CN107405805A - 用于生产弹性制品的新型浸胶模 - Google Patents

Abstract

一种用于制造浸胶产品的模组件，该组件包括：所述产品形状的外导热层，所述外层可容纳弹性体膜；用于将所述模组件安装到模支架以便与传送链接合的安装件；所述外层中的加热介质，所述加热介质与用于加热所述介质的能量源连通；其中所述加热介质可通过所述外层施加热量以固化所述树脂。

Description

用于生产弹性制品的新型浸胶模

技术领域

本发明涉及弹性体材料浸胶产品的生产过程，尤其涉及一种可干燥和固化弹性体的装置，从而在将弹性体置于模组件上时，则可形成手套和其他浸胶产品。

背景技术

弹性手套和其他浸胶产品的生产过程涉及附接多个模的传送带或分批系统。所述模需经过多个阶段，包括将手套模浸入液体弹性体树脂中的浸胶阶段、干燥和固化弹性体膜的烘箱阶段以及延长干燥阶段。

本发明旨在说明烘箱阶段。传统的烘箱包括用于将烘箱内的空间温度提升到足够温度的加热源，既可加热树脂，进而固化手套等，也可保持烘箱的温度，以防产生“冷点”，而可能影响固化过程。烘箱的长度根据传送带的速度和固化树脂所需的时间来确定。若要最大限度地提高手套的生产速度，则要求传送带高速运行，因此，为确保足够的固化时间，烘箱的长度需相当长，因而烘箱内需大容量的热能。因此，加热该容量所需的能量也相当大。

按体积计算，手套和其他浸胶产品在烘箱内的空间比例极小，因而与保持烘箱温度所需的能量相比，固化树脂的实际能量也极小。据估计，加热烘箱所需的能量占所用总热量的90％至95％，即，固化树脂的实际能量只占总能量的约5到10％。能量损失的成本即为制造手套的重大成本，最终浪费在环境中。

因此，减少或节省该能量的浪费将直接影响制造手套的成本，因此具有明显的商业优势。

发明内容

第一方面，本发明提供了一种用于制造浸胶产品的模组件，该组件包括：所述产品形状的外导热层，所述外层可容纳弹性体膜；用于将所述模组件安装到模支架以便与传送链接合的安装件；所述外层中的加热介质，所述加热介质与用于加热所述介质的能量源连通；其中所述加热介质可通过所述外层施加热量以固化所述树脂。

通过在每个模内提供单独的热源，可将烘箱从传送线上移除，这样具备两个明显的优点。首先，使用根据本发明的系统来固化手套所需的能量仅为现有技术系统的5％至10％。此外，移除烘箱后的基础设施成本，可使制造工厂的摊销成本大幅下降；

输送线的长度也可大大减小，因为烘箱阶段无需传送带具有特定长度；

与现有技术相比，手套可在操作者控制的温度下，以明显较高的效率固化。而先前技术的系统会消耗90％至95％所产生并排向大气中的热量，因而实际上无法优化用于固化每只手套所用能量的量。通过使用根据本发明的系统，可选择固化每只手套所用能量的最佳量，与先前技术相比，采用本发明不仅节省了总能量，还可微调能量的输出。

第二方面，本发明提供了一种制造模组件的方法，包括以下步骤：形成浸胶产品形状的外导热层，所述外层具有内表面和外表面，可容纳弹性体膜；在所述内表面上形成导电层；将一对图案化电阻轨道放置在所述导电层上；将所述一对图案化电阻轨道连接到电源；通过所述导电层的中间部分电连接所述轨道对，从所述中间部分产生用于固化所述弹性体的电阻热。

第三方面，本发明提供了一种用于制造浸胶产品的模组件，该组件包括：所述产品形状、具有内表面和外表面的外导热层，所述外层可容纳弹性体膜；所述内表面上的导电层；一对放置在所述导电层上并可与电源通信的图案化电阻轨道；其中设置所述一对图案化电阻轨道可选择性地分散通过所述用于固化弹性体的模组件的热量。

相对于已知的方法，本发明提供了用于制造模组件的装置，所述装置可以最小的导电材料质量来产生电阻热。材料质量大大降低，简化了制造模组件的设计和方法，因而可降低资本投资和长期经营成本。

一个实施例中，放置步骤还包括以下步骤：在所述外层的预定区域改变所述一对图案化电阻轨道的一个或多个尺寸，从而改变围绕所述导电层的热分布。

备选实施例中，可使用电沉积来形成所述图案化电阻轨道。

本发明提供了一种用于改变和微调导电层周围热分布的装置，以便干燥和固化弹性体膜。应理解到，在一对图案化电阻轨道和导电层之间进行电连接，所提供的热量可转移到外层或外壳上形成的弹性体，以便干燥和固化弹性体。此外，可通过更改或改变外层预定区域或目标区域的图案化电阻轨道的尺寸，例如，厚度、宽度和长度，来改变模组件内的热分布。例如，若仅需较少的热分布，则将图案化电阻轨道的薄层放置在导电层的预定区域；若无需热量，则不将图案化电阻轨道放置在导电层的预定区域内。此外，可在需较大热强度和分布的区域上，放置额外的图案化电阻轨道对。应理解到，导电层上图案化电阻轨道的结构，可根据预期的应用要求来定制。

因此，本发明与先前技术相比是有利的，因为可微调能量输出以制造浸胶产品；还可具有以下一个优点或这些优点的组合：

●可减少能源浪费，从而节省资本和运营成本；和

●可间接控制贴装率，即模组件外层形成弹性体的量和弹性体的固化速率。

附图说明

参照说明本发明可能实施的结构附图，以便进一步对本发明进行说明。本发明可能采用其他结构，因此，附图的特殊性不应视为可代替上文所述的本发明的一般性。

图1A和1B是根据本发明的一个实施例，手套模外壳组件的各种视图；

图2A和2B是根据本发明的另一实施例，拆开的手套模外壳组件的各种视图；

图3是根据本发明的另一实施例，手套模内部加热器芯组件的等距视图；

图4是图3的手套模组件的等距分解图；

图5A和5B是根据本发明的各实施例，手套制造传送线的等距视图，所述传送线可利用充电给手套模供能；

图6是根据本发明的另一实施例，手套模外壳组件内层结构的侧视图；

图7是手套模外壳组件的侧视图，包括图6的内层结构；

图8是根据本发明的另一实施例，手套模外壳组件内层结构的侧视图；

图9和图10是根据本发明的各实施例，制造模组件方法的示意框图；

图11A和11B是根据图9和图10中的制造方法，制造拆开的手套模外壳组件的各种视图；

图12是根据本发明的另一实施例，手套模外壳组件的热分布曲线。

为了清楚起见，说明本发明的优选实施例时，将采用特定术语，但并不旨在将本发明限于所选的特定术语，应理解到，每个特定术语包括以类似方式操作，以实现类似目的的所有技术变型。根据具体的设施要求，也可使用本文中所述发明各实施例的组合。

具体实施方式

为了方便说明，下文的说明是指将本发明应用于手套的制造。应理解到，本发明可应用于任何浸胶产品，包括避孕套、探针鞘和其他将模具浸入弹性体浴形成的物体。因此，对手套制造的参照不应视为是对本发明应用的限制。

本发明涉及在手套模组内提供加热介质，以便将热量从组件内的加热介质传递到可为模外壳的外层上形成的弹性体，以便干燥和固化手套。相比之下，将手套模组件通过加热到一定温度的烘箱，不仅可固化弹性体手套膜，还可将烘箱内的热量保持在超过树脂固化所需的温度。

实施本发明的过程中，一个实施例可包括将导电涂层施加到注射成型的热塑性模上，再在三维结构的模腔中形成图案化轨道，以便在内部放置电阻加热器。

图1A和1B展示了用于手套模组件5的内部加热系统的一个实施例。所述组件5包括用于容纳弹性体膜的导热外壳。本实施例中，外层可包括分成两个半部10、15的外壳，可连接所述外壳，以包围外壳5空隙17内加热介质。两个半部可为永久性密封，例如，通过热密封，或可释放地接合以便维护内部的加热介质。所述加热介质(未示出)的热量可通过连接靠近袖带区域20的支架来提供，再产生热量以将热量施加到层25的表面，以便固化所述表面25上的弹性体。内部热量的特征包括确保在手套模的末端30产生足够的热量，以便均匀的固化。

该加热源取决于加热介质，可包括对流热源，例如，流动的热液体介质，例如，水，或导电热源，例如，加热留在外壳内的凝胶。这种情况下，加热源和凝胶之间可存在导热部件，以便直接传递热量。任一情况下，均可通过袖带20进入外层/外壳的内部，应需更改支架(未示出)，例如，可提供环形的可旋转环，并使加热导管通过所述环。加热手套模组件的其他方法可包括各种形式的电加热，参照其他实施例进行了说明。

外壳/层5可为导热材料，例如，改性的聚亚苯基硫醚(PPS)、改性的玻璃增强塑料(GRP)或足以有效地将热量从热源传导到弹性体涂层的陶瓷材料。

图2A和2B展示了一个电气系统，其中手套模组件35已分成两个半部，以便展示左侧40和右侧45。图2A和2B所示的组件可为内芯，可在所述内芯上添加外层或外壳(未示出)，所述外层可容纳弹性体；还可在所述内芯上形成手套。例如，可通过在图1的外层5中放置图2A和2B中的内芯，来代替其他加热介质。还应理解到，可将该母线结构安装在外壳的内表面，而非分立的内芯上，从而使“内芯”与外壳形成一体。

可以看出，母线结构55、60分布在整个内芯35上，隔离带50用于隔离母线阵列。本实施例中，母线可设成细长丝，与交替的正负带平行。母线连接在模的端点(未示出)处。可通过将电源(未示出)施加到母线55、60，来产生电阻热，随着细丝浓度的增加，产生的热量增加。再将电阻热传递到外层(未示出)，以加热手套。该结构的优点是，由于细丝的精细结构，可通过手套的手指将母线60放置在末端，以确保手套的均匀固化。母线可放置并粘附到芯的表面。或者，可将母线作为复合材料添加到注射成型部分。另一实施例可包括镶嵌结构，从而可将母线放置在内芯表面内的相应凹槽内。

一个实施例中，电源的工作范围可为5至50伏特，范围也可缩小到10至30伏特。如此，设计系统可在低电压高电流下工作，从而电输出可处于人机交互的安全水平。

另一实施例中，加热介质可与外层/外壳形成一体。为了方便说明，该结构中，可将母线放置在模的内表面上。这种情况下，介质可包括模的大部分厚度。某些情况下，外壳和介质可能在外观上不可区分，外部定向热量从母线传递到外壳外表面的弹性体可指示介质的抽象位置。

图3和图4展示了本发明的另一实施例，由此内芯65也包括分布在整个芯体的母线70、80。但本实施例中，内芯的部分90包括导电层，例如，石墨。为此，母线结构包括两个分立阵列70、80，其中通过导电层来提供阵列70、80之间的电连接。或者，该层可为发热石墨层或导电聚合物层，例如，乙炔、聚吡咯和聚苯胺。本实施例的优点是可在内芯周围而并非仅靠母线处，均匀地提供电阻热，这对于使固化过程具有均匀性特别有利。具体而言，例如，手套末端95，例如，手指需转移足够的热量，以便使手套的成品具有极高的质量。

图3是内芯65一个半部元件的示意图；图4是手套模组件105一个半部的分解图，包括图3中的外导热层115和内芯65。内芯安装在外层115内，可通过热封或粘合永久地密封，或可通过螺钉等选择性地拆卸。

图3展示了直接附接到内芯的极性环75、85，以便使外层延伸覆盖内芯的整个长度，进而可使极性环75、85接合在外层的端部100，通过外层的电穿透可与各母线70、80连接。

应理解到，与图1和图2的实施例相比，图3和图4的实施例可提供高质量的成品，但构造此类模会相应地增加成本。因此，制造商会在控制范围内，将基础设施的成本与成品所需的质量水平进行平衡。然而，涉及手套模组件内部产生热量的所有实施例均包括在本发明的范围内。

母线70、80与极性环75、85连接，例如，可通过连接到负母线70的负极性环75连接，所述负母线70可经由正母线80，通过导电层130返回到正极性环85。

在内芯两个半部之间设有正极公共环主板55，所述正极公共环主板55为铝、铜、钢等导电金属板，该导电板55用于连接正极。

图5展示了贯穿全文的手套模组件，可将多个手套模组件140安装到支架175，将所述支架175安装到传送带180(未示出)185，以形成手套制造传送带系统135。

本文中，内芯(未示出)可通过导电轨道155、160(即，负轨道170和正轨道165)接收通过极性环145、150的供电。极性环保持与轨道接触，以便使手套模旋转，其方式与传送系统内不同阶段的模支架接合单独轨道的方式相同。因此，可将向内芯供电的装置完全引入手套系统的常规设计中，以便按人们的需要使手套旋转。

图6是根据本发明另一实施例，手套模外壳组件内层结构602-610的侧视图。具体而言，如图6所示，按内层结构602-610自上而下的顺序进行说明，内层结构602-610包括外层602、第一母线层604、发热层606、第二母线层608和绝热层610，所述发热层位于第一和第二母线层之间。外层602由基本呈化学惰性和耐热的热塑性材料，例如，改性PPS薄层形成，因为外层602可与弹性体浴相互作用并暴露于弹性体浴中。外层602正下方为第一母线层604，所述第一母线层604是导电和导热整体层(例如，薄铝外壳)，可用作电母线层，还可用作散热器。这种情况下，第一母线层604设有通电的正极，即，“+VE”。

应理解到，第一和/或第二母线层可为设有细丝、足以导电或导热的层。或者，如图6和8所示，所述层可具有连续性。

此外，应理解到，发热层可以是连续的，实际上覆有模。或者，发热层可为不连续层，例如，围绕模放置的分立“补块”阵列。

第一母线层604正下方设有发热层606，所述发热层606是具有正温度系数(PTC)特性的碳纳米管石墨和陶瓷粉末的混合物。陶瓷粉末的一个示例(但不限于所述示例)是钛酸钡，以约2％至40％，优选3％至35％，最优选5％至20％的比例(按钛酸钡精细粉末的重量比来计算)与碳纳米管石墨混合，再将所得混合物弯曲并加热固化以形成发热层606。应理解到，发热层606是实心的整体层，厚度约为1-2mm。此外，如图6所示，发热层606可位于第一和第二母线层604、608之间。

发热层606的正下方还设有与第一母线层604材料和结构相似的第二母线层608，除非第二母线层608设有通电的负极，即，“-VE”。第一和第二母线层604、608共同电连接到电源(未示出)，以便提供必要的电能来给发热层606供能以产生热量。换言之，发热层606是发热介质。最后，图6中内层结构602-610的最底层是设置在第二母线层608下方的绝热层610形成整体层。绝热层610可密封并阻止第一母线层604、发热层606和第二母线层608共同产生的热量再朝向手套模外壳组件内部传播。即，绝热层610可促使所产生的热量朝向外层602外部或垂直地传播，以便利用热量来固化上面的弹性体。因此，与通过水平定向的热传递流的能量损失相比，向外传播的热量可更有效地使用。

此外，应理解到，绝热层610还可为涂层形式，而并非形成整体层。

图6中内层结构602-610的优点包括通过第一母线层604、发热层606和第二母线层608可促使所产生热量向外并垂直发散和传播，而并非沿着手套模外壳组件的平面发散和传播，以确保所产生热量基本均匀分布，以便固化手套模外壳组件外层602上形成的弹性体。应理解到，沿着手套模外壳组件的平面是指热量沿着手套模外壳组件表面的方向传播。此外，就制造结构602-610而言，图6中的内层结构602-610易于制造，因此具有成本有效性；图6中内层结构602-610的几何形状和尺寸是独有的，因为无论手套模外壳组件的形状/几何形状的简单性/复杂性如何，所产生的热量仍可以基本均匀的方式分布穿过手套模外壳组件。

图7是示例性手套模外壳组件700的侧视图，包括图6中的内部层结构602-610。应理解到，图7中的手套模外壳组件700还包括一对极性环145、150，类似于如上图5所示的极性环145、150，为了清楚说明，这里不再重复。这种情况下，极性环145、150分别设有通电的正极和负极，即，“+VE”和“-VE”，但应理解到，根据预期的要求，也可实施反向配置。

图8是根据本发明另一实施例，手套模外壳组件另一内层结构602-606、802、610的侧视图。这种情况下，图8中的内层结构602-606、802、610主要类似于图6中的内层结构602-610，除了图6中的第二母线层608现由图8中的变体第二母线层802代替。具体地，可使用导电涂层，例如，银导电涂层来代替整体层，形成变体第二母线层802。所述变体第二母线层802也可设有通电的负极，即，“-VE”。应理解到，图7中的手套模外壳组件700也可采用图8中的内层结构602-606、802、610。图8中的所述内部层结构602-606、802、610的优点是为手套模外壳组件可能采用的几何形状和具有的复杂性提供了较大的灵活性，这对于手套模外壳组件极为有用，便于生产具有复杂形状的手术手套、家用手套等。

图9展示了根据本发明一个实施例的制造方法900。该方法900包括以下步骤：

●形成浸胶产品形状的外导热层910，所述外层具有内表面和外表面，可容纳弹性体膜；

●在所述内表面上形成导电层920；

●将一对图案化电阻轨道930放置在所述导电层上；

●将所述一对图案化电阻轨道连接935到电源，以便使所述图案化电阻轨道电连通，来加热所述模组件以固化所述弹性体；和

●通过所述导电层的中间部分电连接937所述轨道对，从所述中间部分产生电阻热。

图10展示了根据本发明备选实施例的制造方法940。本实施例中，该方法940可包括以下步骤：

●形成浸胶产品形状的外导热层910，所述外层具有内表面和外表面，可容纳弹性体膜；

●在所述内表面上形成导电层920；

●将一对图案化电阻轨道930放置在所述导电层上；

●在所述外层的预定区域改变945所述一对图案化电阻轨道的一个或多个尺寸，从而改变围绕所述导电层的热分布；

●将所述一对图案化电阻轨道连接935到电源，以便使所述图案化电阻轨道电连通，来加热所述模组件以固化所述弹性体；和

●通过所述导电层的中间部分电连接937所述轨道对，从所述中间部分产生电阻热。

另一实施例中，制造方法900、940可包括修整和处理925导电层或形成在外层上的多余区域的步骤。本实施例中，为到此目的可提供多轴加工设备。所述多轴加工设备可为多轴CNC(计算机数字切割)路由器或激光雕刻头等标准装置，例如，用于光纤激光打标的装置。可对此类激光雕刻头进行编程，以形成特定图案所需的预定形状，该特定图案平行于导热外壳内所需的电阻轨道图案。可在将一对图案化电阻轨道930放置在导电层之前进行该步骤925。

根据本发明的一个实施例，导热层可为导电聚合物。本实施例中，导热材料可包括导热材料中的任何一种或组合，例如，改性尼龙。

备选实施例中，外导热层的厚度范围可为1.5至4mm；应理解到，外层的厚度可根据预期应用的结构和强度要求而变化。

其他实施例中，导热外层或外壳的热导率范围为2至15W.m^-1.K^-1。

各实施例中的任何一个中，所述一对图案化电阻轨道可为导电母线层。

另一实施例中，可使用电沉积来形成所述一对图案化电阻轨道。

根据一个实施例，导电层可包括以下导电材料中的任何一种或组合：银、镍、铜、铝、锌和石墨。此外，应理解到，外层上所施加或形成的导电层的厚度可根据所使用的材料类型、预期应用的导电性要求而变化。

另一实施例中，导电层可为糊状的混合物。或者，导电层可为溶液形式，可适于制造模组件通常使用的喷涂技术。

备选实施例中，可使用注射成型来形成外导热层。

另一实施例中，可使用喷涂技术来形成导电层。若是导电层，则可使用热喷涂法，例如，电弧丝喷涂法来形成导电层，因此应需控制电导率和电阻率的平衡。例如，可使用镍铬合金，例如，80％镍、20％铬的合金材料来实施，用作加热器元件层，并相应地进行图案化进而形成电阻轨道。

图11A展示了根据该制造方法900所制造的拆解的手套模外壳组件。本文中的组件970包括用于容纳弹性体膜的外导热层980。本实施例中，电源和一对图案化电阻轨道之间的电连接可经由与手套模外壳组件指尖端部995相对应的正负机械芽975、985来提供。机械芽可包括以下具有良好导电性的材料中的任何一种或组合：铜、铝和黄铜。

类似于上述实施例，外层可包括两个半部990、997的外壳。此外，两个半部可为永久性密封，例如，通过热密封或振动焊接，或可释放地接合以便维护内部的加热介质。

图11B较清楚地展示了放置在手套模外壳组件970导电层1000上的一对图案化电阻轨道1005。

图12是根据本发明另一实施例，手套模外壳组件1010的热分布曲线。本实施例中，手套模外壳组件1010形状和/或几何形状的复杂性要求袖带区域1015以及在手掌1025背面或附近的区域，统称为“预定或目标区域”仅接收很少或不接受热量。相比之下，指尖或附近以及手指之间的区域，统称为“预定或目标区域”需较高强度的热量，以便固化弹性体。如上所述，这种情况下，可通过改变放置在导电层上的图案化电阻轨道的尺寸，来提供预定区域中的热量强度和分布。例如，可不将图案化电阻轨道放置在袖带1015和手掌1025或附近的区域中。相对地，可将厚度较大的一对图案化电阻轨道放置在指尖或附近的区域，以增强所提供的热量强度和分布。

工业实用性

本发明的浸胶方式已在手套制造工业中投入了工业应用。经适当的修改，也适用于避孕套和气球制造工业以及其他行业，这些行业中，需加热以便干燥和固化来制造薄弹性材料。

本领域技术人员应理解到，在不脱离本发明构思的情况下，可对本发明进行各种修改。本文所述的本发明实施例仅旨在加深对本发明的理解，不应视为本发明仅限于此类实施例。本领域技术人员应理解，除了上述的具体说明，本文中本发明的实施例易于进行变型和修改。应理解到，本发明包括本发明构思范围内的所有变型和修改。

Claims (12)

1.一种制造模组件的方法，包括以下步骤：

形成浸胶产品形状的外导热层，所述外层具有内表面和外表面，可容纳弹性体膜；

在所述内表面上形成导电层；

将一对图案化电阻轨道放置在所述导电层上；

将所述一对图案化电阻轨道连接到电源；

通过所述导电层的中间部分电连接所述轨道对，从所述中间部分产生电阻热以便固化所述弹性体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一对图案化电阻轨道为导电母线层。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，放置步骤还包括以下步骤：在所述外层的预定区域改变所述一对图案化电阻轨道的一个或多个尺寸，从而改变围绕所述导电层的热分布。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，可使用电沉积来形成所述图案化电阻轨道。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，可使用注射成型来形成外导热层。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，可使用热喷涂技术来形成导电层。

7.一种用于制造浸胶产品的模组件，该组件包括：

形成浸胶产品形状的外导热层，所述外层具有内表面和外表面，所述外层可容纳弹性体膜；

所述内表面上的导电层；

一对放置在所述导电层上并可与电源通信的图案化电阻轨道，

其中设置所述一对图案化电阻轨道可选择性地分散通过所述用于固化弹性体的模组件的热量。

8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述一对图案化电阻轨道为导电母线层。

9.根据权利要求7或8所述的组件，其特征在于，所述一对图案化电阻轨道为导电母线层。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的组件，其特征在于，还包括用于将所述模组件安装到模支架以便与传送带接合的安装件。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的组件，其特征在于，电源的工作范围可为5至100V。

12.根据权利要求7或11中任一项所述的组件，其特征在于，导电层可包括以下导电材料中的任何一种或组合：银、镍、铜、铝、锌和石墨。