预制型橡胶跑道及其制造工艺的制作方法

专利名称：预制型橡胶跑道及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及体育场比赛专用跑道，特别涉及一种预制型橡胶跑道及其制造工艺。
背景技术：
多年来，传统预制型橡胶跑道一直存在产品天候老化性能差的缺点，同时，传统预制型橡胶跑道制造工艺一般采用三联压延，采用硫化罐热空气硫化，传统的制造工艺不仅 生产效率低，而且，由于罐体内存在温差大，硫化程度不均勻缺陷，导致产品发泡孔径、跑道 回弹值、拉伸强度等指标不稳定，以至产品容易出现表面裂口、脱层、气泡等质量问题。

发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明为了提高生产效率和提高跑道的天候老化 性能和物理性能，首先在橡胶跑道尤其是上层料的配方上进行了开发，优选具有最佳天候 老化性能的橡胶组分，通过多次试验，对比和分析，调整了橡胶组分的使用比例，改善了产 品的天候老化性能。为了提高跑道的耐臭氧性能、耐磨性能及拉伸强度，分别对紫外线吸收 齐U、白炭黑及硅酸铝的用量进行了调整。同时，新研发了制造工艺，采用新工艺设计，降低了 硫化工艺温差，由于工艺温差小(士3°C)，使产品硫化温度均勻，硫化程度一致。采用新工 艺，提高了产品的致密性，避免了产品表面裂口，脱层，气泡等质量问题，同时降低了工人劳 动强度，减少了岗位定员。本发明为达到上述目的所采取的技术方案是一种预制型橡胶跑道，是由上层料 与下层料复合而成，其特征在于其上层料组分组成及各组分所占的重量百分比范围是橡胶30% 40%，胶粉30% 35%，白炭黑10% 13%，硅酸铝5% 7%，防老剂 1.4%，环烷油3% 5%，紫外线吸收剂 0.3% 0.5%， 氧化钙4% 6%，聚乙二醇 1.5%，氧化锌1.7% 2.5%，硬脂酸0.4% 0.7%， 硫化促进剂 0.6% 0.8%，硫磺0.5% 0.7%， 氧化镁0.7% 1%，着色剂1.5% 2%， 发泡剂H0.5% 0.7%;下层料组分组成及各组分所占的重量百分比范围是橡胶17% 18%，胶粉32% 36%，活性高岭土 7% 9%，活性钙 6% 8%，碳酸钙14% 16%， 氧化钙 2% 3%，树脂RS-80 1.7% 2%，环烷油 7% 10%，氧化锌0.9% 1%，硬脂酸 0.25% 0.3%，硫化促进剂 0.6% 0.7%， 复合尿素 0.25% 0.3%，硫磺0.4% 0.5%， 发泡剂 H 0.9% 1%。
一种预制型橡胶跑道制造工艺，其特征在于包括如下步骤
(1)、上层料生胶塑炼待开炼机辊筒温度达到设定温度45 55°C时，.调节辊距 至1 2mm，按比例将上层料中的橡胶组分投入开炼机进行生胶破碎，然后将破碎的生胶重 复薄通，薄通后，.调节辊距4 5mm，平整卷取上层胶料，停放4 8小时；(2)、上层料配料按比例将称好的氧化锌、硬脂酸、防老剂、紫外线吸收剂、聚乙二 醇和氧化镁混配在一个容器里，再将胶粉、白炭黑、氧化钙、硅酸铝、环烷油混配在一个容器 里，再将硫化促进剂、硫磺，发泡剂H混配在一个容器里，备用；(3)、上层料混炼将密炼机预热至50 60°C后，设定压力为0. 5 0. 6Mpa,冷却 水温度设定为10 20°C，将塑炼好的胶料先投入密炼机中进行捏炼，再将容器中称好的氧 化锌、硬脂酸、防老剂、紫外线吸收剂、聚乙二醇和氧化镁投入密炼机中混炼，最后将容器中 称好的白炭黑、氧化钙、胶粉、硅酸铝、环烷油投入密炼机中再进行混炼，当设定的排胶温度 达到90 105°C时，开始进行胶料排胶；(4)、上层料精炼将混炼胶料在开炼机上进行降温，将容器中称好的硫化促进剂、 硫磺，发泡剂H投入再进行捣炼，捣炼均勻后，调节辊距至10 12mm后成型半成品胶条，冷 却待用；(5)、下层料生胶塑炼待开炼机辊筒温度达到设定温度45 55°C时，.调节辊距 至1 2mm，按比例将下层料中的橡胶组分投入开炼机进行生胶破碎，然后将破碎的生胶重 复薄通，.调节辊距4 5mm，平整卷取下层胶料，停放4 8小时；(6)、下层料配料按比例将称好的活性高岭土、氧化锌、硬脂酸、树脂RS-80和复 合尿素混配在一个容器里，再将胶粉、活性钙、碳酸钙、氧化钙、环烷油混配在一个容器里， 再将硫化促进剂、硫磺，发泡剂H混配在一个容器里，备用；(7)、下层料混炼将密炼机预热至50 60°C后，设定压力为0. 5 0. 6Mpa,冷却 水温度设定为10 20°C，将塑炼好的胶料先投入密炼机中进行捏炼，再将容器中称好的活 性高岭土、氧化锌、硬脂酸、树脂RS-80和复合尿素投入密炼机中进行混炼，最后将容器中 称好的胶粉、活性钙、碳酸钙、氧化钙、环烷油投入密炼机中再进行混炼，当设定的排胶温度 达到90 105°C时，开始进行胶料排胶；(8)、下层料精炼将混炼胶料在开炼机上进行降温，捣炼均勻后，将容器中称好的 硫化促进剂、硫磺，发泡剂H投入再进行捣炼，捣炼均勻后，调节辊距至10 12mm后成型半 成品胶条，冷却待用；(9)、复合挤压将挤出机喂料口温度设定在55°C，机身温度设定在60°C，机头温 度设定在65 70°C，口型温度设定在80 90°C，压出速度设定为1 2M/min，将上层料和 下层料精炼后的半成品胶条分别投入挤出机喂料口，复合挤压出橡胶跑道半成品；(10)、压延裁边将复合挤压出橡胶跑道半成品按规格进行花辊压延和裁边；(11)、微波硫化将花辊压延和裁边后的橡胶跑道进行微波硫化和热空气定型，将 微波硫化运行速度设定为1 2M/min，热空气温度设定为160 200°C ；(12)、喷涂烘干将喷涂设备运行速度设定为1 2M/min，喷涂室内烘干温度设定 为100 120°C，微波硫化后的橡胶跑道进入喷涂室进行喷涂烘干；(13)、冷风冷却截断卷取冷风冷却后按规定尺寸截断卷取。本发明所产生的有益效果是按照新配方和新工艺生产出的预制型橡胶跑道经国家体育用品质量监督检测中心机构的检测，在40°C 50pphm条件下，200小时跑道表面无龟 裂，回弹值> 30%，拉伸强度> 2mpa，热空气老化100°C 96小时拉伸强度> 1. 5mpa。大大 提高了跑道的天候老化和耐臭氧性能，产品硫化程度，规格厚度均勻一致，品质符合国际田 联标准。


图1是预制型橡胶跑道工艺流程图并作为摘要附图；图2是预制型橡胶跑道联动生产线工艺设备排列框图；图3是预制型橡胶跑道联动生产线后序工艺设备简图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。上层料中的橡胶组分选用三种，分别是天然橡胶、氯丁橡胶和乙丙橡胶。下层料 中的橡胶组分选用三种，分别是天然橡胶、丁苯橡胶和异戊橡胶。上层料中的防老剂组分选 用两种，分别是2246防老剂和MB防老剂。上层料中的紫外线吸收剂选用UV-9紫外线吸收 齐IJ。上层料中的硫化促进剂组分选用三种，分别是CZ促进剂、BZ促进剂和ΝΑ-2促进剂。下 层料中的硫化促进剂组分选用三种，分别是M促进剂、DM促进剂和TS促进剂。 预制型橡胶跑道上层料配方实施例上层料组分组成及各组分所占的重量百分比是天然橡胶12% ；氯丁橡胶11% ；乙丙橡胶11% ；胶粉32% ；白炭黑11% ；硅酸铝 5. 5% ；2246防老剂0.6% ；MB防老剂占0.6% ；环烷油3. 5% ；UV-9紫外线吸收剂0. 35% ； 氧化钙4. 5% ；聚乙二醇1. 2% ；氧化锌1. 8% ；硬脂酸0. 5% ；CZ促进剂0. 25% ；BZ促进剂 0. 25 % ；ΝΑ-22促进剂0. 25 % ；硫磺0.6% ；氧化镁0.8% ；着色剂(氧化铁红或钛青绿)1. 7 % ； H发泡剂0.6%。下层料组分组成及各组分所占的重量百分比是天然橡胶7% ；丁苯橡胶5. 5% ；异戊橡胶5. 5% ；胶粉35% ；活性高岭土 7. 5% ；活 性钙7. 5% ；碳酸钙15% ；氧化钙2. 8% ；RS-80树脂1. 9% ；环烷油8. 8% ；氧化锌0. 95% ； 硬脂酸0. 27% ；M促进剂0.22% ；DM促进剂0. 22% ；TS促进剂0. 22% ；复合尿素0. 27% ； 硫磺0. 45% ；H发泡剂0.9%。预制型橡胶跑道制造工艺流程上层料生胶塑炼一上层料配料一上层料混炼一上 层料精炼一下层料生胶塑炼一下层料配料一下层料混炼一下层料精炼一复合挤压一压延 裁边一微波硫化一喷涂烘干一冷风冷却截断卷取一停放一裁边修整一检验入库。预制型橡胶跑道制造工艺具体步骤如下(参见图1)(1)、上层料生胶塑炼(采用22时容量40kg开炼机)待开炼机辊筒温度达到设定温度55°C时，.调节辊距至1. 5mm，按比例将上层料 中的橡胶组分(天然橡胶、氯丁橡胶和乙丙橡胶)投入开炼机进行生胶破碎，然后将破碎 的生胶重复薄通6次，要求胶料不包辊筒约10分钟，薄通将混炼胶料在开炼机上进行降温 后，.调节辊距4. 5mm，平整卷取上层胶料，停放6小时后，方可进入下道工序；(2)、上层料配料
按比例将称好的氧化锌、硬脂酸、防老剂(2246防老剂和MB防老剂)、紫外线吸收 剂(UV-9紫外线吸收剂)、聚乙二醇和氧化镁混配在一个容器里，再将胶粉、白炭黑、氧化 钙、硅酸铝、环烷油混配在一个容器里，再将硫化促进剂(CZ促进剂、BZ促进剂和NA-22促 进剂)、硫磺，发泡剂H混配在一个容器里，备用；(3)、上层料混炼(采用规格为75L密炼机)将密炼机预热至50°C后，上顶栓压力设定为0. 5Mpa，冷却水温度设定为15°C，将 塑炼好的胶料先投入密炼机中进行捏炼1分钟，再将容器中称好的氧化锌、硬脂酸、防老剂 (2246防老剂和MB防老剂)、紫外线吸收剂(UV-9紫外线吸收剂)、聚乙二醇和氧化镁投入 密炼机中混炼3分钟，最后将容器中称好的白炭黑、氧化钙、胶粉、硅酸铝、环烷油投入密炼 机中再进行混炼6分钟，当设定的排胶温度达到95°C时，开始进行胶料排胶；(4)、上层料精炼将混炼胶料在开炼机上进行降温3分钟，调节辊距6mm，将容器中称好的硫化促进 剂(CZ促进剂、BZ促进剂和NA-22促进剂)、硫磺，发泡剂H投入再进行捣炼，左右各割刀捣 炼3次，捣炼均勻后，调节辊距至Ilmm后成型半成品胶条，冷却挂架待用，储存周期7天；(5)、下层料生胶塑炼(采用22时容量40kg开炼机)待开炼机辊筒温度达到设定温度50°C时，.调节辊距至1. 5mm，按比例将下层料中 的橡胶组分(天然橡胶、丁苯橡胶和异戊橡胶)投入开炼机进行生胶破碎，然后将破碎的生 胶重复薄通6次，要求胶料不包辊筒约10分钟，.调节辊距4. 5mm,平整卷取下层胶料，停放 6小时后，方可进入下道工序；(6)、下层料配料按比例将称好的活性高岭土、氧化锌、硬脂酸、树脂RS-80和复合尿素混配在一个 容器里，再将胶粉、活性钙、碳酸钙、氧化钙、环烷油混配在一个容器里，再将硫化促进剂(M 促进剂、DM促进剂和TS促进剂)、硫磺，发泡剂H混配在一个容器里，备用；(7)、下层料混炼(采用规格为75L密炼机)将密炼机预热至55°C后，上顶栓设定压力为0. 5Mpa，将冷却水温度设定为15°C， 将塑炼好的胶料先投入密炼机中进行捏炼1分钟，再将容器中称好的活性高岭土、氧化锌、 硬脂酸、树脂RS-80和复合尿素投入密炼机中进行混炼3分钟，最后将容器中称好的胶粉、 活性钙、碳酸钙、氧化钙、环烷油投入密炼机中再进行混炼6分钟，当设定的排胶温度达到 95 °C时，开始进行胶料排胶；(8)、下层料精炼将混炼胶料在开炼机上进行降温3分钟，调节辊距6mm，将容器中称好的硫化促进剂(M促进剂、DM促进剂和TS促进剂)、硫磺，发泡剂H投入再进行捣炼，捣炼均勻后，调节 辊距至Ilmm后成型半成品胶条，冷却挂架待用，储存周期7天；(9)、复合挤压(采用Φ 250mm挤出机)将挤出机喂料口温度设定在55°C，机身温度设定在60°C，机头温度设定在65°C，口型温度设定在85°C，压出速度设定为1. 5M/min，将上层料和下层料精炼后的半成品胶条 分别投入挤出机喂料口，复合挤压出橡胶跑道半成品；(10)、压延裁边(采用18时二联花辊和双滚动式转刀)将复合挤压出橡胶跑道半成品按规格进行花辊压延和裁边，调节挤出机压出量，使之与花辊压延流量相匹配，检测压出胶规格，合格后进入下道工序；(11)、微波硫化(采用18K微波硫化和热空气硫化装置)将花辊压延和裁边后的橡胶跑道进行微波硫化和热空气定型，将微波硫化运行速度设定为1. 5M/min，热空气温度设定为180°C ；(12)、喷涂烘干(采用喷涂烘干设备)将喷涂设备运行速度设定为1. 5M/min,喷涂室内烘干温度设定为110°C，微波硫化后的橡胶跑道进行热风吹干，再进入喷涂室进行喷涂，按产品色泽的要求确定涂料，涂料 采用聚胺酯材料，该涂料的作用是提高橡胶跑道表面的色度，根据随时观察喷涂的质量，及 时调整涂料浓度，原涂料浓度不低于85% ；喷涂后烘干，然后进入保温箱进行保温。(13)、冷风冷却截断卷取(采用截断卷取装置)冷风冷却后按规定尺寸截断卷取，停放10天后，二次裁边修整，检验入库。上层料和下层料分别经开炼机生胶塑炼、密炼机混炼、开炼机精炼后的半成品进 入联动生产线，联动生产线采用链条钢网式输送带。首先从Φ 250mm压出机中复合挤压出 双色橡胶跑道，经18吋二联花辊压花后，经过挡板限位装置，使橡胶跑道按设定的工艺路 线运行，引向输送带，输送带上架设限位挡辊，使橡胶跑道不得跑偏，然后经裁边装置(双 滚动式转刀)裁掉多余部分，接下来进入18K微波硫化和热空气硫化装置进行硫化，再经自 动喷涂烘干设备进行喷涂，冷风吹干后截断卷取。参见图3，在喷涂之前，链条钢网式输送带2上方设有散热片4，链条钢网式输送带 2下方也设有散热片12 (约20M)，与机架3上方安装两台轴流风机1形成热空气，用于对链 条钢网式输送带上的橡胶跑道进行热空气烘干。喷涂装置5是由光杆绕线器和喷枪组成， 喷涂装置5后面安装一台大功率轴流风机6与安装其后面的散热器装置7形成热空气，用 于对橡胶跑道再进行热空气烘干，20M散热片12进入保温箱8对橡胶跑道进行保温。保温 箱8里可设有三个中间托辊9，用于连接两段输送带，使橡胶跑道平稳过渡。保温箱8里还 设有变频传动装置10，输送带两端由一台电机作为动力链条连接，使之同步运行。从保温箱 8里运行出来的橡胶跑道在截断卷取之前还要经过冷风装置进行冷却吹干。截断卷取装置 11上设有裁断刀并安装三根扩布辊筒，用于在橡胶跑道上展开塑料薄膜。截断卷取装置还 安装气动托辊并通过气缸使橡胶跑道自动卷取成型，下压气缸自动落下。预制型橡胶跑道制造工艺设备采用从复合挤出到截断卷取的多道工序融为一体 的联动生产线达到了设计的预计效果。
权利要求
一种预制型橡胶跑道，是由上层料与下层料复合而成，其特征在于其上层料组分组成及各组分所占的重量百分比范围是橡胶 30％～40％， 胶粉 30％～35％，白炭黑 10％～13％， 硅酸铝 5％～7％，防老剂 1％～1.4％， 环烷油 3％～5％，紫外线吸收剂 0.3％～0.5％，氧化钙 4％～6％，聚乙二醇 1％～1.5％， 氧化锌 1.7％～2.5％，硬脂酸 0.4％～0.7％，硫化促进剂 0.6％～0.8％，硫磺 0.5％～0.7％，氧化镁 0.7％～1％，着色剂 1.5％～2％， 发泡剂H 0.5％～0.7％；下层料组分组成及各组分所占的重量百分比范围是橡胶 17％～18％， 胶粉 32％～36％，活性高岭土 7％～9％，活性钙 6％～8％，碳酸钙 14％～16％， 氧化钙 2％～3％，树脂RS-80 1.7％～2％， 环烷油 7％～10％，氧化锌 0.9％～1％， 硬脂酸 0.25％～0.3％，硫化促进剂 0.6％～0.7％，复合尿素 0.25％～0.3％，硫磺 0.4％～0.5％，发泡剂H 0.9％～1％。
2.根据权利要求1所述的预制型橡胶跑道，其特征在于所述上层料中的橡胶组分选 用三种，分别是天然橡胶、氯丁橡胶和乙丙橡胶。
3.根据权利要求1所述的预制型橡胶跑道，其特征在于所述下层料中的橡胶组分选 用三种，分别是天然橡胶、丁苯橡胶和异戊橡胶。
4.根据权利要求1所述的预制型橡胶跑道，其特征在于所述上层料中的防老剂组分 选用两种，分别是2246防老剂和MB防老剂。
5.根据权利要求1所述的预制型橡胶跑道，其特征在于所述上层料中的紫外线吸收 剂选用UV-9紫外线吸收剂。
6.根据权利要求1所述的预制型橡胶跑道，其特征在于所述上层料中的硫化促进剂 组分选用三种，分别是CZ促进剂、BZ促进剂和NA-22促进剂。
7.根据权利要求1所述的预制型橡胶跑道，其特征在于所述下层料中的硫化促进剂 组分选用三种，分别是M促进剂、DM促进剂和TS促进剂。
8.一种预制型橡胶跑道制造工艺，其特征在于包括如下步骤(1)、上层料生胶塑炼待开炼机辊筒温度达到设定温度45 55°C时，.调节辊距至 1 2mm，按比例将上层料中的橡胶组分投入开炼机进行生胶破碎，然后将破碎的生胶重复 薄通，薄通后，.调节辊距4 5mm，平整卷取上层胶料，停放4 8小时；(2)、上层料配料按比例将称好的氧化锌、硬脂酸、防老剂、紫外线吸收剂、聚乙二醇和 氧化镁混配在一个容器里，再将胶粉、白炭黑、氧化钙、硅酸铝、环烷油混配在一个容器里， 再将硫化促进剂、硫磺，发泡剂H混配在一个容器里，备用；(3)、上层料混炼将密炼机预热至50 60°C后，设定压力为0.5 0. 6Mpa，冷却水温 度设定为10 20°C，将塑炼好的胶料先投入密炼机中进行捏炼，再将容器中称好的氧化锌、硬脂酸、防老剂、紫外线吸收剂、聚乙二醇和氧化镁投入密炼机中混炼，最后将容器中称好的白炭黑、氧化钙、胶粉、硅酸铝、环烷油投入密炼机中再进行混炼，当设定的排胶温度达 到90 105°C时，开始进行胶料排胶；(4)、上层料精炼将混炼胶料在开炼机上进行降温，将容器中称好的硫化促进剂、硫 磺，发泡剂H投入再进行捣炼，捣炼均勻后，调节辊距至10 12mm后成型半成品胶条，冷却 待用；(5)、下层料生胶塑炼待开炼机辊筒温度达到设定温度45 55°C时，.调节辊距至 1 2mm，按比例将下层料中的橡胶组分投入开炼机进行生胶破碎，然后将破碎的生胶重复 薄通，.调节辊距4 5mm，平整卷取下层胶料，停放4 8小时；(6)、下层料配料按比例将称好的活性高岭土、氧化锌、硬脂酸、树脂RS-80和复合尿 素混配在一个容器里，再将胶粉、活性钙、碳酸钙、氧化钙、环烷油混配在一个容器里，再将 硫化促进剂、硫磺，发泡剂H混配在一个容器里，备用；(7)、下层料混炼将密炼机预热至50 60°C后，设定压力为0.5 0. 6Mpa，冷却水温 度设定为10 20°C，将塑炼好的胶料先投入密炼机中进行捏炼，再将容器中称好的活性高 岭土、氧化锌、硬脂酸、树脂RS-80和复合尿素投入密炼机中进行混炼，最后将容器中称好 的胶粉、活性钙、碳酸钙、氧化钙、环烷油投入密炼机中再进行混炼，当设定的排胶温度达到 90 105°C时，开始进行胶料排胶；(8)、下层料精炼将混炼胶料在开炼机上进行降温，捣炼均勻后，将容器中称好的硫化 促进剂、硫磺，发泡剂H投入再进行捣炼，捣炼均勻后，调节辊距至10 12mm后成型半成品 胶条，冷却待用；(9)、复合挤压将挤出机喂料口温度设定在55°C，机身温度设定在60°C，机头温度设 定在65 70°C，口型温度设定在80 90°C，压出速度设定为1 2M/min，将上层料和下层 料精炼后的半成品胶条分别投入挤出机喂料口，复合挤压出橡胶跑道半成品；(10)、压延裁边将复合挤压出橡胶跑道半成品按规格进行花辊压延和裁边；(11)、微波硫化将花辊压延和裁边后的橡胶跑道进行微波硫化和热空气定型，将微波 硫化运行速度设定为1 2M/min，热空气温度设定为160 200°C ；(12)、喷涂烘干将喷涂设备运行速度设定为1 2M/min，喷涂室内烘干温度设定为 100 120°C，微波硫化后的橡胶跑道进入喷涂室进行喷涂烘干；(13)、冷风冷却截断卷取冷风冷却后按规定尺寸截断卷取。
全文摘要
本发明涉及一种预制型橡胶跑道及其制造工艺。本发明对选用的橡胶、紫外线吸收剂、白炭黑及硅酸铝等组分的比例进行了调整和研发了新工艺，流程为上层料生胶塑炼→上层料配料→上层料混炼→上层料精炼→下层料生胶塑炼→下层料配料→下层料混炼→下层料精炼→复合挤压→压延裁边→微波硫化→喷涂烘干→冷风冷却截断卷取。采取新工艺，降低了硫化工艺温差，硫化温度均匀，硫化程度一致，提高了产品的致密性，避免了表面裂口、脱层、气泡等质量问题，降低了工人劳动强度，减少了岗位定员。经检测，40℃50pphm条件下，200小时跑道表面无龟裂，回弹值＞30％，拉伸强度＞2MPa，热空气老化100℃96小时拉伸强度＞1.5MPa。大大提高了跑道的天候老化和耐臭氧性能，品质符合国际田联标准。
文档编号C08L23/16GK101805466SQ20101910202
公开日2010年8月18日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者于稳健, 张雪峰, 杨宝义, 谢彪 申请人:天津纽威特橡胶制品有限公司