CN107263777A - 一种橡胶制品的硫化模具、装置及硫化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种橡胶制品的硫化模具，包括从上至下依次设置的上模、中模及下模；中模内部竖直中空形成模腔，中模下端位于模腔下部开口端向外凸出形成定位台阶；中模中部内侧绕模腔侧壁设置有封闭的导油腔，中模外侧面还间隔设置有连接孔；上模下端向外凸出形成有凸台；凸台设置在模腔上部开口端；上模中部还设置有多个注胶孔，多个注胶孔均连通模腔；下模中部内凹形成有定位槽，定位台阶设置在定位槽内。同时，本发明还公开了一种橡胶制品的硫化装置及硫化方法。本发明通过上模可直接施压给胶料，增加制品所受内压，通过在导油腔内导入热介质从而还可保证模具温度，提高了制品的致密度、硬度和强度。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶制品加工设备，属于橡胶成型加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种橡胶制品的硫化模具和硫化装置；同时，本发明还提供了利用硫化装置的橡胶制品的硫化方法。
背景技术
在橡胶制品硫化过程中，时间、温度、压力被称为硫化三要素，缺一不可。在用传统的直接填胶模压法或者转移胶模压法硫化橡胶时，确定压力这一因素的是压机。压机给定压力直接接触模具，模具压缩胶料直到合模形成封闭态，胶料开始硫化。模具合模后，整个压力情况是压机的压力传递给了模具，胶料并未有直接受到压力，当胶料硫化受热时，胶料迅速膨胀，与模具形成作用力和反作用力，此时胶料才受到压力。
采用以往的模具和方法进行硫化，由于胶料间接受力，胶料内压力变化会导致制品的致密度、硬度和强度变化，并且该方法也无法保证温度的直接传递，同样会影响制品的品质。
发明内容
基于以上技术问题，本发明提供了一种橡胶制品的硫化模具，胶料可直接受压，并可很好的控制内部压力和温度，从而解决了以往模具胶料间接受压而影响制品致密度、硬度和强度的技术问题；同时，还提供了一种该硫化模具构成的硫化装置及利用硫化装置进行橡胶制品硫化的方法。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种橡胶制品的硫化模具，包括从上至下依次设置的上模、中模及下模；
中模内部竖直中空形成模腔，模腔上部开口端形成内凹的倾斜台阶面，所述中模下端位于模腔下部开口端向外凸出形成定位台阶，定位台阶外侧面为倾斜面；所述中模中部内侧绕模腔侧壁设置有封闭的导油腔，所述中模外侧面还间隔设置有两个与导油腔连通的连接孔；
上模下端向外凸出形成有凸台，凸台外侧面为倾斜面；所述凸台设置在模腔上部开口端，且凸台外侧面与倾斜台阶面形成密封结构；所述上模中部还设置有多个注胶孔，多个注胶孔均连通所述模腔；
下模中部内凹形成有定位槽，定位槽的槽壁倾斜设置，所述定位台阶设置在定位槽内，且定位台阶外侧面与定位槽的槽壁配合形成密封结构。
在以上技术方案基础上，所述多个注胶孔包括中部的主注胶孔及环形设置在主注胶孔外侧的多个副注胶孔。
在以上技术方案基础上，所述倾斜台阶面的倾斜角度大于凸台外侧面的倾斜角度。
在以上技术方案基础上，所述倾斜台阶面的倾斜角度大于凸台外侧面的倾斜角度5°—8°。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过设置配对的上模、中模及下模，通过上模可直接施压给胶料，增加制品所受内压，并且凸台外侧面与倾斜台阶面、定位台阶外侧面与定位槽的槽壁均可形成密封，保证不漏胶，密封性好，通过在导油腔内导入热介质从而还可保证模具温度，从而在压力和温度上控制硫化整个过程，保证硫化条件，提高了制品的致密度、硬度和强度。
基于以上技术方案，本发明还公开了一种橡胶制品的硫化装置，该硫化装置包括上述的硫化模具，硫化模具的连接孔通过导油管连通有热油输送系统。
在以上硫化装置的技术方案基础上，所述硫化模具的上模上端还设置有注胶筒，注胶筒内部的竖直空腔对应硫化模具的模腔设置，所述注胶筒内部的竖直空腔还设置有可沿竖直空腔升降的压柱。
在以上硫化装置的技术方案基础上，所述热油输送系统为带加热装置的油罐或天然气罐。
在以上硫化装置的技术方案基础上，所述导油管上还设置有温度计和流量控制阀。
本发明的硫化装置在使用时不仅可以保证硫化中的压力和温度需求，且增加制品内压，合理的控制温度变化，从而提高了制品的致密度、硬度和强度。
同时，本发明还公开了一种橡胶制品的硫化方法，该方法包括以下步骤：
1)将硫化装置放置在硫化压机上，计算橡胶制品重量，在注胶筒内放入胶料，胶料重量大于橡胶制品重量；
2)开启热油输送系统，加热内部介质，通过导油管通入导油腔，对硫化模具进行换热升温，直到达到注胶预定温度，注胶预定温度为75℃～85℃；
3)启动硫化压机，压柱下压胶料，胶料通过模具注胶孔转移到模具模腔内，当胶料充满整个模腔时，不移走注胶筒和压柱，其多余的胶料通过注胶孔持续给模腔内的胶料传递压力，直到到达设定压力，保持压力平衡；
4)控制导油管内介质流速，进行三次升温，并且每次升温均保温固定时间；
5)关闭热油输送系统停止介质输送和加热，冷却50～70min后取走上模和下模，将模腔内橡胶制品取出，完成硫化。
基于以上方法，在步骤4)和步骤5)中，当压力损失后，启动硫化压机的自动补压功能，保持压力变化不超过5T。
基于以上方法，步骤4)和步骤5)中，每次升温过程中每隔30min进行温度测量并记录；每次保温过程中每隔60min进行温度测量并记录；取出橡胶制品前进行最后的温度测量并记录。
本方法通过合理控制硫化过程中的时间、温度和压力这硫化三要素，并且合理调整升温保温时间，随时补充温度和压力，及时记录变化值，更好的控制了硫化参数，使得硫化后的橡胶制品的致密度、硬度和强度均有所提高。
附图说明
图1是本发明硫化模具的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是硫化模具的横截面图；
图4是硫化装置的结构示意图，图中表示未硫化工作状态,其中竖直箭头表示压柱运动方向，水平箭头表示导油管内热介质流动方向；
图5是硫化装置的结构示意图，图中表示硫化工作状态，其中竖直箭头表示压柱运动方向，水平箭头表示导油管内热介质流动方向；
图中标记分别表示为：1、中模；2、上模；3、下模；4、倾斜台阶面；5、定位台阶；6、连接孔；7、导油腔；8、凸台；9、注胶孔；10、定位槽；11、主注胶孔；12、副注胶孔；13、导油管；14、热油输送系统；15、注胶筒；16、压柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
如图1-图3所示的一种橡胶制品的硫化模具，包括从上至下依次设置的上模2、中模1及下模3；中模1内部竖直中空形成模腔，模腔上部开口端形成内凹的倾斜台阶面4，所述中模1下端位于模腔下部开口端向外凸出形成定位台阶5，定位台阶5外侧面为倾斜面；所述中模1中部内侧绕模腔侧壁设置有封闭的导油腔7，所述中模1外侧面还间隔设置有两个与导油腔7连通的连接孔6；上模2下端向外凸出形成有凸台8，凸台8外侧面为倾斜面；所述凸台8设置在模腔上部开口端，且凸台8外侧面与倾斜台阶面4形成密封结构；所述上模2中部还设置有多个注胶孔9，多个注胶孔9均连通所述模腔；下模3中部内凹形成有定位槽10，定位槽10的槽壁倾斜设置，所述定位台阶5设置在定位槽10内，且定位台阶5外侧面与定位槽10的槽壁配合形成密封结构。
本实施例的工作原理是：将上模2、中模1及下模3按照从上至下依次设置，设置后放置在硫化压机上，通过硫化压机将胶料通过注胶孔9压入模腔内，胶料在模腔内完成硫化。
本实施例的外部压力直接施加在上模2上，可直接传递给内部胶料，从而增加了制品内压，保证硫化胶料对于内部压力的需求，其次，本实施例的导油腔7可通过连接孔外接导热装置，通过热交换提高中模1温度，从而可保证胶料硫化对于温度的需求，通过对压力和温度的控制和改善，保证了制品硫化的稳定硫化环境，可提高制品的致密度、硬度和强度。
本实施例的凸台8外侧面与倾斜台阶面4形成密封结构、定位台阶5外侧面与定位槽10的槽壁配合形成密封结构，从而在硫化时保证了模腔密封情况，保证不漏胶，同时也提高了模腔内部保压的效果，且以上密封受力越大密封效果越好，密封不会失效。
本发明通过设置中空、上下开口的模腔结构，不仅便于硫化，同时取出制品时，还可使用模腔的两个开口作为取模口，可方便的将制品取出。
本实施例的倾斜台阶面4、定位台阶5、凸台8及定位槽10不仅可相互配合密封，同时也可起到导向和定位作用，保证上模2、中模1及下模3装配后同轴，进一步提高了制品的结构精度和质量。
本实施例中，为了进一步提高制品的致密度，所述多个注胶孔包括中部的主注胶孔11及环形设置在主注胶孔11外侧的多个副注胶孔12。胶料在进入模腔时，主要通过主注胶孔11通过，多个副注胶孔12则通过减少，通过此方式可将胶料压入模腔并起到对胶料进行类似补料的作用，使得胶料压入后得以均匀的充满模腔，不会出现气泡、断层及质地不均的情况。
本实施例中，所述倾斜台阶面4的倾斜角度大于凸台8外侧面的倾斜角度5°—8°。倾斜台阶面4的倾斜角度大于凸台8外侧面的倾斜角度，即可保证在装配后，倾斜台阶面4与凸台8形成面密封，保证密封效果，其角度值最好大于5°—8°，以保证受压后凸台8不至于受压过大而损坏倾斜台阶面4，保证了结构的稳定性。
如图1-图5所示，本实施例还公开了一种基于以上硫化模具的硫化装置，包括上述的硫化模具，硫化模具的连接孔6通过导油管13连通有热油输送系统14。
本实施例除了具有上述硫化模具的有益效果外，本实施例的硫化装置通过热油输送系统14加热热介质并输送至导油管13，通过导油管13对导油腔7注入高温热介质，从而提高硫化模具的模腔温度，并且可通过控制加热温度或热介质流速来控制模腔温度变化，可精确控制模腔温度，保证了胶料硫化过程中对于温度的精确需求，进一步提高了制品的硫化质量。
本实施例中，所述硫化模具的上模2上端还设置有注胶筒15，注胶筒15内部的竖直空腔对应硫化模具的模腔设置，所述注胶筒15内部的竖直空腔还设置有可沿竖直空腔升降的压柱16。胶料放置在注胶筒15内部的竖直空腔，再放置压柱16，硫化压机的压板直接将压柱16下压将胶料压入模腔，由于模具的结构特点，可在不取走注胶筒15和压柱16的情况继续对胶料施加压力，从而避免在操作中引起压力和温度变化而造成制品的硫化质量受影响。
本实施例中，所述热油输送系统14为带加热装置的油罐或天然气罐。热油输送系统14主要为导油腔7提供热介质，因此只要是可加热的密闭系统均可，本实施例为简化结构，利用油罐或天然气罐作为热油输送系统14的存储结构。
本实施例中，所述导油管13上还设置有温度计和流量控制阀。导油管13上设置温度计和流量控制阀，通过二者可随时观察和控制温度变化，保证温度的精确控制。
在以上实施例的基础上，为了更好的实施本发明，本实施例还提供了一种橡胶制品的硫化方法，该方法包括以下步骤：
1)将硫化装置放置在硫化压机上，计算橡胶制品重量，在注胶筒15内放入胶料，胶料重量大于橡胶制品重量；
2)开启热油输送系统14，加热内部介质，通过导油管13通入导油腔7，对硫化模具进行换热升温，直到达到注胶预定温度，注胶预定温度为75℃～85℃；
3)启动硫化压机，压柱16下压胶料，胶料通过模具注胶孔转移到模具模腔内，当胶料充满整个模腔时，不移走注胶筒15和压柱16，其多余的胶料通过注胶孔持续给模腔内的胶料传递压力，直到到达设定压力，保持压力平衡；
4)控制导油管13内介质流速，进行三次升温，并且每次升温均保温固定时间；
5)关闭热油输送系统14停止介质输送和加热，冷却50～70min后取走上模2和下模3，将模腔内橡胶制品取出，完成硫化。
本方法在步骤4)和步骤5)中，当压力损失后，启动硫化压机的自动补压功能，保持压力变化不超过5T。
本方法在步骤4)和步骤5)中，每次升温过程中每隔30min进行温度测量并记录；每次保温过程中每隔60min进行温度测量并记录；取出橡胶制品前进行最后的温度测量并记录。
通过以上方法，可很好的实现本实施例硫化模具和硫化装置的有益效果，且采用该方法，通过精确控制温度、压力和时间，并且进行三次升温保温，使得硫化更为彻底均匀，从整体上提高了橡胶制品的质量。
基于以上方法，下面结合具体数据对上述方法进行详细说明。
一种橡胶胶芯的硫化方法，该方法包括以下步骤：
1)将硫化装置放置在硫化压机上，计算橡胶制品重量，在注胶筒15内放入胶料，胶料重量大于橡胶制品重量；胶料重量为橡胶制品重量的1.1～1.25倍，硫化装置提前清理模腔，保证其干净无尘。
2)开启热油输送系统14，加热内部介质，通过导油管13通入导油腔7，对硫化模具进行换热升温，直到达到注胶预定温度，注胶预定温度为75℃～85℃；可用温枪测试中模1外周围温度，周围温度在90℃～105℃范围内时，模腔内温度即达到预定温度。
3)启动硫化压机，压柱16下压胶料，胶料通过模具注胶孔转移到模具模腔内，当胶料充满整个模腔时，不移走注胶筒15和压柱16，其多余的胶料通过注胶孔持续给模腔内的胶料传递压力，直到到达设定压力，保持压力平衡；设定压力为1400T，当硫化压机的压力表没有明显的降压动作时说明胶料已经注满，到达了设定压力，此时可保压5分钟，当压力稳定时，即表明压力平衡。
4)控制导油管13内介质流速，进行三次升温，并且每次升温均保温固定时间；
第一次升温为注胶后压力平衡时，将温度升至138℃后，保温1小时；
第二次升温至142±2℃，保温4小时；
第三次升温至155±5℃，保温4小时；
5)关闭热油输送系统14停止介质输送和加热，冷却60min后取走上模2和下模3，将模腔内橡胶制品取出，完成硫化。取模时橡胶胶芯通过模腔任一开口端取出。
在步骤4)和步骤5)中，当压力损失后，启动硫化压机的自动补压功能，保持压力变化不超过5T。
步骤4)和步骤5)中，每次升温过程中每隔30min进行温度测量并记录；每次保温过程中每隔60min进行温度测量并记录；取出橡胶胶芯前进行最后的温度测量并记录。每次测量和记录，均可及时控制和调整温度变化，便于调控，其次也可作为后续产品检验的一个数据参考。
基于以上方法制备的橡胶胶芯，在同等条件下，与现有技术方法相比，其制得的产品各方面性能更为优越，如表一所示：
表一 直接填胶模压、转移胶模压法及本实施例方法数据
通过表一可以看出，在同等条件下，利用本实施例方法制得的橡胶胶芯，其各种性能均得到有效提升。
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种橡胶制品的硫化模具，其特征在于，包括从上至下依次设置的上模(2)、中模(1)及下模(3)；
中模(1)内部竖直中空形成模腔，模腔上部开口端形成内凹的倾斜台阶面(4)，所述中模(1)下端位于模腔下部开口端向外凸出形成定位台阶(5)，定位台阶(5)外侧面为倾斜面；所述中模(1)中部内侧绕模腔侧壁设置有封闭的导油腔(7)，所述中模(1)外侧面还间隔设置有两个与导油腔(7)连通的连接孔(6)；
上模(2)下端向外凸出形成有凸台(8)，凸台(8)外侧面为倾斜面；所述凸台(8)设置在模腔上部开口端，且凸台(8)外侧面与倾斜台阶面(4)形成密封结构；所述上模(2)中部还设置有多个注胶孔(9)，多个注胶孔(9)孔均连通所述模腔；
下模(3)中部内凹形成有定位槽(10)，定位槽(10)的槽壁倾斜设置，所述定位台阶(5)设置在定位槽(10)内，且定位台阶(5)外侧面与定位槽(10)的槽壁配合形成密封结构。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶制品的硫化模具，其特征在于，所述多个注胶孔包括中部的主注胶孔(11)及环形设置在主注胶孔(11)外侧的多个副注胶孔(12)。
3.根据权利要求1所述的一种橡胶制品的硫化模具，其特征在于，所述倾斜台阶面(4)的倾斜角度大于凸台(8)外侧面的倾斜角度。
4.根据权利要求3所述的一种橡胶制品的硫化模具，其特征在于：所述倾斜台阶面(4)的倾斜角度大于凸台(8)外侧面的倾斜角度5°—8°。
5.一种橡胶制品的硫化装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的硫化模具，硫化模具的连接孔(6)通过导油管(13)连通有热油输送系统(14)。
6.根据权利要求5所述的一种橡胶制品的硫化装置，其特征在于，所述硫化模具的上模(2)上端还设置有注胶筒(15)，注胶筒(15)内部的竖直空腔对应硫化模具的模腔设置，所述注胶筒(15)内部的竖直空腔还设置有可沿竖直空腔升降的压柱(16)。
7.根据权利要求5所述的一种橡胶制品的硫化装置，其特征在于，所述热油输送系统(14)为带加热装置的油罐或天然气罐。
8.根据权利要求5所述的一种橡胶制品的硫化装置，其特征在于，所述导油管(13)上还设置有温度计和流量控制阀。
9.一种橡胶制品的硫化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将硫化装置放置在硫化压机上，计算橡胶制品重量，在注胶筒(15)内放入胶料，胶料重量大于橡胶制品重量；
2)开启热油输送系统(14)，加热内部介质，通过导油管(13)通入导油腔(7)，对硫化模具进行换热升温，直到达到注胶预定温度，注胶预定温度为75℃～85℃；
3)启动硫化压机，压柱(16)下压胶料，胶料通过模具注胶孔转移到模具模腔内，当胶料充满整个模腔时，不移走注胶筒(15)和压柱(16)，其多余的胶料通过注胶孔持续给模腔内的胶料传递压力，直到到达设定压力，保持压力平衡；
4)控制导油管(13)内介质流速，进行三次升温，并且每次升温均保温固定时间；
5)关闭热油输送系统(14)停止介质输送和加热，冷却50～70min后取走上模(2)和下模(3)，将模腔内橡胶制品取出，完成硫化。
10.根据权利要求9所述的一种橡胶制品的硫化方法，其特征在于：在步骤4)和步骤5)中，当压力损失后，启动硫化压机的自动补压功能，保持压力变化不超过5T。
11.根据权利要求9或10所述的一种橡胶制品的硫化方法，其特征在于：步骤4)和步骤5)中，每次升温过程中每隔30min进行温度测量并记录；每次保温过程中每隔60min进行温度测量并记录；取出橡胶制品前进行最后的温度测量并记录。
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