CN110539428A - 一种橡胶密封件的制备方法及其硫化模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶密封件的制备方法及其硫化模具，涉及机械设备密封件领域。本发明包括一种模具，其包括封条条形硫化模具、芯模条形硫化模具、封条弧形硫化模具、芯模弧形硫化模具和气嘴安装硫化模具；以解决大尺寸模具加工变形的问题；本发明还包括一种橡胶密封件的制备方法，利用组合的模具，对混炼胶料进行分段硫化，最后再硫化接合，以实现可以制备周长尺寸可达数十米的大型密封圈的目的。

Description

一种橡胶密封件的制备方法及其硫化模具

技术领域

本发明涉及机械设备密封件领域。

背景技术

充气膨胀式密封件(圈)是由具有异形截面的中空状橡胶条和充气嘴组成的环状橡胶制品，当通过充气嘴向气囊内部充气时，气囊截面发生膨胀变形，从而起到密封作用。

然而现有的密封圈硫化模具存在诸多不足，例如，密封圈周长尺寸较大时，硫化模具加工过程中变形问题难以避免，造成模具合模不严；再例如，对于周长尺寸过大的密封件需要配备相应更大的硫化设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种橡胶密封件的硫化模具，以解决大尺寸模具加工变形的问题；

同时本发明还提供了一种橡胶密封件的制备方法，以实现可以制备周长尺寸可达数十米的大型密封圈的目的。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术手段：

一种模具，包括封条条形硫化模具、芯模条形硫化模具、封条弧形硫化模具、芯模弧形硫化模具和气嘴安装硫化模具；

所述封条条形硫化模具和芯模条形硫化模具内部均设置有两端贯通的条形模腔；

所述封条弧形硫化模具和芯模弧形硫化模具内部均设置有两端贯通的弧形模腔；

所述气嘴安装硫化模具内同样设置有所述条形模腔，其侧壁设置有用于安装金属气嘴的气嘴安装通道，所述气嘴安装通道与所述条形模腔连通。

封条条形硫化模具和芯模条形硫化模具均包括用于形成所述条形模腔的第一上压板和第一下压板，所述第一上压板的底面和/或所述第一下压板的顶面两侧设置有开模槽。

所述芯模条形硫化模具内条形模腔的截面积小于所述封条条形硫化模具内条形模腔的截面积。

所述封条弧形硫化模具和芯模弧形硫化模具均包括用于形成所述弧形模腔的第二上压板和第二下压板，所述第二上压板的底面和/或所述第二下压板的顶面两侧设置有开模槽。

所述芯模弧形硫化模具内弧形模腔的截面积小于所述封条弧形硫化模具内弧形模腔的截面积。

所述气嘴安装硫化模具包括用于形成所述条形模腔的第三上压板和第三下压板，所述第三上压板的底面和/或所述第三下压板的顶面设置有镶嵌通道用于拆卸安装镶嵌块，所述气嘴安装通道设置在所述镶嵌块上。

本发明中涉及的一种模具，在使用过程中具有以下有益效果：

1)充气膨胀式密封件一般具有截面尺寸小，周长尺寸大的特点。对于直径大于2米或周长大于10米的充气膨胀式密封件，模具加工变形问题一直是无法解决的难题，本发明是采用一套尺寸较小的模具，对密封件进行多次硫化，从而避免了模具加工困难；

2)采用一套模具可以完成截面形状和尺寸相同，周长尺寸不同的密封件制造；二利用传统的模具进行硫化，则需要根据密封件的周长尺寸设计加工多副硫化模具，大幅度增加制作成本，本发明所涉及的一组模具能在制备产品上能够让制备成本更低；

3)在采用本发明涉及的模具进行硫化时，通过不同的组合配合的方式，利用一套模具就能够硫化不同周长尺寸、不同形状的大型密封圈。

一种橡胶密封件的制备方法，利用权利要求1至6中任意一项所述的模具进行制备，包括以下步骤：

（1）选择相应模具；

（2）密封件结构设计；

（3）采用以下步进行橡胶硫化：

a.将芯模胶料挤出成型，再将密封条胶料挤出为管状胶胚；同时制备胶片；

b.将步骤a内的芯模胶料装入所述芯模条形硫化模具或所述芯模弧形硫化模具内进行分段硫化；

c.将步骤b中硫化后的橡胶芯模***步骤a中挤出的管状胶胚内，同时将金属气嘴粘结在所述管状胶胚的外壁，并使所述金属气嘴与所述管状胶胚的内腔连通；

d.将步骤c中制成的胶条半成品装入至封条条形硫化模具内，进行分段硫化，当硫化至安装有金属气嘴的位置时，改用气嘴安装硫化模具进行硫化；

e.利用压缩空气将已硫硫化的胶条内部的橡胶芯模抽出；

f.在步骤e制备的已硫化胶条的两端剪齐，并***一节橡胶芯模，使所述已硫化胶条的两端头贴合，将贴合部装入封条弧形硫化模具内，进行硫化；

g.利用所述开模槽进行开模，取出成品。

进一步的，所述步骤f中***的所述橡胶芯模长度为300-400mm。

更进一步的，所述步骤f中贴合的所述已硫化胶条的两端首先通过粘结剂粘合，再用所述胶片进行包裹。

采用本发明所公开的制备方法，能够利用本发明所涉及的一组模具以实现可以制备周长尺寸可达数十米的大型密封圈的目的，在需要制备的密封件周长尺寸不同的情况下，不再需要根据密封件的轴承尺寸涉及加工多副硫化模具。

附图说明

图1为本发明封条条形硫化模具的结构示意图。

图2为本发明芯模条形硫化模具。

图3为本发明封条弧形硫化模具俯视结构示意图。

图4为本发明封条弧形硫化模具正视结构示意图。

图5为本发明芯模弧形硫化模具俯视结构示意图。

图6为本发明芯模弧形硫化模具正视结构示意图。7.2

图7为本发明气嘴安装硫化模具的安装结构示意图。

图8为图7中A处的局部放大结构示意图。

图9为本发明下压式硫化机的结构示意图。

图10为图9中热压硫化部分的结构示意图。

其中，1-封条条形硫化模具、2-芯模条形硫化模具、3-封条弧形硫化模具、4-芯模弧形硫化模具、5-气嘴安装硫化模具、51-气嘴安装通道、52-镶嵌部、53-第三下压板、54-第三条形硫化槽、55-第四条形硫化槽、56-第三外凸块、57-镶嵌块、6-条形模腔、7-弧形模腔、8-第一上压板、9-第一下压板、10-第一条形硫化槽、11-第二条形硫化槽、12-第一外凸块、13-开模槽、14-第二上压板、15-第二下压板、16-第一弧形硫化槽、17-第二弧形硫化槽、18-第二外凸块、19-下热板、20-上热板、21-托架、22-支撑杆、23模具、24-橡胶条、241-未硫化橡胶条、242-已硫化橡胶条。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例以及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参考图1至图8所示的，一种模具，包括封条条形硫化模具1、芯模条形硫化模具2、封条弧形硫化模具3、芯模弧形硫化模具4和气嘴安装硫化模具5；

所述封条条形硫化模具1和芯模条形硫化模具2内部均设置有两端贯通的条形模腔6；

所述封条弧形硫化模具3和芯模弧形硫化模具4内部均设置有两端贯通的弧形模腔7；

所述气嘴安装硫化模具5内同样设置有所述条形模腔6，其侧壁设置有用于安装金属气嘴的气嘴安装通道51，所述气嘴安装通道51与所述条形模腔6连通。

进一步的，前述的封条条形硫化模具1和芯模条形硫化模具2均包括用于形成所述条形模腔6的第一上压板8和第一下压板9，所述第一上压板8的底面和所述第一下压板9的顶面分别设置有形成所述条形模腔6的第一条形硫化槽10和第二条形硫化槽11，所述第二条形硫化槽11内沿其延伸方向设置有第一外凸块12使所述第二条形硫化槽11内形成两端贯通的第一条形凹槽和第二条形凹槽，从而使前述的条形模腔截面呈“凹”字形，所述第一上压板8的底面和/或所述第一下压板9的顶面两侧设置有开模槽13。

前述的芯模条形硫化模具2内条形模腔6的截面积小于所述封条条形硫化模具1内条形模腔6的截面积。

还能够，所述封条弧形硫化模具3和芯模弧形硫化模具4均包括用于形成所述弧形模腔7的第二上压板14和第二下压板15，所述第二上压板14的底面和所述第二下压板15的顶面分别设置有形成所述弧形模腔7的第一弧形硫化槽16和第二弧形硫化槽17，所述第二弧形硫化槽17内沿其延伸方向设置有第二外凸块18使所述第二弧形硫化槽17内形成两端贯通的第一弧形凹槽和第二弧形凹槽，所述第二上压板14的底面和/或所述第二下压板15的顶面两侧设置有开模槽13。

所述芯模弧形硫化模具4内弧形模腔7的截面积小于所述封条弧形硫化模具3内弧形模腔7的截面积。

所述气嘴安装硫化模具5包括用于形成所述条形模腔6的第三上压板52和第三下压板53，所述第三上压板52的底面和所述第三下压板53的顶面分别设置有形成所述条形模腔6的第三条形硫化槽54和第四条形硫化槽55，所述第四条形硫化槽55内沿其延伸方向设置有第三外凸块56使所述第四条形硫化槽55内形成两端贯通的第三条形凹槽和第四条形凹槽，所述第三上压板52的底面和/或所述第三下压板53的顶面设置有镶嵌通道用于拆卸安装镶嵌块57，所述气嘴安装通道51设置在所述镶嵌块57上。

在本实施例中，充气膨胀式密封件一般具有截面尺寸小，周长尺寸大的特点。对于直径大于2米或周长大于10米的充气膨胀式密封件，模具加工变形问题一直是无法解决的难题，本发明是采用一套尺寸较小的模具，对密封件进行多次硫化，从而避免了模具加工困难；采用一套模具可以完成截面形状和尺寸相同，周长尺寸不同的密封件制造；二利用传统的模具进行硫化，则需要根据密封件的周长尺寸设计加工多副硫化模具，大幅度增加制作成本，本发明所涉及的一组模具能在制备产品上能够让制备成本更低；在采用本发明涉及的模具进行硫化时，通过不同的组合配合的方式，利用一套模具就能够硫化不同周长尺寸、不同形状的大型密封圈。

在使用模具的过程中，采用以下的步骤进行制备橡胶：

首选选择模具，如果成品为圆形密封件，则均采用封条弧形硫化模具3和芯模弧形硫化模具4；当成品是矩形时，则选用圈套的模具进行硫化制备。制备步骤如下：

a.采用芯模硫化模具(芯模弧形硫化模具4或者芯模条形硫化模具2，也可以都使用)将芯模用混炼胶模压硫化制成长度大于密封件周长的芯模橡胶料，橡胶芯模材料应具有良好的耐热、抗老化性能，材料硬度为75-85度，一般而言采用三元乙丙橡胶作为制备芯模的混炼胶料。

b. 采用挤出机将密封件用混炼胶挤压成圆管状胶胚，前述密封件用混炼胶采用常见的天然橡胶+丁苯橡胶，其配比为天然橡胶：丁苯橡胶为6:4，前述的胶胚厚度等于密封件设计壁厚，胶胚长度应大于密封件周长，胶胚内直径等于橡胶芯模截面外周长除以3.14；

c.将步骤a中硫化后的橡胶芯模穿入步骤b中的挤出胶胚内，将一端封闭，从另一端抽真空，使胶胚紧贴到橡胶芯模的表面，平直摆放，并在室温下停放12-18小时。

d. 测量好矩形密封件(圈)各边长度，在规定的气嘴部位成型充气嘴，将金属气嘴***气嘴安装硫化模具5上的气嘴安装通道51内利用其定位进行硫化；

e. 将经接好气嘴的密封件半成品装入密封条硫化模具(封条条形硫化模具1以及封条弧形硫化模具3)，进行分段硫化，这里的分段硫化是指利用封条弧形硫化模具3以及封条条形硫化模具1进行硫化，对橡胶条一段接一段的硫化，直至达到密封件的周长，硫化过程中应规划好直线部分的长度，达到直线段长度后，将圆弧弯曲部分空出。分段硫化过程中应对两端露在热板外侧的模具进行冷却，避免该部位密封件未完全硫化或过度硫化。

f.脱芯，将橡胶芯模从硫化半成品内部抽出，使硫化半成品橡胶料内形成“凹”字空腔。

g. 测量直线部分长度，并从未硫化部位剪断，再穿入弧形硫化模具(封条弧形硫化模具3)，用弧形硫化模具将两段直条连接起来，如此完成四个圆角部位硫化，即完成整个密封件的硫化。

在本实施例中，本发明采用一套模具可以完成截面形状和尺寸相同，周长尺寸不同的密封件制造；而传统的充气硫化方法，需要根据密封件的周长尺寸设计加工多副硫化模具。

本发明采用一套模具和硫化机可以制备周长尺寸可达数十米的大型密封圈，而传统的充气硫化方法则难以实现。

本发明的模具制作成本低，而传统的充气硫化方法模具制作成本很高。

同时本发明的模具有利于系列化，即让模具能够适配更多不同规格的橡胶密封件硫化。

与此同时，请再结合图9所示的，在本实施例中，所采用的硫化机为鳄口式平板硫化机，硫化机热板长度为1-5米，热板宽度为200-400mm.为了保证每两段密封条之间具有平整的过渡，硫化模具长度应比硫化机热板长度大200mm左右，使模具23两端伸出热板，以起到自然冷却的作用。由于硫化的密封条长度尺寸较大，本发明所用的硫化机为上压式，即硫化机下热板19不动，上热板上下移动。当模具23长度大于2米时，可以采用机械方式(螺栓固定)将模具23固定在热板上，以减少操作人员的模具搬卸强度。

实施例2

请结合图1至图10所示的，在本实施例中，提供了一种某装备连接法兰用直径为8.92米的充气密封圈，密封圈基本性能要求如下：

充气工作压力 0.5Mpa

最大密封间隙 5mm；

密封圈安装槽内直径 8956mm

密封圈安装槽外直径 8908mm

密封圈中心线周长 28008mm；

工作温度 常温

工作环境 室内。

常见的采用充气硫化时需要设计加工外缘直径达9.2米的硫化模具，需要配备直径10米以上的大型硫化罐或大型平板硫化机。采用本发明时的制备步骤如下：

1)模具选择

由于是法兰密封，该密封圈为大圆环状，没有局部小圆弧弯曲段，因此只需要采用封条弧形硫化模具3、芯模弧形硫化模具4以及气嘴安装硫化模具5。

2)密封件结构

由于密封件充气工作压力达0.5Mpa，需要采用织物增强，因此设计密封件由内胶层、织物增强层、外胶层、充气嘴等部分组成。内胶层厚度1.5mm，增强层厚度0.6mm；外胶层厚度0.4mm，增强层织物：尼龙针织布。

3)制备步骤

A.用挤出机将芯模胶料挤出成芯模截面形状，并将密封条胶料挤成内直径为19mm，厚度1.5mm的管状胶胚，胶胚裁剪长度为28±0.1米；用压延机将密封条胶料压延成厚度为0.45mm宽度为90±5mm的胶片；

B.将芯模胶条装入芯模硫化模具，分段硫化，芯模长度28500±100；

C.将胶条胶料用溶剂汽油浸泡，制成1:1.5左右的胶浆，并涂覆到尼龙针织布上，制成胶布；

D.将胶布按照45°裁剪成宽度为85±5mm的条状，并将胶布条长度拼接到27.8±0.1米；

E.将工序B制成的橡胶芯模穿入工序A制备的管状胶胚内，并将一端封闭，从另一端抽真空，使胶胚贴附在橡胶芯模表面，并将金属气嘴与橡胶粘接部位喷砂、清洗、涂刷胶粘剂后贴附在已定型管胚的指定位置(一般距离端部300mm左右)；

F.将工序D制备的胶布条沿长度方向包裹在工序E制备的半成品外表面，并工序A制备的胶片包裹在胶布层的外表面，停放2小时；

G.将工序F制备的胶条半成品装入模具23内，按照图10所示硫化方法进行分段硫化，直至达到所需长度，当硫化到气嘴部位时，应调整长度，并将气嘴部位装入气嘴安装硫化模具5内，将气嘴部位硫化。注意硫化条件为150℃，25min，每次起模之前应对未硫化部位进行充分冷却，否则未硫化衔接部位会烂裂；

H.借助压缩空气将已硫化的胶条内部橡胶芯模抽出，并将胶条长度裁剪到2760mm(考虑到密封圈装配时有一定的伸长，因此裁断长度小于理论周长)；

I.将已硫化胶条两端剪齐，剥去外胶层和增强层，取一段长度约为350mm的橡胶芯模，***已硫化胶条内部，使胶条两端头贴合在一起，涂刷成型胶粘剂，先用厚度0.2-0.3mm的胶片包裹对接部位，再用胶布条包裹，注意胶布条应搭接5-10mm，最后包裹外胶层胶片；

J.将I工序对接部位装入封条弧形硫化模具内内， 在150℃温度下硫化25min，开模，取出硫化成品。

K.硫化成品经检验合格后包装入库。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种模具，其特征在于：包括封条条形硫化模具（1）、芯模条形硫化模具（2）、封条弧形硫化模具（3）、芯模弧形硫化模具（4）和气嘴安装硫化模具（5）；

所述封条条形硫化模具（1）和芯模条形硫化模具（2）内部均设置有两端贯通的条形模腔（6）；

所述封条弧形硫化模具（3）和芯模弧形硫化模具（4）内部均设置有两端贯通的弧形模腔（7）；

所述气嘴安装硫化模具（5）内同样设置有所述条形模腔（6），其侧壁设置有用于安装金属气嘴的气嘴安装通道（51），所述气嘴安装通道（51）与所述条形模腔（6）连通。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述封条条形硫化模具（1）和芯模条形硫化模具（2）均包括用于形成所述条形模腔（6）的第一上压板（8）和第一下压板（9），所述第一上压板（8）的底面和/或所述第一下压板（9）的顶面两侧设置有开模槽（13）。

3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述芯模条形硫化模具（2）内条形模腔（6）的截面积小于所述封条条形硫化模具（1）内条形模腔（6）的截面积。

4.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述封条弧形硫化模具（3）和芯模弧形硫化模具（4）均包括用于形成所述弧形模腔（7）的第二上压板（14）和第二下压板（15），所述第二上压板（14）的底面和/或所述第二下压板（15）的顶面两侧设置有开模槽（13）。

5.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述芯模弧形硫化模具（4）内弧形模腔（7）的截面积小于所述封条弧形硫化模具（3）内弧形模腔（7）的截面积。

6.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述气嘴安装硫化模具（5）包括用于形成所述条形模腔（6）的第三上压板（52）和第三下压板（53），所述第三上压板（52）的底面和/或所述第三下压板（53）的顶面设置有镶嵌通道用于拆卸安装镶嵌块（57），所述气嘴安装通道（51）设置在所述镶嵌块（57）上。

7.一种橡胶密封件的制备方法，其特征在于：利用权利要求1至6中任意一项所述的模具进行制备，包括以下步骤：

（1）选择相应模具；

（2）密封件结构设计；

（3）采用以下步进行橡胶硫化：

a.将芯模胶料挤出成型，再将密封条胶料挤出为管状胶胚；同时制备胶片；

b.将步骤a内的芯模胶料装入所述芯模条形硫化模具（2）或所述芯模弧形硫化模具（4）内进行分段硫化；

c.将步骤b中硫化后的橡胶芯模***步骤a中挤出的管状胶胚内，同时将金属气嘴粘结在所述管状胶胚的外壁，并使所述金属气嘴与所述管状胶胚的内腔连通；

d.将步骤c中制成的胶条半成品装入至封条条形硫化模具（1）内，进行分段硫化，当硫化至安装有金属气嘴的位置时，改用气嘴安装硫化模具（5）进行硫化；

e.利用压缩空气将已硫硫化的胶条内部的橡胶芯模抽出；

f.在步骤e制备的已硫化胶条的两端剪齐，并***一节橡胶芯模，使所述已硫化胶条的两端头贴合，将贴合部装入封条弧形硫化模具（3）内，进行硫化；

g.利用所述开模槽（13）进行开模，取出成品。

8.根据权利要求7所述的一种橡胶密封件的制备方法，其特征在于：所述步骤f中***的所述橡胶芯模长度为300-400mm。

9.根据权利要求7所述的一种橡胶密封件的制备方法，其特征在于：所述步骤f中贴合的所述已硫化胶条的两端首先通过粘结剂粘合，再用所述胶片进行包裹。