一種油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的硫化成型模具及應(yīng)用

李斌，黃磊

(1.南京金三力高分子科技有限公司，江蘇 南京 210000；2.陸軍裝備部駐南京地區(qū)軍事代表局駐南京地區(qū)第二軍事代表室，江蘇 南京 210003)

1 背景研究

汽車腳踏板一般有剎車、離合、油門三種腳踏板組成，為了增加踩踏的舒適度，一般腳踏板端面為方形或長(zhǎng)方形的鐵板，面積越大越舒適。而在踩踏時(shí)，棱角及側(cè)面很容易將鞋子割傷、劃傷，且端面越磨越滑，很容易踩滑、踩空導(dǎo)致危險(xiǎn)事情發(fā)生，為了防止這些事情發(fā)生，就在腳踏板端面套上了一個(gè)橡膠腳踏墊，這樣既能防滑，也能耐磨，也不會(huì)傷到用任何材料做的鞋子，踩踏起來也更加舒適。

其中，剎車是用于汽車制動(dòng)上的重要部件，剎車用橡膠踏板墊性能的好壞直接影響到汽車的使用安全，因此就要求剎車用橡膠踏板墊必須具有優(yōu)異的耐磨性能、防滑性能和抗撕裂性能。目前，針對(duì)剎車用橡膠踏板墊的研究重點(diǎn)主要在于其耐磨性能和抗撕裂性能方面。

隨著消費(fèi)者消費(fèi)水平的提高，其開始追求汽車等產(chǎn)品的高檔配置，現(xiàn)有高檔汽車上通常會(huì)配有帶有印花圖案的橡膠踏板墊。目前工業(yè)中，由于受國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)的限制，油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊存在表面印花易變形走樣、轉(zhuǎn)印不清楚、廢品率高，且在生產(chǎn)工藝上往往不能滿足汽車行業(yè)對(duì)外觀的高要求的不足，因此國(guó)內(nèi)印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊在加工環(huán)節(jié)一直通過進(jìn)口維持，成本較高，且國(guó)外印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的生產(chǎn)效率也不是很高。因此，如何提高國(guó)內(nèi)印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低廢品率和生產(chǎn)成本具有重要的意義。

2 模具設(shè)計(jì)

為達(dá)到上述目的，本文在油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的硫化成型模具上進(jìn)行了設(shè)計(jì)，該模具包括上模、中模、下模和浮動(dòng)芯模，見圖1、圖2、圖3。

（1）中模的下表面與下模的上表面分別設(shè)有模腔，經(jīng)合模后上述模腔共同形成待成型油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的橡膠型腔，且中模和上模內(nèi)分別對(duì)應(yīng)加工有可供浮動(dòng)芯模上下移動(dòng)的開孔。

（2）上模的開孔頂端位于浮動(dòng)芯模的上方設(shè)有限位圓盤。

（3）頂面開設(shè)有環(huán)繞下模模腔分布的井字跑膠槽，且跑膠槽向外延伸至下模邊緣。

（4）該模具包括至少一排油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊成型用橡膠型腔，且每排下模模腔對(duì)應(yīng)的跑膠槽之間相互連通。

（5）跑膠槽的寬度與高度均為2.5～4 mm。

（6）浮動(dòng)模芯與中模之間為間隙配合，其間隙為0.08～0.15 mm。

（7）浮動(dòng)模芯浮動(dòng)的高度為30～50 mm。

3 實(shí)現(xiàn)步驟

（1）油墨印花和踏板墊本體膠料的準(zhǔn)備。

根據(jù)踏板墊對(duì)印花尺寸的要求及下模型腔的尺寸，分別裁切印花圖案和踏板墊的橡膠本體料胚，然后將油墨印花黏在膠胚上。

（2）填料 將油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的硫化成型模具裝配到硫化機(jī)上，并將步驟（1）準(zhǔn)備的黏有油墨印花的膠胚填入下模型腔中。

（3）硫化成型 經(jīng)步驟（2）準(zhǔn)備后開始進(jìn)行硫化成型，硫化機(jī)驅(qū)動(dòng)模具下模上壓，當(dāng)壓到膠胚時(shí)硫化機(jī)開始進(jìn)行抽真空排氣，然后硫化機(jī)上壓硫化，硫化結(jié)束后浮動(dòng)模芯浮動(dòng)下來，進(jìn)行脫模完成制品加工，即得印花橡膠踏板墊。

（4）所述步驟（1）中在膠胚表面刷汽油將油墨印花黏在膠胚表面；步驟（2）中料胚的高度高于下模型腔2～4 mm；步驟（3）中抽真空時(shí)間為15～25 s，硫化溫度控制為155～175 ℃，硫化時(shí)間控制為7～10 min，硫化壓力控制為16～20 MPa。

（5）踏板墊的橡膠本體的料胚的制備如表1所示。

表1 膠料配置表

4 模具應(yīng)用

為進(jìn)一步了解本文所述的內(nèi)容，現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)其作詳細(xì)描述。

（1）實(shí)施例 1

結(jié)合圖1、圖2，本實(shí)施例的一種油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的硫化成型模具，包括上模1、中模2、下模3和浮動(dòng)芯模4，其中中模2的下表面與下模3的上表面分別設(shè)有模腔，經(jīng)合模后上述模腔共同形成待成型油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的橡膠型腔，且中模2和上模1內(nèi)分別對(duì)應(yīng)加工有可供浮動(dòng)芯模4上下移動(dòng)的開孔，上模1的開孔頂端位于浮動(dòng)芯模4的上方設(shè)有限位圓盤5。如圖2所示，所述下模3的頂面開設(shè)有環(huán)繞下模3模腔分布的井字跑膠槽6，且跑膠槽6向外延伸至下模3邊緣。

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊時(shí)，所得制品表面的油墨印花易發(fā)生變形或轉(zhuǎn)印不清楚的不足，本實(shí)施例對(duì)油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的硫化成型模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過浮動(dòng)芯模4的設(shè)置對(duì)膠料表面的印花圖案進(jìn)行壓制定位，防止硫化過程中油墨印花發(fā)生流動(dòng)變形，然后借助于跑膠槽6的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使硫化過程中多余的膠料通過跑膠槽6進(jìn)行均勻流出并進(jìn)行泄壓，從而可以有效防止硫化后制品表面的油墨印花變形走樣或者轉(zhuǎn)印不清楚，進(jìn)而能夠保證所得油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的成型質(zhì)量及外觀均滿足高檔汽車的使用需求，大大提高了產(chǎn)品的合格率。

（2）實(shí)施例 2

本實(shí)施例其結(jié)構(gòu)基本同實(shí)施例1，其區(qū)別主要在于：本實(shí)施例的模具可根據(jù)需要設(shè)置至少一排油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊成型用橡膠型腔，且每排下模3模腔對(duì)應(yīng)的跑膠槽6之間相互連通，本實(shí)施例中設(shè)有兩排橡膠型腔，結(jié)合圖2，每排下模模腔四周的跑膠槽相互連通，共同組成井字形跑膠槽。本實(shí)施例中跑膠槽的寬度與高度均為2.5 mm，浮動(dòng)模芯4與中模2之間為間隙配合，其間隙為0.08 mm，浮動(dòng)模芯浮動(dòng)的高度為30 mm。

采用上述硫化成型模具，本實(shí)施例的油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的應(yīng)用，其步驟為：

步驟一、油墨印花和踏板墊本體膠料的準(zhǔn)備

根據(jù)踏板墊對(duì)印花尺寸的要求及下模型腔的尺寸，分別裁切印花圖案8和踏板墊的橡膠本體9料胚，然后在膠胚表面刷汽油將油墨印花黏在膠胚表面；所述橡膠本體料胚由如下組分按照重量份數(shù)組成：丁苯橡膠：55份、天然橡膠：45份、高耐磨碳黑：60份、半補(bǔ)強(qiáng)碳黑：25份、氧化鋅：5份、硬脂酸：1份、煅燒陶土：17份、固馬?。?份、石臘：0.3份、防老劑：1.5份、機(jī)油：9份、硫磺：1.8份、促進(jìn)劑CZ：1份、促進(jìn)劑M：0.4份。

本實(shí)施例中的丁苯橡膠的生膠為中國(guó)石油吉化集團(tuán)公司的1502；天然橡膠的生膠為馬來西亞生產(chǎn)的3#煙片；炭黑是由卡博特化工有限公司供應(yīng)的N330高耐磨炭黑和N774半補(bǔ)強(qiáng)炭黑；氧化鋅是由鎮(zhèn)江白水化學(xué)有限公司供應(yīng)的；硬脂酸、煅燒陶土、古馬隆、石蠟防老劑是由上海昶譽(yù)化工有限公司供應(yīng)；促進(jìn)劑和硫磺都是由亞特曼化工有限公司供應(yīng)的；40#機(jī)油由江蘇華成石化工貿(mào)有限公司供應(yīng)。

步驟二、填料

將油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的硫化成型模具裝配到硫化機(jī)上，并將步驟一準(zhǔn)備的黏有油墨印花的膠胚填入下模型腔中，料胚的高度高于下模型腔2～4 mm。

步驟三、硫化成型

經(jīng)步驟二準(zhǔn)備后開始進(jìn)行硫化成型，硫化機(jī)驅(qū)動(dòng)模具下模上壓，當(dāng)浮動(dòng)模芯壓到膠胚時(shí)硫化機(jī)開始進(jìn)行抽真空排氣，抽真空時(shí)間為15 s，然后硫化機(jī)上壓硫化，硫化溫度控制為155 ℃，硫化時(shí)間控制為10 min，硫化壓力控制為16 MPa，硫化結(jié)束后浮動(dòng)模芯浮動(dòng)下來，進(jìn)行脫模完成制品加工，即得印花橡膠踏板墊。

本實(shí)施例通過采用上述硫化成型模具進(jìn)行成型，借助于浮動(dòng)模芯的設(shè)置對(duì)膠料表面的印花圖案進(jìn)行壓制，防止硫化過程中油墨印花發(fā)生變形，然后利用井字形跑膠槽的設(shè)置將多余的膠料均勻排出，同時(shí)配合適當(dāng)?shù)牧蚧尚凸に嚕绕涫橇蚧瘔毫?，從而可以有效防止硫化后制品表面的印花圖案發(fā)生變形走樣或轉(zhuǎn)印不清楚，進(jìn)而保證所得橡膠踏板墊的質(zhì)量，且同時(shí)能夠有效保證所得制品表面油墨印花與制品結(jié)合的牢固性。正常情況下，當(dāng)壓力控制較小時(shí)，易導(dǎo)致所得制品與印花圖案之間的黏接不牢固，但當(dāng)壓力過大時(shí)，則可能會(huì)造成制品本身以及印花圖案的變形。而本實(shí)施例通過控制合適的壓制力以及通過跑膠槽的共同作用，從而既保證印花圖案與制品之間的黏接牢固性，同時(shí)還能夠有效保證最終所得制品的質(zhì)量及外觀均滿足使用需求。

此外，還通過大量實(shí)驗(yàn)對(duì)橡膠本體的膠料組成和配比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)輔以合適的硫化工藝，從而一方面能夠保證所得制品具有優(yōu)異的防滑性能及耐磨性能，另一方面還能夠進(jìn)一步提高油墨印花與橡膠本體之間黏接的牢固性。

（3）實(shí)施例3

本實(shí)施例其結(jié)構(gòu)基本同實(shí)施例2，其區(qū)別主要在于：本實(shí)施例中跑膠槽的寬度與高度均為3 mm，浮動(dòng)模芯與中模之間為間隙配合，其間隙為0.12 mm，浮動(dòng)模芯浮動(dòng)的高度為40 mm。

本實(shí)施例的一種油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的制造方法，其基本制備步驟同實(shí)施例2，不同之處在于：料胚由如下組分按照重量份數(shù)組成：丁苯橡膠：50份、天然橡膠：50份、高耐磨碳黑：65份、半補(bǔ)強(qiáng)碳黑：20份、氧化鋅：4.5份、硬脂酸：1.2份、煅燒陶土：16份、固馬?。?.9份、石臘：0.5份、防老劑：1.7份、機(jī)油：10份、硫磺：1.9份、促進(jìn)劑CZ：0.8份、促進(jìn)劑M：0.3份；步驟三中硫化機(jī)的硫化溫度控制為165 ℃，硫化時(shí)間控制為9 min，硫化壓力控制為18 MPa，抽真空時(shí)間為20 s，硫化結(jié)束后完成制品加工，即得油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊。

（4）實(shí)施例 4

本實(shí)施例其結(jié)構(gòu)基本同實(shí)施例2，其區(qū)別主要在于：本實(shí)施例中跑膠槽的寬度與高度均為4 mm，浮動(dòng)模芯與中模之間為間隙配合，其間隙為0.15 mm，浮動(dòng)模芯浮動(dòng)的高度為50 mm。

本實(shí)施例的一種油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的制造方法，其基本制備步驟同實(shí)施例1，不同之處在于：料胚由如下組分按照重量份數(shù)組成：丁苯橡膠：60份、天然橡膠：40份、高耐磨碳黑：55份、半補(bǔ)強(qiáng)碳黑：30份、氧化鋅：4.8份、硬脂酸：1.3份、煅燒陶土：18份、固馬?。?.8份、石臘：0.4份、防老劑：1.6份、機(jī)油：11份、硫磺：2.0份、促進(jìn)劑CZ：1.1份、促進(jìn)劑M：0.4份；步驟三中硫化機(jī)的硫化溫度控制為175 ℃，硫化時(shí)間控制為7 min，硫化壓力控制為20 MPa，抽真空時(shí)間為25 s，硫化結(jié)束后完成制品加工，即得油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊。

5 結(jié)束語

經(jīng)過應(yīng)用對(duì)比，油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的硫化成型模具的優(yōu)點(diǎn)如下 ：

（1）中模的下表面與下模的上表面分別設(shè)有模腔，且中模和上模內(nèi)分別對(duì)應(yīng)加工有可供浮動(dòng)芯模上下移動(dòng)的開孔，通過浮動(dòng)芯模的作用對(duì)膠料表面的油墨印花進(jìn)行壓制，限制油墨印花的流動(dòng)，從而可以有效防止硫化后制品表面的油墨印花變形走樣或者轉(zhuǎn)印不清楚，進(jìn)而能夠保證所得油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的成型質(zhì)量及外觀均滿足高檔汽車的使用需求，大大提高了產(chǎn)品的合格率。

（2）上模的開孔頂端位于浮動(dòng)芯模的上方設(shè)有限位圓盤，通過該限位圓盤對(duì)浮動(dòng)芯模進(jìn)行縱向限位，從而可以保證浮動(dòng)模芯對(duì)膠料作用的正常發(fā)揮。

（3）通過在下模表面開設(shè)環(huán)繞下模模腔分布的井字跑膠槽，且跑膠槽向外延伸至下模邊緣，從而可以保證合模硫化過程中多余的膠料從模腔順利、均勻的溢出至四周的跑膠槽，并通過跑膠槽排出，進(jìn)而能夠確保所得制品的質(zhì)量及制品表面油墨印花的轉(zhuǎn)印質(zhì)量。

（4）生產(chǎn)上可根據(jù)產(chǎn)品的需求量，來開多件模進(jìn)行硫化加工，從而大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

（5）采用本文所述的硫化成型模具進(jìn)行成型方式，通過浮動(dòng)模芯的壓制作用以及跑膠槽的跑膠、泄壓作用，同時(shí)配合適當(dāng)?shù)牧蚧尚凸に嚕绕涫橇蚧瘔毫?，從而可以有效防止硫化后制品表面的印花圖案發(fā)生變形走樣或轉(zhuǎn)印不清楚，進(jìn)而保證所得橡膠踏板墊的質(zhì)量。

（6）本油墨印花轉(zhuǎn)印橡膠踏板墊的制造方法，橡膠本體的料胚采用本文中特定的組分構(gòu)成及其硫化工藝，從而一方面能夠保證所得制品具有優(yōu)異的防滑性能及耐磨性能，另一方面還能夠保證油墨印花與橡膠本體之間黏接的牢固性。

結(jié)合實(shí)施例1～4，依托本文獨(dú)特設(shè)計(jì)的模具及工藝使下模對(duì)橡膠膠胚進(jìn)行限位，通過中模中的浮動(dòng)模芯對(duì)膠胚進(jìn)行壓制定位，使用抽真空裝置不進(jìn)行排氣，杜絕膠料的位移，多余的膠料從跑膠槽溢出，并對(duì)跑膠槽的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而徹底解決了制品表面印花變形走樣、轉(zhuǎn)印不清楚的問題，提高了產(chǎn)品的合格率。