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CN110223862B - 一种安全地毯及其生产工艺 - Google Patents

一种安全地毯及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种安全地毯及其生产工艺，安全地毯包括内部电路组件以及包裹在内部电路组件外部的弹性保护层，所述弹性保护层由聚氨酯预聚体、固化剂和色浆制成，所述内部电路组件包括压力检测模块和信号整合模块，压力检测模块包括上层导电板、下层导电板以及设置在两者之间的多个隔离垫圈，上层导电板和下层导电板上设置有位置相对应的多个圆孔，隔离垫圈设置在圆孔处。本发明的安全地毯使用热塑性聚氨酯弹性体作为主体材料，聚氨酯材料的流动性强，加压硫化时，所需压力小、温度低不会对内部电路元件造成损坏。

Description

一种安全地毯及其生产工艺
技术领域
本发明涉及工业安全防护设备技术领域，具体涉及一种安全地毯及其生产工艺。
背景技术
安全地毯一种压敏式安全保护装置，当一个设定的最小重量施加在安全垫上时开关将会关闭，控制器随即发送一个停止信号给受保护的机器以停止其运动。可靠保护操作者不受各种潜在危险的伤害。安全地毯、安全垫可以用来作为区域保护，典型应用场合包括：焊接机器人、橡塑机械、装配机械、材料处理、包装机械、冲压机械、压力机械、汽车制造领域、钢铁冶金行业。与机械栅栏、滑动门、回拉限位相比，安全垫系统更加自由、灵活、省力，工作区域的全视野和全访问特性仍被保留，不仅提高安全性，而且可以减小伤害的积累。
目前，安全地毯的主体材料多使用橡胶材料，然而橡胶材料的加工工艺较为复杂，并且在成型时所需压力大，而且橡胶一般为片状，在加压时容易会对内部电路结构造成损坏，导致成品率下降。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种安全地毯及其生产工艺，使用热塑性聚氨酯弹性体作为主体材料，聚氨酯材料的流动性强，加压硫化时，所需压力小、温度低不会对内部电路元件造成损坏。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种安全地毯，包括内部电路组件以及包裹在内部电路组件外部的弹性保护层，所述弹性保护层由聚氨酯预聚体、固化剂和色浆制成，所述内部电路组件包括压力检测模块和信号整合模块，压力检测模块包括上层导电板、下层导电板以及设置在两者之间的多个隔离垫圈，上层导电板和下层导电板上设置有位置相对应的多个圆孔，隔离垫圈设置在圆孔处。
作为本发明一种安全地毯的进一步优化：所述信号整合模块包括电压检测单元、电压比较器、AFC检测电路以及双路输出驱动电路，信号整合模块是将压力检测模块的信号进行整合，并转换为开关量信号进行输出。
作为本发明一种安全地毯的进一步优化：所述固化剂为MOCA，聚氨酯预聚体由二异氰酸酯、脂肪族聚碳酸酯二醇、α-烯基磺酸钠和2,2-双-（4-甘胺氧苯）丙烷制成。
作为本发明一种安全地毯的进一步优化：所述脂肪族聚碳酸酯二醇由2-甲基-1，3-丙二醇、碳酸乙烯酯和催化剂制成。
作为本发明一种安全地毯的进一步优化：所述催化剂为氯化铝或硫酸锌。
一种安全地毯的生产工艺，包括以下步骤：
一、预热
将聚氨酯预聚体与固化剂分别进行预热，聚氨酯预聚体的预热温度为60-90℃，固化剂的预热温度为100-120℃；
二、融合
将预热好的聚氨酯预聚体、固化剂及黑色油性色浆按照80-100：6-10：0.1-0.8的重量比混合搅拌均匀，得到融合物，备用；
三、一次硫化
在模具上喷洒脱模剂，将预先组装好的内部电路组件放入模具中，把步骤的融合物注入模具中，在0.8-1.2MPa压力和100-110℃温度下硫化45-60min；
四、二次硫化
将一次硫化成型的安全地毯放入烘箱内，在110-120℃温度条件下硫化6-10h，制得安全地毯。
作为本发明一种安全地毯的生产工艺的进一步优化：所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：按重量百分比取二异氰酸酯25-35%、脂肪族聚碳酸酯二醇55-70%、α-烯基磺酸钠2-5%和2,2-双-（4-甘胺氧苯）丙烷1-5%，混合后在80-100℃温度下反应3-6h。
作为本发明一种安全地毯的生产工艺的进一步优化：所述脂肪族聚碳酸酯二醇的制备方法如下：按重量百分比取2-甲基-1，3-丙二醇35-50%、碳酸乙烯酯45-60%和氯化铝2-5%，在100-120℃下反应8-10h。
作为本发明一种安全地毯的生产工艺的进一步优化：所述内部电路组件的底部四个边角处分别设置有固定柱，在固定柱上分别插接有橡胶棒，在内部电路组件放入模具之前，先在四个固定柱上分别插上橡胶棒，然后通过四个橡胶棒放置在模具内。
有益效果
一、本发明的安全地毯选用聚氨酯材料制作弹性保护层，聚氨酯材料的流动性强，加压硫化时，所需压力小、温度低不会对内部电路元件造成损坏，可提高产品的成品率，降低生产成本；
二、本发明使用的聚氨酯预聚体以二异氰酸酯和脂肪族聚碳酸酯二醇为主要反应原料，配以α-烯基磺酸钠和2,2-双-（4-甘胺氧苯）丙烷，由上述成分适当混合组成的固化体系能够改善最终制得保护层的防水性能和耐磨性能，使得安全地毯的保护层防护能力更强，可提高安全地毯的使用寿命；
三、本发明在一次硫化成型时，在内部电路组件放入模具之前，先在内部电路组件四个边角的固定柱上分别插上橡胶棒，然后通过四个橡胶棒放置在模具内，再进行浇注和硫化，使得最终成型后的安全地毯中内部电路组件位于弹性保护层的中部，可提升产品的品质和使用效果。
附图说明
图1为本发明安全地毯中压力检测模块的结构示意图；
图2为本发明安全地毯中信号整合模块的电气原理图；
图中标记：1、弹性保护层，2、上层导电板，3、下层导电板，4、隔离垫圈。
具体实施方式
以下结合具体实施方式进一步对本发明的技术方案进行阐述。
实施例1
如图所示：一种安全地毯，包括内部电路组件以及包裹在内部电路组件外部的弹性保护层1。弹性保护层1由聚氨酯预聚体、固化剂和色浆制成，固化剂为MOCA，聚氨酯预聚体由二异氰酸酯、脂肪族聚碳酸酯二醇、α-烯基磺酸钠和2,2-双-（4-甘胺氧苯）丙烷制成。聚碳酸酯二醇由2-甲基-1，3-丙二醇、碳酸乙烯酯和催化剂制成，催化剂为氯化铝或硫酸锌。内部电路组件包括压力检测模块和信号整合模块，压力检测模块包括上层导电板2、下层导电板3以及设置在两者之间的多个隔离垫圈4，上层导电板2和下层导电板3上设置有位置相对应的多个圆孔，隔离垫圈4设置在圆孔处。信号整合模块包括电压检测单元、电压比较器、AFC检测电路以及双路输出驱动电路，信号整合模块是将压力检测模块的信号进行整合，并转换为开关量信号进行输出。
上层导电板2和下层导电板3的厚度为1mm，圆孔尺寸直径3-4mm（圆孔小于3mm连接强度不够，圆孔过大会导致无效面积增大，圆孔以间距85mm矩形阵列分布）。隔离垫圈4的厚度为0.5mm，以0.5mm隔离垫圈隔开来保证安全地毯可以在3kg/c㎡的物体施压时可以触发信号，当压力过大时保证金属导电板不会变形损坏。在上下金属导电板的两端各引出两根传输线接到信号整合模块。
实施例2
一种安全地毯的生产工艺，包括以下步骤：
脂肪族聚碳酸酯二醇的制备：按重量百分比取2-甲基-1，3-丙二醇35%、碳酸乙烯酯60%和氯化铝5%，在110℃下反应10h。
聚氨酯预聚体的制备：按重量百分比取二异氰酸酯35%、脂肪族聚碳酸酯二醇55%、α-烯基磺酸钠5%和2,2-双-（4-甘胺氧苯）丙烷5%，混合后在90℃温度下反应4h。
一、预热
将聚氨酯预聚体与固化剂分别进行预热，聚氨酯预聚体的预热温度为60-90℃，固化剂的预热温度为100-120℃。
二、融合
将预热好的聚氨酯预聚体、固化剂及黑色油性色浆按照80：10：0.4的重量比混合搅拌均匀，得到融合物，备用。
三、一次硫化
在模具上喷洒脱模剂，将预先组装好的内部电路组件放入模具中，把步骤的融合物注入模具中，在1.0MPa压力和110℃温度下硫化50min。
四、二次硫化
将一次硫化成型的安全地毯放入烘箱内，在110℃温度条件下硫化10h，制得安全地毯。
对安全地毯的弹性保护层进行性能测试，结果如下：硬度/邵A：86，脱模时间/min：25，拉伸强度/MPa:45,撕裂强度/N/mm：120，伸长率/%：600，阿克隆磨耗/mm3:0.018，不透水性/0.3MPa：2h不透水。
实施例3
一种安全地毯的生产工艺，包括以下步骤：
脂肪族聚碳酸酯二醇的制备：按重量百分比取2-甲基-1，3-丙二醇50%、碳酸乙烯酯45%和硫酸锌5%，在120℃下反应8h。
聚氨酯预聚体的制备：按重量百分比取二异氰酸酯25%、脂肪族聚碳酸酯二醇70%、α-烯基磺酸钠2%和2,2-双-（4-甘胺氧苯）丙烷3%，混合后在80℃温度下反应6h。
一、预热
将聚氨酯预聚体与固化剂分别进行预热，聚氨酯预聚体的预热温度为60℃，固化剂的预热温度为120℃。
二、融合
将预热好的聚氨酯预聚体、固化剂及黑色油性色浆按照100：6：0.8的重量比混合搅拌均匀，得到融合物，备用。
三、一次硫化
在模具上喷洒脱模剂，将预先组装好的内部电路组件放入模具中，把步骤的融合物注入模具中，在1.2MPa压力和100℃温度下硫化50min。
四、二次硫化
将一次硫化成型的安全地毯放入烘箱内，在120℃温度条件下硫化8h，制得安全地毯。
对安全地毯的弹性保护层进行性能测试，结果如下：硬度/邵A：0，脱模时间/min：35，拉伸强度/MPa:55,撕裂强度/N/mm：110-，伸长率/%：500，阿克隆磨耗/mm3:0.021，不透水性/0.3MPa：2h不透水。
实施例4
一种安全地毯的生产工艺，包括以下步骤：
脂肪族聚碳酸酯二醇的制备：按重量百分比取2-甲基-1，3-丙二醇48%、碳酸乙烯酯50%和氯化铝2%，在115℃下反应9h。
聚氨酯预聚体的制备：按重量百分比取二异氰酸酯30%、脂肪族聚碳酸酯二醇67%、α-烯基磺酸钠2%和2,2-双-（4-甘胺氧苯）丙烷1%，混合后在100℃温度下反应5h。
一、预热
将聚氨酯预聚体与固化剂分别进行预热，聚氨酯预聚体的预热温度为70℃，固化剂的预热温度为120℃。
二、融合
将预热好的聚氨酯预聚体、固化剂及黑色油性色浆按照90：8：0.5的重量比混合搅拌均匀，得到融合物，备用。
三、一次硫化
在模具上喷洒脱模剂，将预先组装好的内部电路组件放入模具中，把步骤的融合物注入模具中，在0.8压力和110℃温度下硫化45min。
四、二次硫化
将一次硫化成型的安全地毯放入烘箱内，在115℃温度条件下硫化8h，制得安全地毯。
对安全地毯的弹性保护层进行性能测试，结果如下：硬度/邵A：90，脱模时间/min：30，拉伸强度/MPa:50,撕裂强度/N/mm：110，伸长率/%：450，阿克隆磨耗/mm3:0.020，不透水性/0.3MPa：2h不透水。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种安全地毯的生产工艺，安全地毯包括内部电路组件以及包裹在内部电路组件外部的弹性保护层（1），所述弹性保护层（1）由聚氨酯预聚体、固化剂和色浆制成，所述内部电路组件包括压力检测模块和信号整合模块，信号整合模块包括电压检测单元、电压比较器、AFC检测电路以及双路输出驱动电路，信号整合模块是将压力检测模块的信号进行整合，并转换为开关量信号进行输出，压力检测模块包括上层导电板（2）、下层导电板（3）以及设置在两者之间的多个隔离垫圈（4），上层导电板（2）和下层导电板（3）上设置有位置相对应的多个圆孔，隔离垫圈（4）设置在圆孔处，其特征在于：生产工艺包括以下步骤：
一、预热
将聚氨酯预聚体与固化剂MOCA分别进行预热，聚氨酯预聚体的预热温度为60-90℃，固化剂MOCA的预热温度为100-120℃；
所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：按重量百分比取二异氰酸酯25-35%、脂肪族聚碳酸酯二醇55-70%、α-烯基磺酸钠2-5%和2,2-双-（4-甘胺氧苯）丙烷1-5%，混合后在80-100℃温度下反应3-6h；
所述脂肪族聚碳酸酯二醇的制备方法如下：按重量百分比取2-甲基-1，3-丙二醇35-50%、碳酸乙烯酯45-60%和氯化铝2-5%，在100-120℃下反应8-10h；
二、融合
将预热好的聚氨酯预聚体、固化剂MOCA及黑色油性色浆按照80-100：6-10：0.1-0.8的重量比混合搅拌均匀，得到融合物，备用；
三、一次硫化
在模具上喷洒脱模剂，将预先组装好的内部电路组件放入模具中，把步骤的融合物注入模具中，在0.8-1.2MPa压力和100-110℃温度下硫化45-60min；
四、二次硫化
将一次硫化成型的安全地毯放入烘箱内，在110-120℃温度条件下硫化6-10h，制得安全地毯。
2.如权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述内部电路组件的底部四个边角处分别设置有固定柱，在固定柱上分别插接有橡胶棒，在内部电路组件放入模具之前，先在四个固定柱上分别插上橡胶棒，然后通过四个橡胶棒放置在模具内。
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