一种轻质高压重物搬运气囊的制作方法

本发明属于重物搬运等领域，涉及搬运气囊，尤其是一种质量轻、举升能力大、安全系数高的轻质高压重物搬运气囊。

背景技术：

橡胶气囊出现在上世纪八十年代，在重物移位、重物下水等领域的应用越来越广泛，例如利用高压橡胶气囊把几千吨重的的混凝土沉箱，从建造场地移动到半潜驳或者直接入水等。

高压橡胶气囊在重物搬运领域的应用，主要受限于气囊的承载力和安全性。大型重力式沉箱，重量大，高度超过十米，然而有限的底面积限制了可以应用的气囊数量。这就要求移运的气囊具有很高的承载力和安全系数。同时大型重物，通常为混凝土结构，底面粗糙，对气囊磨损很快；重物底部经常有钢筋等物体露出，容易割伤和刺破气囊。随着气囊制造技术和应用技术的发展，目前应用的船用气囊为了满足大型重物搬运的要求，一方面增加骨架材料的比例，一方面增加气囊壁的厚度，但这些方法只能在一定程度上提高气囊承载力，对于气囊磨损、防割伤扎破等安全性的提高没有太大帮助。另外，增加骨架材料的比例和增加气囊壁的厚度容易导致气囊重量的增加,也造成使用的不便。

通过申请人的仔细检索，查到了如下几篇专利文献：

1、一种防割伤气囊(CN205168847U)，这种防割伤气囊，包括气囊主体，气囊主体呈环形；从气囊主体的截面看，气囊主体由多个聚酯纤维网筛和第一橡胶层交替覆盖构成；气囊主体外侧设有由多个钢丝橡胶块拼接而成的防割伤护甲层，防割伤护甲层通过第三橡胶层硫化在气囊主体上，其中钢丝橡胶块包括多个平行设置的钢丝以及覆盖钢丝的第三橡胶层，且钢丝的方向与气囊主体的中轴线方向平行设置；钢丝橡胶块与钢丝橡胶块之间预留间距，间距的走向与气囊主体的中轴线夹角不等于90°。

2、一种高强度气囊及其生产工艺(申请号：CN1666924A)，这种气囊由气囊身、气囊头、气囊气门嘴组成,气囊身由内套层、外面由里往外环绕交叉贴敷数层挂胶帘子布组成,气囊头与气囊身连在一起成圆锥形状,气囊头上固定安装气囊气门嘴。生产工艺是将气囊身的挂胶帘布层纵向排列,两边粘合卷成桶状作为内套,然后贴敷数层挂胶帘子布。

通过对比分析，对比文献1(CN205168847U)是通过在气囊本体上加一个钢丝橡胶块的护甲层来实现防割伤；而对比文献2(CN1666924A)则是通过缠绕挂胶帘布制造橡胶气囊，其结构及发明目的与本专利申请有明显不同，不会影响本发明申请的创造性。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高承载力、高安全性、耐磨抗扎、重量轻的轻质高压重物搬运气囊。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种轻质高压重物搬运气囊，由气囊体及气门嘴构成，气囊体内构成封闭的气囊腔，其特征在于：所述气囊体自外而内由同轴且紧密结合的耐磨层、抗穿刺层、气密层构成，相邻两层橡胶层之间均匀涂抹粘结剂，缠绕方向夹角在60-70度之间。

而且，所述耐磨层为高模量短切纤维填充橡胶，该短切纤维包括锦纶、涤纶和芳纶，短切纤维直径为10-12微米，长度1-3毫米；耐磨层或者是高模量纤维浆粕补强橡胶，该浆粕纤维包括锦纶、涤纶和芳纶，浆粕中纤维长度0.1-1毫米，比表面积7-15m²/g；所述橡胶采用天然橡胶或天然橡胶与其他橡胶的混炼胶与功能性填料的混合物。

而且，所述芳纶短切纤维填充橡胶，该芳纶直径为10微米，长度2毫米。

而且，所述芳纶短切纤维填充橡胶的制备方法是：采用活化-浸渍预处理的间位芳纶，其与橡胶基体的添加量为10-20Phr；芳纶短切纤维与炭黑预混合，与橡胶一起混炼，形成芳纶短切纤维填充橡胶，然后压延出卷材，卷材厚度优选为1-2毫米，经过多次缠绕形成气囊耐磨层。

而且，所述抗穿刺层为聚氨酯弹性体，包括聚酯型聚氨酯或聚醚型聚氨酯，厚度0.5-3毫米，邵尔A硬度为75-90。

而且，所述聚酯型聚氨酯，其厚度1-2毫米，邵尔A硬度为78-83，经过多层缠绕形成抗穿刺层，抗穿刺层总厚度在5-6毫米。

而且，所述气密层为卤化丁基橡胶或卤化丁基橡胶与天然橡胶以及丁基橡胶的混炼胶，由2-3层压延胶片构成，气密层厚度2-3毫米，气密层胶片经过预先半硫化

而且，所述气密层与抗穿刺层之间贴合至少一层粘合层。

而且，所述气囊体的硫化需要控制硫化温度不超过110度。

本发明的优点和有益效果为：

1、本气囊采用高模量纤维或浆粕填充橡胶，做为气囊骨架材料，可以有效得实现高模量纤维与橡胶的高强度结合，从而提高气囊的极限爆破压力，提升气囊性能。

2、本气囊采用高模量纤维或浆粕填充橡胶，做为气囊骨架材料，大幅减轻了气囊重量，便于生产和实际应用。

3、本气囊硬度高，外层橡胶邵尔A型硬度75-81，具有耐磨，抗划伤、抗撕裂等优点。

4、本气囊抗穿刺能力优越，可以保证气囊在各种恶劣环境下的可靠工作。

5、本气囊气密性好，在安全工作压强下，室温24小时存放后，气压不低于初始压强的98％，而爆破压强提高到5MPa，可以获得高的工作压强和安全系数，因此气囊具有较高的承载力和安全性。

附图说明

图1为本发明的外形结构主视图；

图2为图1的结构局部剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种轻质高压重物搬运气囊，由气囊体2及气门嘴1构成，气囊体内构成封闭的气囊腔6，其中气囊体自外而内由同轴且紧密结合的耐磨层3、抗穿刺层4、气密层5构成，相邻两层橡胶层之间均匀涂抹粘结剂，缠绕方向夹角在60-70度之间。

所述耐磨层为高模量短切纤维填充橡胶，该短切纤维包括锦纶、涤纶和芳纶，短切纤维直径为10-12微米，长度1-3毫米。耐磨层也可以是高模量纤维浆粕补强橡胶，浆粕纤维包括锦纶、涤纶和芳纶，浆粕中纤维长度0.1-1毫米，比表面积7-15m²/g；橡胶采用天然橡胶或天然橡胶与其他橡胶的混炼胶与功能性填料的混合物(属于现有技术)。

耐磨层优选为芳纶短切纤维填充橡胶，该芳纶直径为10微米，长度2毫米。特别优选为活化-浸渍预处理的间位芳纶，其与橡胶基体的添加量为10-20Phr，芳纶短切纤维与橡胶功能性填料例如炭黑预混合，与橡胶一起混炼，形成芳纶短切纤维填充橡胶，然后压延出卷材，卷材厚度优选为1-2毫米，经过多次缠绕形成气囊耐磨层。

所述抗穿刺层为聚氨酯弹性体，可以为聚酯型聚氨酯或聚醚型聚氨酯，厚度0.5-3毫米，邵尔A硬度为75-90。

优选为聚酯型聚氨酯卷材，卷材厚度1-2毫米，邵尔A硬度为78-83，经过多层缠绕形成抗穿刺层，抗穿刺层总厚度在5-6毫米。

所述气密层为卤化丁基橡胶或卤化丁基橡胶与天然橡胶以及丁基橡胶的混炼胶料，由2-3层压延胶片构成。

气密层起防止气体泄漏的作用，优选为卤化丁基橡胶与天然橡胶的混炼胶。气密层与抗穿刺层之间贴合至少一层粘合层(具体层数根据实际需要设定，现有技术)，用来保证气密层与抗穿刺层的紧密结合；气密层厚度2-3毫米，气密层胶片经过预先半硫化。

气囊整体完成后的硫化需要控制硫化温度不超过110度。

本发明的工作原理是：

气囊的承载力是由安全工作压强和爆破压强决定的，爆破压强与安全工作压强的比值就是气囊的安全系数。本气囊的爆破压强提高到5MPa，可以获得高的工作压强和安全系数，因此气囊具有较高的承载力和安全性。

现有高强度气囊提高气囊极限压强的办法都是采用增加骨架材料用量、增加橡胶层厚度的方法。然而骨架材料与橡胶的良好结合一直是一个较难解决的问题，如果骨架材料与橡胶之间结合力较差，由于二者伸长率不同，在气囊压缩和膨胀时，骨架材料与橡胶层会有部分脱离，从而气囊无法承受较大的压强，通过增加多层挂胶帘布的方法不能大幅提高气囊的极限爆破压力。