注射过程与原理详解

1.注射工艺过程

橡胶注射成型一般经过预热、塑化、注射、保压、硫化、出模等几个过程，这与塑料注射成型工艺相似。现以六模胶鞋注射机工作过程为例加以说明（如图6-9所示）。

图6-9 国产卧式六模胶鞋注射机示意图

1—注射座 2—注胶液压缸 3—螺杆驱动装置 4—带状胶料 5—螺杆 6—机筒 7—夹紧机构 8—旋转供应阀 9—模型 10—转盘 11—液压锁模缸 12—机座

（1）喂料塑化 先将预先混炼好的胶料（通常加工成带状或粒状）经料斗送入机筒6；在螺杆5的旋转作用下，胶料沿螺槽推向机筒前端，此时螺杆本身在胶料的反作用下沿机筒后退，而胶料在沿螺槽前进过程中，由于剧烈搅拌而变形，加上机筒外部加热，温度很快升高，可塑性增加；由于螺杆在后退时受到注胶液压缸2的反压力，且螺杆本身具有一定的压缩比，胶料受到强大的挤压作用而排出残留的空气，并变得十分致密。

（2）注射保压 当胶料到达机筒前端后，整个注射部位连同注射座1、螺杆驱动机构3一起前移，使机筒前端的喷嘴与模具的浇口接触，然后注胶液压缸推动螺杆进行注胶，胶料经喷嘴注入模具型腔，当型腔中充满胶料后，注射完毕。继续保压一定时间，以保证胶料密实，压力均匀，并通过分子链松弛，消除内应力。

（3）硫化出模 在保压过程中，胶料在高温下渐渐转入硫化阶段，此时注射座后移，螺杆又开始旋转进料，而转盘10转动一个工位，使注满胶料的模具移出夹紧机构7继续硫化，直至出模。与此同时，已经取出制品而需要注胶的空模具，则转入夹紧机构中进行另一次注胶，如此周而复始，循环不息地连续生产。

2.热压硫化(www.xing528.com)

在橡胶注射成型的整个过程中，胶料主要经历了塑化注射和热压硫化两个阶段。注射阶段中胶料粘度下降，流动性增加；热压硫化阶段中胶料通过交联而硬化，在这两个阶段中，温度条件相当重要。

胶料通过喷嘴、流道、浇口等注入硫化模具之后，便进入热压硫化阶段。当胶料通过狭小的喷嘴时，由于摩擦生热，料温升到120℃以上，再继续加热到180～220℃的高温，就可以使制品在很短的时间内完成硫化。注射硫化的最大特点是内层和外层胶料的温度比较均匀一致，从而保证了产品的质量，提供了高温快速硫化的必要前提。下面我们将注射工艺和普通模压工艺的加热硫化过程进行对比分析。

胶料加热硫化随时间的变化过程大致可以划分为四个阶段：a.预热阶段（胶料硫化前的整个升温阶段）；b.欠硫阶段（胶料开始硫化，交联度随时间而增加阶段）；c.最佳硫化阶段（硫化一定时间后进入正硫化时间，此阶段硫化胶物理力学性能最好）；d.过硫阶段（硫化时间过长，有降解现象产生）。如图6-10所示为两种工艺胶料硫化时的温度变化曲线。

从图6-10可知，要获得最佳的硫化性能，内、外层胶料都应处在c阶段，即正硫化阶段。在模压工艺中（图6-10a），外层胶料的温度上升很快，但由于胶料的导热性较差，胶层内部的温度上升较慢，这样内外层胶料始终存在温差，往往外层胶已到c阶段末期，内层胶尚处在欠硫的b阶段，而当内层胶进入c阶段，外层胶已进入过硫的d阶段，这样内外层胶的加热时间始终不能协调，致使产品质量下降。

注射工艺的情况就完全不同，如图6-10b所示，胶料在机筒中塑化时，温度很快就从T₁升高到规定的塑化温度T₂。由于机筒的温度基本保持不变，胶料在机筒中停留时的温度不变，即T₃=T₂，当胶料通过喷嘴进入模具型腔的瞬间，由于巨大的摩擦热，料温骤升到T₄，这时T₄的温度已非常接近硫化温度，胶料进入型腔后进一步被加热，在很短的时间内就进入硫化阶段，此时虽然内外层胶料温度稍有差异，但毕竟很小，它们几乎同时进入最佳硫化阶段c中的T₅和T₅′。在整个硫化周期中，仅经历了由T₄升至T₅及T₅′的过程，大大缩短了硫化时间。而T₁～T₄是在硫化前的塑化、注射阶段完成的，在此阶段提供了胶料内外层温度均匀一致的条件，创造了高速硫化的可能性。因此注射工艺过程不仅生产效率高，而且产品质量也好。

图6-10 胶料硫化过程的温度变化曲线

T₁～T₂：胶料在机筒内塑化预热升温阶段；T₂～T₃：胶料停留于机筒内的保温阶段；T₃～T₄：注射阶段的升温过程；T₄～T₅：制品内层吸热升温过程；T₄～T₅′：制品表面吸热升温过程。