用於模製彈性物體的方法和裝置的製作方法

2023-10-05 06:42:09

專利名稱：用於模製彈性物體的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及彈性物件的製造。它特別是涉及吸震部件、例如用於機動車輛的接地結構的鉸接部件或止擋的模製。
背景技術：
這些物件的製造相對複雜、耗時和昂貴。在模製操作的過程中，未固化的彈性材料必須導入型腔中，且在給定的溫度和壓力條件下在那裡保持足夠的吋間以在此硫化。硫化時間通常為幾分鐘，在該時間過程中，模具固定在模製機器中。為了優化模製機器的製造，通常多個物件同時在模具中模製，所述模具包括相應數目的型腔或"印模"，例如十個左右或甚至更多的型腔。模具的各個型腔此時經由一組供給通道連接到外部和彼此連接。一旦物件已被硫化且從模具中取出，它們必須與由一組供給通道模製的材料分離。在最終物件中沒有用的該模製部分由於其形狀通常稱作"澆道樹
(spmetree)"。將它們分離的上述工作難以進行，且通常在最後的物件上留下不希望的痕跡。澆道樹的質量佔注射材料的相當大的部分，該部分通常隨模具中的型腔的數目的增大而增大，即隨同時模製的物件的數目的增大而增大。在某些情況下，澆道樹可高達佔注射材料的量的50%。增大型腔的數目還使得正確地充注每個型腔和對每個型腔中的彈性材料的溫度控制的優化變得複雜。因此，儘管做了所有努力，但模製物件的機械和物理特性的離散分布的不可接受的程度使得必須執行最終檢查和在該檢查之後必須有時去除無用的製造部分。可以理解，所有這些困難和材料的損失大大增加了工業製造成本。
此外，為了向這種模製機器供給未固化的彈性材料，必須使用能夠在高的壓力下快速地注射大量的未固化的彈性材料的大功率的注射裝置。然而，由於注射僅持續幾秒，而在每次注射之間要經過幾分鐘，因此這些昂貴的注射裝置明顯未得到充分利用。

發明內容
因此，本發明的一個目的是減輕上述缺點中的一些缺點，以降低這種 物件的工業製造成本。
上述目的通過一種用於模製彈性物件的方法實現，所述方法依次包括 以下步驟
-直接向模具的型腔中注射受控量的未固化的彈性化合物； -封閉模具的型腔；
-使型腔中包含的彈性化合物經受受控的溫度；
-打開模具；以及
-將模製的彈性物件從模具中取出。
優選地，使用包括用於模製單個物件的單個型腔的模具。
優選地，未固化的彈性化合物藉助於注射裝置注射到型腔中，所述注
射裝置可相對於模具移動。
優選地，型腔的打開通過注射裝置相對於模具的相對運動進行控制。 優選地，型腔的關閉也通過注射裝置相對於模具的相對運動進行控制。 優選地，注射到型腔中的化合物的量根據通過注射裝置傳送的化合物
的體積被控制。
優選地，化合物藉助於小橫截面的端部噴嘴孔眼注射到型腔中，使得 注射的化合物的溫度比化合物在它通過所述噴嘴孔眼之前的溫度高。 優選地，模具被供給熱能。
優選地，型腔由在未固化的化合物注射之前放置在模具中的嵌入件部 分地限定，所述嵌入件包括在模製的物件中。 優選地，不同的物件相繼地被模製。
根據本發明的變型，為形成給定的物件，至少兩種不同的彈性化合物 相繼地注射到兩個不同的型腔中。第一型腔用於模製第一層，然後在較大 的型腔內進行包覆成型操作，由第一模製產生的製品放置在較大型腔中。
本發明還涉及一種用於模製彈性物件的裝置，所述裝置包括
-具有型腔的模具；
-用於將未固化的彈性材料注射到型腔中的注射裝置；-用於關閉型腔的關閉閥，所述關閉閥可在打開位置與關閉位置之間 移動；以及
-用於控制包含在型腔中的彈性化合物的溫度的控制裝置。
優選地，關閉閥被構造成在關閉位置時構成型腔的表面的大致連續部分。
優選地，注射裝置包括噴嘴，所述噴嘴能夠相對於模具在注射位置與 縮回位置之間移動，所述噴嘴被構造成與關閉閥配合，以便在關閉閥處於 打開位置且噴嘴處於注射位置時允許未固化的化合物被直接注射到型腔 中。
優選地，彈簧趨向於將關閉閥保持在關閉位置。
優選地，關閉閥和噴嘴被構造成使噴嘴從其縮回位置到其注射位置的
運動克服彈簧作用，以將關閉閥移動到其打開位置。
優選地，噴嘴具有外圓柱表面，所述外圓柱表面與關閉閥的相應部分
的內圓柱表面配合。
優選地，噴嘴在與噴嘴的外表面的母線大致垂直的方向上通向型腔。 優選地，噴嘴通過橫截面顯著小於噴嘴的橫截面的端部噴嘴孔眼敞開。 優選地，所述裝置包括多個模具，每個模具相應有一個關閉閥，所述
裝置還包括用於循環模具的裝置，所述裝置使得每個模具能夠在注射工作
臺、固化工作檯和脫模工作檯之間相繼地移動。


通過下面對本申請的附圖所作的描述，本發明的其他目的和優點將變 得更顯而易見，附圖包括
圖1至6以橫截面示意性地示出了在模製過程的各個階段的本發明的 裝置；
圖7以相同的視圖示出了一種特殊情況，其中，嵌入件在模製之前定 位在模具中；
圖8以透視圖示出了彈性部件的模製示例的橫截面；以及
圖9示出了成根據本發明的過程的總匯形式的組織結構的示例。
具體實施例方式
各圖示出了許多相同或類似元件，因此對於每個圖，不再對它們進行 系統重複描述。
圖1至6示意性地示出了模製裝置的優選實施例和根據本發明的方法 的模製裝置的應用。
該裝置包括至少一個模具2，所述模具2當關閉時(圖1至5)限定出 型腔3。通過關閉閥9控制模具從外部到型腔的通路。關閉閥9可在關閉位 置(見圖1)與打開位置(見圖2)之間移動。為了從關閉位置切換到打開 位置，關閉閥前進到型腔中。當關閉閥處於關閉位置時，它優選構成表面 31的大致連續部分91，所述表面31形成型腔3的邊界。
注射裝置4使未固化的彈性材料1可注射到型腔中(見圖3和4)。優 選地，所述注射裝置包括容積式彈性泵(elastomer pump)，即為能夠釋放 相當精確的量的材料的類型。注射裝置4可相對於模具3移動(或反之)， 且包括噴嘴41，所述噴嘴41具有與關閉閥配合的主功能，以使注射裝置可 連接到型腔和從所述型腔斷開。優選地，噴嘴還具有在使注射裝置和模具 在一起的運動的過程(為了方便起見，下面將稱注射裝置與模具的該相對 運動為"對接"，在該相對運動過程中形成連接)中可靠地控制關閉閥的打 開的功能。附圖示出了該控制功能的優選實施例，其中，關閉閥9經受彈 簧5的作用，所述彈簧5的作用趨向於將所述閥保持在關閉位置(g卩，鄰 接在其殼體92中)，噴嘴在對接過程中將關閉閥克服彈簧擠壓到打開位置。
優選地，關閉閥具有橫截面與模具的壁中的圓柱形通道21的橫截面對 應的外圓柱形表面94。因此，關閉閥實際中沒有任何間隙地被引導到所述 通道中(因此，沒有任何模製材料的損失)。優選地，這兩個橫截面是圓形 的。
關閉閥具有側向開口 93，所述側向開口 93僅在關閉閥被推入到模具中 時(即，在關閉閥處於打開位置，如圖2所示)才通向型腔。
優選地，噴嘴41具有圓形橫截面的外圓柱形狀，所述外圓柱形狀被設 計成在關閉閥9內滑動。該關閉閥的內橫截面也優選是圓形橫截面的圓柱 形的，從而它們的表面(分別為411和95)配合，以在最小的間隙的情況 下引導對接。噴嘴與關閉閥之間的輕微錐形化可進一步有利於對接。在圖中所示的示例中，噴嘴41的端部將擠壓在關閉閥上，以將關閉閥 推到其打開位置(特別見圖3)。當然，其他配置形式是可想到的。
在圖1和2中，噴嘴41被示於處於縮回位置。
優選地，噴嘴41經由端部噴嘴孔眼7敞開，所述端部噴嘴孔眼7具有 小的橫截面(與噴嘴的平均內橫截面相比)，以增大剪切，因此，增大注射 材料在進入型腔時的溫度。例如，在成泡沫形式的彈性材料的情況下，噴
嘴孔眼的橫截面與噴嘴的橫截面之比有利地小於l: 10、或甚至l: 20。作 為可選方式，由噴嘴孔眼7產生的限制可通過關閉閥中的小橫截面的側向 開口 93產生。
用於控制型腔的溫度的裝置10、例如放置在模具2的壁中的電阻器用 於在模製過程中改變彈性材料的溫度。
下面，將參看圖3至6描述根據本發明的用於模製彈性物件的方法的 優選實施例。
由於根據本發明的過程大致連續地重複進行，因此在該描述中認為圖3 所示的歩驟為該過程的第一步驟。在該步驟過程中，由於模具關閉，注射 裝置4被使得與型腔3連通，關閉閥9處於打開位置。因此噴嘴41處於注 射位置。受控量的彈性材料注射到型腔中(參見圖3和4)。彈性材料通過 噴嘴直接遞送到型腔中，即遞送到最終物件的體積中。
優選地，注射的量通過例如藉助於彈性泵控制注射的體積來進行控制。 申請EP400495和EP690229描述了用於精確控制注射的化合物的量的彈性 泵的示例。注射的量也可通過測量在型腔中施加在關閉閥上的壓力或噴嘴 中的壓力進行控制。
當期望量的彈性材料已導入型腔中時，中斷注射，關閉閥處於其關閉 位置(參見圖5)，且注射裝置從腔室斷開。噴嘴41再次處於其縮回位置。 包含在型腔中的彈性材料的溫度然後被控制，以執行其硫化。該溫度控制 可通過任何公知的方法提供熱量(例如通過感應或藉助於設置在模具的壁 中的電阻器IO)進行，或如果注射溫度足夠高時，通過使模具簡單處於爐 中進行。因此化合物的溫度可直接或間接地被控制。
在該硫化步驟中，模具2因此與注射裝置4無關。從而，在兩次注射 之間包含在噴嘴中的彈性材料未經受模具內的硫化過程——它保持在"冷"
9區。也可理解，在彈性材料在第一模具中正在硫化時，注射裝置可用於向 一個或其他多個模具實施供給。
最後，當硫化已充分地進行時，模具被打開，並從模具中取出模製的 物件(參見圖6)。然後，該過程可被重複進行，以模製新的物件。
可從示出了該過程的原理的這些圖中看出，關閉閥優選被構造成可使 注射裝置與型腔之間直接連通。該模具不具有注入通道，因此不會產生不 得不在隨後移除的注射澆道或澆道樹。因此，注射直接發生在型腔3中(即， 在物件的體積內)，而沒有流經連接到模具因此連接到"熱"區的中間通道。
本發明的過程的一個有利的特徵在於，在型腔被密閉地密封時進行硫 化。因此，可在彈性材料內保持顯著的壓力。該壓力可己經通過注射裝置 提供，也可在注射之後通過使材料溫度的升高和/或通過其交聯的特定作用 提供。因此，可獲得高質量的模製件(沒有充注缺陷、模製材料的機械性 能高度均勻、物件之間變化小)。
圖7示意性地示出了在物件包括嵌入件(在此，為連接加強件6)時的 情況，該嵌入件在彈性材料注射之前放置在模具中。嵌入件可如此處那樣 部分限定型腔，但它也可嵌設在模製件中。
圖8以軸向剖切透視圖示出了根據本發明的模具的示例性實施例，該 模具用於製造伸縮式減振器眼型橡膠墊架。該圖清楚地示出了中心軸襯6、 裝填在型腔3中的彈性套、處於其關閉位置的關閉閥9、其回動彈簧5和噴 嘴41。
圖9示意性地示出了本發明的裝置的優選實施例，其中，它包括可在 多個工作檯之間移動的多個模具。循環裝置(在此成軌道的形式示出)可 使許多模具從一個工作檯移動到另一個工作檯。
在工作檯A，關閉的空模具準備接收彈性材料的注射。如果需要，一 個或多個嵌入件可在該階段放置在模具中。
當模具達到注射工作檯B時，注射裝置4連接到型腔，關閉閥9處於 打開位置。注射操作如上面參看圖4所述的那樣進行。
當注射已完成時，即當型腔包含所需量的彈性材料時，注射裝置從模 具斷開，且關閉閥恢復其關閉位置。模具然後可送到加熱工作檯C，在此 處，受控的熱量可傳遞到模具中，以使材料可被硫化。
10然後，硫化沿著爐E (在此，成通道的形式)中的路徑進行，在所述 爐中，模具完全或部分保持其熱度和其內部壓力。
一旦物件已被充分硫化而能夠脫模，模具達到脫模工作檯F，在此， 模具被打開，並將物件從其型腔中取出。
然後，空模具可在清潔工作檯G清潔。它也可被擱置到儲存區，另一
模具(例如，用於模製另一物件)可在迴轉裝置上替換它。 一旦模具已到
達工作檯A，可開始另一模製循環。
可以理解，這種安裝方式可使得通過改變參數優化各種裝置的使用程 度，所述參數包括指定給每個操作的工作檯的數目、爐中的行程長度、施 加給模具的熱量以及模具的運動速度。
例如，如果使用單個注射工作檯且連接-注射-斷開循環持續30秒，在 其他每個工作檯能夠跟隨該步調的情況下，可每30秒充填一個模具，每30 秒獲得一個模製件。如果該物件的硫化需要持續5分鐘的爐內處理，因此 需要使用能夠容納大約十個模具的爐。同樣，如果加熱裝置必須作用1分 鍾，也可提供兩個相繼的加熱工作檯，每個加熱工作檯在每個模具上依次 持續30秒。
清楚地看出，通過以這種方式推導所有操作(脫模、清潔、儲存、嵌 入件的置入等)，裝置的每個元件的使用可能趨向於其能力的100%。
也可看出，注射裝置不必具有高的功率，因為它們僅供應單個型腔。 而且，可以看出，沒有材料損失，沒有要被移除的澆道樹且具有較小 的潛在離散分布，這是因為製造出的每個物件均在非常類似的條件下經受 相同的操作。
本發明的方法和裝置可用於模製成型任何類型和任何形狀的彈性物 件。 一種有利的應用涉及成泡沫形式的彈性體(例如泡沫橡膠)。實際中發 泡可於在端部噴嘴孔眼7處的注射過程中發生，且可使型腔被均勻且快速 地充填。本發明的方法對於模製其他類型的基於彈性體的材料、例如用纖 維加強或混合有樹脂或包含填料的那些材料也是有利的，從而可使模製的 材料的機械性能覆蓋極其寬的範圍。
也可理解，本發明的方法同樣也可用於在給定的製造活動內通過通用
裝置根據不同的"製法"(注射的材料、注射的量、使用的模具、模具的溫度、硫化時間等)相繼地模製各種物件。
權利要求
1. 一種用於模製彈性物件的方法，所述方法依次包括以下步驟-直接向模具(2)的型腔(3)中注射受控量的未固化的彈性化合物(1)；-封閉模具的型腔；-使型腔中包含的彈性化合物經受受控的溫度(10)；-打開模具；以及-將模製的彈性物件從模具中取出。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用包括用於模製單個物件的單個型腔(3)的模具。
3. 如前面權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，未固化的彈性化合物(1)藉助於注射裝置(4)注射到型腔(3)中，所述注射裝置(4)可相對於模具(2)移動。
4. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，型腔的打開通過注射裝置相對於模具的相對運動被控制。
5. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，型腔的關閉也通過注射裝置相對於模具的相對運動被控制。
6. 如前面權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，注射到型腔中的化合物的量根據通過注射裝置傳送的化合物的體積被控制。
7. 如前面權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，化合物藉助於小橫截面的端部噴嘴孔眼(7)注射到型腔中，使得注射的化合物的溫度比化合物在它通過所述噴嘴孔眼之前的溫度高。
8.如前面權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，模具被供給熱
9. 如前面權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，型腔由在未固化的化合物注射之前放置在模具中的嵌入件部分地限定，所述嵌入件包括在模製的物件中。
10. 如前面權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，不同的物件被相繼地模製。
11. 如前面權利要求中任一所述的方法，其特徵在於，為形成給定的物件，至少兩種不同的彈性化合物相繼地注射到兩個不同的型腔中。
12. —種用於模製彈性物件的裝置，所述裝置包括-具有型腔(3)的模具(2);-用於將未固化的彈性材料(1)注射到型腔中的注射裝置(4);-用於關閉型腔的關閉閥(9)，所述關閉閥(9)可在打開位置與關閉位置之間移動；以及-用於控制包含在型腔中的彈性化合物的溫度的控制裝置(10)。
13. 如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，關閉閥被構造成在關閉位置吋構成型腔(3)的表面的大致連續部分(91)。
14. 如權利要求12和13中任一所述的裝置，其特徵在於，注射裝置(4)包括噴嘴(41)，所述噴嘴能夠相對於模具在注射位置與縮回位置之間移動，所述噴嘴被構造成與關閉閥(9)配合，以便在關閉閥處於打開位置且噴嘴處於注射位置時允許未固化的化合物被直接注射到型腔中。
15. 如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，彈簧(5)趨向於將關閉閥(9)保持在關閉位置。
16. 如權利要求15所述的裝置，其特徵在於，關閉閥和噴嘴被構造成使噴嘴從其縮回位置到其注射位置的運動克服彈簧作用，以將關閉閥移動到其打開位置。
17. 如權利要求12至16中任一所述的裝置，其特徵在於，噴嘴具有外圓柱表面(411)，所述外圓柱表面(411)與關閉閥(9)的相應部分的內圓柱表面(94)配合。
18. 如權利要求17所述的裝置，其特徵在於，噴嘴在與噴嘴的外表面(411)的母線大致垂直的方向上通向型腔中。
19. 如權利要求13至18中任一所述的裝置，其特徵在於，噴嘴通過橫截面顯著小於噴嘴的橫截面的端部噴嘴孔眼(7)開口。
20. 如權利要求12至19中任一所述的裝置，其特徵在於，所述裝置包括多個模具，每個模具相應有一個關閉閥，所述裝置還包括用於循環模具的裝置，所述裝置使得每個模具能夠在注射工作檯、固化工作檯和脫模工作檯之間相繼地移動。
全文摘要
本發明涉及一種用於模製彈性物體的方法和裝置，所述裝置包括包括型腔(3)的模具(2)；用於將未固化的彈性材料(1)注射到型腔中的注射裝置(4)；可在打開位置與關閉位置之間移動的型腔關閉件(9)；以及用於控制包含在型腔中的彈性化合物的溫度的裝置(10)。
文檔編號B29C45/28GK101466520SQ200780021640
公開日2009年6月24日 申請日期2007年4月5日 優先權日2006年4月11日
發明者C·貝斯卡, F·皮亞洛 申請人:米其林技術公司;米其林研究和技術股份公司