CN104343104B

CN104343104B - 高压无搭接双气囊橡胶坝及其生产工艺

Info

Publication number: CN104343104B
Application number: CN201410619889.1A
Authority: CN
Inventors: 陈尔凡; 付耕瑜
Original assignee: TIELING ERFAN RUBBER PLASTIC RESEARCH AND DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: TIELING ERFAN RUBBER PLASTIC RESEARCH AND DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2018-08-21
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: CN104343104A

Abstract

本发明公开了一种高压无搭接双气囊橡胶坝及其生产工艺，涉及骨架材料是连续的高强度的大型橡胶制品。其未充气时，扁平状气囊尺寸为18‑25mm厚×6~12m长×4~6m宽，固定边端呈楔形封口，中间有充气嘴，其挡水高度4‑8m。其组成物为耐候性优异的四脚状氧化锌晶须补强活化的EPDM外覆盖胶、骨架层及与骨架层有很好黏接性及耐老化性的马来酸酐改性氯化聚乙烯橡胶构成的中胶层和气密性优异的改性丁基橡胶构成的气密内胶层。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1.0MPa以上、使用寿命超过50年。主要用于气动钢盾橡胶水坝。

Description

高压无搭接双气囊橡胶坝及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种高压无搭接双气囊橡胶坝及其生产工艺，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。特别适用于气动钢盾橡胶水坝。

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，搭接后再用热合机将硫化橡胶胶片热压合成橡胶水坝，即“无缝”橡胶水坝，其工艺实质“冷黏合”（尽管是热压合）。此种制品强度较低，其远不能满足较高水头的橡胶坝及气动钢盾橡胶水坝和其它有较重负荷所用的装置。前期所发明的专利（ZL 201010591116.9）公开了一种“高压无缝大型橡胶气囊及生产工艺”，核心技术是增强型橡胶坝袋（耐压可达0.8MPa）。其成功地解决了现有的橡胶水坝的不足。

但其橡胶气囊未充气时，扁平状气囊尺寸为4~6×2~4m，挡水高度只能达4米左右；其气囊预留了开口端，给安装时增加密封的难度；其内层胶（气密层）为丁基橡胶，与外覆盖胶和中胶层存在着硫化不同步的情况。

而本发明的进步体现在：采用双气囊，加大了尺寸，使挡水高度可达8米；本气囊是密闭的整体；气密层与外覆盖胶层和中胶层实现了共硫化，整体材料浑然一体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压无搭接双气囊橡胶坝及生产工艺，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。

本发明生产工艺操作简便、可满足高压、高强的无搭接双气囊橡胶坝的一次成型和硫化，生产稳定性好；所生产的无搭接双气囊耐压强度高（使用压力达1.0MPa以上）、挡水高度8米的要求。主要用于气动钢盾橡胶水坝及其它有较重负荷所用的装置之用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

（1）分别将四脚晶须补强活化的EPDM外覆盖胶、马来酸酐接枝改性氯化聚乙烯橡胶的中胶层和改性丁基橡胶内胶层的生胶分别塑炼、配合、混炼、下片；（2）将高强帘子线或钢丝绳（骨架层）浸胶、挂胶；（3）上滚筒上铺覆内层改性丁基生胶片后，按45-56度角缠绕挂胶的骨架双数层（不低于6层），90度角交叉上布，滚筒两端300mm内各留无胶帘子线/钢丝绳做预搭接处理（各骨架层用聚丙烯膜隔开）；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；（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；（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；同时将开口硫化封口。

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、高强的无搭接双气囊的一次成型和共硫化，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1.0MPa以上）、挡水高度可达8米。

附图说明

图1为本发明中双气囊的形状示意图，1-气囊；2-充放气嘴；3-通气口。

图2为①本发明的双气囊用于气动钢盾橡胶水坝充气时的结构示意图，4-橡胶坝地基；5-钢盾挡水板；6-锚固件。

具体实施方式

步骤1：生胶塑炼、配合、混炼、下片。

（1-1）EPDM外覆盖胶：按配方（质量份数），EPDM，100份、碳黑，30-50份、直链环烷油，10-30份、四脚状氧化锌晶须，1-5份、SA，1-5份。在开炼机上，按下列工艺过程操作：生胶包辊→四脚状氧化锌晶须、炭黑、硬脂酸合油→促进剂、硫磺→混炼均匀→冷却下片（50-70℃/小于27分钟/辊速比1.05-1.2:1）。其物理机械性能如表1。

（1-2）马来酸酐接枝改性氯化聚乙烯橡胶的中胶：按配方（质量份数）改性氯化聚乙烯橡胶（接枝率2-10%），100份；过氧化二异丙苯（DCP），1-5份；三聚异氰酸三烯丙酯（TAIC），2-6份；轻质碳酸钙，20-60份；白炭黑，20-60份；半补强炭黑，20-60份；活性氧化镁，5-15份；DOS，10-20份；DOP，10-20份。在开炼机上，按下列工艺过程操作：塑炼→配合→混炼→高温补强→低温交联→下片。其物理机械性能如表2。

（1-3）改性丁基橡胶构成的气密（内胶）胶，生胶塑炼、配合、混炼、下片。

步骤2：将高强骨架线/绳浸胶后，在四联压延机上双面挂中胶层胶料，成生胶布。

步骤3：上滚筒上铺覆内层改性丁基生胶片后，按45-56度角缠绕挂胶的帘子线/钢丝绳双数层（不低于6层），90度角交叉上布，滚筒两端300mm内各留无胶帘子线/钢丝绳做预搭接处理（各层用聚丙烯膜隔开）；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骨架编织，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通气口和充放气嘴。

步骤7：封死开口楔形边，打压1.2MPa/4小时（保压），无泄露。

性能测试：

GB/T 2941-92006《橡胶试样环境调节和试验的标准温度、湿度及时间》；

GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》；

GB/T 529-2008《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）》；

GB/T 531-2008《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》；

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》；

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》；

GB/T 7762-2003《硫化橡胶耐臭氧老化试验静态拉伸试验法》；

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》；

GB/T 15256-1994《硫化橡胶低温脆性的测定（多试样法）》。

实施例 1

在12.3×Φ4.0m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45度角上高强帘子线骨架8层，帘子线纤维直径0.9mm，纤维单根扯断强度500N。气囊未充气时，扁平状尺寸为12×6m。

实施例 2

在12.3×Φ4.0m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6层，钢丝绳直径0.5mm，单根扯断强度1000N。气囊未充气时，扁平状尺寸为12×6m。

实施例 3

在6.8×Φ2.7m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6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6×4m。

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、高强的无搭接双气囊橡胶坝及生产工艺，生产工艺操作简便、可满足高压、高强的无搭接双气囊橡胶坝的一次成型和共硫化，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1.0MPa以上）、挡水高度可达8米。主要用于气动钢盾橡胶水坝及其它有较重负荷所用的装置之用。

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

注：在权利要求组成配比范围内

表2 中胶性能

注：在权利要求组成配比范围内

表3 气密胶性能

Claims

1.一种高压无搭接一次成型的双气囊橡胶坝，涉及骨架材料是连续的高强度的大型橡胶制品，其特征在于：

双气囊未充气时，扁平状气囊尺寸为18-25mm厚×6~12m长×4~6m宽，固定边端呈楔形封口，中间有充气嘴，其挡水高度在4-8m；

其组成物为耐候性优异的四脚状氧化锌晶须补强活化的EPDM外覆盖胶、至少六层的双数彼此90度角交错呈45-56度角的连续高强帘子线或钢丝构成的骨架层、与骨架层有很好黏接性及耐老化性的马来酸酐接枝改性氯化聚乙烯橡胶构成的中胶层和气密性优异的改性丁基橡胶构成的气密内胶层；

所述EPDM外覆盖胶，其组成配合的质量份数是：ENB J EPDM 4045m，100份；碳黑卡博特，30-50份；直链环烷油，10-30份；四脚状氧化锌晶须，1-5份；SA，1-5份；

所述的马来酸酐接枝改性氯化聚乙烯橡胶构成的中胶层，其胶料组成配合的质量份数是：接枝率2-10%的马来酸酐接枝改性氯化聚乙烯橡胶，100份；过氧化二异丙苯DCP，1-5份；三聚异氰酸三烯丙酯TAIC，2-6份；轻质碳酸钙，20-60份；白炭黑，20-60份；半补强炭黑，20-60份；活性氧化镁，5-15份；DOS，10-20份；DOP，10-20份；

所述的改性丁基橡胶构成的气密内胶层，是马来酸酐接枝改性溴化丁基橡胶。

2.按照权利要求1所述的一种高压无搭接一次成型的双气囊橡胶坝，其特征在于：所述骨架层，是至少六层双数彼此90度角交错呈45-56度角的连续高强骨架绳构成，每层需双面挂中胶。

3.按照权利要求2所述的一种高压无搭接一次成型的双气囊橡胶坝，其特征在于：所述连续高强骨架绳,是合成纤维帘子线或合股钢丝绳，线或绳单根直径大于0.5mm，单丝扯断强度高于500N。

4.如权利要求1或2或3所述的一种高压无搭接一次成型的双气囊橡胶坝的生产工艺，其特征在于：其工艺流程为：

步骤1：生胶塑炼、配合、混炼、下片；

（1-1）EPDM外覆盖胶：其组成配合的质量份数是，EPDM，100份、碳黑，30-50份、直链环烷油，10-30份、四脚状氧化锌晶须，1-5份、SA，1-5份；在开炼机上，按下列工艺过程操作：生胶包辊→四脚状氧化锌晶须、炭黑、硬脂酸合油→促进剂、硫磺→混炼均匀→冷却下片，50-70℃/小于27分钟/辊速比1.05-1.2:1；

（1-2）马来酸酐接枝改性氯化聚乙烯橡胶的中胶：其组成配合的质量份数是，接枝率2-10%的改性氯化聚乙烯橡胶，100份；过氧化二异丙苯DCP，1-5份；三聚异氰酸三烯丙酯TAIC，2-6份；轻质碳酸钙，20-60份；白炭黑，20-60份；半补强炭黑，20-60份；活性氧化镁，5-15份；DOS，10-20份；DOP，10-20份；在开炼机上，按下列工艺过程操作：塑炼→配合→混炼→高温补强→低温交联→下片；

（1-3）改性丁基橡胶构成的气密内胶，生胶塑炼、配合、混炼、下片；

步骤2：将高强骨架线/绳浸胶后，在四联压延机上双面挂中胶层胶料，成生胶布；

步骤3：上滚筒上铺覆内层改性丁基生胶片后，按45-56度角缠绕挂胶的帘子线/钢丝绳双数层、不低于6层，90度角交叉上布，滚筒两端300mm内各留无胶帘子线/钢丝绳做预搭接处理，各层用聚丙烯膜隔开；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，穿上防水胶布制成的胶布护袋，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骨架编织，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：割开一端的开口处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通气口和充放气嘴；

步骤7：封死开口楔形边。