橡胶注射成型硫化技术的新进展

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1．注射成型新工艺 橡胶注射机在一般情况下是将模型锁紧，然后将塑化好的胶料注入模腔，这是一种常规的传统方法。为了提高制品的质量和节省原材料，先后研发了如下注射成型新工艺：

a．抽真空注射成型：作为提高制品精度，减少修边工序的措施就是提高其模具的精度，但这样合模后，模腔内的空气就不易排出来，会产生模腔边角部位缺胶或焦烧，或制品产生气泡。这些缺陷采用抽真空注射成型工艺就可以得到解决。
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9 x3 L: B2 D/ U/ {5 Q- j% U& Z# Nb．注射模压成型：在模具稍微开启的状态下向模腔内注射胶料，在按所需的用量注射完毕的同时，合模加压成型硫化。采用这种成型工艺方法可生产精密O型密封圈、隔膜或其它精密制品，这类制品是不允许有浇注口痕迹和胶边扩展线。最近，国内有人用此法成功地研发了结构复杂、弹性合密封性要求较高的、全自动洗衣机配件一胶帽。

c．注射传递成型：模具在合模后锁紧前，把经过计量的胶料注射入传递室，有注射压力的胶料迫使传递室开档增大，直到所需的胶料完全注入传递室中，然后才将模具完全锁紧，这时用传递室的活塞将传递室中的胶料加压注入模腔中。这种成型工艺方法可生产残余飞边很小的橡胶制品。
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d．冷流道注射成型：冷流道注射成型是胶料在模具流道内以一定的温度停留，然后在下次注射时注入模腔内成为制品。这种方法改善了胶料的利用率，同时还节省了胶料合能源。
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e．气体辅助注射成型：(Cas AssistedInjection Moulding)(又简称为“气辅”)该技术从1971年开始探索，1986年为塑料工业所接受，于2o世纪9o年代才作为一项成功技术开始进入实用阶段。最近用于橡胶工业。这种成型工艺是注射机向模具注射进料量不足的胶料，然后通过注射机喷嘴、模型主流道或分流道把气体(一般为氮气)向模腔注入，使逐渐冷却中的胶料全部注入模腔内部。这种方法能有效地降低原材料地能耗、节省能源和提高制品质量。

& T  j1 l5 d9 S9 E" p2．橡胶注射成型机械设备发展动向 归纳起来主要有如下几点：
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a．设备体积小型化、注射能力大型化，是现代橡胶注射成型机的发展动向。

b．目前工业发达国家己大批量生产各种系列的橡胶注射机，其注射容量可以从几个Cm3到15000cm3。

1 A4 @+ }6 f* ~8 z- u6 nc．自动化程度极大地提高，己可用机器人以及进行全过程的自动化生产。在橡胶注射机中，工业发达国家的竞争主要体现在控制系统和自动化程度上，从而使设备的控制系统和自动化得到迅速的发展。在注射机发展的初期，其运动的控制，如：螺杆的行程和注射机的行程主要使用行程开关或接近开关来实现执行机构的动作，从而控制相应部件巾的运行或停止：其参数的检测，如：压力、温度等参数使用压力表和温度计。随着可编程控制器如(PLC)的出现和发展，橡胶注射机也迅速应用可编程控制器，其用脉冲量或时间量来控制过程，使控制水平前进了一大步。近年来，可编程控制器有了很大的发展，
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并赋予微机的功能，出现了诸如：执行联机的统计工程控制(SPC)；计算机集成管理生产控制(CIM)；分级数据收集和处理控制(MIR)以及信息控制管理系统(MCS)等等。这些控制器具具有数据采集功能强，数据处理能力强，如运算、变换、查找、比较等等，存储量大，运算速度快，精度高以及传递通讯能力强等优点，使橡胶注射机的控制水平得到突破性进展。

' e* f; Q6 F4 I+ c) T( }7 J8 W2 c     工业化国家己在注射机控制系统配备了各种微处理的控制器和软件包。它能方便地对每台注射机的硫化时间、硫化温度和硫化压力实行检测和控制，同时控制系统与设备相匹配，并有中央计算机输入数据，然后综合工厂生产管理信息进行进一步处理和SPC评估。大多数注射机的网络系统都具有“分级数据收集和处理”功能。其功能可分为：实时过程的检测、过程的控制、注射机监控以及管理控制。如果注射机有相关的控制器，即可定期的监测注射机的变量，并可将注射程序直接送到注射机上；还可设置警报器，以发出故障或临界参数偏差的警告；同时还有故障自诊、原材料计划、选择最佳使用条件以及记录生产数据等等。目前橡胶注射机的控制系统和自动化程度己可使用机器人以及进行全过程的自动化生产。
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7 c% T* R/ x3 E! \d．橡胶注射成型设备的发展动向主要有如下几个方面：
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i．扩大用途。不能再停留在生产传统的常规橡胶产品(如密封圈、鞋底等)，否则是对橡胶注射成型技术这样一种高质、高效、先进技术的浪费、应该扩大橡胶注射成型技术的应用范围，如：轮胎胎冠、胎侧、实心轮胎、深井油田高温螺旋泵衬套、码头护舷、各种橡胶胶囊、橡胶浮标、汽车橡胶配件、轮胎翻新以及各种工业胶辊等。
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" N! O+ d. ~. X  @& X+ g' Cii．简化设备。为了简化设备，橡胶注射机的结构将往两个方向发展：一是锁模压力机构将往全电机和简化运动副的结构方向发展，如带信号反
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馈的螺旋副结构：二是预塑化结构和轴向移动系统将合二为一，并采用全电动结构。通过这些方面的发展，橡胶注射机的结构将会获得很大的简化，体积也将会获得明显的缩小。
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iii．增大容量。在橡胶工业中，有许多大型的橡胶制品，如轮胎胶囊、深井油田泵橡胶衬套、大型防震建筑物支座和工业胶辊等，如用传统的模压方法，存在着工艺过程复杂、质量不稳定、生产效率低、浪费原材料以及加工精度低等缺点。而采用了大型橡胶注射成型机生产这些制品时，上述缺点都得以克服。目前市场上对大型橡胶制品有强烈要求，因此推动着大容量注射机的发展。后面将要介绍的、正在开发的“螺杆旋转注射成型技术及加工设备 将是增大注射容量的一个发展动向。

* m1 v2 g( a# ~5 m4 b( Piv．强化效率。一台注射机对应一台压力硫化装置(机)这种“模式”，尤其对于生产硫化时间较长的大型橡胶制品，导致橡胶注射机系统闲置时间太长，利用效率太低。强化效率将从两个方面发展：一是采用新工艺、新材料、新配方，在保证质量前提下提高硫化速度，缩短生产周期；二是采用多工位橡胶注射成型方法，包括注射机移动注模、模具移动注射以及转盘注射等。
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3新研发的橡胶螺杆旋转注射成型技术及成型机
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" z# N% z0 N& F  k. E. h, X5 na．问题的提出 橡胶制品的生产，可以通过多种方法得以实现。经历了由模压法到传递成型法，进而再到注射成型的发展过程。橡胶注射成型技术与成型机的发展，经历了柱塞式注射成型机到螺杆柱塞式注射成型，再到螺杆往复式注射成型的过程。

    螺杆往复式注射成型机在一定程度上把注射机整体结构进一步简化，使注射成型机的结构紧凑。
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    近年来对橡胶制品质量提出了更高的要求，而且市场对大型橡胶制品的需求也大量增加。螺杆往复式注射成型机暴露出其注射制品的容量和压力有一定限制的缺点：①在塑化过程中，螺杆是不断向后移动的，被塑化的胶料向机头方向前进，并逐渐积聚在机头的料筒中，制品越大螺杆向后移动量越大。当螺杆向后移动量过大时，胶料的塑化就要受到影响；②由于胶料的流动性差，为了注射人大型模腔，就必需采用巨大的推力的注射装置以产生足够的注射压力。但螺杆与机筒存在关较大间隙，过大的压力会导致逆流和漏流，反过来会影响压力的提高，对注射大型橡胶制品就受到了限制。为了解决这一问题，螺杆柱塞式注射成型机又得到新的发展和应用，将塑化了的胶料输送到柱塞的料筒内，达到一定量时，注射装置中的柱塞向．前推移 将胶料注入模具。利用螺杆柱塞式注射成型在一定程度上克服了螺杆往复式注射成型的缺点。但在工作原理上没有本质的突破。这些传统的注射成型机，除了要有塑化装置外，还要有庞大的液压系统和执行机构来支持柱塞式螺杆的轴向移动，以实现快速的注射充模，然而，这又与传统的注射成型机发展方向的。设备体积小型化、注射容量大型化”形成了极为鲜明的矛盾。

5 F' X) i9 ~  {+ g$ z3 e' O在这种背景下，青岛化工学院高分子材料加工机械研究所吕柏源教授等经过十年的观察 思考，提出了。橡胶螺杆旋转注射成型技术及成型机的研究”课题，进行了多年的研究。 ．

b．结构与过程原理橡胶螺杆旋转注射成型结构示意图如图1所示。它的螺杆直径是65mm的、含模具、三通道热水循环温控装置、恒高温热油循环硫化介质装置和注射成型机性能参数自动控制装置等。

2 D* A6 O. G9 M; Z$ u 橡胶螺杆旋转注射成型技术其工作原理是利用。特殊结构 的螺杆在高速旋转条件下产生强大的注射压力，直接注射入模具，从而完成注射成型的一种方法。橡胶螺杆旋转注射成型工作过程如下。经过螺杆一机筒系统塑化的胶料在螺杆旋转作用下产生强大的推力，使塑化的胶料推进到机头与螺杆头部构成的流道进入喷嘴，使之获得所需压力、温度和速度的注射喷流，并注射入模具的注射流道直至完全注满模腔。当模腔的压力达到所需的压力值时，旋转注射过程自动停止，接着对制品进行加热硫化。至此，整个旋转注射成型过程结束。






/ z7 B  M+ y2 KC．试验与技术上的突破 用该机试验研发一些较大型的橡胶制品的注射成型硫化，如:I IR密封套轮胎硫化胶囊、油田用氟橡胶泵衬等，结果是成功的，并表明橡胶螺杆旋转注射成型技术与成型机实现了如下4个方面的突破：①在工艺上，突破了传统的塑化与注射分步进行，实现了塑化与注射同步进行的有机统一；②在注射容量上，突破了传统的机内限量定量，解决了较小规格成型机不能生产大型橡胶制品的难题；④设备上，突破了传统成型注射机必须包括塑化装置与注射装置的两个部分，实现了塑化装置与注射装置的统一。取消了轴向注射装置，使设备结构得到了极大简化，解决了 大马拉小车 难题；④在质量上，突破了传统的机械)定量，实现了智能的压力定量，实现了质量的稳定性和均匀性。
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' E- L& J* e( o5 W/ c  p7 e- i4应用基础研究 北京化工大学程源教授等，用日本的橡胶注射机螺杆直径50mm，注射容量I500cm。)从理论上和实验上研究了瓶塞胶和球胆胶注射过程的温度分布和压力分布。所得的结果对生产有一定指导意义。
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7 I; B1 J$ O" u0 Y    华南理工大学的冯良为、岑运福，通过研究分析，认为：

, ?) J# R! T; L2 ], ]7 E# P①注射成型机模板的疲劳强度可按自己绘制的近似的P—s— (失效率一疲劳强度一循环次数)曲线图进行可靠性设计；
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  ~" G5 _" H) b. C②注射成型机模板的刚度可按应力一刚度模型进行可靠性设计。这些结构对橡胶注射成型机设计有一定的参考价值。

wangxiang1971

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zzmmss6

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nk802395

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hchlong

听说我们公司也要进注射机
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FEIZHAO

好文章,学习了。谢谢。

Royalene

好文章啊。

wy031054

bucuo ,yao  le

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