石家庄海山实业发展总公司 河北石家庄 050208
摘要：以ＮＲ／ＣＲ共混胶为基胶，采用模具成型工艺，研制出了一种高强度、高气密性、耐屈挠橡胶胶囊。结果表明，研制产品具有高强度、高气密性和柔软性好等优点，满足用户要求。
关键词：橡胶胶囊；高强度；高气密性；可分解模设计
近年来，随着我国航空事业的迅速发展，业界对航空飞行器金属部件承压性能的要求越来越高；为满足设计要求，必须模拟飞行器金属部件工作状态，对其强度进行试验考核，以获得可靠的试验数据。高强度高气密性橡胶胶囊（以下简称胶囊）是一种由囊体和金属进、出气嘴粘贴制成的一种近似半环形充气橡胶制品。试验时，将胶囊、飞行器金属部件和承压罩一起安装在高速离心机上，通过向胶囊内注水加压达到测试金属部件强度的目的。该胶囊具有高强度、高气密性和柔软性好等优点，本文介绍了该产品研制过程。
１、实验部分
１.１主要原材料
天然橡胶（ＮＲ），１＃烟片胶，氯丁橡胶，ＣＲ１２１型，喷雾炭黑，其他助剂均为市售橡胶工业常用原材料。
１.２主要设备和仪器
开炼机，ＸＫ－１６０型；压延机，Φ６１０×１７３０；硫化罐，Φ１7００×4０００；橡胶硬度计，微机控制电子万能试验机，ＡＧＳ－Ｘ，精度０.５；电子万能材料试验机，５９６９，精度０.５；平板硫化机，ＸＬＢ－Ｄ（Ｑ）６３Ｔ；硫化橡胶脆性温度测定仪，ＸＣＹ。
１.３试样制备
使用开炼机混炼胶料，前辊温度（５５±５）℃，后辊温度（４５±５）℃。将辊距调至１～２ｍｍ，投入生胶，待其包辊后，辊距调至４～８ｍｍ，依次加入促进剂ＤＭ、防老剂４０１０ＮＡ、硬脂酸和石蜡，混炼约３ｍｉｎ；再加入喷雾炭黑、操作油、填充剂和硫化剂等，待吃料完毕后，左右割刀各３次；调小辊距，薄通３遍；放大辊距，下片，待用。停放２４ｈ，返炼，出片，使用平板硫化机硫化试样，硫化条件为１６０℃×１５ｍｉｎ。
２、结果与讨论
２.１产品结构
高强度高气密性胶囊具有近似半环形结构，由囊体和金属进、出气嘴粘贴制成。胶囊安装在金属部件和承压罩预留夹缝之间，应与空隙吻合。因此，胶囊柔软性要好，外表面应光滑平整。胶囊结构为异形结构，成型过程比较复杂；为减少产品缺陷，提高胶囊力学强度和气密性，囊壁设计成双层橡胶结构，金属进、出气嘴采用模压硫化工艺粘合；硫化模具设计成分解模块结构，且在囊体非工作面上设置工艺口，以便分解模块能从工艺口顺利取出。胶囊示意结构见图１。
图２ 胶囊工作原理
2.３胶料配方设计
根据胶囊工作环境和技术要求，为保证胶囊在特定厚度下具有高柔软性、高气密性、耐天候老化性和自粘性，笔者选用综合性能优异的ＮＲ／ＣＲ并用胶［１］为其基胶。这是因为天然橡胶是一种结晶性橡胶，自补强性大，经炭黑补强后力学性能较好，耐寒性、耐屈挠性和气密性均较好；氯丁橡胶力学性能和天然橡胶相似，采用天然橡胶和氯丁橡胶并用可提高胶囊粘合强度和耐天候性，可改善耐屈挠性和耐撕裂性。经过大量的配合试验，最终确定了胶料配方，胶料力学性能完全满足要求。基本配方（质量份）：天然橡胶，７０；氯丁橡胶，３０；氧化锌，５；氧化镁，５；石蜡，２；喷雾炭黑，１０；促进剂ＴＭＴＤ，２；促进剂ＤＭ，０.７；变压器油，５；硬脂酸，２；防老剂４０１０ＮＡ，１.５。
２.４模具设计
根据胶囊结构尺寸和工作要求，基于方便操作，确保脱模时产品不变形，减少模具因多次硫化和拆卸而发生变形，将胶囊模具设计成可分解模块结构，即由多个小模块通过螺栓连接组装而成；这样设计既便于模具加工和维修，又利于硫化后胶囊容易脱模；硫化模具示意结构见图３。胶囊金属进、出气嘴采用模压硫化工艺，其硫化模具示意结构见图４。
图５ 胶囊生产工艺流程
２.６工艺过程
２.６.１半成品准备
（１）按胶料配方称取各组分用量，混炼胶料，采用１００目筛网过滤，冷却，停放，备用。（２）压延胶片要求厚度均匀、无气泡。（３）按工艺规程制备胶液，搅拌均匀后倒入专用胶桶中，备用。（４）将金属进出气嘴粘接面喷砂并清洗，均匀涂履开姆洛克２０５胶液，干燥２０～４０ｍｉｎ；再次涂履开姆洛克２５２胶液，干燥２０～４０ｍｉｎ，待用。
２.６.２成型工艺
胶囊在内模上成型，先在模具表面和胶片粘合面分别均匀涂履２次本体胶液，每次涂履完毕需干燥２０～４０ｍｉｎ；将胶片粘贴在模具外表面，胶片和模具粘贴牢固、无缝隙，搭接部位应使用刀片切割，搭接宽度为２０～２５ｍｍ；第１层粘合完毕后，按上述方法粘贴第２层；第２层粘合完后，在模具上预留位置，粘贴模压好的金属进、出气嘴。
２.６.３硫化工艺
开始硫化前，需仔细检查囊体有无缺陷，确认无缺陷后，将胶囊半成品放在硫化平板车上；为防止胶囊受损，需在硫化平板车和胶囊接触处垫上海绵；采用卧式硫化罐硫化胶囊，硫化温度（１４３±２）℃，硫化压力（０.４±０.０２）ＭＰａ，硫化时间（８０±２）ｍｉｎ。
２.６.４卸模
在胶囊上剪开一条长约１５０ｍｍ的工艺口，将分解模块从工艺口一一取出；为了下次生产方便，需将硫化模块按编号组装起来。
２.６.５封堵工艺口
剪裁长约２００ｍｍ、宽约５０ｍｍ胶片２片，打磨胶囊工艺口内外面和胶片粘合面；使用汽油清洗、除垢，分别涂履２遍本体胶液，每遍涂履完毕后需干燥２０～４０ｍｉｎ；将胶片粘贴在工艺口内外表面，用手压辊压实，排除气泡，封好工艺口的胶囊需停放４０ｍｉｎ以上，方可在局部硫化机上热压硫化。
结语：
高强度高气密性胶囊结构设计合理，尺寸符合要求；可在试验装置中长期反复使用，而且强度高、气密性好，耐磨、耐曲挠和耐疲劳等性能良好；模具及工艺设计科学、合理；各项技术性能符合指标要求，用户满意。
参考文献：
［１］谢遂志，刘登祥，周鸣峦主编．橡胶工业手册第一分册修订版［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９２．
［２］李延林，吴宇方，翟祥国主编．橡胶工业手册第五分册修订版［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９２．
论文作者:张利
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/26
标签：胶囊论文; 气密性论文; 工艺论文; 橡胶论文; 胶料论文; 金属论文; 结构论文; 《防护工程》2019年第6期论文;