大型拍门水闸橡胶密封件及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种大型拍门水闸橡胶密封件及其制备方法，属于密封材料技术领域。橡胶密封件整体为条形，其截面是由位于橡胶密封件一侧的下层密封件以及另一侧的上层密封件复合而成；下层密封件的材质的邵氏硬度大于上层密封件的邵氏硬度，且下层密封件的材质的拉断伸长率小于上层密封件的拉断伸长率。采用双工作面型设计结构，两个工作面，在拍门下落时起到了良好的缓冲作用，在工作状态时又起到了良好的密封作用。
【专利说明】
[0001] 大型拍门水闸橡胶密封件及其制备方法
技术领域
[0002] 本发明提供了一种大型拍门水闸橡胶密封件及其制备方法，属于密封材料技术领 域。
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【背景技术】
[0004] 近年来，作为人类生存生命线的水的短缺，已经成为新世纪全球关注的重点问题 之一。对人均水资源占有量仅占世界平均水平约1/4的我国而言，尤为突出，国家和当非常 重视水的问题和水利工作，水资源已经是影响国家发展和安全的战略资源水利建设已摆在 基础建设的首位。水闸密封件是水利建设中一个重要组成部分，是保证闸门密闭封水正常 运行的关键部件好的闸门水封应该具有相对造价低、结构简单、运行操作简便、密封效果 好、安全、使用寿命长、摩擦系数低等优点，要实现此效果，密封件的结构、用料及制备方法 比较关键，目前国内的普通的橡胶密封件在以上几个方面仍存在缺陷，技术仍较薄弱，需进 一步提尚。
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【发明内容】
[0006] 本发明的目的是:提供一种大型拍门水闸的橡胶密封件，该密封件需要具有密封 效果好、寿命长的优点。
[0007] 技术方案是： 第一方面： 一种应用于大型拍门水闸橡胶密封件，整体为条形，其截面是由位于橡胶密封件一侧 的下层密封件以及另一侧的上层密封件连接而成；下层密封件的材质的邵氏硬度大于上层 密封件的邵氏硬度，且下层密封件的材质的拉断伸长率小于上层密封件的拉断伸长率。
[0008] 下层密封件所采用的橡胶的材质的技术参数是：硬度：65±5绍尔A，拉断强度多 22MPa，拉断伸长率彡450%。
[0009] 上层密封件所采用的橡胶的材质的技术参数是：硬度45±5绍尔A，拉断强度彡 18MPa，拉断伸长率彡600%。
[0010]在上层密封件背向下层密封件的方向，设置有至少一个凸起。
[0011] 在上层密封件背向下层密封件的方向上设置有至少一个第一凸起和至少一个第 二凸起，第一凸起在橡胶密封件截面上的面积大于第二凸起在截面上的面积。
[0012] 第二凸起在橡胶密封件截面上的位置是处于第一凸起在橡胶密封件截面上位置 的一侧。
[0013] 在下层密封件上还设置有安装孔。
[0014] 第二方面： 上述的橡胶密封件的制备方法，包括如下步骤： a) 制备上层密封件； b) 制备下层密封件； c) 将上层密封件与下层密封件上的预留接头相互加热连接固定。
[0015] 所述的步骤a和步骤b中都包括有硫化步骤。
[0016] 所述的上层密封件的组成成分中，包括有按重量份计的如下组分：天然橡胶：100 份;硫化剂:2~3份;促进剂：1~1.5份;氧化锌:4~6份;硬脂酸:2~3份;炭黑：15~25份;防 老剂:3.5~4.5份;软化剂:5~10份。
[0017] 所述的下层密封件的组成成分中，包括有按重量份计的如下组分:天然橡胶：100 份;硫化剂:2~3份;促进剂：1~1.5份;氧化锌:4~6份;硬脂酸:2~3份;炭黑:45~55份;防 老剂:3.5~4.5份;软化剂:2~5份。
[0018] 所述的炭黑是指N330炭黑。
[0019] 所述硫化剂为硫磺或其预分散体;促进剂为2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻 唑中的其中一种或其组合;防老剂为防老剂4010NA、防老剂丁或石蜡的一种或其组合，软化 剂为机油。
[0020] 上层密封件和下层密封件的制备方法中，都包括有如下步骤:第1步:在天然橡胶 中，加入氧化锌、硬脂酸、N330炭黑、防老剂、软化剂通过混炼制得混炼胶;第2步:将混炼胶 中再加入硫化剂、促进剂即得胶料;第 3步:将上述胶料返炼、预成型，得到预成型的胶料;第 4步:将上述预成型的胶料放入模具，在平板硫化机或鼓式硫化机进行硫化，即得。
[0021] 第三方面： 安装有上述的应用于大型拍门水闸橡胶密封件的流体输送装备。
[0022] 有益效果 本发明因造型独特，用料考究，采用上软下硬的结构的独特的用料，上层采用软胶料可 以在拍门下落时起到有效的缓冲作用，弹性好更能有效起到密封作用，但因水流、水压较 大，第一道无法完全将水止住，所以采用第二种较硬的材质，在大的水压及一定程度水深的 条件下能很好的将水止住，做到滴水不漏。双密封结构更能加强对水资源的保护，充分达到 节能环保的目的。
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【附图说明】
[0024] 图1是本发明提供的水闸橡胶密封件的截面示意图； 图2是安装有橡胶密封件的水孔的截面示意图； 图3是安装了橡胶密封件的水孔的侧面剖视图。
[0025] 其中，1、下层密封件;2、上层密封件;3、第一凸起;4、第二凸起;5、安装孔;6、水孔； 7、橡胶密封件。
[0026]
【具体实施方式】
[0027] 实施例1 本发明提供的橡胶密封件主体为条状，其可以安装于水孔、闸门等流道装备的四周，起 到密封的作用;其截面的结构如图1中所示:密封件是由图1中的左侧的下层密封件1以及图 1中右侧的上层密封件2相互连接而成;通常情况下，下层密封件1在安装于朝向闸门、水孔 等装备的一侧，并固定于这些水封装备上，而上层密封件2朝向外侧，外部的密封装备将会 贴合于上层密封件2上。
[0028] 本发明的设计构思主要是:下层密封件1所采用的橡胶属于硬度较高的一类，而上 层密封件2所采用的橡胶硬度较小，而弹性较大。当采用上软下硬的结构的独特的用料，上 层采用软胶料可以在拍门下落时起到有效的缓冲作用，弹性好更能有效起到密封作用，但 因水流、水压较大，第一道无法完全将水止住，所以采用第二种较硬的材质用于下层密封 件，在大的水压及一定程度水深的条件下能很好的将水止住，起到较好的密封效果。采用独 特的R型设计结构，两个密封层面，在拍门下落时起到了良好的缓冲作用，在工作状态时又 起到了良好的密封作用。在下层密封件1上还设置有安装孔5,用于将密封件固定于密封装 置上。
[0029] 在一些实施例中，下层密封件1所采用的橡胶的材质的主要技术参数是:硬度:65 ±5绍尔A，拉断强度多22MPa，拉断伸长率多450%。上层密封件2的主要技术参数是:硬度45 ±5绍尔A，拉断强度彡18MPa，拉断伸长率彡600%。
[0030] 在一些实施例中，对于上层密封件2,其结构可以进一步地改进，在上层密封件2背 向下层密封件1的方向，设置有至少一个凸起，由于上层密封件2的弹性较好，因此当设置有 凸起之后，受到水闸的挤压后，凸起可以发生较为明显的变形，起到更好的缓冲和贴合密封 面的作用，使变形缓冲、密封效果更好。
[0031] 在一些实施例中，在上层密封件2背向下层密封件1的方向上设置有至少一个第一 凸起3和至少一个第二凸起4,第一凸起3在橡胶密封件截面上的面积大于第二凸起4在截面 上的面积，另外第二凸起4在橡胶密封件截面上的位置是处于第一凸起3在橡胶密封件截面 上位置的一侧。采用这样的形状设计主要是为了当水闸拍合于橡胶密封件上时，由第一凸 起3起到主要的缓冲作用，而第二凸起4可以将水闸的边缘进行弹性包合，当压紧后，通过第 二凸起4可以更好地对水闸的四周进行密封，起到更好的密封和缓冲效果。
[0032] 如图2所示，本发明提供的橡胶密封件7作为条形整体，安装于水孔6的四周，安装 面的侧视图如图3所示，下层密封件1与水孔6相连接固定，而上层密封件2朝向外侧，也就是 水闸拍门的方向，当拍门合上时，贴紧在上层密封件2上。
[0033] 实施例2 本实施例用于说明密封材料的组成和制备方法。
[0034] 上层密封件的材料: 天然橡胶:100重量份； 硫化剂：3重量份； 促进剂：1.5重量份； 氧化锌：6重量份； 硬脂酸：3重量份； N330炭黑：25重量份； 防老剂：4.5重量份； 软化剂：10重量份。
[0035] 下层密封件的材料: 天然橡胶:100重量份； 硫化剂：3重量份； 促进剂：1.5重量份； 氧化锌：6重量份； 硬脂酸：3重量份； N330炭黑：55重量份； 防老剂：4.5重量份； 软化剂：5重量份。
[0036] 所述硫化剂为硫磺;促进剂为2-硫醇基苯并噻唑；防老剂为防老剂4010NA，软化剂 为机油。
[0037] 以上的上层和下层的密封材料的制备过程为分开进行，上、下层密封件步骤都为： 第1步:在天然橡胶中，加入氧化锌、硬脂酸、N330炭黑、防老剂、软化剂通过混炼制得混 炼胶;第2步:将混炼胶中再加入硫化剂、促进剂即得胶料;第3步:将上述胶料返炼、预成型， 得到预成型的胶料;第4步:将上述预成型的胶料放入模具，在平板硫化机或鼓式硫化机进 行硫化，即得。
[0038] 上述的模具中，都在胶料上预留接头，通过制备完成后将上、下层密封件预留接头 相互加热连接之后，形成整体式的密封件。
[0039] 实施例3 本实施例用于说明密封材料的组成和制备方法。
[0040] 上层密封件的材料: 天然橡胶:100重量份； 硫化剂:2重量份； 促进剂：1重量份； 氧化锌:4重量份； 硬脂酸:2重量份； N330炭黑：15重量份； 防老剂:3.5重量份； 软化剂:5重量份。
[0041] 下层密封件的材料: 天然橡胶:100重量份； 硫化剂:2重量份； 促进剂：1重量份； 氧化锌:4重量份； 硬脂酸:2重量份； N330炭黑:45重量份； 防老剂:3.5重量份； 软化剂:2重量份。
[0042] 所述硫化剂为硫磺;促进剂为2-硫醇基苯并噻唑;防老剂为防老剂4010NA，软化剂 为机油。
[0043] 以上的上层和下层的密封材料的制备过程为分开进行，上、下层密封件步骤都为： 第1步:在天然橡胶中，加入氧化锌、硬脂酸、N330炭黑、防老剂、软化剂通过混炼制得混 炼胶;第2步:将混炼胶中再加入硫化剂、促进剂即得胶料;第3步:将上述胶料返炼、预成型， 得到预成型的胶料;第4步:将上述预成型的胶料放入模具，在平板硫化机或鼓式硫化机进 行硫化，即得。
[0044] 上述的模具中，都在胶料上预留接头，通过制备完成后将上、下层密封件预留接头 相互加热连接之后，形成整体式的密封件。
[0045] 实施例4 本实施例用于说明密封材料的组成和制备方法。
[0046] 上层密封件的材料: 天然橡胶:100重量份； 硫化剂:2重量份； 促进剂：1重量份； 氧化锌:4重量份； 硬脂酸:2重量份； 改性N330炭黑：15重量份； 防老剂:3.5重量份； 软化剂:5重量份。
[0047] 下层密封件的材料: 天然橡胶:100重量份； 硫化剂:2重量份； 促进剂：1重量份； 氧化锌:4重量份； 硬脂酸:2重量份； N330炭黑:45重量份； 防老剂:3.5重量份； 软化剂:2重量份。
[0048] 所述硫化剂为硫磺;促进剂为2-硫醇基苯并噻唑;防老剂为防老剂4010NA，软化剂 为机油。
[0049] 改性N330炭黑的制备过程：将50g N330炭黑，350mLCH20溶液（质量分数33%)和 50mL的0. lmol/L的NaOH溶液(催化剂）加入到1000mL三口烧瓶中，水浴加热，升温至50°C反 应lh，反复水洗过滤，滤饼在50°C真空干燥24h，称为羟甲基炭黑，再将10g羟甲基炭黑、5g对 苯酚磺酸和500ml的50vol%的甲醇水溶液和50mL0. lmol/L的NaOH溶液，加入到1000mL三口 烧瓶中，水浴加热，升温至90°C反应5h，用去离子水洗涤3次，过滤，于100°C下干燥，得到改 性N330炭黑。
[0050] 以上的上层和下层的密封材料的制备过程为分开进行，上、下层密封件步骤都为： 第1步:在天然橡胶中，加入氧化锌、硬脂酸、N330炭黑、防老剂、软化剂通过混炼制得混 炼胶;第2步:将混炼胶中再加入硫化剂、促进剂即得胶料;第3步:将上述胶料返炼、预成型， 得到预成型的胶料;第4步:将上述预成型的胶料放入模具，在平板硫化机或鼓式硫化机进 行硫化，即得。
[0051] 上述的模具中，都在胶料上预留接头，通过制备完成后将上、下层密封件预留接头 相互加热连接之后，形成整体式的密封件。
[0052] 上述制备得到的上、下层密封件，以及整体密封件的试样物理性能如下，
从上表中可以看出，本发明所制备得到的上下层的密封胶具有不同的物理性能，主要 是体现在上层密封件具有较好的扯断伸长率和较小的硬度，而下层的密封胶材料具有较大 的硬度和较小的扯断伸长率。为了进一步地试验胶料的整体连接和弹性性能，还进行了密 封件整体扯断伸长率试验，就是将上下密封件连接点附近两侧截取出包含有连接点的整体 试样条，试样条的整体形状按照扯断伸长率方法进行制备，在实施例4中，通过对上层密封 胶中对炭黑改性，可以从整体上提高上、下层胶料连接的强度并提高整体密封件的伸长率。
【主权项】
1. 一种大型拍门水闸橡胶密封件，整体为条形，其特征在于:其截面是由位于橡胶密封 件一侧的下层密封件（1)以及另一侧的上层密封件(2)复合而成；下层密封件（1)的材质的 邵氏硬度大于上层密封件（1)的邵氏硬度，且下层密封件（1)的材质的拉断伸长率小于上层 密封件(1)的拉断伸长率。2. 根据权利要求1所述的大型拍门水闸橡胶密封件，其特征在于：下层密封件（1)所采 用的橡胶的材质的技术参数是:硬度:65 ± 5绍尔A，拉断强度彡22MPa，拉断伸长率彡450%; 上层密封件(2)所采用的橡胶的材质的技术参数是:硬度45±5绍尔A，拉断强度多ISMPaJi 断伸长率彡600%。3. 根据权利要求1所述的大型拍门水闸橡胶密封件，其特征在于:在上层密封件(2)背 向下层密封件(1)的方向，设置有至少一个凸起。4. 根据权利要求3所述的大型拍门水闸橡胶密封件，其特征在于:在上层密封件(2)背 向下层密封件（1)的方向上设置有至少一个第一凸起(3)和至少一个第二凸起(4)，第一凸 起(3)在橡胶密封件截面上的面积大于第二凸起(4)在截面上的面积。5. 根据权利要求4所述的大型拍门水闸橡胶密封件，其特征在于:第二凸起(4)在橡胶 密封件截面上的位置是处于第一凸起(3)在橡胶密封件截面上位置的一侧，在下层密封件 (1)上还设置有安装孔(5)。6. 权利要求1~5任一项所述的大型拍门水闸橡胶密封件的制备方法，其特征在于:包 括如下步骤:a)、制备上层密封件半成品;b)、制备下层密封件半成品；c)、将上层密封件半 成品与下层密封件半成品对接成型;所述的对接成型是指由上层密封件半成品与下层密封 件半成品的复合硫化预留接头相互对接。7. 根据权利要求6所述的大型拍门水闸橡胶密封件的制备方法，其特征在于:所述的步 骤a和步骤b中都包括有硫化步骤。8. 根据权利要求6所述的大型拍门水闸橡胶密封件的制备方法，其特征在于:所述的上 层密封件的组成成分中，包括有按重量份计的如下组分:天然橡胶：100份;硫化剂:2~3份； 促进剂：1~1.5份;氧化锌:4~6份;硬脂酸:2~3份;炭黑：15~25份;防老剂:3.5~4.5份； 软化剂:5~10份;所述的下层密封件的组成成分中，包括有按重量份计的如下组分:天然橡 胶：100份;硫化剂:2~3份;促进剂：1~1.5份;氧化锌:4~6份;硬脂酸:2~3份;炭黑:45~ 55份;防老剂:3.5~4.5份;软化剂:2~5份。9. 根据权利要求8所述的大型拍门水闸橡胶密封件的制备方法，其特征在于:所述硫化 剂为硫磺或其预分散体;促进剂为2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的其中一种或 其组合；防老剂为防老剂4010NA、防老剂丁或石蜡的一种或其组合，软化剂为机油；所述的 炭黑是指N330炭黑;上层密封件和下层密封件的制备方法中，都包括有如下步骤:第1步:在 天然橡胶中，加入氧化锌、硬脂酸、N330炭黑、防老剂、软化剂通过混炼制得混炼胶;第2步： 将混炼胶中再加入硫化剂、促进剂即得胶料;第3步:将上述胶料返炼、预成型，得到预成型 的胶料;第4步：将上述预成型的胶料放入模具，在平板硫化机或鼓式硫化机进行硫化，即 得。10. 安装有权利要求1~5任一项所述的大型拍门水闸橡胶密封件的流体输送装备。
【文档编号】C08L91/00GK105906859SQ201610410524
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】江文养, 王敏
【申请人】南京东润特种橡塑有限公司