WO2011066763A1

WO2011066763A1 - 汽车制动气室橡胶隔膜的生产工艺

Info

Publication number: WO2011066763A1
Application number: PCT/CN2010/077392
Authority: WO
Inventors: 柳青山
Original assignee: 宁国市海天力工业发展有限公司
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2011-06-09
Also published as: CN101700690A; CN101700690B

Description

汽车制动气室橡胶隔膜的生产工艺

技术领域

本发明涉及汽车制动部件领域，尤其是一种汽车制动气室橡胶隔膜的生产工艺。背景技术

气室橡胶隔膜是载重量 3吨以上的各种中、重型汽车制动部件中的核心零件，关系到汽车行驶安全性。气室橡胶隔膜要求耐 0. 8MPa左右的高气压，保证 100万次的使用寿命。在使用气室橡胶隔膜时，汽车在制动时产生 0. 8MPa左右的高气压，此气压推动气室橡胶隔膜进而向前推动推杆，最后将推动力传给轮鼓中的刹车贴片而达到刹车的目的。国际或美国汽车工程师学会的 SAE. J1450— 2001 标准对气室橡胶隔膜的成品都有严格要求。

橡胶隔膜成品的质量指标与模具结构及其制作工艺息息相关。根据国内外惯例，多数釆用一次硫化成型工艺，少数釆用二次硫化成型工艺，本申请人的 ZL200610040934. 3号发明专利和 ZL 200620077724. 7号实用新型专利采用的即是二次硫化成型工艺。一次硫化成型工艺不仅不能解决决定内在质量的帆布（尼龙布骨架）居中的问题，而且采用压延工艺制作胶片，对半成品胶片厚度尺寸精度要求高，生产设备投入大。其产品使用寿命低，合格率低，工艺难度大。二次硫化成型工艺虽然解决了决定内在质量帆布（尼龙布骨架）居中的问题，仍存在以下几个问题：

1、由于二次硫化成型工艺中，隔膜上、下胶层由相同胶料构成，因此，在第一次硫化成型后，下片的胶料已经硫化充分，所以，在第二次硫化成型后，下片的胶料出现过硫，致使产品下片橡胶耐老化和耐曲挠性能降低，从而导致隔膜的使用寿命降低；

2、胶片制作，首先采用炼胶机压片，然后手工裁剪成与待成型橡胶隔膜大小相配的尺寸，因而对胶片有精确的厚度和形状要求，工艺难度大；

3、帆布（尼龙布骨架）采用烙铁或剪刀裁剪制成，生产效率低，而且在硫化成型铺布过程中很容易将布线头带入模具型腔内，造成产品报废； 4、现有技术中均为单模生产，生产效率低下；

5、开模合模、更换上模靠人工手动搬运操作完成，劳动强度较大。发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种汽车制动气室橡胶隔膜的生产工艺，该工艺以胶块替代以往的胶片，并根据形成隔膜上、下胶层所需胶量来分别控制一、二次硫化所用胶块的质量，不仅大大降低了胶料准备的工艺难度，而且以胶块受压、受热后延展铺开来形成隔膜中上、下胶层的成型方式，还进一步改善了胶层与帆布层之间的结合状态，提高了胶层与帆布层之间的结合强度。

为实现上述目的，本发明一种汽车制动气室橡胶隔膜的生产工艺，该工艺为二次硫化成型工艺，两次硫化所用胶料均为胶块，一次硫化时，放入下模型腔内的胶块在第一上模压制下沿帆布下表面延展形成橡胶隔膜的下胶层，二次硫化时，放入下模型腔内的胶块在第二上模压制下沿帆布上表面延展形成橡胶隔膜的上胶层；两次硫化所用的胶块均由胶料预成型机进行制备，并在制备过程中，根据形成隔膜下胶层和上胶层所需胶量分别对一次硫化和二次硫化时所用胶块的质量进行控制。

在上述工艺基础上，本发明进一步提供了一种汽车制动气室橡胶隔膜的生产工艺，该工艺消除了隔膜下片胶料过硫化的问题，提高了产品生产的自动化程度，降低了工艺难度，提高了生产效率，降低了生产成本。其技术方案如下：

一种汽车制动气室橡胶隔膜的生产工艺，采用已知真空平板硫化压机及模具进行隔膜的加工，具体为：

1 ) 按产品规格制备相应的帆布布料及上、下层所需胶块；

2 ) 将下层胶块放入下模型腔内，覆盖帆布并利用压环将帆布定位；

3 ) 合上第一上模，将下层胶块进行压制成型并部分硫化，部分硫化的时间为 τ_{ι ;}

4 ) 打开第一上模，将上层胶块放入下模型腔中的帆布上，合上第二上模，将上层胶块进行压制成型，并同时完成隔膜上、下胶层的整体充分硫化，整体充分硫化的时间为 Τ₂;

5 ) 打开第二上模，取出产品，待出模产品降温冷却后，修剪后即得成品;

上述上、下层胶块分别采用胶料配方体系相同但硫化速度不同的胶料，并且下层胶料的充分硫化时间 T等于所述部分硫化时间和所述整体充分硫化时间 τ₂的总和，所述整体充分硫化时间即为上层胶料的充分硫化时间。

进一步，所述帆布为尼龙布骨架，并采用激光进行布料的裁切。进一步，所述上、下层胶块均由胶料预成型机进行制备，并在制备过程中自动完成对胶块质量的控制。

进一步，所述模具采用复模结构，包括下、中、上三层基板，模具中的下模、压环、上模分别安装在下、中、上基板上，并且，基板上排布有若干套模具；其中，上模釆用双面结构，即：所述第一、第二上模分别安装在上层基板的两面，上层基板通过垂直于硫化压机压头进给方向的铰接轴安装在硫化压机的操作机构上，并在工作中通过基板绕其铰接轴的翻转，完成第一和第二上模的转换。

本发明生产工艺以胶块作为胶料，制作胶块时只需控制其质量，对其形状没有要求，因而与以往需要将胶料制备成胶片相比，大大简化了胶料的准备工艺，提高了对胶料用量的控制精度。另外，隔膜中的上胶层和下胶层是胶块在受热、受压状态下沿帆布上、下表面延展铺开形成的，而随着胶料沿帆布表面的延展，胶料首先充填帆布表面的孔隙，然后再向远处延展，由此使得胶层与帆布结合的更加充分、紧密，提高了胶层和帆布的结合强度。

本发明生产工艺通过采用激光切割机裁切帆布布料，采用胶料预成型机制备胶块，并采用自动转换第一、第二上模的复模模具结构后，提高了布料的裁切质量和效率，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。通过采用两种具有相同胶料配方体系但硫化速度不同的胶料来制做隔膜的上下胶层，并使下层胶料的硫化时间等于一次硫化时的部分硫化时间和上层胶料硫化时间的总和，有效地解决了生产过程中隔膜下胶层的过硫化问题，保证了隔膜上、下胶层的硫化品质，消除了隔膜产品使用时下胶层先于上胶层出现老化而导致隔膜报废的缺陷，延长了隔膜的使用寿命。附图说明

图 l a为本发明以胶块作为胶料进行一次硫化时的示意图；图 lb为本发明工艺中二次破化时的示意图；

图 2为本发明工艺中所用模具部分剖视结构示意图;

图 3为图 2所示模具俯视图。具体实施方式

在以往的汽车制动气室橡胶隔膜二次硫化成型工艺中，人们均以胶片作为胶料来制作隔膜中的上、下胶层，为了既保证隔膜中胶层的可靠成型，又避免浪费胶料，因而在制作胶片时，需要对胶片的厚度及形状进行严格控制，由此增加了准备胶料的工艺难度。

本发明生产工艺采用胶块作为胶料，在准备胶块时，只需根据需要控制胶块的质量，而对其形状则没有要求，因而可利用胶料预成型机来制备胶块，既简化了工艺，提高了效率，又最大限度地减少了人为因素的影响，保证了备料的精确性。

另外，本发明利用激光切割机来裁切帆布布料，取代以往的手工裁切，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，而且使裁切出的帆布布料的一致性得到保障。

本发明在硫化成型阶段，采用附图 2、 3 所示的模具，不但提高了设备操作的自动化程度，极大地降低了工人的劳动强度，而且釆用复模结构，一次即可生产若干个隔膜产品，大大提高了设备的生产效率。尤其是采用双模形式的上模结构后，为设备的自动化操作创造了条件。

本发明所用模具如图 2、图 3所示。该模具包括下基板 1、中基板 2 和上基板 3 , 基板上排布有四套模具，其中下模 1 1固定在下基板 1上，压环 21 固定在中基板 2上，上模则固定在上基板 3上。上基板 3由通过螺钉 33相互固定的两块板贴合构成，第一上模 31和第二上模 32背靠背分别安装在两块板上，上基板 3上还设置有铰接轴 34。

使用时，下基板 1、中基板 2、上基板 3均安装在自动推出式真空平板硫化压机的操作机构（图中未示出）上，其中上基板 3通过其铰接轴 34 可转动安装在硫化压机上，这样，在硫化过程中，可通过上基板 3绕其铰接轴 34翻转，即可完成第一和第二上模的切换操作。

为了保证压环 21和下模 1 1精确对中，下基板 1与中反 2之间还设置有若干个由导柱 4及相应导套构成的导向结构。另外，为了避免上移上模时将压环带起，压环 21 上还设置有压簧，通过该压簧可保证压环与上基板 3顺利分离。

参见图 la、图 lb , 以胶块作为胶料，利用上述模具以二次硫化成型工艺来加工汽车制动气室橡胶隔膜的工艺过程为：

1 )按产品规格并利用激光切割机制备相应的帆布布料，利用胶料预成型机并根据形成隔膜上、下胶层所需胶量来制备一次硫化时所用的下层胶块 5' , 和二次硫化时所用的上层胶块 5";

2 )将下层胶块 5'放入下模型腔内，覆盖帆布 6并利用压环 21将帆布定位；

3 )合上第一上模 31 , 将下层胶块 5'进行压制，使其延展成隔膜中的下胶层 7并部分硫化，部分硫化的时间为 L；

4 )打开第一上模 31 , 将上层胶块 5 "放入下模型腔中的帆布上，合上第二上模 32 , 将上层胶块 5"进行压制，使其延展成隔膜中的上胶层，并同时完成隔膜上、下胶层的整体充分硫化，整体充分硫化的时间为 T₂;

5 )打开第二上模 32，取出产品，待出模产品降温冷却后，修剪后即得成品；

上述上、下层胶块分别采用胶料配方体系相同但硫化速度不同的胶料，并且下层胶料的充分硫化时间 Τ等于所述部分硫化时间和所述整体充分硫化时间 Τ₂的总和，所述整体充分硫化时间即为上层胶料的充分硫化时间。作为一种早已标准化的产品，以往人们的研究多集中在硫化工艺和模具结构上。如为了克服帆布在隔膜断面上居中问题，人们发明了二次硫化成型工艺，并设计出了相应的模具结构，参见本申请人的 ZL200610040934. 3号发明专利和 ZL 200620077724. 7号实用新型专利; 为了保证帆布在硫化过程中的粘合力，人们又提出了预成型的硫化工艺，如 200810060882. 5发明专利申请中记载的制备工艺。本申请人提出的通过采用两种具有相同胶料配方体系但硫化速度不同的橡胶材料来制备隔膜的上下胶层，以保证上下胶层均达到最佳硫化状态，则是引入了一个全新的理念，由此克服了长期以来困扰人们的硫化成型过程中下胶层过硫化的问题，使隔膜产品的整体性能大大提高，显著提高了隔膜的使用寿命。在具体应用本发明生产工艺时，为了保证隔膜上、下胶层充分硫化后性能的一致性，可在保持隔膜上、下层胶料配方体系相同的情况下，通过调整胶料中构成硫化体系的成份的含量，来使隔膜上、下层胶料分别具有不同的硫化速度，从而使二者在相同的硫化温度与压力条件下，分别具有不同的硫化时间。

例如，增加隔膜上层胶料中硫化体系成份的含量，使其高于下层胶料中硫化体系成份的含量，即可使上层胶料具有相对短的硫化时间。实施例 1

采用激光切割机和胶料预成型机进行帆布布料和胶块的制备，采用自动推出式真空硫化压机及上述模具进行隔膜的硫化成型。

隔膜上胶层橡胶材料硫化时间 T₂ = 120秒，下胶层材料硫化时间 Τ = 150秒，石克化温度均为 165 °C ± 3 °C , 保压压力 1 6 ~ 2 OMpa , 并且每次石克化时均抽真空、保压、放气 3次。

首先对隔膜下层胶料进行压制成型并部分硫化，部分硫化时间 L = T-T₂ = 30秒；

然后放入隔膜上层胶块后，对隔膜上下层胶料进行整体硫化，硫化时间 Τ₂ = 120秒。

由于整体硫化的时间即是上层胶料的硫化时间，两次硫化时间的和等于下层胶料的硫化时间，因此，经整体硫化后，隔膜上下两个胶层均达到了最佳硫化状态，避免了下胶层过硫化的问题。

按照本发明制出的隔膜产品，经检验，各项性能均达到标准规定，尤其是其使用寿命远远超过了国际标准的规定的 100万次，有的达到 150万次，甚至 200万次。而且，直至破坏，隔膜上下胶层也未出现明显差异。实施例 2

隔膜上胶层橡胶材料硫化时间 Τ₂ = 150秒，下胶层材料硫化时间 Τ = 21 0秒，石克化温度均为 160 °C ± 3 °C , 保压压力 1 6 ~ 2 OMpa , 并且每次石克化时均抽真空、保压、放气 3次。

部分 υ化时间 L = Τ- Τ₂ = 60秒，整体 ¾化时间 Τ₂ = 150秒。

产品性能试验结果同上。实施例 3

隔膜上胶层橡胶材料硫化时间 T₂ = 18 0秒，下胶层材料硫化时间 Τ =

270秒，石克化温度均为 1 55 °C ± 3 °C , 保压压力 1 6 ~ 2 OMpa , 并且每次 ¾化时均抽真空、保压、放气 3次。

部分硫化时间 L = T- T₂ = 90秒，整体硫化时间 Τ₂ = 1 80秒。

产品性能试检结果同上。实施例 4

隔膜上胶层橡胶材料硫化时间 Τ₂ = 21 0秒，下胶层材料硫化时间 Τ =

330秒，石克化温度均为 148 °C ± 3 °C，保压压力 1 6 ~ 2 OMpa，并且每次石克化时均抽真空、保压、放气 3次。

部分 υ化时间 L = Τ-Τ₂ = 1 20秒，整体 υ化时间 Τ₂ = 21 0秒。

产品性能试验结果同上。

Claims

权利要求、一种汽车制动气室橡胶隔膜的生产工艺，该工艺为二次化成型工艺，其特征在于，两次硫化所用胶料均为胶块，一次硫化时，放入下模型腔内的胶块在第一上模压制下沿帆布下表面延展形成橡胶隔膜的下胶层，二次硫化时，放入下模型腔内的胶块在第二上模压制下沿帆布上表面延展形成橡胶隔膜的上胶层；两次硫化所用的胶块均由胶料预成型机进行制备，并在制备过程中，根据形成隔膜下胶层和上胶层所需胶量分别对一次硫化和二次硫化时所用胶块的质量进行控制。

、一种汽车制动气室橡胶隔膜的生产工艺，采用已知真空平板硫化压机及模具进行隔膜的加工，具体为：

1 )按产品规格制备相应的帆布布料及上、下层所需胶块；

2 )将下层胶块放入下模型腔内，覆盖帆布并利用压环将帆布定位；

3 )合上第一上模，将下层胶块进行压制成型并部分硫化，部分硫化的时间为 T_{1 ;}

4 )打开第一上模，将上层胶块放入下模型腔中的帆布上，合上第二上模，将上层胶块进行压制成型，并同时完成隔膜上、下胶层的整体充分硫化，整体充分硫化的时间为 Τ₂；

5 )打开第二上模，取出产品，待出模产品降温冷却后，修剪后即得成口 ·

口口 ,

上述上、下层胶块分别釆用胶料配方体系相同但硫化速度不同的胶料，并且下层胶料的充分硫化时间 Τ等于所述部分硫化时间和所述整体充分硫化时间 τ₂的总和，所述整体充分硫化时间即为上层胶料的充分

^i^t时间。

、如权利要求 2 所述的工艺，其特征在于，所述帆布为尼龙布骨架，并釆用激光进行布料的裁切。

、如权利要求 2 所述的工艺，其特征在于，所述上、下层胶块均由胶料预成型机进行制备，并在制备过程中自动完成对胶块质量的控制。、如权利要求 2 所述的工艺，其特征在于，所述模具釆用复模结构，包括下、中、上三层基板，模具中的下模、压环、上模分别安装在下、中、上基板上，并且，基板上排布有若干套模具；其中，上模釆用双面结构，即：所述第一、第二上模分别安装在上层基板的两面，上层基板通过垂直于硫化压机压头进给方向的铰接轴安装在硫化压机的操作机构上，并在工作中通过基板绕其铰接轴的翻转，完成第一和第二上模的转换。