一种油墨印花转印橡胶踏板垫的硫化成型模具及应用

李斌，黄磊

(1.南京金三力高分子科技有限公司，江苏 南京 210000；2.陆军装备部驻南京地区军事代表局驻南京地区第二军事代表室，江苏 南京 210003)

1 背景研究

汽车脚踏板一般有刹车、离合、油门三种脚踏板组成，为了增加踩踏的舒适度，一般脚踏板端面为方形或长方形的铁板，面积越大越舒适。而在踩踏时，棱角及侧面很容易将鞋子割伤、划伤，且端面越磨越滑，很容易踩滑、踩空导致危险事情发生，为了防止这些事情发生，就在脚踏板端面套上了一个橡胶脚踏垫，这样既能防滑，也能耐磨，也不会伤到用任何材料做的鞋子，踩踏起来也更加舒适。

其中，刹车是用于汽车制动上的重要部件，刹车用橡胶踏板垫性能的好坏直接影响到汽车的使用安全，因此就要求刹车用橡胶踏板垫必须具有优异的耐磨性能、防滑性能和抗撕裂性能。目前，针对刹车用橡胶踏板垫的研究重点主要在于其耐磨性能和抗撕裂性能方面。

随着消费者消费水平的提高，其开始追求汽车等产品的高档配置，现有高档汽车上通常会配有带有印花图案的橡胶踏板垫。目前工业中，由于受国内生产技术的限制，油墨印花转印橡胶踏板垫存在表面印花易变形走样、转印不清楚、废品率高，且在生产工艺上往往不能满足汽车行业对外观的高要求的不足，因此国内印花转印橡胶踏板垫在加工环节一直通过进口维持，成本较高，且国外印花转印橡胶踏板垫的生产效率也不是很高。因此，如何提高国内印花转印橡胶踏板垫的生产效率和质量，降低废品率和生产成本具有重要的意义。

2 模具设计

为达到上述目的，本文在油墨印花转印橡胶踏板垫的硫化成型模具上进行了设计，该模具包括上模、中模、下模和浮动芯模，见图1、图2、图3。

（1）中模的下表面与下模的上表面分别设有模腔，经合模后上述模腔共同形成待成型油墨印花转印橡胶踏板垫的橡胶型腔，且中模和上模内分别对应加工有可供浮动芯模上下移动的开孔。

（2）上模的开孔顶端位于浮动芯模的上方设有限位圆盘。

（3）顶面开设有环绕下模模腔分布的井字跑胶槽，且跑胶槽向外延伸至下模边缘。

（4）该模具包括至少一排油墨印花转印橡胶踏板垫成型用橡胶型腔，且每排下模模腔对应的跑胶槽之间相互连通。

（5）跑胶槽的宽度与高度均为2.5～4 mm。

（6）浮动模芯与中模之间为间隙配合，其间隙为0.08～0.15 mm。

（7）浮动模芯浮动的高度为30～50 mm。

3 实现步骤

（1）油墨印花和踏板垫本体胶料的准备。

根据踏板垫对印花尺寸的要求及下模型腔的尺寸，分别裁切印花图案和踏板垫的橡胶本体料胚，然后将油墨印花黏在胶胚上。

（2）填料 将油墨印花转印橡胶踏板垫的硫化成型模具装配到硫化机上，并将步骤（1）准备的黏有油墨印花的胶胚填入下模型腔中。

（3）硫化成型 经步骤（2）准备后开始进行硫化成型，硫化机驱动模具下模上压，当压到胶胚时硫化机开始进行抽真空排气，然后硫化机上压硫化，硫化结束后浮动模芯浮动下来，进行脱模完成制品加工，即得印花橡胶踏板垫。

（4）所述步骤（1）中在胶胚表面刷汽油将油墨印花黏在胶胚表面；步骤（2）中料胚的高度高于下模型腔2～4 mm；步骤（3）中抽真空时间为15～25 s，硫化温度控制为155～175 ℃，硫化时间控制为7～10 min，硫化压力控制为16～20 MPa。

（5）踏板垫的橡胶本体的料胚的制备如表1所示。

表1 胶料配置表

4 模具应用

为进一步了解本文所述的内容，现结合附图和具体实施例对其作详细描述。

（1）实施例 1

结合图1、图2，本实施例的一种油墨印花转印橡胶踏板垫的硫化成型模具，包括上模1、中模2、下模3和浮动芯模4，其中中模2的下表面与下模3的上表面分别设有模腔，经合模后上述模腔共同形成待成型油墨印花转印橡胶踏板垫的橡胶型腔，且中模2和上模1内分别对应加工有可供浮动芯模4上下移动的开孔，上模1的开孔顶端位于浮动芯模4的上方设有限位圆盘5。如图2所示，所述下模3的顶面开设有环绕下模3模腔分布的井字跑胶槽6，且跑胶槽6向外延伸至下模3边缘。

针对目前国内生产油墨印花转印橡胶踏板垫时，所得制品表面的油墨印花易发生变形或转印不清楚的不足，本实施例对油墨印花转印橡胶踏板垫的硫化成型模具的结构进行优化设计，通过浮动芯模4的设置对胶料表面的印花图案进行压制定位，防止硫化过程中油墨印花发生流动变形，然后借助于跑胶槽6的结构设计，使硫化过程中多余的胶料通过跑胶槽6进行均匀流出并进行泄压，从而可以有效防止硫化后制品表面的油墨印花变形走样或者转印不清楚，进而能够保证所得油墨印花转印橡胶踏板垫的成型质量及外观均满足高档汽车的使用需求，大大提高了产品的合格率。

（2）实施例 2

本实施例其结构基本同实施例1，其区别主要在于：本实施例的模具可根据需要设置至少一排油墨印花转印橡胶踏板垫成型用橡胶型腔，且每排下模3模腔对应的跑胶槽6之间相互连通，本实施例中设有两排橡胶型腔，结合图2，每排下模模腔四周的跑胶槽相互连通，共同组成井字形跑胶槽。本实施例中跑胶槽的宽度与高度均为2.5 mm，浮动模芯4与中模2之间为间隙配合，其间隙为0.08 mm，浮动模芯浮动的高度为30 mm。

采用上述硫化成型模具，本实施例的油墨印花转印橡胶踏板垫的应用，其步骤为：

步骤一、油墨印花和踏板垫本体胶料的准备

根据踏板垫对印花尺寸的要求及下模型腔的尺寸，分别裁切印花图案8和踏板垫的橡胶本体9料胚，然后在胶胚表面刷汽油将油墨印花黏在胶胚表面；所述橡胶本体料胚由如下组分按照重量份数组成：丁苯橡胶：55份、天然橡胶：45份、高耐磨碳黑：60份、半补强碳黑：25份、氧化锌：5份、硬脂酸：1份、煅烧陶土：17份、固马隆：1份、石腊：0.3份、防老剂：1.5份、机油：9份、硫磺：1.8份、促进剂CZ：1份、促进剂M：0.4份。

本实施例中的丁苯橡胶的生胶为中国石油吉化集团公司的1502；天然橡胶的生胶为马来西亚生产的3#烟片；炭黑是由卡博特化工有限公司供应的N330高耐磨炭黑和N774半补强炭黑；氧化锌是由镇江白水化学有限公司供应的；硬脂酸、煅烧陶土、古马隆、石蜡防老剂是由上海昶誉化工有限公司供应；促进剂和硫磺都是由亚特曼化工有限公司供应的；40#机油由江苏华成石化工贸有限公司供应。

步骤二、填料

将油墨印花转印橡胶踏板垫的硫化成型模具装配到硫化机上，并将步骤一准备的黏有油墨印花的胶胚填入下模型腔中，料胚的高度高于下模型腔2～4 mm。

步骤三、硫化成型

经步骤二准备后开始进行硫化成型，硫化机驱动模具下模上压，当浮动模芯压到胶胚时硫化机开始进行抽真空排气，抽真空时间为15 s，然后硫化机上压硫化，硫化温度控制为155 ℃，硫化时间控制为10 min，硫化压力控制为16 MPa，硫化结束后浮动模芯浮动下来，进行脱模完成制品加工，即得印花橡胶踏板垫。

本实施例通过采用上述硫化成型模具进行成型，借助于浮动模芯的设置对胶料表面的印花图案进行压制，防止硫化过程中油墨印花发生变形，然后利用井字形跑胶槽的设置将多余的胶料均匀排出，同时配合适当的硫化成型工艺，尤其是硫化压力，从而可以有效防止硫化后制品表面的印花图案发生变形走样或转印不清楚，进而保证所得橡胶踏板垫的质量，且同时能够有效保证所得制品表面油墨印花与制品结合的牢固性。正常情况下，当压力控制较小时，易导致所得制品与印花图案之间的黏接不牢固，但当压力过大时，则可能会造成制品本身以及印花图案的变形。而本实施例通过控制合适的压制力以及通过跑胶槽的共同作用，从而既保证印花图案与制品之间的黏接牢固性，同时还能够有效保证最终所得制品的质量及外观均满足使用需求。

此外，还通过大量实验对橡胶本体的胶料组成和配比进行优化设计，同时辅以合适的硫化工艺，从而一方面能够保证所得制品具有优异的防滑性能及耐磨性能，另一方面还能够进一步提高油墨印花与橡胶本体之间黏接的牢固性。

（3）实施例3

本实施例其结构基本同实施例2，其区别主要在于：本实施例中跑胶槽的宽度与高度均为3 mm，浮动模芯与中模之间为间隙配合，其间隙为0.12 mm，浮动模芯浮动的高度为40 mm。

本实施例的一种油墨印花转印橡胶踏板垫的制造方法，其基本制备步骤同实施例2，不同之处在于：料胚由如下组分按照重量份数组成：丁苯橡胶：50份、天然橡胶：50份、高耐磨碳黑：65份、半补强碳黑：20份、氧化锌：4.5份、硬脂酸：1.2份、煅烧陶土：16份、固马隆：0.9份、石腊：0.5份、防老剂：1.7份、机油：10份、硫磺：1.9份、促进剂CZ：0.8份、促进剂M：0.3份；步骤三中硫化机的硫化温度控制为165 ℃，硫化时间控制为9 min，硫化压力控制为18 MPa，抽真空时间为20 s，硫化结束后完成制品加工，即得油墨印花转印橡胶踏板垫。

（4）实施例 4

本实施例其结构基本同实施例2，其区别主要在于：本实施例中跑胶槽的宽度与高度均为4 mm，浮动模芯与中模之间为间隙配合，其间隙为0.15 mm，浮动模芯浮动的高度为50 mm。

本实施例的一种油墨印花转印橡胶踏板垫的制造方法，其基本制备步骤同实施例1，不同之处在于：料胚由如下组分按照重量份数组成：丁苯橡胶：60份、天然橡胶：40份、高耐磨碳黑：55份、半补强碳黑：30份、氧化锌：4.8份、硬脂酸：1.3份、煅烧陶土：18份、固马隆：0.8份、石腊：0.4份、防老剂：1.6份、机油：11份、硫磺：2.0份、促进剂CZ：1.1份、促进剂M：0.4份；步骤三中硫化机的硫化温度控制为175 ℃，硫化时间控制为7 min，硫化压力控制为20 MPa，抽真空时间为25 s，硫化结束后完成制品加工，即得油墨印花转印橡胶踏板垫。

5 结束语

经过应用对比，油墨印花转印橡胶踏板垫的硫化成型模具的优点如下 ：

（1）中模的下表面与下模的上表面分别设有模腔，且中模和上模内分别对应加工有可供浮动芯模上下移动的开孔，通过浮动芯模的作用对胶料表面的油墨印花进行压制，限制油墨印花的流动，从而可以有效防止硫化后制品表面的油墨印花变形走样或者转印不清楚，进而能够保证所得油墨印花转印橡胶踏板垫的成型质量及外观均满足高档汽车的使用需求，大大提高了产品的合格率。

（2）上模的开孔顶端位于浮动芯模的上方设有限位圆盘，通过该限位圆盘对浮动芯模进行纵向限位，从而可以保证浮动模芯对胶料作用的正常发挥。

（3）通过在下模表面开设环绕下模模腔分布的井字跑胶槽，且跑胶槽向外延伸至下模边缘，从而可以保证合模硫化过程中多余的胶料从模腔顺利、均匀的溢出至四周的跑胶槽，并通过跑胶槽排出，进而能够确保所得制品的质量及制品表面油墨印花的转印质量。

（4）生产上可根据产品的需求量，来开多件模进行硫化加工，从而大大提高产品的生产效率。

（5）采用本文所述的硫化成型模具进行成型方式，通过浮动模芯的压制作用以及跑胶槽的跑胶、泄压作用，同时配合适当的硫化成型工艺，尤其是硫化压力，从而可以有效防止硫化后制品表面的印花图案发生变形走样或转印不清楚，进而保证所得橡胶踏板垫的质量。

（6）本油墨印花转印橡胶踏板垫的制造方法，橡胶本体的料胚采用本文中特定的组分构成及其硫化工艺，从而一方面能够保证所得制品具有优异的防滑性能及耐磨性能，另一方面还能够保证油墨印花与橡胶本体之间黏接的牢固性。

结合实施例1～4，依托本文独特设计的模具及工艺使下模对橡胶胶胚进行限位，通过中模中的浮动模芯对胶胚进行压制定位，使用抽真空装置不进行排气，杜绝胶料的位移，多余的胶料从跑胶槽溢出，并对跑胶槽的具体结构进行优化设计，从而彻底解决了制品表面印花变形走样、转印不清楚的问题，提高了产品的合格率。