专利名称：弹性体模块及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及电缆和管材密封弹性体模块及其制造方法。
背景技术：
在现代工程中经常需要将电缆或其它管线穿过不同的间隔物，诸如建筑物墙体、
船舶船体及间壁、电器箱柜等，并且要求在电缆或管线穿过处加以密封以防止间隔物两边
的介质进行交换，从而保持所需空间的介质压力、温度、成份的稳定及清洁。密封件的功能
除保持容器的压力、防止烟尘和有害气体对体系等的侵蚀外，还有防火屏障、减少体系温度
的变化、改善体系的抗老化耐辐射、防爆及防震的作用等，因而越来越多地用于各种电气电
子装置、船舶、轨道交通、隧道工程、通信设备、石油钻探及要求较高的民用和工业建筑中。 电缆或管材密封件是一般由一组弹性体模块和金属框架、金属隔板和紧固装置组
成的。在密封件中弹性体模块是最基本和最重要的组成单元(M. Twist和A.Platt，美国专
利4， 733， 016， 1988年3月22日，授权予Hawke Cable Glands Limited)。 T. Kreutz在美国专利6， 262， 370(2001年7月17日授权予RoxtecAB)中介绍了一
种模块。该模块可以由一边带槽沟的外套及位于槽沟内多层叶片组成。为与不同外径的电
缆和管材相匹配，该由多层叶片组成模块的技术方案要求在施工时相应揭去不同层数的叶片。 上海泛友密封技术有限公司的中国专利ZL 200620040263. 6(2007年5月30日)
中介绍了另一种带有槽沟的模块。该模块槽沟本身带有花纹。该技术方案通过改变内槽花 纹的压縮来实现与不同外径的电缆和管材相匹配。 这两种技术方案都存在缺陷。前者由于多层贴合，不可避免的在弹性体叶片之间 及叶片与外壳之间造成一定的空隙，导致密封性能受到局限。此外，该类模块使用操作复 杂，亦因被揭去的叶片不能再进行利用而造成材料上的浪费。对于后者来讲，由于整体模块 系用同一种材料组成，电缆尺寸与模块的匹配是由槽沟内外凸起花纹块压縮程度的不同来 调整的。为了保证模块尺寸稳定性和模块之间的密合性，该技术方案要求模体有一定的硬 度(一般在邵尔A70度以上)。因而，将电缆或管材封装于槽沟之内时，弹性体模块槽内的 凸起部分与电缆或管材外壁之间的接触面较小，导致密封程度的下降。另外，由于高硬度弹 性体与电缆及管材外壁的摩擦力小，在高压或在电缆或管材拉拔时可能使电缆或管材产生 移动或抽出。 总之，现有的弹性体模块的缺点包括结构不合理、使用操作方法复杂、浪费材料、 密封性差、抗拉拔性低、对电缆尺寸匹配性低，以及制造方法复杂等。
发明内容
本发明的任务是提供一种新型电缆和管材密封弹性体模块及其制造方法，用于克 服上述缺点。 本发明的电缆和管材密封弹性体模块是一种带槽整体模块。本发明弹性体模块包
3括外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体，其中外壳弹性体的硬度高于槽沟覆盖弹性体的硬度。本 发明的密封弹性体模块具有结构合理、制造和使用简便、密封性高、抗拉拔、节省原材料、废 弃物少等优点。
本发明的内容可以概括如下 1、本发明的一个方案涉及一种用于电缆或管材密封的弹性体模块，其特征在于该 弹性体模块包括外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体，其中外壳弹性体的硬度高于槽沟覆盖弹性
体的硬度。 2、本发明的上述方案1的 邵尔A40度。 3、本发明的上述方案2的 A40度至95度。 4、本发明的上述方案2的 A55度至85度。 5、本发明的上述方案2的 A70度至80度。 6、本发明的上述方案2的 A75度。 7、本发明的上述方案l至6中任一方案的一个具体实施方式
，其中所述槽沟覆盖 弹性体的硬度比外壳弹性体的硬度至少低邵尔Al度。 8、本发明的上述方案7的一个具体实施方式
，其中所述槽沟覆盖弹性体的硬度比 外壳弹性体的硬度至少低邵尔Al度至40度。 9、本发明的上述方案7的一个具体实施方式
，其中所述槽沟覆盖弹性体的硬度比 外壳弹性体的硬度至少低邵尔A10度至30度。 10、本发明的上述方案1至9中任一方案的一个具体实施方式
，其中该弹性体模块 是一侧带有截面为半圆形的槽沟的六面体形状的弹性体模块。 11、本发明的上述方案1至10中任一方案的一个具体实施方式
，其中所述槽沟覆 盖弹性体的厚度为至少0. 3mm。 12、本发明的上述方案11的一个具体实施方式
，其中所述槽沟覆盖弹性体的厚度 为0. 3mm至小于(B/2-R)，其中B为所述弹性体模块带槽沟一侧的宽度，R为槽沟的半径。
13、本发明的上述方案11的一个具体实施方式
，其中所述槽沟覆盖弹性体的厚度 为lmm至[B/2-R-l]mm，其中B为所述弹性体模块带槽沟一侧的宽度，R为槽沟的半径。
14、本发明的上述方案11的一个具体实施方式
，其中所述槽沟覆盖弹性体的厚度 为2mm至[B/2-R-2]mm，其中B为所述弹性体模块带槽沟一侧的宽度，R为槽沟的半径。
15、本发明的上述方案1至14中任一方案的一个具体实施方式
，其中所述槽沟覆 盖弹性体带有花纹和/或与槽沟的纵向垂直的次槽沟。 16、本发明的上述方案15的一个具体实施方式
，其中所述次槽沟的截面选自矩 形，V形和弧形。 17、本发明的上述方案15的一个具体实施方式
，其中所述次槽沟或者花纹的深度 为0. 3mm至与槽沟覆盖弹性体厚度相同的深度。
个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体的硬度至少为 个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体的硬度为邵尔 个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体的硬度为邵尔 个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体的硬度为邵尔 个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体的硬度为邵尔
4
18、本发明的上述方案1至14中任一方案的一个具体实施方式
，其中所述槽沟覆 盖弹性体具有光滑表面。 19、本发明的上述方案1至18中任一方案的一个具体实施方式
，其中所述槽沟的 中心线与弹性体模块的槽沟一侧矩形面的中线相重合。 20、本发明的上述方案1至19中任一方案的一个具体实施方式
，其中所述整体模 块外壳的外侧为光滑表面。 21、本发明的上述方案1至19中任一方案的一个具体实施方式
，其中所述整体模 块外壳的外侧可带不同形式的花纹。 22、本发明的一个方案涉及一种制备上述方案1至21中任一方案的弹性体模块的 方法，其特征在于包括以下步骤首先制备所述外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体，然后将所述 外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体联结成整体模块。 23、本发明的上述方案22的一个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体和槽沟覆盖 弹性体相互独立地通过将橡胶、填料、加工助剂或/和软化剂、防老剂、交联剂和其他配合 剂混合而制备。 24、本发明的上述方案22的一个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体和槽沟覆盖
弹性体相互独立地通过将橡胶、填料、加工助剂或/和软化剂、防老剂、交联剂和其他配合
剂混合而制备各自未交联的弹性体，然后进行预交联和/或交联而制备。 25、本发明的上述方案23或24的一个具体实施方式
，其中用于制备外壳弹性体
和槽沟覆盖弹性体的橡胶相互独立地选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁苯
胶、乙丙胶、丁基胶、丁腈胶、氯丁胶、氯磺化聚乙烯胶、氯醇胶、聚硫胶、硅橡胶、氟橡胶、聚
氨酯橡胶、嵌段共聚或共混型热塑性弹性体中的至少一种。 26、本发明的上述方案23或24的一个具体实施方式
，其中用于制备外壳弹性体和 槽沟覆盖弹性体的填料相互独立地选自炭黑、二氧化硅、碳酸钙、陶土、氧化锌、氧化镁、氧 化铝、金属粉末、树脂及其他粉末状固体物质中的至少 一种。 27、本发明的上述方案23或24的一个具体实施方式
，其中用于制备外壳弹性体和 槽沟覆盖弹性体的加工助剂或/和软化剂相互独立地选自天然及合成油类、脂类和树脂中 的至少一种。 28、本发明的上述方案23或24的一个具体实施方式
，其中用于制备外壳弹性体和 槽沟覆盖弹性体的交联剂相互独立地选自适用于不同橡胶的交联剂，诸如硫黄、硫黄给予 体、过氧化物、金属氧化物、醌类、胺类、树脂类、特种交联剂、交联促进剂及催化剂中的至少一种。 29、本发明的上述方案23或24的一个具体实施方式
，其中用于制备外壳弹性体和
槽沟覆盖弹性体的其他配合剂相互独立地选自橡胶与填料的偶联剂、阻燃剂、抗水解剂、抗
辐射剂、射线吸收剂、导电填料及助剂、导热填料及助剂中的至少一种。 30、本发明的上述方案23或24的一个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体和槽沟
覆盖弹性体的硬度是通过改变橡胶的品种、填料的品种和/或用量、软化剂的品种和/或用
量或者交联剂的品种和/或用量调节的。 31、本发明的上述方案22的一个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体和槽沟覆盖 弹性体的联结通过贴合后模压交联、粘合后模压交联或其他方法将未交联弹性体形成整体
5模块，或者将两种交联弹性体粘合形成整体模块。 32、本发明的上述方案22的一个具体实施方式
，其中所述外壳弹性体和槽沟覆盖 弹性体的联结手段选自将两种未交联的混炼胶经模压交联成型后用粘合剂将其粘结在一 起；将两种未交联的混炼胶先进行模压预交联而后在其之间涂胶粘剂后再进行模压交联粘 合在一起；将两种未交联的混炼胶通过涂粘合剂贴合之后一次模压成型交联而成；将两种 未交联的混炼胶直接贴合之后一次模压成型交联而成。 33、本发明的一个方案涉及上述方案1至21中任一方案的弹性体模块在电缆或管 材密封中的用途。
图i是根据本发明的密封弹性体模块的示意图，其中(1)为模块槽沟；(2)为模块 槽沟覆盖弹性体；(3)为模块外壳弹性体。 图2是根据本发明的密封弹性体模块在槽沟覆盖弹性体表面带有与槽沟的纵向 垂直的次槽沟的模块示意图，其中(1)为模块槽沟；(2)为模块槽沟覆盖弹性体；(3)为模 块外壳弹性体；(4)为与槽沟的纵向垂直的次槽沟。
具体实施例方式
本发明涉及一种用于电缆或管材密封的弹性体模块。特别地，本发明涉及一种一
侧带有截面为半圆形的槽沟的六面体形状的弹性体模块。本发明弹性体模块包括外壳弹性
体和槽沟覆盖弹性体，其中外壳弹性体的硬度高于槽沟覆盖弹性体的硬度。 本发明所述的六面体上的相交的两个面宜相互垂直，并且棱边和顶角上可以有适
当的导角。 本发明的一个具体实施方式
中，所述槽沟位于槽沟覆盖弹性体的同侧，并且槽沟 的中心线与含该槽沟一侧的矩形的中线相重合。 本发明的两个弹性体模块对合即形成一个长方体，其中间带有可以与电缆或管材 外径相匹配的圆孔(即电缆或管材通道)，用于固定电缆或管材。 本发明的弹性体模块包括硬度不同的外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体，其中外壳弹 性体的硬度高于槽沟覆盖弹性体。 根据本发明，所述弹性体模块的外壳弹性体的硬度至少为邵尔A40度，一般为大 约邵尔A40度至95度，优选为邵尔A55度至85度，最好在A70度至80度之间，例如A75度。
根据本发明，所述弹性体模块的槽沟覆盖弹性体的硬度比外壳弹性体的硬度低至 少邵尔Al度，一般低邵尔Al度至40度，优选低邵尔A10度至30度。 本发明中，可通过本领域技术人员已知的方法，例如改变配方亦即改变橡胶品种、
填料品种和/或用量、软化剂品种和/或用量、交联剂品种和/或用量的方法来调节交联弹
性体模块外壳弹性体与槽沟覆盖弹性体的硬度。外壳弹性体和槽沟弹性体可用完全不同的
配方制造，也可用同样原料配方只改变填料用量或软化剂用量或改变交联剂用量以达到改
变硬度的目的，或同时调整上述三种配合剂的用量以得到所需要的硬度。 另外，槽沟弹性体的厚度为至少0. 3mm， 一般为0. 3mm至小于[B/2-R]，优选为lmm
至[B/2-R-l]mm，更优选2mm至[B/2-R-2]mm，其中B为所述弹性体模块带中心槽一侧的宽
6度，R为槽沟的半径。 在本发明中，整体模块外壳的外侧可以是光滑表面，或者可以带不同形式的花纹。
槽沟覆盖弹性体的表面可以是光滑表面。槽沟覆盖弹性体也可以带有与槽沟的 纵向垂直的次槽沟。在槽沟覆盖弹性体表面带有与槽沟的纵向垂直的次槽沟的情况下，所 述次槽沟的截面例如可以是矩形、V形和弧形如U形和半圆形；所述次槽沟的深度优选为 0. 3mm至与覆盖弹性体厚度相同的深度。槽沟覆盖弹性体表面还可以带有其他类型的花纹， 例如网状、线条状、波浪状、点状、菱形、无规则形状等的花纹。所述花纹的深度优选为0. 3mm 至与覆盖弹性体厚度相同的深度。 在本发明中，所述模块的外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体可由橡胶、填料、加工助剂 或/和软化剂、防老剂、交联剂和其他配合剂制备，其制备方法例如包括用橡胶、填料、加工 助剂或/和软化剂、防老剂、交联剂和其他配合剂通过混炼机混合后，首先制备未交联的弹 性体或称未交联混炼胶，然后按下文所述进行预交联和/或交联。 在本发明中，所述模块的外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体可由相同的或不同的橡胶 制备。适合本发明的橡胶的实例包括但不限于天然胶和合成胶。合成胶包括但不限于聚 异戊二烯胶、聚丁二烯胶、丁二烯-苯乙烯共聚胶(丁苯胶)、乙烯-丙烯共聚胶(二元乙丙 胶)、乙烯_丙烯_双烯共聚胶(三元乙丙胶)、异丁烯_异戍二烯共聚物(丁基胶)、聚氯 丁二烯胶(氯丁胶)、丁二烯_丙烯腈共聚物(丁腈胶)、氯磺化聚乙烯橡胶、氯醇胶、硅橡 胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶及嵌段共聚或共混型热塑性弹性体。 适合本发明的填料的实例包括但不限于炭黑、二氧化硅、碳酸钙、陶土、氧化锌、 氧化镁、氧化铝、金属粉、树脂(例如聚苯乙烯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂)及其他粉末 状固体物质。 适合本发明的加工助剂或/和软化剂包括但不限于天然和合成油、油脂、和树脂。
适合本发明的交联剂根据所用橡胶不同可使用不同的交联体系，其中其实例包括 但不限于硫黄、硫黄给予体、过氧化物、金属氧化物、醌类、胺类、树脂类、特种交联剂等及相 应的交联促进剂、活化剂及催化剂。 适合本发明的其他配合剂的实例包括但不限于橡胶与填料的偶联剂、阻燃剂、抗 水解剂、抗辐射剂、射线吸收剂、导电填料及助剂、导热填料及助剂。根据对模块弹性体的特 殊要求，在配方中可加入阻燃剂、射线吸收剂、和导电或导热填料而制备抑燃、抗辐射、吸收 辐射线及导电或导热模块弹性体。 本所述所述外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体的联结手段包括但不限于通过贴合后 模压交联、粘合后模压交联或其他方法将未交联弹性体形成不可分割的整体，或者两种交 联弹性体粘合形成不可分割的整体。 具体而言，本发明将外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体结合形成一个整体的联结手段
包括但不限于以下几种(l)将两种未交联的混炼胶经模压交联成型后用粘合剂将其粘结
在一起；(2)将两种未交联的混炼胶先进行模压预交联而后在其之间涂胶粘剂后再进行模
压交联粘合在一起；(3)将两种未交联的混炼胶通过涂粘合剂贴合之后一次模压成型交联
而成；(4)将两种未交联的混炼胶直接贴合之后一次模压成型交联而成。 外壳相对高的硬度将有利于模块的尺寸稳定性和模块之间密合和易装配性。槽沟
表面的弹性体相对低的硬度有利于将在一定紧固压力下电缆或管材表面与模块槽沟覆盖弹性体啮合在一起，可使界面空隙度大大减小，从而可以改善模块密封件的密封性、对电缆或管材的固定性和尺寸的匹配性。此外，由于软弹性体在固定压力下的形变较大，因此可以增加对电缆尺寸的匹配性。因此，可使一种规格的模块匹配外径尺寸范围较宽的多种电缆或管材。这有利于简化模块的制造工艺，又方便使用操作，与由叶片组成的模块相比，也可大大节省模块的原料及消除模块使用时的废弃物。 下面将参考各个实施例详细说明本发明，但是应当知道的是，这些实施例并不构
成对本发明范围的限制。 实施例1 将通过以下配方和工艺制造的本发明的模块和对比模块进行对比。
本发明所用弹性体的邵尔硬度根据GB/T531-1999测试。
基础胶三元乙丙胶(EPDM-512X50，来自荷兰DSM公司)-100份， 环烷烃油(IO(TC的赛氏粘度为60s，山东天源化工有限公司)_70份， 氧化锌-4. 5份， 硬脂酸-1份， 硫黄-0. 7份， 促进剂M ( 二硫醇基苯并噻唑)-1份 促进剂匿(二硫化二苯并噻唑)-0. 5份 促进剂TMTD ( 二硫化四甲基秋兰姆)_0. 75份 促进剂ZDBC( 二丁基二硫代氨基甲酸锌)-O. 75份 促进剂DPTT四硫化双(1， 5-亚戊基)秋兰姆-0. 80份 另外，在对比模块弹性体中，加入半补强炭黑-172份，碳酸f丐-50份；在本发明的模块外壳弹性体中，加入半补强炭黑-178份，碳酸钙-55份；在本发明的实验模块槽沟覆盖弹性体中，加入半补强炭黑-145份，碳酸钙-30份。 将上述各配方的原料分别用炼胶机制备未交联的弹性体(混炼胶)。对于对比模块，把混炼胶装入硫化模型中在19(TC下模压交联20分钟而成模块，其硬度为邵尔A75度。对根据本发明的弹性体模块，将两种未交联的混炼胶直接贴合之后亦装入硫化模型中在190°C下模压交联20分钟而成模块，得到其外壳弹性体硬度为邵尔A78度；槽沟覆盖弹性体厚度为3mm，硬度为邵尔A65度。 使用尺寸为60mmX30mmX30mm(长X宽X高)的根据本发明制造的，其槽沟直径为19. Omm、覆盖弹性体厚度为3mm并有4条宽度为5mm、深度为2. 5mm与槽沟纵向垂直的矩形次槽沟的弹性体模块与相同尺寸并带有相同次槽沟的对比弹性体模块进行对比试验。试验时先将直径为20mm钢管封于弹性体槽沟中。然后将其置于每边长为60mm的正方形夹制器中。该夹制器中间带有宽30mm、高45mm、深60mm的长方形孔。当将带有钢管的模块置于孔内，在模块上方有一与孔同宽、长60mm、厚5mm的盖板。然后用旋转夹制器上壁安装的罗杆对盖板施加压力而使带有钢管的模块紧固在夹制器中。然后夹制器固定于拉力试验机上对钢管进行拉拔并记录钢管开始从模块中抽出时的力。该力即为拉拔力。试验表明，在相同的紧固压力下封装直径为20mm钢管时，根据本发明的弹性体模块的拉拔力比整个模块硬度均为邵尔A 75度的对比模块的拉拔力要高15%。另外，根据本发明的弹性体模块对管材直径的匹配范围增加了 0. 5mm。
实施例2 用传统的60mmX30mmX30mm(长X宽X高)的相同尺寸的多层叶片结构弹性体模块与根据本发明的弹性体模块进行比较。结果发现，多层叶片结构弹性体模块平均需要揭去19%重量的叶片来匹配所密封的电缆及管，而根据本发明选择相应尺寸的模块，则可以节省下来相应数量的原材料，也就是少产生相同数量废弃物。
权利要求
一种用于电缆或管材密封的弹性体模块，其特征在于所述弹性体模块包括外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体，其中所述外壳弹性体的硬度高于槽沟覆盖弹性体的硬度。
2. 根据权利要求l的弹性体模块，其中所述外壳弹性体的硬度至少为邵尔A 40度，例 如为邵尔A 40度至95度，优选邵尔A 55度至85度，更优选邵尔A 70度至80度，最优选 邵尔A 75度。
3. 根据权利要求1或2的弹性体模块，其中所述槽沟覆盖弹性体的硬度比外壳弹性体 的硬度至少低邵尔A 1度，优选低邵尔A 1度至40度，更优选低邵尔A 10度至30度。
4. 根据权利要求1至3中任意一项的弹性体模块，其中所述槽沟覆盖弹性体带有花纹 和/或与槽沟的纵向垂直的次槽沟。
5. —种制备根据权利要求1至4中任意一项的弹性体模块的方法，其包括以下步骤 首先制备所述外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体，然后将所述外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体联 结成整体模块。
6. 根据权利要求5的方法，其中所述外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体相互独立地通过将 橡胶、填料、加工助剂或/和软化剂、防老剂、交联剂和其他配合剂混合而制备。
7. 根据权利要求5的方法，其中所述外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体相互独立地通过将 橡胶、填料、加工助剂或/和软化剂、防老剂、交联剂和其他配合剂混合而制备各自未交联 的弹性体，然后进行预交联和/或交联而制备。
8. 根据权利要求6或7的方法，其中所述外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体的硬度是通过 改变橡胶的品种、填料的品种和/或用量、软化剂的品种和/或用量或者交联剂的品种和/ 或用量调节的。
9. 根据权利要求5的方法，其中所述外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体的联结通过贴合后 模压交联、粘合后模压交联或其他方法将未交联弹性体形成整体模块，或者将两种交联弹 性体粘合形成整体模块。
10. 根据权利要求1至4中任意一项的弹性体模块在电缆或管材密封中的用途。
全文摘要
本发明提供一种新的电缆或管材密封件中弹性体模块。该弹性体模块包括外壳弹性体和槽沟覆盖弹性体，其中外壳弹性体的硬度高于槽沟覆盖弹性体的硬度。当电缆或管材通过密封件穿过任何间隔物时，用本发明的密封弹性体模块具有密封性高、固定性强、制造简单、使用方便、节省原材料及消除废弃物等优点。
文档编号F16L5/02GK101749489SQ20081018379
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者王正 申请人:上海卓尤化工科技有限公司