基橡胶具有较好的密封效果，而硅橡胶则具有较好的耐高温效果等。

申请公布号为cn106589963a、申请公布日为2017年04月26日的中国专利公开了一种耐高温硅橡胶垫片，包括如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶80-120份，硫化剂5-15份，补强剂40-45份和耐热添加剂10-18份，所述硫化剂为dtbp、dbpmh和dcp的混合。

现有技术虽然具有较好的耐热性和密封效果，但其回弹性不够好。而在检测试剂的过程中，取样器需要多次穿刺通过垫片取出试剂，若采用现有技术，当取样器穿刺通过现有技术并从中取出后，会在现有技术上留下难以封闭的孔，易造成试剂与外界环境发生混合，从而易导致试剂的检测结果不够准确。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种凹面天然橡胶覆膜垫片，具有良好的支撑效果、耐穿刺性、回弹性的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种凹面天然橡胶覆膜垫片，包括天然橡胶层和覆膜层，所述天然橡胶层包括如下重量份数的组分：

天然橡胶100份；

促进剂0.46-0.92份；

硫磺1.2-1.9份；

硬脂酸1.0-1.7份；

氧化锌2.5-4份；

重质碳酸钙76-86份；

钛白粉1.6-2.5份；

氧化铁红0.8-1.3份；

防老剂264为0.7-1.5份；

凡士林0.95-1.85份；

所述天然橡胶层中，促进剂包括促进剂tra、促进剂tmtd中的至少一种；所述覆膜层包括fep层、ptfe层、etfe层中的一种。

通过上述技术方案，天然橡胶层中，硬脂酸、氧化锌均为活性剂，两者相互配合，形成硬脂酸锌，跟重质碳酸钙相互配合，从而增加本申请中的各组分之间的分散效果。

促进剂tra、促进剂tmtd均具有促进天然橡胶硫化的作用，与防老剂264、钛白粉、凡士林相互配合使用，可增加天然橡胶层的混炼容易程度，且降低形成的天然橡胶层的硬度，并提高天然橡胶的回弹性能。而fep层、ptfe层、etfe层的质地均较硬，但具有良好的防腐蚀性能，且化学性能稳定。覆膜层与天然橡胶层覆合使用后，可适当增加形成的覆膜垫片的硬度，使整个覆膜垫片具有良好的支撑作用，当取样器插入覆膜垫片进行取样时，可减少作用力将覆膜垫片向下按压至试样瓶中的可能。且覆膜层面向试剂或样品，即使试剂或样品与覆膜层接触，两者也不易发生反应，有助于保证试剂或样品检测的准确性。

进一步优选为：所述天然橡胶层中，促进剂选取重量份数为0.4-0.8份的促进剂tra，0.06-0.12份的促进剂tmtd。

通过上述技术方案，经研究（表观、回弹性、受力凹陷试验）发现，在同时使用促进剂tra和促进剂tmtd时，可进一步提高本天然橡胶层的回弹性能，增加封闭被取样器穿刺的孔，进一步减少外界环境与试样瓶中的试剂接触的可能。

进一步优选为：所述垫片为凹面状。

通过上述技术方案，弧面状可比平直状的橡胶层和覆膜层提供更好的支撑作用。

进一步优选为：所述垫片的边沿处的切面与水平面之间的夹角为5-15°。

通过上述技术方案，经研究（表观、回弹性、受力凹陷试验）发现，带有上述夹角范围的天然橡胶层与覆膜层配合，可提供更好的支撑作用，进一步减少覆膜垫片被向下按压进入至试样瓶的可能。

进一步优选为：所述覆膜层的厚度为0.076-0.126mm。

通过上述技术方案，由于覆膜层质地较硬，在该厚度范围内，不仅可提供天然橡胶层支撑作用，以适应取样器插入时的作用力，还可以使取样器顺利刺穿覆膜垫片中。

本发明的目的二在于提供一种凹面天然橡胶覆膜垫片的生产工艺。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：

一种凹面天然橡胶覆膜垫片的生产工艺，包括如下步骤：

s1，天然橡胶层配料混合、密炼：称取天然橡胶层中相应重量份数的天然橡胶，与相应重量份数的硬脂酸、钛白粉、氧化铁红、防老剂264、凡士林，充分混合，形成第一混合物，并将第一混合物进行密炼，在密炼过程中，加入相应重量份数的重质碳酸钙、促进剂和氧化锌，充分密炼，形成第二混合物；

s2，天然橡胶层炼胶、出片：将相应重量份数的硫磺加入至步骤s1中获得的第二混合物中进行混炼，出片，形成便于模压硫化且规整的天然橡胶胶片；

s3，硫化：将覆膜层覆盖于步骤s2中获得的天然橡胶胶片的表面，将覆膜层的一面面向硫化模具放置并进行硫化，形成带有凹面的天然橡胶覆膜硫化层；

s4，冲切、清洗：将步骤s3中获得的带有凹面的天然橡胶覆膜硫化层于冲床，采用冲刀对天然橡胶覆膜硫化层的凹面部分进行冲切，形成成品，经自动清洗，获得。

通过上述技术方案，步骤s3中，将覆膜层覆盖于天然橡胶胶片的表面，并将覆膜层的一面面向硫化模具放置并进行硫化。在该过程中，不仅使覆膜层与天然橡胶胶片形成均匀的连接，还使覆膜层与天然橡胶胶片经硫化后，整体形成带有凹面状的天然橡胶覆膜硫化层，经冲刀冲切后，使形成的带有凹面的覆膜垫片具有较好的支撑作用，不易被取样器插入时产生的作用力下压向试样瓶中，且带有凹面的一侧具有覆膜，可面向试样瓶的内部，比平直状的覆膜垫片具有更好的辨识效果。

进一步优选为：所述硫化模具包括定位柱塞、模芯，所述模芯设置有向上突出且为圆弧状的上端面，所述上端面与覆膜层贴合。

通过上述技术方案，硫化的过程中，有助于使天然橡胶胶片与覆膜层一同硫化形成带有凹面的天然橡胶覆膜硫化层。

进一步优选为：所述步骤s2和步骤s4中的混炼操作的温度为50-100℃。

通过上述技术方案，在混炼机中进行混炼操作时，不需要加热操作，而使随着混炼机的运转，温度逐渐升高，从而达到良好的混炼作用，使各组分充分连接。然而，当温度接近100℃时，需要通过冷却水对混炼机进行冷却降温处理，以使其实现连续操作并提高工作效率。

进一步优选为：所述步骤s3中硫化的温度为150-175℃，硫化的时间为1-5min。

通过上述技术方案，经研究（表观、回弹性、受力凹陷试验）发现，在该硫化温度和时间下，可使天然橡胶胶片发生较好的硫化作用，还使覆膜层与天然橡胶胶片之间形成更好的硫化交联作用，使整体形成更好的回弹性能、支撑效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.促进剂tra、促进剂tmtd均具有促进天然橡胶硫化的作用，与防老剂264、钛白粉、凡士林相互配合使用，具有较好的回弹性，穿刺后自封性能优异，无落屑产生；

2.穿刺性能优异，但不易出现在取样时将覆膜垫片按向试样瓶内部的现象；

3.凹面设计，使得组装到试样瓶上进行使用时，更易于识别覆膜面，能有效的进行批量生产，提高生产效率。

附图说明

图1是实施例1中凹面天然橡胶覆膜垫片的结构示意图，主要用于体现天然橡胶层、覆膜层的结构；

图2是实施例1中的结构示意图，主要用于体现定位柱塞、模芯的结构；

图3是实施例1中的结构示意图，主要用于体现模芯的弧状的上端面的结构；

图4是实施例1中的结构示意图，主要用于体现凹面的天然橡胶覆膜硫化层与冲刀的结构。

图中，1、天然橡胶层；2、覆膜层；3、定位柱塞；4、模芯；5、冲刀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：凹面天然橡胶覆膜垫片，如图1所示，包括天然橡胶层1和覆膜层2，组分及其相应的重量份数如表1所示，且通过如下步骤制备获得：

s1，天然橡胶层1配料混合、密炼：称取天然橡胶层1中相应重量份数的天然橡胶，与相应重量份数的硬脂酸、钛白粉、氧化铁红、防老剂264、凡士林，充分混合，形成第一混合物，并将第一混合物进行密炼，在密炼过程中，加入相应重量份数的重质碳酸钙、促进剂和氧化锌，充分密炼，形成第二混合物；

s2，天然橡胶层1炼胶、出片：将相应重量份数的硫磺加入至步骤s1中获得的第二混合物中进行混炼，混炼操作的温度为50℃，出片，形成便于模压硫化且规整的天然橡胶胶片；

s3，硫化：将厚度为0.1mm的覆膜层2（fep膜）覆盖于步骤s2中获得的天然橡胶胶片的表面，将覆膜层2的一面面向硫化模具放置，该硫化模具包括四个定位柱塞3以及设置在四个定位柱塞3内部的多个规则排列的模芯4（参照图2），且模芯4设置有向上突出且为圆弧状的上端面（参照图3），且上端面与覆膜层2贴合，再进行硫化，硫化的温度为150℃，硫化的时间为3min，形成带有凹面的天然橡胶覆膜硫化层；

s4，冲切、清洗：将步骤s3中获得的带有凹面的天然橡胶覆膜硫化层于冲床，采用冲刀5对天然橡胶覆膜硫化层的凹面部分进行冲切（参照图4），形成带有凹面的成品，且成品的边沿处的切面与水平面之间的夹角为5°，经自动清洗，获得。

实施例2-6：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-6中组分及其相应的重量份数

实施例7：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，促进剂全部为促进剂tra。

实施例8：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，促进剂全部为促进剂tmtd。

实施例9：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，混炼的温度为95℃。

实施例10：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，混炼的温度为85℃。

实施例11：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，混炼的温度为75℃。

实施例12：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，混炼的温度为65℃。

实施例13：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，混炼的温度为55℃。

实施例14：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，覆膜层2为ptfe层。

实施例15：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，覆膜层2为etfe层。

实施例16：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，覆膜层2的厚度为0.076mm。

实施例17：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，覆膜层2的厚度为0.11mm。

实施例18：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，覆膜层2的厚度为0.086mm。

实施例19：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，覆膜层2的厚度为0.126mm。

实施例20：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，天然橡胶表面的边沿处的切面与水平面之间的夹角为6°。

实施例21：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，天然橡胶表面的边沿处的切面与水平面之间的夹角为7°。

实施例22：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，天然橡胶表面的边沿处的切面与水平面之间的夹角为9°。

实施例23：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，天然橡胶表面的边沿处的切面与水平面之间的夹角为11°。

实施例24：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，天然橡胶表面的边沿处的切面与水平面之间的夹角为13°。

实施例25：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，天然橡胶表面的边沿处的切面与水平面之间的夹角为15°。

实施例26：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为175℃，硫化的时间为4min。

实施例27：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为170℃，硫化的时间为1min。

实施例28：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为160℃，硫化的时间为2min。

实施例29：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为165℃，硫化的时间为3min。

实施例30：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为155℃，硫化的时间为4min。

对比例1：垫片，与实施例1的区别在于，甲基乙烯基硅橡胶100份，硫化剂10份，补强剂42份和耐热添加剂15份，硫化剂为dtbp、dbpmh和dcp的混合，三者的重量比为1:1:0.5。

对比例2-10：垫片，与实施例1的区别在于，天然橡胶层1的组分及其相应的重量份数如表2所示。

表2对比例2-10中天然橡胶层的组分及其相应的重量份数

对比例11：天然橡胶覆膜垫片，与对比例10的区别在于，表面覆有fep层，覆膜的生产工艺，与实施例1中的生产工艺相同。

对比例12：天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，形状为平直的薄片状。

对比例13：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，覆膜覆于凸起的一面。

对比例14：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，混炼操作的温度为30℃。

对比例15：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，混炼操作的温度为110℃。

对比例16：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，覆膜层2的厚度为0.05mm。

对比例17：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，覆膜层2的厚度为0.15mm。

对比例18：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为130℃，硫化的时间为4min。

对比例19：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为130℃，硫化的时间为2min。

对比例20：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为100℃，硫化的时间为5min。

对比例21：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为100℃，硫化的时间为3min。

对比例22：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为250℃，硫化的时间为1min。

对比例23：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，硫化的温度为250℃，硫化的时间为2min。

对比例24：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，垫片的边沿处的切面与水平面之间的夹角为1°。

对比例25：凹面天然橡胶覆膜垫片，与实施例1的区别在于，垫片的边沿处的切面与水平面之间的夹角为30°。

试验：表观、回弹性、受力凹陷试验

试验对象：选取实施例1-30作为试验样1-30，选取对比例1-25作为对照样1-25。

试验方法：

1.观察各试验样、对照样的表面情况，记录；分别采用12号注射器针头和16号注射器针头同时一次性插入每个样品的不同处，同时取出，将每个样品置于100瓦的灯泡下，观察刚刚被扎的孔中是否能够通过亮光，记录结果并分析；

2.去试验样和对照样中的天然橡胶层1，采用gbt1681-2009硫化橡胶回弹性的测定，对相应的天然橡胶层1进行回弹性测试，记录数据并平均处理，分析结果；

3.分别对固定于同一款试样瓶中的相应的试验样、对照样进行穿刺试验，其中，凹陷的一面面向试样瓶的内部，穿刺的作用力为2mpa，观察相应的试验样、对照样上受力处是否出现下凹现象，记录并分析。

试验结果：试验样1-30中表观情况、天然橡胶层1回弹性、受力处向下凹陷的程度如表3所示；对照样1-25中表观情况、天然橡胶层1回弹性、受力处向下凹陷的程度如表4所示。由表3和表4可知，试验样1-30中具有光滑平整的外观，还具有较好的回弹作用，被12号、14号针头穿刺后，不落屑，可使被针孔穿刺后的孔快速封闭。此外，在作用力集中受力的情况下，依然可保持原来的状态，不易受到作用力压制而向试样瓶内部凹陷。而2mpa的作用力足以让取样器等取样器材穿刺通过样品进行取样操作，即试验样1-30达到了不易出现凹陷的情况便于取样的效果。对照样1-25中，仅对照样12-13、16、24-25可达到与试验样1类似的回弹性、表面情况，但在受力作用下，会出现向试样瓶内部凹陷的现象，且凹陷严重。而对照样中的其他样品的回弹性低于或远低于试验样1中的回弹性，且表面出现不同程度的粗糙、不平整等现象，经12号、16号针头穿刺后，会出现落屑的情况；另外，在受到2mpa作用力集中穿刺时，会出现不同程度的向试样瓶内部凹陷的情况。上述情况说明，在采用促进剂tra、促进剂tmtd、钛白粉、防老剂264、凡士林相互配合形成的天然橡胶层1，具有优异的回弹效果，与相应的覆膜层2形成凹面的覆膜垫片后，可到达较好的支撑作用，在受理作用下，不易出现向试样瓶内部凹陷的可能。

表3试验样1-30中表观情况、天然橡胶层回弹性、受力处向下凹陷的程度

表4对照样1-25中表观情况、天然橡胶层回弹性、受力处向下凹陷的程度

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。