橡胶硫化粘合性能测试试样制备模具及制样方法与流程

本发明属于硫化橡胶粘合性检测技术领域，尤其涉及一种橡胶硫化粘合性能测试试样制备模具及制样方法。

背景技术：

在生产过程中需要进行多层复合的橡胶制品，不同橡胶层之间的粘合性能对其使用有非常重要的影响，它直接影响着产品应用时的可靠性。为了确保粘合性达到生产要求，在产品生产前，通常要试制测试试样来进行橡胶粘合性能测试，以对产品的生产工艺参数的优化。

但是，在生产隔膜硫化产品如轮胎、空气弹簧气囊等产品时，即便是采用经测试优化的工艺参数进行生产，所得产品仍容易出现局部橡胶层间粘合不良的问题，尤其在模具与其内部产品的接触面结构较为复杂的情况下，这一问题更为明显。发明人经研究发现产生上述问题的主要原因是：隔膜硫化产品采用隔膜类软模具作为硫化模具，模具与其内部产品的接触状态不同，会导致产品在硫化过程中不同部位所受的硫化压力不同，进而影响了各部位的橡胶层间粘合性能。因此，要解决这一问题，首先要能够准确测定确保产品粘合性能达标所需的最小硫化压力，据此才能结合硫化模具实际结构进行产品硫化参数设计。

然而，现有的橡胶粘合实验忽略了硫化压力对橡胶层间粘合性能的影响，而均采用刚性的金属硫化模具制备测试试样，这种模具无法模拟硫化压力变化，无法测试硫化压力变化对橡胶层间粘合性能的影响，因此，采用现有的实验方法，无法测试确保产品粘合性能达标所需的最小硫化压力，故无法通过制样实验为产品生产工艺参数设计提供准确依据。

技术实现要素：

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种橡胶硫化粘合性能测试试样制备模具及制样方法，该制备模具能够模拟隔膜硫化产品的硫化压力，所得样品能用于准确的测定硫化压力变化对橡胶层间的硫化粘合性能的影响，以获得确保产品粘合性能达标所需的最小硫化压力，为产品生产工艺参数设计提供依据。

本发明一方面提供了一种橡胶硫化粘合性能测试试样制备模具包括：

模壳；

气室，设于所述模壳内，且通过开设于所述模壳的通气孔连接外设的充气装置；

试样腔，设于所述模壳内且位于所述气室上方，所述模壳设有用于开启所述试样腔的开启结构，所述试样腔的内壁顶面具有第一平面部；及

中模，为弹性橡胶隔膜，设于所述试样腔和所述气室之间，以将二者间隔为两个独立腔室，所述中模的中央设为第二平面部，所述第二平面部位于所述第一平面部正下方，所述第一平面部和所述第二平面部均为平面结构，且二者平行设置，所述第一平面部和第二平面部之间形成用于容纳、夹持待硫化试样的间隙。

该制备模具在硫化过程中，可通过控制充气装置对气室的充气量向试样腔中的待硫化试样施加不同的硫化压力，且硫化过程中，试样夹持固定于第一平面部和第二平面部之间的间隙中，可确保试样各部位所受硫化压力相同，确保测试结果的准确性。采用该模具可制备不同硫化压力的试样进行粘合性能测试，从而准确的测定硫化压力变化对橡胶层间的硫化粘合性能的影响，以获得确保产品粘合性能达标所需的最小硫化压力，为产品生产工艺参数设计提供依据。

在其中一些实施例中，所述中模进一步包括过渡部，所述过渡部为筒形结构，且所述过渡部的上端口连接所述第二平面部的外缘，下端口连接所述模壳；所述过渡部与所述试样腔的内侧壁之间的空间形成用于容纳多余胶料的容纳槽。

中模采用上述结构，硫化过程中，试样中多余的胶料受压挤出后流入容纳槽中，可避免多余胶料在硫化过程中留存于试样上，影响制样效果。

在其中一些实施例中，所述过渡部为中轴线竖直设置的圆台形筒体结构，所述第二平面部为与所述过渡部的上端口等大的圆形平面，且所述第二平面部的中心点位于所述过渡部的中轴线上。

中模采用上述结构，在充气过程中可进一步保证试样腔内的试样均匀受力。

在其中一些实施例中，所述的模壳进一步包括：

上模，设有向上凹陷的上半模腔，所述第一平面部为所述上半模腔的内壁顶面；

下模，设有向下凹陷的上半模腔，所述下模与所述上模拼合时所述模壳闭合，所述上模与所述下模分离时所述试样腔开启；及

锁紧部件，用于将所述上模和所述下模锁定于拼合状态。

在其中一些实施例中，所述中模的外缘设为密封圈，所述模壳闭合时，所述密封圈夹持于所述上半模腔的下端口外缘与所述下半模腔的上端口外缘之间，以封闭二者间隙，且所述上半模腔与所述中模间的空腔构成所述试样腔，所述中模与所述下半模腔间的空腔构成所述气室，所述通气孔开设于所述下模。

中模采用上述结构，所述模壳闭合时，其外缘的密封圈通过锁紧部件提供的预紧力固定在上模和下模之间，可将模腔间隔成两个互相独立的腔室，试样腔和气室，且采用此结构的中模还能够对试样腔和气室起密封作用。

在其中一些实施例中，上模和下模均为刚性结构，如设为金属结构。

在其中一些实施例中，下半模腔的上端口外缘开设第一环形密封槽，第一环形密封槽用于安装密封圈，密封圈上部位于第一环形密封槽外；上半模腔的下端口外缘开设第二环形密封槽，第二环形密封槽与第一环形密封槽对向设置，所述模壳闭合时，所述密封圈压紧固定于所述第一环形密封槽和所述第二环形密封槽之间，以封闭所述第一环形密封槽和所述第一环形密封槽之间的间隙。

采用上述结构，可更加方便上模、中模和下模定位装配，同时能提高模壳的密封性能。

在其中一些实施例中，锁紧部件包括至少一固定螺栓，固定螺栓竖直设置，上模和所述下模分别对应固定螺栓开设沉头孔和螺纹通孔，合模时，固定螺栓的螺杆穿过沉头孔后连接所述螺纹通孔，以锁定上模和下模的相对位置。

采用上述结构可方便的锁定模具的合模状态，同时方便拆卸开模，与上述外缘设为密封圈的中模结构配合，还可通过调节固定螺栓的螺杆穿入螺纹通孔的深度灵活调节中模的密封圈所受的预紧力，确保密封性能。

在其中一些实施例中，所述制备模具还包括设于所述模壳外的充气装置，所述充气装置进一步包括：

气源，用于供应充气气体；

供气管道，连接气源和通气孔；

进气阀门，安装在供气管道上，用于控制其气体流量，及压力表，安装于供气管道，用于检测气室内气压。

充气装置采用上述结构可通过进气阀门和压力表调整气室内压力，从而更精确的测试、调节试样腔内试样所受的硫化压力，制得不同压力硫化的粘合试样，使该模具可以用于测试不同硫化压力对橡胶硫化粘合性能的影响，以获得确保产品粘合性能达标所需的最小硫化压力。

在其中一些实施例中，所述气源可为氮气源，如氮气瓶等。

本发明另一方面提供了一种橡胶硫化粘合性能测试试样制样方法，该方法采用上述的制备模具，该方法包括以下步骤：

1)将按设计规格将橡胶材料制成橡胶片；

2)将步骤1)所得的橡胶片层叠贴合在一起，得待硫化试样，待硫化试样的一端层间涂抹隔离剂，以采用隔离剂隔离出非粘合区域，便于硫化后进行橡胶片分离；

3)开启所述制备模具的模壳以将步骤2)所得的待硫化试样放入所述试样腔内，使待硫化试样夹持于所述第一平面部和第二平面部之间后，闭合模壳，并一直保持所述模壳的闭合状态；

4)采用外设的充气装置向所述气室内充入气体，使所述试样腔达的硫化压力达到预设值后，硫化试样；

5)硫化完成后，开启所述模壳以取出试样，按实验要求进行试样停放，得测试试样。

采用上述制样方法可以模拟不同的硫化压力，解决了现有测试方法无法测试硫化压力对粘合性能影响的技术问题，该方法能够制得不同硫化压力的测试试样，这些试样用于粘合性能测试，可以准确的测定硫化压力变化对橡胶层间的硫化粘合性能的影响，以获得确保产品粘合性能达标所需的最小硫化压力，为产品生产工艺参数设计提供依据。

在其中一些实施例中，步骤2)采用的隔离剂为蜡笔，实验发现，采用蜡笔作为分离部分的隔离剂，可达到有效隔离，且不会影响粘合试样的拉伸测试实验。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的制备模具可通过充气装置向气室中充气可推动中模向试样腔中的待硫化试样施加压力，并通过控制充气量控制硫化压力的大小，且在硫化过程中，试样夹持固定于第一平面部和第二平面部之间的间隙中，可确保试样各部位所受硫化压力相同，确保测试结果的准确性，应用该模具可制备不同硫化压力的试样进行粘合性能测试，从而准确的测定硫化压力变化对橡胶层间的硫化粘合性能的影响，以获得确保产品粘合性能达标所需的最小硫化压力，为产品生产工艺参数设计提供依据。

2、本发明的制备模具采用了弹性橡胶隔膜结构的中模作为试样腔的底面，硫化过程中，待硫化试样与弹性橡胶隔膜直接接触，相较于传统的金属模具，能够更好的模拟隔膜硫化产品如轮胎、空气弹簧气囊等的实际硫化状态。

3、优选方案中，中模的过渡部与试样腔的内侧壁之间的空间形成容纳槽，硫化过程中，试样中多余的胶料受压挤出后流入容纳槽中，可避免多余胶料在硫化过程中留存于试样上，影响制样效果。

4、优选方案中，充气装置的供气管道上安装了进气阀门和压力表，可通过进气阀门和压力表调整气室内压力，从而更精确的测定、调节试样腔内试样所受的硫化压力，制得不同压力硫化的粘合试样，进而对不同硫化压力对橡胶硫化粘合性能的影响进行验证。

5、本发明的制样方法中，采用了蜡笔作为分离部分的隔离剂，可达到有效隔离，且不会影响粘合试样的测试。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本实施例的橡胶硫化粘合性能测试试样制备模具的剖视结构示意图；

图2为本实施例的下模的剖视结构示意图；

图3为本实施例的上模的剖视结构示意图。

图中：

1、上模；2、下模；3、中模；4、充气装置；5、试样腔；6、气室；7、固定螺栓；

11、第二环形密封槽；12、第一平面部；13、沉头孔；

21、螺纹通孔；22、通气孔；23、第一环形密封槽；

31、密封圈：32、第二平面部，33、过渡部；

41、供气管道；42、压力表；43、进气阀门；

51、容纳槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1至3所示，在本发明的橡胶硫化粘合性能测试试样制备模具的一个示意性实施例中，该胶硫化粘合性能测试试样制备模具包括：模壳，设于模壳内的气室6，设于模壳内且位于气室6上方的试样腔5，以及设为弹性橡胶隔膜的中模3；气室6通过开设于模壳的通气孔22连接外设的充气装置4；模壳设有用于开启试样腔5的开启结构(即模壳为可开启结构，模壳开启时可将待硫化试样放入试样腔5中)；中模3设于试样腔5和所述气室6之间，以将二者间隔为两个独立腔室，试样腔5的内壁顶面具有第一平面部12，中模3的中央设为第二平面部32，第二平面部32位于第一平面部12正下方，第一平面部12和第二平面部32均为平面结构，且二者平行设置，第一平面部12和第二平面部32之间存在间隙，该间隙形成用于容纳、夹持待硫化试样的夹持结构。

采用上述制备模具的橡胶硫化粘合性能测试试样制样方法包括以下步骤：

1)将按设计规格将橡胶材料制成橡胶片；

2)将步骤1)所得的橡胶片层叠贴合在一起，得待硫化试样，待硫化试样的一端层间涂抹隔离剂，以采用隔离剂隔离出非粘合区域，便于硫化后进行橡胶片分离；

3)开启所述制备模具的模壳以将步骤2)所得的待硫化试样放入所述试样腔内，使待硫化试样夹持于第一平面部和第二平面部之间后，闭合模壳，并一直保持所述模壳的闭合状态；

4)采用外设的充气装置向所述气室内充入气体，使所述试样腔达的硫化压力达到预设值后，硫化试样；

5)硫化完成后，开启所述模壳以取出试样，按实验要求进行试样停放，得测试试样。

与采用传统的与传统的金属制样模具和制样方法相比，本实施例的制备模和制样方法在试样硫化过程中，通过充气装置4向气室6中充气可推动中模3向试样腔5中的待硫化试样施加压力，并通过控制充气量控制硫化压力的大小，从而控制试样在硫化过程所受的硫化压力变化，且硫化过程中，试样夹持固定于第一平面部12和第二平面部32之间的间隙中，可使试样与中模3密切接触，从而确保试样各部位所受硫化压力相同，避免由模具与试样接触状态不同造成的实验误差，确保测试结果的准确性。该模具可用于制备不同硫化压力的试样进行粘合性能测试，从而准确的测定硫化压力变化对橡胶层间的硫化粘合性能的影响，以获得确保产品粘合性能达标所需的最小硫化压力，为产品生产工艺参数设计提供依据。

此外，中模与产品生产采用的隔膜类软模具同为弹性结构，因此，相较于刚性的技术模具，采用这种模具，试样在硫化过程中与弹性结构直接接触，能够更好的模拟隔膜硫化产品的实际硫化状态，使所得试样能更加准确的反应实际产品的橡胶层间的硫化粘合性能。

其中，为了避免多余胶料影响制样效果，中模3的结构还包括过渡部33，过渡部33为筒形结构，且过渡部33的上端口连接第二平面部14的外缘，下端口连接模壳；过渡部33与试样腔的内侧壁之间的空间形成用于容纳多余胶料的容纳槽51。容纳槽51的设置使得在硫化过程中，试样中多余的胶料受压挤出后可以流入试样下方的容纳槽51中，从而避免多余胶料在硫化过程中留存于试样上，影响制样效果。

具体的，为了在充气过程中更好的保证试样腔内的试样均匀受力，过渡部33为中轴线竖直设置的圆台形筒体结构，第二平面部32为与过渡部33的上端口等大的圆形平面，且第二平面部32的中心点位于过渡部33的中轴线上。

其中，为了方便模具装配和开启试样腔，模壳的结构具体上模1，下模2，和用于将上模1和下模2锁定于拼合状态的锁紧部件；上模1设有向上凹陷的上半模腔，第一平面部12为上半模腔的内壁顶面；下模2设有向下凹陷的上半模腔，下模2与上模1拼合时模壳闭合，上模1与2下模分离时试样腔5开启。为了提高模壳的密封性，中模3的外缘设为密封圈31，模壳闭合时，密封圈31夹持于上半模腔的下端口外缘与下半模腔的上端口外缘之间，以封闭二者间隙，从而形成由中模3隔离的试样腔5和气室6，其中，上半模腔与中模3间的空腔构成试样腔5，中模3与下半模腔间的空腔构成气室6，且通气孔22开设于下模2。密封圈31的设置在充气装置4向气室6内充气时可充分保证气室的密封效果避免漏气。

具体的，为进一步增强密封效果，下半模腔的上端口外缘可如图2所示开设第一环形密封槽23，密封圈31底部安装于第一环形密封槽23内，上部位于第一环形密封槽23外；对应的，上半模腔的下端口外缘可如图3所示开设第二环形密封槽11，第二环形密封槽11与第一环形密封槽23对向设置，模壳闭合时，密封圈31压紧固定于第一环形密封槽23和第二环形密封槽11之间，以封闭二者间隙达到更好的密封效果，且模壳开启和闭合的过程中，第一环形密封槽23和第二环形密封槽11可用于确定上模1、下模2和中模3的装配位置，方便定位装配。

其中，上模1和下模2均为刚性结构，如设为金属结构。

其中，锁紧部件可设为螺栓连接结构，例如，包括至少一个固定螺栓7，固定螺栓7竖直设置，上模1和下模2分别对应固定螺栓7开设沉头孔13和螺纹通孔21，合模时，固定螺栓7的螺杆穿过沉头孔13后连接所述螺纹通孔21，以锁定上模1和下模2的相对位置，采用上述的螺栓连接结构作为锁紧部件可方便的锁定模具的合模状态，同时方便拆卸开模，与上述外缘设为密封圈31的中模3结构配合，还可通过调节固定螺栓7的螺杆穿入螺纹通孔21的深度灵活调节密封圈31所受的预紧力，确保密封性能。具体的，固定螺栓7设为多个，且相对于上模1的下端口外缘周向均匀分布，以更好的确保稳定锁紧。

其中，为了更精确的测试和控制硫化压力，该制备模具还包括设于模壳外的充气装置4，充气装置4的结构包括用于供应充气气体的气源(未在附图上显示)，连接气源和通气孔22的供气管道41，以及安装在供气管道41上的进气阀门43和压力表42，进气阀门43用于控制供气管道41气体流量，压力表42用于检测气室7内气压，当压力表42检测气压到达预设值(预设硫化压力)时，即关闭进气阀门，以保持模具的硫化压力。通过进气阀门43和压力表42调整和测试气室7内压力，可更精确的控制试样腔5内试样所受的硫化压力，制得不同压力硫化的粘合试样，使该模具可以试验用于不同硫化压力对橡胶硫化粘合性能的影响。

具体的，气源可为氮气源，如氮气瓶等。

其中，制样方法的步骤2)中，采用蜡笔作为隔离剂，采用蜡笔在分离部分的橡胶层间涂画作为隔离剂可达到有效隔离，且不会影响粘合试样的测试。

本实施例的制样方法的具体步骤可采用以下方式实施：

1)通过传统压延机或开炼机将橡胶压延成厚度为2mm—4mm的橡胶片；

2)将橡胶片层叠贴合在一起，得待硫化试样，待硫化试样的一端层间涂抹隔离剂形成分离区，以便于硫化后对试样进行分离，以用于测试时的两端夹持，分离区的长度约50mm—100mm，待硫化试样中除分离区外的粘合部分的长度按照gb/t532的要求至少为100mm以上，以用于分离实验；待硫化试样的宽度需至少达到能够从中间制备出25mm±0.5mm试样的宽度；

3)开启模壳，将步骤2)所得的待硫化试样放入试样腔5内使其夹持于第一平面部和第二平面部后，制备模具合模，并采用锁紧部件将其锁定于合模状态；

4)充气装置4通过通气孔22向气室6内充入氮气，使试样腔5达到预设硫化压力后，硫化试样，充气过程充入氮气的压力通过进气阀门43和压力表42进行控制；

5)硫化完成后，制备模具开模取出试样，将试样放入gb/t2941要求的环境中进行停放，达到停放时间后得测试试样。

步骤5)所得测试试样可用于按照gb/t532的要求进行粘合性能测试，测试前按照gb/t532的要求，将测试试样裁切成尺寸为25mm±0.5mm的粘接测试试样，并将采用隔离剂隔离的部分分开，以便于测试。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中，例如，中模3除了采用本实施例的设置方式设于上模1和下模2之间外，也可固定设于下模2的下半模腔内，由上半模腔和中模上方的下半模腔共同构成试样腔5；再如，中模3的膜体除了设为本实施的凸膜结构外，也可设为平面膜结构等。