胶乳气球的生产工艺
(2022-07-15 06:11:11)
天然胶乳或合成胶乳是橡胶烃聚合物在水介质中形成稳定的胶体分散体系,"胶乳"是总称。其干燥成膜后,具有很强的延伸性能和拉断強度。人们利用这些性能,用来制造膨胀型各类气球。如探测高空气象要素的气象气球,商业广告用的节日气球,以及玩具气球等。
气象气球,用于天气预报,及远程导弹发射提供有关参数,和宇宙飞船着陆引导,气象气球是探测同溫层区间的气象数据最经济的工具之一。我国各地建有一百五十多个气象站,在北京时间七时和十九时,统一施放,收集气象数据,供对口部门参考使用。
制造气象气球的原料以天然离心浓缩胶乳或合成胶乳,輔以必不可少的作用于橡胶烃的配合剂以及能改善生产工艺和稳定生产的工艺配合剂。主要以天然浓缩胶乳制造,及少数合成胶乳也可以制造。要求总固及干胶含量高,黏度低,杂质少,机械穏定性高,颜色白的为好,橡胶树的品系以600号及107号为首选的白色胶乳。选用天然胶乳是因为其成膜性好,湿凝胶强度大,模数高,扯断伸长率大,耐寒性好,比重轻等优点。在选用合成胶乳方面,主要使用氯丁胶乳,它具有模数低,扯断伸长率高,气密性好,耐光,耐臭氧老化,耐燃,唯一不足是耐寒性差,需要加入耐寒助剂去改善。
气象气球的配方设计要点有二项,一是提高气球产品的耐寒性和低溫膨胀姓能。众所周知,大气压力随高度的增加而降低,在近地面层的空间,高度毎升高100米,气压平均降低约9.5mmHg,气球在上升过程中,其体积随大气压力的降低而不断地膨胀维持其举力和升起,气球能够膨胀的体积越大,气球升空高度就会越高,因此在配方设计中,首先要使气球在升空中获得一定的足够举力,并提供在此举力下升至要求高度上所需要的体积。另外,大气的温度在对流层顶以下,随高度增高而降低,就平均而言,递减率约为0.65摄氏度.100米,到达对流层顶时,瑥度达到最低值。在低纬度地区约为-83摄氏度,高纬度在-53摄氏度。当气球升过对流层顶之后,便进入平流层,,大气温度隨高度的增高而上升,但到平流层顶气温还在零下40度左右,故气球在上升过程中,要经受一个较长时间的冷冻过程,因此,要想气球升得高,必须使气球具有优异的耐寒性和低溫膨胀性能。在配方设计中,选用耐寒性和抗结晶性好的胶乳。天然浓缩胶乳是首选。同时还要添加耐寒性好的经过乳化的增塑剂,如DOS,DOA等,使橡胶分子间的作用力减弱,分子链节的热运动增祥,玻璃化温度降低,这样才能使气球提高耐低溫性能。其二是要提高胶乳气球的耐热氧及臭氧和耐日光老化性能。众所周知,氧化作用是橡胶最基本的老化形式,而热更会加速橡胶的氧化过程,日光具有很強的活化作用,特别是紫外光,对橡胶的危害更大,臭氧对橡胶的危害也很严重,影响升空高度,在配方设计中要加入几种针对性的防老剂并用的方法去应对,如以胺类防老剂D和抗臭氧剂4010NA及抗臭氧并用,再加入三嗪系紫外吸收剂及UV-9系列,形成综合防护体系。但要值得注意的是一般的抗氧剂,抗臭氧剂还有光敏作用,如用量过多,反会促使气球光老化。
膨胀型胶乳气球生产方法很多,根据产品规格而定,玩具气球都以自动生产线生产,节日大气球以机械法浸渍,而气象气球生产方法有两种,一种是以离子沉积法生产大球柄气象气球,还有一种是以热敏搪旋法制造的小球柄气象气球,各有优点,我国是采用大球柄离子沉积法生产。其模具为多瓣状,要求精度极高,模具材品质以柚木为最理想,耐热及吸附凝固剂均匀,多次使用不变形,因柚木资源琋缺,也有采用素瓷或塑料制造,但没有柚木材质好用。由于气象气球生产技术和工艺难度高,目前只有两家企业生产,供应国內气象部门使用及出囗。
生产工艺流程为:模型一一清洗一一浸凝固剂一一浸配合胶乳一一渂热水一一脫模一一泡洗去除凝固剂一一涂隔离剂,充气定型一一硫化一一成品
过去生产浸渍工艺多为人工加机械,现在已逐步向自动化发展,如浸渍时间数字设定自控,浸渍胶乳槽胶乳自动加胶及循环,脫模以机械手代替人工,涂隔离剂,以环保型无粉尘硬脂酸盐类取代对人体有害的滑石粉,在充气定型方面采用两次充气,即先直充,使湿球瓣鼓起,再进行橫充至设定的充气量,这种充气定型方法,避兔了一次橫向充气定型产生球体偏的缺点,在使用罐式热空气硫化工艺上,以悬挂法进行硫化,以使球膜受热均匀。
气象气球生产技术还在不断创新提高,研发快升速气象气球,提高气象气球升空举力和减少升空阻力是重要关键。以滿足气象勏门和配合太空领域使用的需要。
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