一种旋转胶芯的橡胶配方及其生产模具和制造方法与流程

本发明属于橡胶制品技术领域，具体涉及一种旋转胶芯的橡胶配方及其生产模具和制造方法。

背景技术：

在油气井控密封件里，橡胶材质产品占有很大的比重。旋转胶芯因内径小于钻具外径，所以又称为自封胶芯。在实际工况中，上下钻具，磨损着旋转胶芯的下部，即密封端。所以密封面的胶料除了要具备耐油性外、还需要具备很强的耐磨性。

在橡胶硫化工艺中，有常用的的添胶工艺，这种工艺最安全，把胶直接放入模腔内，合模后胶料就开始硫化，这种方式简便，省时，胶料不会发生焦烧。硫化工艺中的压注胶工艺，因为注胶的过程耗时(制品越厚、胶料越多、越耗时)，同时胶料必须要在一定温度下才可以流动，所以容易焦烧，但相较添胶工艺，注胶工艺的产品致密性好很多，所以常用于有一定要求的产品。

如果整个胶芯都用一种耐磨性很强的胶料，将会存在两个问题：

问题一:为了工艺安全，那么只能用添胶法，而添胶法会让整个产品的胶料均匀性得不到保障，在局部位置会出现气孔。

问题二：耐磨性的胶料在胶料自身生产时成本较高，整个旋转胶芯都采用耐磨性强的胶料制造也将会增加生产成本。

针对这种情况，同时结合实际使用的状况，在旋转胶芯上，应该将耐磨性强的胶料用在密封端部位、将普通容易流动的胶料用在支撑端部位。

技术实现要素：

本发明的目的在于：为解决现有技术工艺安全与胶料致密性无法同时满足的技术缺陷，提供一种用于旋转胶芯的橡胶配方，用以生产出分别具有优异耐磨性以及流动性的胶料，用以分别适用密封端和支撑端的实际工况；

本发明的另一目的在于提供使用该配方生产的旋转胶芯的模具以及制造方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于旋转胶芯的橡胶配方，包括用于支撑端的胶料a配方和用于密封端的胶料b配方,各组分按重量分数如下：

胶料a配方:生胶95-105份；炭黑45-55份；白炭黑5-15份；偶联剂1-3份；分散剂0.5-1.5份；辅助添加剂10-16份；促进剂3-9份；

胶料b配方：生胶95-105份；炭黑55-65份；白炭黑15-25份；偶联剂3-5份；分散剂1.5-2.5份；辅助添加剂10-16份；促进剂3-9份。

作为优选，一种用于旋转胶芯的橡胶配方，包括用于支撑端的胶料a配方和用于密封端的胶料b配方,各组分按重量分数如下：

胶料a配方:生胶100份；炭黑50份；白炭黑10份；偶联剂2份；分散剂1份；辅助添加剂13份；促进剂3份；

胶料b配方：生胶100份；炭黑60份；白炭黑20份；偶联剂4份；分散剂2份；辅助添加剂13份；促进剂3份。

作为优选，所述辅助添加剂按重量分数包括：氧化锌5份；硬脂酸1份；防老剂2份；石蜡2份。

作为优选，所述促进剂按重量分数包括：促进剂硫磺1份；促进剂tmtd1份；促进剂dm1份。

作为优选，所述白炭黑、偶联剂以及分散剂三者的比例为10:2:1。

一种制备旋转胶芯的方法，包括如下步骤：

a.使用密炼机采用下述方法分别炼制用于密封端的胶料b和用于支撑端的胶料a：

母炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至80℃时开启冷却水,将薄通好的生胶投入密炼机，密炼60秒。再投入炭黑，密炼120秒；再投入白炭黑+偶联剂+分散剂，密炼120秒-150秒；最后投入辅助添加剂，密炼60-90秒，温度控制在100℃-120℃，出料,出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后终炼；

终炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至50℃时开启冷却水,将母炼胶投入密炼机，密炼120秒，投入促进剂，密炼60秒，温度控制在70℃内，出料。出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后硫化；

b.将用密封端的胶料b倒入密封端模具中定型；

c.压机施加五十吨压力，5min后取出密封端橡胶体；

d.硫化机升温至70℃，将密封端橡胶体放入整体成型模具底部，将用于支撑端的胶料a放入注胶筒中，开始压注，至到用于支撑端的胶料a压注到支撑端模内；

e.设置硫化机温度为160℃，压力为200吨，开始硫化，硫化时间为3小时，随后拆除整体成型模具，制得成品旋转胶芯。

一种生产模具，包括密封端模具和整体成型模具；

所述密封端模具包括上模一、中模以及下模，所述上模一、中模以及下模从上至下依次安装，所述中模开有与旋转胶芯密封端相适配的环槽一；

所述整体成型模具包括注胶筒、上模二、支撑端模、中模以及下模，所述注胶筒、上模二、支撑端模、中模以及下模从上至下依次安装，所述支撑端模开有与旋转胶芯支撑端相适配的环槽二，所述环槽一与环槽二同轴线设置。

作为优选，所述环槽一包括上大下小的圆台型槽，所述圆台型槽沿轴线设有圆柱。

作为优选，所述环槽二包括上部为圆柱型、下部为上大下小圆台型的异形槽，所述异形槽沿轴线设有由两个上大下小的圆台同轴堆叠而成的中心件。

作为优选，所述上模二开有注胶孔，所述注胶孔与环槽二相对应。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过使用本发明涉及到的橡胶配方，分别生产出用于支撑端的胶料a和用于密封端的胶料b，胶料b具有优异的耐磨性，胶料a具有优异的流动性，在生产旋转胶芯时，先使用密封端模具采用添胶工艺添加胶料b使得密封端成型，再使用整体成型模具采用注胶工艺加注胶料a使得支撑端成型，硫化后最终制得旋转胶芯成；本方案通过使用分别具有优异耐磨性和流动性的胶料b和胶料a，分别生产密封端和支撑端，在满足密封端需使用耐磨性强的材料的同时，避免了整体使用添胶工艺，保证工艺安全性的同时保证了产品的致密性，使得支撑端可以满足高强度的工作环境，同时，本发明仅在密封端使用耐磨性强的胶料，降低了整个旋转胶芯的材料成本，具有较高的经济价值。

2、本发明中，本发明涉及的旋转胶芯的工艺需使用本发明提供的生产模具进行制造，传统模具对该发明的工艺不适用，在使用生产模具定型密封端胶料以及支撑端胶料a时，工作时，先使用密封端模具，安装中模和下模，填入密封端的胶料b，使密封端的胶料b填充满环槽一，即使得密封端胶料b填充满圆台型槽除圆柱外的空间，安装上模一，使得密封端的胶料b成型，待密封端的胶料b成型后，拆除上模一，安装支撑端模以及上模二和注胶筒，支撑端的胶料a置于注胶筒内，通过压机压注注胶筒内的支撑端的胶料a，使得支撑端的胶料a流动到支撑端模的环槽二内并填满环槽二，即使得支撑端胶料填充满异形槽除中心件外的空间，直到支撑端的胶料a成型后，拆除整体成型模具，制得旋转胶芯；使用该生产模具生产出了具有耐磨性强的密封端以及致密性好的支撑端的旋转胶芯，生产快速，方法简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明整体成型模具结构示意图。

图2为本发明密封端模具结构示意图。

图3为本发明生产的旋转胶芯结构示意图。

图中标记：1-上模一，2-中模，21-环槽一，22-圆柱，3-下模，4-支撑端模，41-环槽二，42-中心件，5-上模二，51-注胶孔，6-注胶筒，7-密封端，8-支撑端。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本发明较佳实施例提供的一种用于旋转胶芯的橡胶配方，包括用于支撑端8的胶料a配方和用于密封端7的胶料b配方,各组分按重量分数如下：

胶料a配方:生胶100份；炭黑50份；白炭黑10份；偶联剂2份；分散剂1份；辅助添加剂13份；促进剂3份

胶料b配方：生胶100份；炭黑60份；白炭黑20份；偶联剂4份；分散剂2份；辅助添加剂13份；促进剂3份。

所述辅助添加剂按重量分数包括：氧化锌5份；硬脂酸1份；防老剂2份；石蜡2份；促进剂3份。

所述促进剂按重量分数包括：促进剂硫磺1份；促进剂tmtd1份；促进剂dm1份。

所述白炭黑、偶联剂以及分散剂三者的比例为10:2:1。

一种制备旋转胶芯的方法，包括如下步骤：

a.使用密炼机采用下述方法分别炼制用于密封端7的胶料b和用于支撑端8的胶料a：

母炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至80℃时开启冷却水,将薄通好的生胶投入密炼机，密炼60秒。再投入炭黑，密炼120秒；再投入白炭黑+偶联剂+分散剂，密炼120秒-150秒；最后投入辅助添加剂，密炼60-90秒，温度控制在100℃-120℃，出料,出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后终炼；

终炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至50℃时开启冷却水,将母炼胶投入密炼机，密炼120秒，投入促进剂，密炼60秒，温度控制在70℃内，出料。出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后硫化；

b.将用于密封端7的胶料b倒入密封端模具中定型；

c.压机施加五十吨压力，5min后取出密封端7橡胶体；

d.硫化机升温至70℃，将密封端7橡胶体放入整体成型模具底部，将用于支撑端8的胶料a放入注胶筒6中，开始压注，至到用于支撑端8的胶料a压注到支撑端8模4内；

e.设置硫化机温度为160℃，压力为200吨，开始硫化，硫化时间为3小时，随后拆除整体成型模具，制得成品旋转胶芯。

一种生产模具，包括密封端模具和整体成型模具；

所述密封端模具包括上模一1、中模2以及下模3，所述上模、中模2以及下模3从上至下依次安装，所述中模2开有与旋转胶芯密封端7相适配的环槽一21；

所述整体成型模具包括注胶筒6、上模二5、支撑端模4、中模2以及下模3，所述注胶筒6、上模二5、支撑端模4、中模2以及下模3从上至下依次安装，所述支撑端模4开有与旋转胶芯支撑端8相适配的环槽二41，所述环槽一21与环槽二41同轴线设置。

所述环槽一21包括上大下小的圆台型槽，所述圆台型槽沿轴线设有圆柱22。

所述环槽二41包括上部为圆柱22型、下部为上大下小圆台型的异形槽，所述异形槽沿轴线设有由两个上大下小的圆台同轴堆叠而成的中心件42。

本方案中心件42由一个大圆台和一个小圆台堆叠而成，所述大圆台的顶面为小圆台的底面。

所述上模二5开有注胶孔51，所述注胶孔51与环槽二41相对应。

本实施例的工作原理：本方案工作时，打胶过程：薄通中高丙烯丁腈生胶。意义是：降低生胶的门尼，炼胶过程生胶和其它物料更容易混合，注胶过程中更容易注入，即提高生胶的可塑性；方法是：在切胶机上将整块生胶切小、将切小的生胶投入开有冷却水的开炼机上薄通10次。下片后停放24h后，再薄通10次。

密封端7胶料的炼胶过程：

母炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至80℃时开启冷却水。将薄通好的生胶投入密炼机，密炼60秒。再投入60份炭黑，密炼120秒；再投入20份白炭黑+4份偶联剂+2份分散剂，密炼120秒-150秒；最后投入辅助添加剂13份，密炼60-90秒，温度控制在100℃-120℃，出料。出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后终炼。

终炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至50℃时开启冷却水。将母炼胶投入密炼机，密炼120秒。投入促进剂3份，密炼60秒，温度控制在70℃内，出料。出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后硫化。

支撑端8胶料的炼胶过程与密封端7的炼胶过程方法相同，区别在于添加的生胶、炭黑、白炭黑、偶联剂、分散剂、促进剂以及辅助添加剂的质量分数不同。

本方案涉及的旋转胶芯包括上下关系的支撑端8以及密封端7，在使用生产模具定型密封端7胶料b以及支撑端8胶料a时，工作时，先使用密封端模具，安装中模2和下模3，填入密封端7的胶料b，使密封端7的胶料b填充满环槽一21，即使得密封端7胶料b填充满圆台型槽除圆柱22外的空间，安装上模一1，使得密封端7的胶料b成型，待密封端7的胶料b成型后，拆除上模一1，安装支撑端模4以及上模二5和注胶筒6，支撑端8的胶料a置于注胶筒6内，通过压机压注注胶筒6内的支撑端8的胶料a，使得支撑端8的胶料a流动到支撑端模4的环槽二41内并填满环槽二41，即使得支撑端8胶料填充满异形槽除中心件42外的空间，直到支撑端8的胶料a成型后，拆除整体成型模具，制得旋转胶芯。

硫化过程：

密封端7胶料的定型：硫化机不加热，在常温下进行。将胶料放入密封端模具中，在50吨压力下，压5分钟，取出密封端7橡胶体。

整体硫化：

硫化机升温至70℃，将密封端7橡胶体放入整体成型模具中，将支撑端8胶料放入注胶筒6中，开始压注，至到胶料压注到支撑端模4内。

取走注胶筒6，设置硫化机温度为160℃，压力为200吨，开始硫化，硫化时间为3小时，随后拆除整体成型模具，制得成品旋转胶芯，随后拆除整体成型模具，制得成品旋转胶芯。

实施例2

本发明较佳实施例提供的一种用于旋转胶芯的橡胶配方，包括用于支撑端8的胶料a配方和用于密封端7的胶料b配方,各组分按重量分数如下：

胶料a配方:生胶95份；炭黑45份；白炭黑5份；偶联剂1份；分散剂0.5份；辅助添加剂10份；促进剂6份

胶料b配方：生胶95份；炭黑55份；白炭黑15份；偶联剂3份；分散剂1.5份；辅助添加剂10份；促进剂6份。

所述辅助添加剂按重量分数包括：氧化锌2份；硬脂酸1份；防老剂2份；石蜡2份。

所述促进剂按重量分数包括：促进剂硫磺2份；促进剂tmtd2份；促进剂dm2份。

所述白炭黑、偶联剂以及分散剂三者的比例为10:2:1。

一种制备旋转胶芯的方法，包括如下步骤：

a.使用密炼机采用下述方法分别炼制用于密封端7的胶料b和用于支撑端8的胶料a：

母炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至80℃时开启冷却水,将薄通好的生胶投入密炼机，密炼60秒。再投入炭黑，密炼120秒；再投入白炭黑+偶联剂+分散剂，密炼120秒-150秒；最后投入辅助添加剂，密炼60-90秒，温度控制在100℃-120℃，出料,出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后终炼；

终炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至50℃时开启冷却水,将母炼胶投入密炼机，密炼120秒，投入促进剂，密炼60秒，温度控制在70℃内，出料。出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后硫化；

b.将用密封端7的胶料倒入密封端模具中定型；

c.压机施加五十吨压力，5min后取出密封端7橡胶体；

d.硫化机升温至70℃，将密封端7橡胶体放入整体成型模具底部，将用于支撑端8的胶料a放入注胶筒6中，开始压注，至到用于支撑端8的胶料a压注到支撑端8模4内；

e.设置硫化机温度为160℃，压力为200吨，开始硫化，硫化时间为3小时，随后拆除整体成型模具，制得成品旋转胶芯。

一种生产模具，包括密封端模具和整体成型模具；

所述密封端模具包括上模一1、中模2以及下模3，所述上模、中模2以及下模3从上至下依次安装，所述中模2开有与旋转胶芯密封端7相适配的环槽一21；

所述整体成型模具包括注胶筒6、上模二5、支撑端模4、中模2以及下模3，所述注胶筒6、上模二5、支撑端模4、中模2以及下模3从上至下依次安装，所述支撑端模4开有与旋转胶芯支撑端8相适配的环槽二41，所述环槽一21与环槽二41同轴线设置。

所述环槽一21包括上大下小的圆台型槽，所述圆台型槽沿轴线设有圆柱22。

所述环槽二41包括上部为圆柱22型、下部为上大下小圆台型的异形槽，所述异形槽沿轴线设有由两个上大下小的圆台同轴堆叠而成的中心件42。

本方案中心件42由一个大圆台和一个小圆台堆叠而成，所述大圆台的顶面为小圆台的底面。

所述上模二5开有注胶孔51，所述注胶孔51与环槽二41相对应

实施例3

本发明较佳实施例提供的一种用于旋转胶芯的橡胶配方，包括用于支撑端8的胶料a配方和用于密封端7的胶料b配方,各组分按重量分数如下：

胶料a配方:生胶105份；炭黑55份；白炭黑15份；偶联剂3份；分散剂1.5份；辅助添加剂16份；促进剂9份；

胶料b配方：生胶105份；炭黑65份；白炭黑25份；偶联剂5份；分散剂2.5份；辅助添加剂16份；促进剂9份。

所述辅助添加剂按重量分数包括：氧化锌8份；硬脂酸1份；防老剂2份；石蜡2份。

所述促进剂按重量分数包括：促进剂硫磺3份；促进剂tmtd3份；促进剂dm3份。

所述白炭黑、偶联剂以及分散剂三者的比例为10:2:1。

一种制备旋转胶芯的方法，包括如下步骤：

a.使用密炼机采用下述方法分别炼制用于密封端7的胶料b和用于支撑端8的胶料a：

母炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至80℃时开启冷却水,将薄通好的生胶投入密炼机，密炼60秒。再投入炭黑，密炼120秒；再投入白炭黑+偶联剂+分散剂，密炼120秒-150秒；最后投入辅助添加剂，密炼60-90秒，温度控制在100℃-120℃，出料,出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后终炼；

终炼过程：将密炼机升温至30℃，设置密炼机温度至50℃时开启冷却水,将母炼胶投入密炼机，密炼120秒，投入促进剂，密炼60秒，温度控制在70℃内，出料。出料后在开炼机上薄通5次，下片，停放24小时后硫化；

b.将用密封端7的胶料倒入密封端模具中定型；

c.压机施加五十吨压力，5min后取出密封端7橡胶体；

d.硫化机升温至70℃，将密封端7橡胶体放入整体成型模具底部，将用于支撑端8的胶料a放入注胶筒6中，开始压注，至到用于支撑端8的胶料a压注到支撑端8模4内；

e.设置硫化机温度为160℃，压力为200吨，开始硫化，硫化时间为3小时，随后拆除整体成型模具，制得成品旋转胶芯。

一种生产模具，包括密封端模具和整体成型模具；

所述密封端模具包括上模一1、中模2以及下模3，所述上模、中模2以及下模3从上至下依次安装，所述中模2开有与旋转胶芯密封端7相适配的环槽一21；

所述整体成型模具包括注胶筒6、上模二5、支撑端模4、中模2以及下模3，所述注胶筒6、上模二5、支撑端模4、中模2以及下模3从上至下依次安装，所述支撑端模4开有与旋转胶芯支撑端8相适配的环槽二41，所述环槽一21与环槽二41同轴线设置。

所述环槽一21包括上大下小的圆台型槽，所述圆台型槽沿轴线设有圆柱22。

所述环槽二41包括上部为圆柱22型、下部为上大下小圆台型的异形槽，所述异形槽沿轴线设有由两个上大下小的圆台同轴堆叠而成的中心件42。

本方案中心件42由一个大圆台和一个小圆台堆叠而成，所述大圆台的顶面为小圆台的底面。

所述上模二5开有注胶孔51，所述注胶孔51与环槽二41相对应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。