专利名称：高压无缝大型橡胶气囊及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种橡胶制品及其生产工艺，特别是涉及一种涉及骨架材料是连续的 高强度的大型橡胶制品及生产工艺，即，高压无缝大型橡胶气囊及其生产工艺。
背景技术：
高强度的橡胶制品多通过骨架材料进行增强。并采用整体成型加压的方式热硫 化。但大型橡胶制品，特别是封闭状的制品，则很难做到整体成型和整体加压的热硫化方 式生产，因为其工艺中需要很大平板硫化机或硫化罐。比较典型的大型橡胶制品是橡胶水 坝，其制备工艺是先制得硫化橡胶胶片，再用热合机将硫化橡胶胶片热压合成橡胶水坝，即 有缝橡胶水坝，其工艺称“冷黏合”。此种制品强度较低，如2米高的充气橡胶水坝，使用压 力为0. 02MPa，其远不能满足气动盾形闸形水坝和重物的起重之用，美国专利(US5713699) 公开了一种“溢流盾形间门系统及其可充气囊”，核心技术是增强型橡胶坝袋(耐压可达 0. 5MPa)。其成功地解决了现有的橡胶水坝的不足，橡胶水坝的主要不足是①使用寿命短 15年(不耐老化)；②易刺伤及滑伤(无保护，易被瓦砾碎石、树枝及木条等刺伤及滑伤)；③ 耐压(0. 02MPa)低；④易整体工程瘫痪；⑤施工、使用烦琐。但其大规模应用的“瓶径”是制造工艺复杂、对生产设备要求苛刻和成本，如制做 一个5 X細的气囊就需要直径5米的硫化罐，更重要的是在硫化工艺中没有水布的加压，坝 体各胶层极易起泡、脱层，废品率很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压无缝大型橡胶气囊及生产工艺，涉及骨架材料是 连续的高强度的大型橡胶制品及生产工艺。制造同样尺寸的气囊仅需要直径3米的硫化 罐，可达到食品卫生级，对水质不会产生二次污染。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
高压无缝大型橡胶气囊，所述橡胶气囊组成物为耐候性优异的EPDM外覆盖胶、至少四 层，彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成的骨架层、与骨架层有很好黏接 性及耐老化性的氯丁和天然并用胶构成的中胶层和气密性优异的丁基橡胶构成的内胶层； 气囊未充气时，呈扁平状的气囊，尺寸为Γ6Χ2、πι。所述的高压无缝大型橡胶气囊，所述的EPDM外覆盖胶，其组成配合的质量份数 是ENB J EPDM 4045ml00份、碳黑N220 (卡博特)50份、环烷油10份、氧化锌5份、SAl份。所述的高压无缝大型橡胶气囊，所述的氯丁和天然并用胶构成的中胶层，其胶料 组成配合的质量份数是通用氯丁橡胶50份、环氧改性天然橡胶50份、Sl份、TMTD1. 5份、 四脚状氧化锌晶须7份、BC40份、SA3份、环烷油20份、促TM8082份、氧化镁4份、老防40101 份、防老剂Dl份、叔丁基苯酚甲醛树脂30份。所述的高压无缝大型橡胶气囊，所述的高强帘子线构成的骨架层，至少四层，为双 数，彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成，每层双面挂中胶。
所述的高压无缝大型橡胶气囊，所述的高强帘子线是强度2000DTEX以上，纤维 直径大于0. 9mm,纤维单根扯断强度高于380N。高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其生产工艺流程如下(1)生胶塑炼、配合、混 炼、下片；(2)高强帘子线浸胶、挂胶；(3)滚筒旋转预成形；编织开口端纤维使其接头成连 续状，同时贴胶片；(4) 一次整体成型；(5)整体硫化；(6)边、角补强热硫化。所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，所述的滚筒旋转预成形工艺是在滚筒 钢芯上涂隔离剂后，(1)在钢芯上，按设计厚度成型内层丁基生胶片，胶片对接处坡式连接； (2)按46-56度角缠绕挂胶的帘子线双数层、不低于4层，90度角交叉上布，滚筒两端300mm 内各留无胶帘子线做预搭接处理、各帘子线层用聚丙烯膜隔开；整体上中胶胶片，胶片对接 处割坡口黏合；(3 )整体上外覆盖胶胶片，胶片对接处割坡口黏合；(4 )包加压水布，穿上胶 布护袋、防水胶布制成，进硫化罐加压0. 4MPa/30min，解开水布，沿管体轴向割开、一端开口 的气囊脱芯。所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，所述的边、角补强热硫化工艺是将整体 滚筒旋转预成形、硫化的气囊袋体的预留的开口端纤维编织，使其接头成连续状，同时贴胶 片；在热合机或鄂式平板硫化机上，进行边、角补强热硫化。所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，所述的一端开口的气囊脱芯工艺是割 开一端的开口出再加生胶片用楔形模具平板热硫化，压成楔形边。本发明的优点与效果是
本发明生产工艺操作简便、可满足高压、高强的大型无缝橡胶制品的一次成型和硫化， 生产稳定性好；所生产的大型橡胶气囊耐压强度高(使用压力达0. SMPa以上)、使用寿命超 过50年、环境卫生指标超国标要求4个数量级。主要用于气动盾形间形水坝和重物的起重 Z用ο
图1为气囊袋体的剖视图； 图2为一边开口的气囊示意图3A为外覆盖胶的拉伸强度/保持率与老化时间/温度关系图； 图;3B为Arrhenius图，即，外覆盖胶的拉伸强度保持率与老化时间-温度图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明进行详细说明。图1为气囊袋体的剖视图说明各层的相对方位，IA—外覆盖胶层、IB—46-56度角 骨架层、IC内胶层。图2为一边开口的气囊示意图，说明两相邻的骨架层(90度角交叉)；预留的开口 端纤维编织，使其接头成连续状。图3A为外覆盖胶的拉伸强度/保持率与老化时间/温度关系图，!BBSArrhenius 图(外覆盖胶的拉伸强度保持率与老化时间-温度)。注本发明的图3—图4为分析示意图，图中文字或影像不清晰并不影响对本发明 技术方案的理解。
步骤1 生胶塑炼、配合、混炼、下片
(I-I)EPDM外覆盖胶按配方(质量份数)，EPDM，100份、碳黑N220，50份、环烷油，10份、 氧化锌，5份、SA，1份。在开炼机上，按下列工艺过程操作生胶包辊一氧化锌、炭黑、硬脂酸 合油一促进剂、硫磺一混炼均勻一冷却下片(50-70 °C /小于27分钟/辊速比1. 05-1. 2 1)。 其物理机械性能如表1，使用寿命按国际标准ISO 11346 :1997，做70°C、80°C、90°C的热空 气加速老化实验，以拉伸性能外推其23°C使用寿命为79. 3年(求安全系数为2)，食品卫生 性能按国家标准GB 4806. 1-94《食品用橡胶制品卫生标准》检验性能如表2。(1-2)氯丁和天然并用的中胶层按配方(质量份数)通用氯丁橡胶，50份、环氧改 性天然橡胶，50份、S，1份、TMTD，1. 5份、四脚状氧化锌晶须，7份、BC, 40份、SA, 3份、环烷 油，20份、促TM808，2份、氧化镁，4份、老防4010，1份、防老剂D，1份、叔丁基苯酚甲醛树脂， 30份。在开炼机上，按下列工艺过程操作塑炼一配合一混炼一高温补强一低温交联一下 片。其物理机械性能如表3。(1-3)内胶层的生胶塑炼、配合、混炼、下片。步骤2 将高强帘子线浸胶后，在四联压延机上双面挂中胶层胶料，成生胶布。步骤3 上滚筒上铺覆内层丁基生胶片后，按46-56度角缠绕挂胶的帘子线双数 层(不低于4层)，90度角交叉上布，滚筒两端300mm内各留无胶帘子线做预搭接处理(各 帘子线层用聚丙烯膜隔开)；整体上中胶胶片，胶片对接处割坡口黏合；整体上外覆盖胶 胶片，胶片对接处割坡口黏合；包加压水布，穿上胶布护袋(防水胶布制成)，进硫化罐加压 0. 4MPa/30min,解开水布，沿管体轴向割开(一端开口的气囊)脱芯，即完成滚筒旋转预成 形。步骤4 将整体滚筒旋转预成形、硫化的气囊袋体的预留的开口端纤维编织，使其 接头成连续状，同时贴胶片；在热合机或鄂式平板硫化机上，进行边、角补强热硫化。步骤5 割开一端的开口出再加生胶片用楔形模具平板热硫化，压成楔形边。步骤6 在气囊偏楔形边中间打孔安装充气嘴。步骤7 封死开口楔形边，打压0. 8MPa/4小时(保压)，无泄露。测试方法
GB/T 2941-91《橡胶试样环境调节和试验的标准温度、湿度及时间》； GB/T 528-1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》(eqv ISO 37: 1994)；
GB/T 529-1999《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月形试 样)〉〉(eqv ISO 34 :1994)；
GB/T 531-1999《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》(idt ISO 7619:1986); GB/T 3512-2001《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》(neq ISO 188 1976)；
GB/T 7759-1996《硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定》(eqv ISO 815 1991)；
GB/T 7762-1987《硫化橡胶耐臭氧老化试验静态拉伸试验法》(neq ISO 1431/1 1980)；
GB/T 9865. 1-1996《硫化橡胶或热塑性橡胶样品和试样的制备第一部分物理试验(idt ISO 4461-1 :1993)；
GB/T 15256-1994《硫化橡胶低温脆性的测定(多试样法)》(eqv ISO 812 1991 ； ISO 11346 1997 ((Rubber, vulcanized or thermoplastic - Estimation of life-time and maximum temperature of use from an Arrhenius plot》； GB 4806. 1-94《食品用橡胶制品卫生标准》。实施例1
在5 X Φ 1. 5M的滚筒钢芯上，按具体实施方式
所述工艺方法，彼此90度角交错呈46度 角上高强帘子线骨架四层，帘子线纤维直径0. 9mm,纤维单根扯断强度380N。气囊未充气 时，扁平状尺寸为4X^11。实施例2
在6. 8 X Φ 3M的滚筒钢芯上，按具体实施方式
所述工艺方法，彼此90度角交错呈56度 角上高强帘子线骨架四层，帘子线纤维直径1. 2mm,纤维单根扯断强度500N。气囊未充气 时，扁平状尺寸为6X^1。实施例3
在6. 8X Φ3Μ的滚筒钢芯上，按具体实施方式
所述工艺方法，彼此90度角交错呈51度 角上高强帘子线骨架六层，帘子线纤维直径0. 9mm,纤维单根扯断强度380N。气囊未充气 时，扁平状尺寸为6X^1。从表1、表2、表3和具体实施方式
中步骤7的结果可看出本发明的高压无缝大型 橡胶气囊及生产工艺，生产工艺操作简便、可满足高压、高强的大型无缝橡胶制品的一次成 型和硫化，生产稳定性好；所生产的大型橡胶气囊耐压强度高(使用压力达0. SMPa以上)、 使用寿命超过50年、环境卫生指标超国标要求4个数量级。可以用于气动盾形间形水坝和 重物的起重之用。同时形成新的经济增长点，对材料及大型橡胶制品的相关理论和材料的应用的发 展有借鉴作用，具有重要的社会效益和经济效益。表1外覆盖胶性能
权利要求
1.高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述橡胶气囊组成物为耐候性优异的EPDM外 覆盖胶、至少四层，彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成的骨架层、与骨架 层有很好黏接性及耐老化性的氯丁和天然并用胶构成的中胶层和气密性优异的丁基橡胶 构成的内胶层；气囊未充气时，呈扁平状的气囊，尺寸为Γ6Χ2、πι。
2.根据权利要求1所述的高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述的EPDM外覆盖胶， 其组成配合的质量份数是ENB J EPDM 4045ml00份、碳黑Ν220 (卡博特)50份、环烷油10 份、氧化锌5份、SAl份。
3.根据权利要求1所述的高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述的氯丁和天然并 用胶构成的中胶层，其胶料组成配合的质量份数是通用氯丁橡胶50份、环氧改性天然橡 胶50份、S1份、TMTD1. 5份、四脚状氧化锌晶须7份、BC40份、SA3份、环烷油20份、促TM8082 份、氧化镁4份、老防40101份、防老剂Dl份、叔丁基苯酚甲醛树脂30份。
4.根据权利要求1所述的高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述的高强帘子线构 成的骨架层，至少四层，为双数，彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成，每 层双面挂中胶。
5.根据权利要求1所述的高压无缝大型橡胶气囊，其特征在于，所述的高强帘子线是 强度2000DTEX以上，纤维直径大于0. 9mm，纤维单根扯断强度高于380N。
6.高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其特征在于，其生产工艺流程如下(1)生胶塑 炼、配合、混炼、下片；(2)高强帘子线浸胶、挂胶；(3)滚筒旋转预成形；编织开口端纤维使 其接头成连续状，同时贴胶片；(4) 一次整体成型；(5)整体硫化；(6)边、角补强热硫化。
7.根据权利要求6所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其特征在于，所述的滚筒 旋转预成形工艺是在滚筒钢芯上涂隔离剂后，(1)在钢芯上，按设计厚度成型内层丁基生 胶片，胶片对接处坡式连接；(2)按46-56度角缠绕挂胶的帘子线双数层、不低于4层，90度 角交叉上布，滚筒两端300mm内各留无胶帘子线做预搭接处理、各帘子线层用聚丙烯膜隔 开；整体上中胶胶片，胶片对接处割坡口黏合；(3)整体上外覆盖胶胶片，胶片对接处割坡 口黏合；(4)包加压水布，穿上胶布护袋、防水胶布制成，进硫化罐加压0. 4MPa/30min，解开 水布，沿管体轴向割开、一端开口的气囊脱芯。
8.根据权利要求6所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其特征在于，所述的边、角 补强热硫化工艺是将整体滚筒旋转预成形、硫化的气囊袋体的预留的开口端纤维编织，使 其接头成连续状，同时贴胶片；在热合机或鄂式平板硫化机上，进行边、角补强热硫化。
9.根据权利要求7所述的高压无缝大型橡胶气囊生产工艺，其特征在于，所述的一端 开口的气囊脱芯工艺是割开一端的开口出再加生胶片用楔形模具平板热硫化，压成楔形 边。
全文摘要
高压无缝大型橡胶气囊及其生产工艺，涉及一种橡胶制品及其生产工艺，组成物为耐候性优异的EPDM外覆盖胶、至少四层(双数)彼此90度角交错呈46-56度角的连续高强帘子线构成的骨架层、氯丁和天然并用胶构成的中胶层和气密性优异的丁基橡胶构成的内胶层。其生产工艺流程(1)生胶塑炼、配合、混炼、下片；(2)高强帘子线浸胶、挂胶；(3)滚筒旋转预成形；编制开口端纤维使其接头成连续状，同时贴胶片；(4)一次整体成型；(5)整体硫化；(6)边、角补强热硫化。本发明生产工艺操作简便、生产稳定性好；橡胶气囊耐压强度高、使用寿命超过50年、环境卫生指标超国标要求4个数量级。用于气动盾形闸形水坝和重物的起重之用。
文档编号B66F3/35GK102086637SQ20101059111
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者付耕瑜, 侯放鸣, 李义茂, 王琛, 郭云峰, 陈东清, 陈尔凡 申请人:江河机电装备工程有限公司, 铁岭尔凡橡塑研发有限公司