(一)抽真空注射成型工藝與模壓成型法相比,注射成型法成型的橡膠制品尺寸精度高、飛邊少,但是隨著現(xiàn)代高科技的快速發(fā)展,對(duì)橡膠制品的精度提出了更高的要求。由于在橡膠注入模腔時(shí),模具為封閉狀態(tài),排出模腔中的氣體常用的方法就是通過分型面微小間隙或排氣槽進(jìn)行排氣。這樣成型的制品會(huì)形成飛邊,從而影響到制品的尺寸精度。而消除飛邊、進(jìn)一步提高制品精度的唯一方法就是要提高模具的精度,但這樣合模后模腔內(nèi)的氣體就不易排出,從而產(chǎn)生缺膠、焦燒、氣泡等缺陷。為解決這一問題,抽真空注射成型法就產(chǎn)生了。這種成型方法是在合模后,啟動(dòng)真空系統(tǒng)將模腔內(nèi)氣體抽出,一般在3~5后,真空度達(dá)到設(shè)定值,真空泵自動(dòng)關(guān)閉,然后再進(jìn)行注射。真空系統(tǒng)主要由真空泵、真空電磁閥、壓力表等組成,真空系統(tǒng)通過真空通道與模腔相連。為防止漏氣,在分型面和各個(gè)模板接合面上安裝有密封條。抽真空注射成型方法除用于成型高精度制品外,還可用于形狀復(fù)雜制品的成型。因?yàn)閷?duì)于形狀復(fù)雜的制品用排氣槽、分型面來排氣,有時(shí)很難將模腔內(nèi)氣體排凈,從而導(dǎo)致一系列成型缺陷。另外,抽真空方法成型的產(chǎn)品硫化后不需要專門修整飛邊,因此節(jié)約了勞動(dòng)力,生產(chǎn)效率也得到進(jìn)一步提高。

(二)冷流道注射成型工藝通常的橡膠注射成型方法是將注入模具中的所有膠料,包括主流道、分流道及模腔內(nèi)的膠料同時(shí)硫化,脫模后再將制品上連帶的流道廢料除去。這樣一來勢(shì)必造成一定的浪費(fèi),尤其是小型制品,廢料比例占得較大。冷流道注射成型是將停留在主流道、分流道中的膠料控制在硫化溫度以下,脫模時(shí)只脫出制品,流道中的膠料仍保留在流道中,下次注射時(shí),流道中的這些膠料注入模腔內(nèi)成為制品這種注射成型方法減少了原材料的浪費(fèi),節(jié)省了能源,而且制品脫模時(shí)因?yàn)椴粠Я鞯缽U料,還可以減少開模距離,縮短成型周期。這種成型方法模具分兩部分進(jìn)行溫度控制。即冷流道板的溫度控制在硫化溫度以下,上、下模板的溫度為硫化溫度。為了使冷流道板與上,下模板的溫度互不影響,在它們之間安裝有隔熱板,同時(shí)在冷流道板上加工一些空氣隔離槽。冷流道板及其中膠料的溫度應(yīng)控制在一合適范圍內(nèi),膠溫不能太低,如果太低,下次注入模腔時(shí)會(huì)增加硫化時(shí)間,如果太高,可能會(huì)使膠料硫化而成為廢料。

(三)氣體輔助注射成型工藝注射成型熱塑性橡膠時(shí),由于膠料冷卻時(shí)體積收縮會(huì)導(dǎo)致肋、凸臺(tái)等部位出現(xiàn)凹坑、縮痕。如用補(bǔ)壓方法離澆口較遠(yuǎn)處壓力很難達(dá)到,澆口附近過量充模還會(huì)使制品產(chǎn)生殘余應(yīng)力。因此,出現(xiàn)了氣體輔助注射成型方法。這種方法可將氣體的壓力均勻地施加于膠料上,從而補(bǔ)償了膠料冷卻時(shí)所產(chǎn)生的體積收縮,避免了凹坑、縮痕等缺陷。氣體輔助注射成型的原理:①首先向模腔內(nèi)注射進(jìn)料量不足的熱塑性橡膠。②將高壓惰性氣體(一般為氮?dú)?注人膠料芯層,并推動(dòng)膠料充滿模腔。③制品在均勻的氣體壓力作用下逐漸冷卻成型。在這一過程中,氣體壓力使膠料冷卻引起的體積收縮得到了補(bǔ)充,從而避免了制品出現(xiàn)缺陷。④制品冷卻成型后,先將氣體排出,然后打開模具,取出制品。這種方法成型的制品為中空形狀,因此在總體積形狀不變的情況下,可降低制品重和節(jié)省原材料。當(dāng)用料量不變時(shí),中空結(jié)構(gòu)可提高制品的剛度和強(qiáng)度。另外,一般的注射成型方法,膠料注射時(shí)為了100%充滿模腔,充模壓力非常大。而氣體輔助注射成型方法,膠料注射時(shí)不完全充滿模腔,因此膠料充模壓力很小。氣體為非黏性的,可有效地傳遞壓力,因此氣體注射壓力也很小。注射壓力小,所需鎖模力也相應(yīng)減小,從而可降低能耗和設(shè)備的制作成本三、橡膠注射成型工藝過程及原理(一)橡膠注射成型工藝過程橡膠注射成型通常有喂料與塑化、注射保壓、硫化和脫模等幾道工序。(1)喂料與塑化。首先將預(yù)先混煉好的膠料制成帶狀,送入機(jī)筒喂料。在螺桿旋轉(zhuǎn)的作用下,膠料沿螺槽被推向機(jī)筒前端。膠料在前進(jìn)過程中,受到激烈的攪拌和變形而生熱。與此同時(shí),對(duì)機(jī)筒進(jìn)行加熱,膠料溫度迅速升高,可塑度增大,獲得一定的流動(dòng)性。膠料在機(jī)筒中受到強(qiáng)大的擠壓作用而排出殘留空氣,由此變得十分致密。(2)注射保壓。膠料被螺杄(或柱塞)推到機(jī)筒前端,此時(shí),機(jī)筒前端的噴嘴與已預(yù)熱的模腔的澆注口接觸,注膠油缸推動(dòng)螺杄注膠,以強(qiáng)大的壓力使膠料通過噴嘴,并注人已閉合的模腔。當(dāng)模腔被膠料充滿后,注射完畢。注射完畢后,需保壓一定時(shí)間,以保證膠料密實(shí),壓力均勻,通過分子鏈松弛,消除內(nèi)應(yīng)力。(3)硫化。在這一過程中,膠料在所需的壓力和溫度下進(jìn)入硫化階段。此時(shí),機(jī)筒內(nèi)的螺杄又開始施轉(zhuǎn)進(jìn)料,對(duì)膠料進(jìn)行塑化,并將新的膠料推到機(jī)筒前端,直到杋筒前部堆滿膠料時(shí),螺桿停轉(zhuǎn),以備下一次注射。(4)脫模。模腔內(nèi)的膠料完成硫化后,通過程序控制,模腔自動(dòng)開啟,頂出制品,然后再進(jìn)行下一周期注膠,如此循環(huán)可連續(xù)不停地生產(chǎn)。(二)注射成型原理在注射過程中,橡膠主要經(jīng)歷塑化注射和熱壓硫化兩個(gè)階段。對(duì)注射與硫化過程的分析表明,當(dāng)膠料注射通過較小的噴嘴時(shí),其注動(dòng)剪切速率增大,膠料激烈摩擦生熱,溫度可達(dá)120℃以上,再繼續(xù)加熱到180~220℃,就可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成硫化。因此,注射硫化的最大特點(diǎn)是內(nèi)層膠料和外層膠料的溫度差別較小,比較均一,從而為高溫快速硫化提供了必要的前提。(1)塑化注射。決定注射順利與否的因素是膠料的黏度或流動(dòng)性。在注射前,膠料在較低的溫度下應(yīng)具有較好的流動(dòng)性,從而可借助于壓力,使膠料順利地充滿模腔。注射時(shí)為防止焦燒,機(jī)筒溫度不宜過高,一般控制在70~80℃。(2)熱壓硫化。膠料經(jīng)噴嘴、流膠道、澆口等被注人經(jīng)加熱的模腔后進(jìn)λ熱壓硫化階段。橡膠熱壓硫化過程一般經(jīng)歷四個(gè)過程:①預(yù)熱階段(加入膠料后直到開始硫化前的整個(gè)升溫階段);②交聯(lián)度增加階段;③最佳硫化階段;④過硫階段(網(wǎng)構(gòu)降解階段)為獲得最佳硫化性能,制品的內(nèi)外層膠料都應(yīng)處于在最佳硫化階段出模在模壓硫化過程中,制品的內(nèi)外層膠溫始終不一致,往往外層膠已到交聯(lián)度階段,而內(nèi)層膠則處在欠硫階段。等內(nèi)層膠進(jìn)入交聯(lián)度增加階段時(shí),外層膠都早已進(jìn)入過硫階段,這樣對(duì)制品質(zhì)量是不利的。注射過程中的情況截然不同,它的最大優(yōu)點(diǎn)是制品外層膠溫度比較一致。膠料在機(jī)筒中塑化時(shí),膠溫從膠料初始溫度(Tσ)迅速上升到膠料塑化溫度(T)。當(dāng)膠料通過噴嘴被注入模腔的瞬間,由于激烈摩擦而生熱,膠溫急劇上升到噴嘴出口處膠料溫度(T2),此時(shí)T2的溫度已非常接近硫化溫度。在很短時(shí)閫內(nèi),膠料內(nèi)外層幾乎同時(shí)進(jìn)入最佳硫化階段。整個(gè)硫化周期很短,所以注射工藝本身提供了使內(nèi)外層膠溫均勻一致的條件,從而實(shí)現(xiàn)了高溫快速硫化。因此,用注射成型工藝生產(chǎn)的制品質(zhì)量良好,生產(chǎn)效率也較高。