《一種氣象氣球及其生產方法》是中橡集團株洲橡膠塑膠工業研究設計院於2009年4月6日申請的專利，該專利的公布號為CN101526630，授權公布日為2009年9月9日，發明人是肖迪娥。
《一種氣象氣球及其生產方法》生產方法：氣象氣球的質量為700～800克，球身長度為205-255厘米，球柄寬度為9～10厘米，球柄長度為10～14厘米。其原料由固體原料、油性原料、膠性原料組成，固體原料的組成及重量比為：離心濃縮天然膠乳100份、氫氧化鉀0～0.30份、酪素0～0.15份、平平加00～0.10份、硫磺1.00～3份、防D1.00～2份、4010NA1.00～2份、促PX1.50～3份、氧化鋅0.20～5份、油性原料為機械油，重量比為7.00～10.0份，膠性原料為氯丁膠乳，氯丁膠乳的添加量按固體原料和油性原料的混合物與氯丁膠乳混合重量比為1∶10添加。其原料配方中增加了氯丁膠乳，提高了氣象氣球的防老化性能和整體加工性能，確保氣球流線型外觀，提高球皮的均勻程度，使球皮在施放過程中均勻膨脹。
2018年12月20日，《一種氣象氣球及其生產方法》獲得第二十屆中國專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種氣象氣球及其生產方法
- 公告號：CN101526630
- 授權日：2009年9月9日
- 申請號：2009100430691
- 申請日：2009年4月6日
- 申請人：中橡集團株洲橡膠塑膠工業研究設計院
- 地址：湖南省株洲市荷塘區新華東路818號
- 發明人：肖迪娥
- Int.Cl.：G01W1/08(2006.01)I; C08L7/02(2006.01)I; C08L11/02(2006.01)I
- 代理機構：長沙新裕智慧財產權代理有限公司
- 代理人：劉熙
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
氣象氣球是探測空中氣象要素普遍採用的一種運載工具。不僅用於氣象部門進行氣象要素探測，提供氣象保障條件，而且是部隊執行航天、航空、航海、作戰等國防科研和軍事行動任務時所必不可少的氣象測試手段。截至2009年4月6日，由於工業發展迅猛，地理環境變化大，全球氣候變暖，各地氣象要素髮生了許多變化，氣象氣球應適應大氣層中不斷變化的複雜的氣象要素。隨著科學技術的發展，新型電子探空儀的普及、新型雷達的套用，對探空氣球的升空高度提出了更高的要求。750克氣象氣球是常用的氣象氣球，它的升空高度在28000m左右。經申請人跟蹤現有技術中750克氣象氣球在中國部分氣象台站的施放情況，同一批氣象氣球在中國南方施放效果很好，而到中國北方施放效果卻不一定理想，在晚上施放效果很好，而在早晨施放卻不理想，這說明現有技術生產的氣象氣球適應性較差。究其原因，有以下影響因素：
A、臭氧濃度。探空氣球是氣球是在臭氧濃度較高的情況下使用，距地面20000-28000米處臭氧濃度達到最大值（7-14）。
B、紫外線強度。紫外線的強烈輻射會引起膠膜的龜裂。
C、太陽光照射的角度和強弱。氣球在升空過程中隨大氣密度的減少而膨脹，估計升到30000米左右其直徑要膨脹到原來的4倍左右，面積膨脹到原來的16倍左右，體積膨脹到原來的64倍左右，原厚度為0.2毫米左右的球膜到30000米高空以達到0.005毫米以下，與陽光照射的角度和強弱有關，即清晨陽光照射的角度和強度比傍晚大。現有技術中氣球的配方所生產的氣象氣球的升空高度存在早晚差，傍晚比清晨平均升空高度約高標準2300米。
D、升空時間。氣球離開地面，升空歷時都在80分鐘以上，太陽光較長時間的曝曬也加速球膜的老化。
E、天然膠乳的質量。隨著近幾年科學技術的不斷發展，各生產膠乳的農場為了提高橡膠樹的產膠量，大量使用生長素，所產的膠乳與原來相比，質量差異太大。
現有技術氣球一直沿用70年代的老配方、老工藝，原氣象氣球配方為：離心濃縮天然膠乳100份、氫氧化鉀0.30份、酪素0.15份、硫磺1.00份、防D1.00份、4010NA1.00份、促PX1.50份、氧化鋅0.20份、機械油7.00份，沒有根據原材料的變化進行調整。
發明內容
專利目的
《一種氣象氣球及其生產方法》的目的在於提供一種氣象氣球，它適應於探測28000m以上高空氣象要素的要求，具有升空高度高，氣球使用時間長、耐老化性能好、能有效克服早晚差等優點。
《一種氣象氣球及其生產方法》的另一個目的在於提供一種氣象氣球的生產方法，所生產的氣象氣球能適應於探測28000m以上高空氣象要素的要求，它具有優良的耐老化性能，滿足28000m以上高空工作需要。
技術方案
一種氣象氣球的生產方法，它的原料由固體原料、油性原料、膠性原料組成，所述的固體原料的組成及重量比為：離心濃縮天然膠乳100份、氫氧化鉀0～0.30份、酪素0～0.15份、平平加O（十二烷基聚氧乙烯醚）0～0.10份、硫磺1.00～3份、防D（N-苯基-2-萘胺）1.00～2份、4010NA（N-苯基-N’-異丙基-對苯二胺）1.00～2份、促PX（乙基-苯基-二硫代氨基甲酸鋅）1.50～3份、氧化鋅0.20～5份、所述的油性原料為機械油，重量比為7.00～10.0份，所述的膠性原料為氯丁膠乳，所述的氯丁膠乳的添加量按固體原料和油性原料的混合物與氯丁膠乳混合重量比為1∶10添加。
作為對《一種氣象氣球及其生產方法》的進一步改進，所述的固體原料的組成及重量比為：離心濃縮天然膠乳100份、氫氧化鉀0.20份、酪素0.15份、平平加O0.05份、硫磺1.00份、防D2.00份、4010NA2份、促PX2.50份、氧化鋅0.5份、所述的機械油的重量比為7.00份。
作為對《一種氣象氣球及其生產方法》的進一步改進，所述的原料配製方法為：先將各種的不溶於水的固體粉末原料製成水分散體，將溶於水的固體粉末原料配製成溶液，將油性原料配製成乳狀液，再將所得水分散體和所得溶液混合成固體原料混合溶液，將固體原料混合溶液與乳狀液混合，最後將所得混合物與氯丁膠乳混合。
一種氣象氣球，其特徵在於：它的質量為700～800克，球身長度為205-255厘米，球柄寬度為9～10厘米，球柄長度為10～14厘米。
作為對《一種氣象氣球及其生產方法》的進一步改進，所述的氣象氣球的球柄厚度為0.1～0.2毫米，球皮頂部、柄部與球腰部之間的厚度差控制在0.03毫米以內。
改善效果
《一種氣象氣球及其生產方法》的方法考慮天然膠乳整體質量有所下降的特點，在其原料配方中增加了氯丁膠乳，且是在固體原料和油性混合物混合後再以助劑的方式加入使用，提高了氣象氣球的防老化性能，另一方面，在固體原料中增加平平加O，可使氯丁膠乳與天然膠乳有效均勻混合，提高整體加工性能，在定型工藝確保氣球流線型外觀，提高球皮的均勻程度，並將氣象氣球的規格尺寸限定在一定的範圍，即保證氣球上、中、下各部分球皮厚度的一致性，使球皮在施放過程中均勻膨脹，使球皮受到內部空氣壓力時所產生的應力分布均勻，提高氣球的爆炸直徑，從而延緩氣球爆炸的時間，為氣球不斷上升提供了保障，對提高氣球平均升空高度起到了關鍵作用。
《一種氣象氣球及其生產方法》通過對氣象氣球的外形尺寸的限定，使其在升空時的體積膨脹過程中球膜能均勻減薄，在一定的重量範圍內，使其球膜在氣象氣球爆破前能減薄到最小值，從而使氣象氣球達到最佳的升空高度。
技術領域
《一種氣象氣球及其生產方法》涉及一種探測空中氣象的運載工具及其生產方法，特別涉及一種氣象氣球及其生產方法。
權利要求
1.一種氣象氣球的生產方法，其特徵在於：它的原料由固體原料、油性原料、膠性原料組成，所述的固體原料的組成及重量比為：離心濃縮天然膠乳100份、氫氧化鉀0～0.30份、酪素0～0.15份、平平加O0～0.10份、硫磺1.00～3份、防D1.00～2份、4010NA1.00～2份、促PX1.50～3份、氧化鋅0.20～5份、所述的油性原料為機械油，重量比為7.00～10.0份，所述的膠性原料為氯丁膠乳，所述的氯丁膠乳的添加量按固體原料和油性原料的混合物與氯丁膠乳混合重量比為1∶10添加。
2.根據權利要求1所述的氣象氣球的生產方法，其特徵在於：所述的固體原料的組成及重量比為：離心濃縮天然膠乳100份、氫氧化鉀0.20份、酪素0.15份、平平加O0.05份、硫磺1.00份、防D2.00份、4010NA2份、促PX2.50份、氧化鋅0.5份、所述的機械油的重量比為7.00份。
3.根據權利要求1或2所述的氣象氣球的生產方法，其特徵在於：所述的原料配製方法為：先將各種不溶於水的固體粉末原料製成水分散體，將溶於水的固體粉末原料配製成溶液，將油性原料配製成乳狀液，再將所得水分散體和所得溶液混合成固體原料混合溶液，將固體原料混合溶液與乳狀液混合，最後將所得混合物與氯丁膠乳混合。
4.一種如權利要求1-3任一項所述的生產方法生產的氣象氣球，其特徵在於：它的質量為700～800克，球身長度為205-255厘米，球柄寬度為9～10厘米，球柄長度為10～14厘米。
5.根據權利要求4所述的氣象氣球，其特徵在於：所述的氣象氣球的球柄厚度為0.1～0.2毫米，球皮頂部、柄部與球腰部之間的厚度差控制在0.03毫米以內。
實施方式
- 實施例1
上述發明內容中氣象氣球的生產方法，它的原料由固體原料、油性原料、膠性原料組成，所述的固體原料的組成及重量比為：離心濃縮天然膠乳100份、氫氧化鉀0.30份、酪素0.15份、平平加O0.10份、硫磺3份、防D2份、4010NA2份、促PX3份、氧化鋅5份、所述的油性原料為機械油，重量比為10.0份，膠性原料為氯丁膠乳，氯丁膠乳的添加量按固體原料和油性原料的混合物與氯丁膠乳混合重量比為1∶10添加。
原料配製方法為：先將各種的不溶於水的固體粉末原料製成水分散體，將溶於水的固體粉末原料配製成溶液，將油性原料配製成乳狀液，再將所得水分散體和所得溶液混合成固體原料混合溶液，將固體原料混合溶液與乳狀液混合，最後將所得混合物與氯丁膠乳混合。按常規方法進行加工生產，即：將模型先浸漬凝固劑，然後浸到上述配合膠乳槽中，浸漬5分鐘後，提出，停放膠凝，浸漬到50度熱水中3分鐘，把膠膜從模型上脫下，膠膜洗滌乾淨，塗上隔離劑，充氣到2.7米直徑後定型一小時，放氣後整理硫化，得到包含1#成品氣象氣球的一批產品。
1#成品氣象氣球的質量為800克，球身長度為255厘米，球柄寬度為10厘米，球柄長度為14厘米，氣象氣球的球柄厚度為0.2毫米，球皮頂部、柄部與球腰部之間的厚度差控制在0.03毫米以內。
- 實施例2
一種氣象氣球的生產方法，它的原料由固體原料、油性原料、膠性原料組成，所述的固體原料的組成及重量比為：固體原料的組成及重量比為：離心濃縮天然膠乳100份、氫氧化鉀0.20份、酪素0.15份、平平加O0.05份、硫磺1.00份、防D2.00份、4010NA2份、促PX2.50份、氧化鋅0.5份、油性原料為機械油，重量比為7.00份，膠性原料為氯丁膠乳，氯丁膠乳的添加量按固體原料和油性原料的混合物與氯丁膠乳混合重量比為1∶10添加。原料配製方法為：先將各種的不溶於水的固體粉末原料製成水分散體，將溶於水的固體粉末原料配製成溶液，將油性原料配製成乳狀液，再將所得水分散體和所得溶液混合成固體原料混合溶液，將固體原料混合溶液與乳狀液混合，最後將所得混合物與氯丁膠乳混合。按常規方法進行加工生產，即：將模型先浸漬凝固劑，然後浸到上述配合膠乳槽中，浸漬5分鐘後，提出，停放膠凝，浸漬到50度熱水中3分鐘，把膠膜從模型上脫下，膠膜洗滌乾淨，塗上隔離劑，充氣到2.7米直徑後定型一小時，放氣後整理硫化，得到包含2#成品氣象氣球的一批產品。
2#成品氣象氣球的質量為750克，球身長度為220厘米，球柄寬度為9厘米，球柄長度為12厘米，氣象氣球的球柄厚度為0.15毫米，球皮頂部、柄部與球腰部之間的厚度差控制在0.03毫米以內。
- 實施例3
一種氣象氣球的生產方法，它的原料由固體原料、油性原料、膠性原料組成，所述的固體原料的組成及重量比為：離心濃縮天然膠乳100份、平平加O0～0.10份、硫磺1.0份、防D1.00份、4010NA1.00份、促PX1.50份、氧化鋅0.20份、油性原料為機械油，重量比為7.00份，膠性原料為氯丁膠乳，氯丁膠乳的添加量按固體原料和油性原料的混合物與氯丁膠乳混合重量比為1∶10添加。
原料配製方法為：先將各種的不溶於水的固體粉末原料製成水分散體，將溶於水的固體粉末原料配製成溶液，將油性原料配製成乳狀液，再將所得水分散體和所得溶液混合成固體原料混合溶液，將固體原料混合溶液與乳狀液混合，最後將所得混合物與氯丁膠乳混合。按常規方法進行加工生產，即：將模型先浸漬凝固劑，然後浸到上述配合膠乳槽中，浸漬5分鐘後，提出，停放膠凝，浸漬到50度熱水中3分鐘，把膠膜從模型上脫下，膠膜洗滌乾淨，塗上隔離劑，充氣到2.7米直徑後定型一小時，放氣後整理硫化，得到包含3#成品氣象氣球的一批產品。
3#成品氣象氣球的質量為700克，球身長度為205厘米，球柄寬度為9厘米，球柄長度為10厘米，氣象氣球的球柄厚度為0.1毫米，球皮頂部、柄部與球腰部之間的厚度差控制在0.03毫米以內。
所得產品的物理性能如表一所示。
施放結果：
從2003年6月～2003年9月，先後在長沙、南昌、南寧、鄭州、北京等地施放了上述實施例中得到的36個氣球，平均高度30044米（除去一個失蹤，一個颱風影響），28000米以上的有效率為91.1％，其中早7:15放球平均高度30270.0米，晚19:15放球平均高度29866.5米，早上28000米有效率93％，晚上28000米有效率89.5％。
2004年3、4月份在桂林共施放了上述實施例中得到的90個氣象氣球有效數據為87個，平均高度為29838.11米；28000米有效率88.45％；30000米有效率64.68％。在北京觀象台3～6份的平均施放高度分別為29026米、29144米、29302米、29040米，28000米有效率分別為83.9％、80.0％、91.0％、88.0％。
試樣編號 | 扯斷伸長率 (％ ) | 拉伸強度 (Mpa) |
1# | 730 | 21.1 |
2# | 700 | 19.5 |
3# | 680 | 20.3 |
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種氣象氣球及其生產方法》獲得第二十屆中國專利獎優秀獎。
