专利名称：直接注射模压的栅格浇口的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造橡胶体的橡胶合成物的直接浇口注射模压法的改进浇口设计，尤其涉及直接浇口和栅格浇口的意想不到的结合，以提高浇口的加热效率并缩短橡胶体注射模压的周期时间。
背景技术：
在一般的弹性体注射模压过程中，未硫化的粘性弹性体合成物在室温下引入一台喷射造型机的细长料筒内。该合成物通常被一个旋转螺旋输送器或一个装在该筒内的往复运动推杆或活塞推动，经该筒向和连接于该筒下游端的模具前进。在该弹性体合成物前进时，被料筒内的热传导和机械剪切生热加热，从而使其粘度降低，使弹性体更易流动和更适于随后注射入模型。通常，该合成物的粘度愈低，便更易流过通常的浇口系统和更易充填型腔，从而生产出满意的模压件。
注射模压件的一种常用浇口型式是“直接浇口”设计。当某些注射模压件的模型设计不宜使用侧面注射系统，便应采用此种型式的浇口。使用直接浇口时，弹性体被迫通过一个小直径孔进入模压件。大部分的剪切生热产生在浇口的小孔区域。
图10便是用于模压一个零件的直接浇口设计100的简图。浇口垫板102将弹性体输入直接浇口流槽104。该弹性体从流槽104流过直径小于该直接浇口流槽104的直接浇口孔106，并填充该型腔108。
WO 98/56559公开了另一个用于注射模压橡胶合成物的浇口设计。该浇口设计是一种栅格浇口。该栅格浇口将温度和压力差减至最小，从而形成一股通过浇口的抛物线橡胶流。此点通过一系列的交叉流道实现。WO 98/56559提出用该发明的栅格浇口代替通常现有技术中的扁平浇口。
本发明简介本发明旨在提出一种用于模压橡胶的直接注射浇口的改进方法和装置。该发明的方法减少硫化时间和改善橡胶注射时的热性能。
本发明的一个方面是一种直接浇口注射模压橡胶的改进方法。该方法包含将橡胶注入直接浇口，并通过直接浇口流槽进入型腔。在橡胶注入浇口后和该橡胶进入直接浇口流槽前，该橡胶以倾斜的角度流动。
本发明的另一方面是用于将模压橡胶注入型腔的改进的直接注射浇口。该浇口包括直接浇口流槽。该浇口有一和直接浇口流槽毗邻的区域，该区域包括第一和第二多条隔开的，互相以交叉角度配置的流道，从而在橡胶进入直接浇口流槽前产生橡胶的横向流动。
在本发明的另一方面，该直接注射浇口具有一个以上和直接浇口流槽毗邻的分离区域，该区域包含第一和第二多条互相以交叉角度配置的隔开的流道。
附图简介本发明将通过一个例子和参考附图予以说明。其中图1为发明的混合浇口系统简图；图2为该混合浇口系统栅格部分底板的俯视图；图3为该底板的透视图；图4为该混合浇口系统栅格部分顶板的俯视图；图5为该顶板和该底板装配后的浇口；图6和7分别为沿图5中线6-6和7-7的该浇口截面图；图8为该底板的另一实施例；图9为该底板的另一实施例；图10为用于模压一个零件的常用直接浇口设计的简图。
优先实施例的详细说明本发明涉及一种改进的浇口系统设计，用于改进混合和温度的均匀性以及减少直接浇口模压注射系统注射的时间。该改进的浇口系统意想不到地将一个栅格浇口和一个直接浇口结合起来。图1是本发明混合浇口系统2的简图。该混合浇口系统2包含位于浇道入口6后的一个栅格浇口4。弹性体材料经过浇道入口6流入混合浇口2，然后流经栅格浇口4。一条出口分配流道8将该弹性体从栅格浇口4供给直浇口流槽10。该弹性体从该流槽10流经直接浇口孔12，充填型腔14。
图2-7表示包含该栅格浇口4的板。图2和3表示该底板16，亦称浇口板。偏离该板16中心的是一个分配区18。和该分配区18毗邻的是多条流道20。在该流道20的相反一端是一条U形出口分配流道8。该U形出口分配流道8有一个和流道20端部重合的中间部22。在出口分配流道8的侧边部26的端头24上是通向直接浇口流槽10的孔口28。
图4表示该顶板30，亦称浇口板。在该顶板30的中心有一浇口孔32。和该浇口孔32毗邻的是多条流道34。
当该顶板和该底板16，30的流道20，34在该相应的板16，30上制成时，如俯视图所示，该流道20，34的倾角是一致的。在该板16，30上制成的多条流道20，34互相平行，且相对于中心线36有一约30°～70°的倾角β，最好约为45°～60°。随着该平行流道16，30相对于每块板16，30的中心线36的β角增加，任何弹性体合成物流过该流道20，34所需要的时间也增加，反之亦然。图示的该流道20，34有一半圆形截面，但是在本发明范围内，流道20，34亦可制成具有类如椭圆形、三角形或正方形等所希望的其他截面。
图5，6和7表示该顶板16和该底板30装配后的栅格浇口4。该顶板30的浇口孔32和直接浇口孔口28排列在同一条直线上，但是偏离该底板16的分配区18。还有，该多条流道20，34的一端和该分配区18的边缘重合，然而该流道20，34相反的一端和出口分配流道8的中间部22重合。当弹性体合成物通过浇口孔32流入栅格浇口4时，该合成物由于注射压力而充填该分布区18。然后该合成物流入横向流道20和34，再从该流道20和34中出来，又进入出口分配流道8的中间部22。该弹性体的注射压力迫使该合成物随后流经该出口分配流道8的侧边部26和该直接浇口流槽孔口28。
对于图示的栅格浇口结构，在该流道20，34和该出口分配流道8的侧边部26之间必须保持间隔。如果此间隔不足，则该弹性体合成物可能不完全经过该栅格浇口4，而是在合成物通过该流道20和34完全混合前，便可能进入该分配流道8。此间隔可从图6中看到。
在图示栅格浇口结构中，该分配区以圆形为主，其深度大于该流道20和34，因而可以利用该注射压力对一个该弹性体合成物将围绕其模压的基本元件加压，即对模压电机座内的中心钢管加压。该图所示分配区18是针对特定的用途的。设计该分配区18的形状时，应符合每个特定注射模压用途的需要。例如底板38的分配区18可以设计成一条单独的部分流道18′，该部分流道将该顶板的浇入孔和该流道20，34连接，图8表示这一变型。
此外，该出口分配流道8可以具有和U形不同的结构。U形出口分配流道需要有两个隔开的为两条直接浇口流槽10供料的直接浇道孔口28。如果该特定用途或注射机允许，该出口分配流道8可以具有别的结构，如图8所示带有中心直接浇口孔40的直线流道8′。
如果该模压件的生产要求比图示两条直接浇口流槽10更多的流槽，则可进一步改进出口分配流道8的形状，以便容纳更多的直接浇口孔。对于采用多条直接浇口流槽10的一台注射模压装置，其他的替代方案是制成具有多个浇道入口和栅格浇口部的顶板和底板。图9示一可用于该底板42的一种结构。该混合注射浇口2有两组分离的栅格浇口44。每组栅格浇口具有一个分配区46、流道48、一条分配流道50和直接浇口孔52。此种混合浇口2允许使用4条直接浇口流槽10向型腔14供料。
和常用的直接浇口系统100相比，采用栅格浇口和直接浇口结合，即本发明的混合浇口2的结果加快了模压件的周期时间，这一点从下文的对比试验表现出来。
硫化时间的对比试验试验中使用一台40吨的立式注射模压机。使用的模型是一个带可更换顶板的产品工具座的模型。第一套顶板只有一个直接浇口设计的供给系统(如简图10所示)。第二套顶板具有栅格浇口，随之是一个同样的直接浇口供给系统(如简图1所示)。该直接浇口设计供给系统有-0.229cm(0.090″)的注射孔。该栅格浇口的结构是45/5/0.099cm/3.175cm(流道角度/流道数/流道半径/长度)(45/5/0.039″/1.25″)。其构造和图5所示的该栅格浇口4相同。在所有试验中，模型温度取决于模型内的部位，为154°～163℃(310°～325°F)。橡胶注射时的温度为(27°～130℃(260°～265°F)。带栅格浇口设计的该顶板没有用任何分离涂层处理过。
在40吨的注射机上注射工具座衬套时，使用的衬套金属上没有便于从模压橡胶中除去金属衬垫的粘附剂。为了确定硫化范围，将橡胶在最少硫化点处剖开。在最少硫化点上的该未硫化区的尺寸给出硫化的相对状态。如果无未硫化或夹生橡胶的迹象，则该衬套可以认为已充分硫化。虽然许多零件在刚注射后，其内部有未硫化的橡胶，可是由于套内的潜热最后仍能完全硫化，但该比较试验的意图乃在建立一个用于比较该两种浇口设计的原始资料，故所有比较均在从模型中取出后，立刻剖开零件的情况下进行。
每种浇口型式的最少硫化时间按照逐步连续减少硫化时间直至在零件内见到未硫化区为止的方法确定。所有试验中使用同样的弹性体合成物，该合成物是标准的工业产品。
硫化时间比较
从试验得到的观察结果在5号零件中，衬套在60秒内几乎完全硫化，但在较小的金属衬垫和橡胶之间的界面上出现气孔。该金属衬垫起散热片的作用，使橡胶在其表面上冷却和减缓硫化速率。对5号零件最少硫化时间的保守估计是90秒。这是从60秒和120秒的硫化时间外推得出的，虽然该实际的最少硫化时间可能接近60秒。
在从1-5号零件中，没有严重的飞剌，亦即全部橡胶在通过直接浇口流槽孔进入前，已通过了注射浇口。
值得注意的是，对于1-5号零件，如果栅格浇口板上采用分离涂层，可以减少该注射时间。
使用结合的栅格浇口和直接浇口使该零件硫化时间从360秒减少到90秒(见上文讨论)，该零件的总周期时间从365秒减少到108秒。这使硫化时间减少75％，总周期时间减少70％以上。即使5号零件的最少硫化时间不外推至90秒，而改用4号零件来确定硫化时间的改进，4号零件的硫化时间也减少66％，总周期时间减少60％以上。
正如上述，大部分的橡胶剪切生热产生在浇口的孔区。由于在该直接浇口前加了一个栅格浇口，该混合注射浇口更有效地在橡胶进入型腔前加热橡胶。这一点可以从试验过程的硫化时间大为减少上看出。
采用混合概念允许将栅格浇口结合到不能单独采用已知入口栅格浇口设计方案的浇口设计中。按照该方案是使来自栅格浇口的流动通过出口分配流通，而该流道起着使橡胶向直接浇口运动和进入型腔的模型流槽作用。
本发明将栅格浇口和直接浇口结合能减少模压件所需的硫化时间。此种硫化时间的减少对于截面很厚的模压件特别有利。当模压合成物流过带流道的入口栅格浇口时，该合成物的混合也改进模压合成物在其进入模型前的混合和温度的均匀性。
虽然本发明结合实施例进行了介绍，很明显对业内人士而言，根据上文的介绍存在许多替代方案、改进和变化。因此，本发明意欲包含所有处于所附权利要求书精神和范围内的替代方案、改进和变化。
权利要求
1.一种直接浇口注射模压橡胶的方法，该方法包含将橡胶注入直接浇口，通过该直接浇口流槽进入型腔，该方法的特征在于在将该橡胶注入该浇口后和该橡胶进入直接浇口流槽之前，该橡胶以倾斜的角度流动。
2.一种用于将注射模压橡胶注入型腔的直接注射浇口，该浇口包含一些直接浇口流槽，该浇口的特征在于该浇口有一和直接浇口流槽毗邻的区域，该区域包含第一和第二多条隔开的、互相以交叉角度配置的流道，从而在橡胶进入直接浇口流槽前产生横向流动。
3.按照权利要求2所述的直接注射浇口，其特征还在于有一个以上的分离区域，该区域和直接浇口流槽毗邻，并且包含第一和第二多条隔开的、互相以交叉角度配置的流道。
全文摘要
本发明旨在将直接浇口注射模压系统和栅格浇口结合起来,该栅格浇口位于该直接浇口的孔前,该栅格浇口包含一系列橡胶流过的横向流道,同时橡胶在该流道的交叉处混合,此种混合的模压系统缩短硫化时间,并改进橡胶硫化的加工过程时间。
文档编号B29K21/00GK1343559SQ01132589
公开日2002年4月10日 申请日期2001年9月7日 优先权日2000年9月8日
发明者R·H·沃格利尔诺, M·R·米勒, J·R·怀特 申请人:固特异轮胎和橡胶公司