橡膠注射成型硫化機在三元乙丙橡膠硫化中的應(yīng)用

任偉杰，方岳權(quán)，黃順道

（浙江省上虞油封制造有限公司，浙江 紹興 312300）

隨著溫室效應(yīng)的加劇，碳達(dá)峰、碳中和的呼聲越來越高，在橡膠行業(yè)中，提升產(chǎn)品質(zhì)量和合格率越來越受到行業(yè)的高度重視，這對橡膠制品企業(yè)的硫化設(shè)備要求越來越苛刻。

與傳統(tǒng)平板硫化機相比，橡膠注射成型硫化機（簡稱注射成型機）具有以下優(yōu)點[1-3]：（1）工序簡化，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫快速硫化，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率；（2）產(chǎn)品飛邊、毛刺、廢料現(xiàn)象減少，單模用膠量減小，成本降低；（3）產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，物理性能和致密性好，合格率高，尤其適用于厚壁制品；（4）操作簡單，勞動強度小，機械化和自動化程度高，生產(chǎn)效率高；（5）硫化工藝更環(huán)保，有利于實現(xiàn)無人化生產(chǎn)，符合行業(yè)發(fā)展趨勢[4-9]。注射成型機和平板硫化機的使用特點對比見表1。

表1 注射成型機和平板硫化機的使用特點對比

本工作對比兩種不同結(jié)構(gòu)（a型和b型）注射成型機在三元乙丙橡膠（EPDM）硫化中的應(yīng)用，并針對應(yīng)用中出現(xiàn)的問題提出解決方案。

1 注射成型機的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)

a型和b型注射成型機的結(jié)構(gòu)見圖1，主要參數(shù)見表2。

圖1 a型和b型注射成型機的結(jié)構(gòu)對比

表2 a型和b型注射成型機的主要參數(shù)

由圖1（a）可以看出，a型注射成型機是立式“無移模＋2RT”結(jié)構(gòu)，其中RT指脫模裝置，整體結(jié)構(gòu)只有吊模裝置和頂出裝置，適用于2層或3層模結(jié)構(gòu)。由立柱固定上下橫梁并連接中橫梁，中橫梁可以沿立柱上下滑動，注射單元位于上橫梁的上方，注射活塞與儲料筒、噴嘴在同一軸線上。該結(jié)構(gòu)較為簡單，注射時膠料先進(jìn)先出，流動阻力小，操作方便，適用于純橡膠類制品。

由圖1（b）可以看出，b型注射成型機是立式“移模＋4RT”結(jié)構(gòu)，由立柱固定上下橫梁并連接中橫梁，中橫梁可以沿立柱上下滑動，注射單元位于上橫梁的上方，注射桶與注嘴在同一軸線上，與擠出機構(gòu)成90°夾角。注射時擠出機隨注射活塞上下移動，膠料從注射活塞下端的單向閥進(jìn)入注射筒，具有先進(jìn)先出的特點，但膠料在注射活塞中焦燒時難以清理?！耙颇＃?RT”結(jié)構(gòu)使b型注射成型機適用于帶金屬鑲件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橡膠制品。

從表2可以看出：a型注射成型機結(jié)構(gòu)相對簡單，合模、開模速度快，可以縮短生產(chǎn)周期；注射量越小，注射精度越高，a型注射成型機的精度更高，適用于生產(chǎn)尺寸小、硫化周期短、精度要求高的純橡膠制品；b型注射成型機價格相對較低，適用于生產(chǎn)硫化周期長的金屬與橡膠的復(fù)合產(chǎn)品。

2 工藝性能

選用相同EPDM膠料，分別采用a型和b型注射成型機生產(chǎn)兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，對比兩種注射成型機的工藝性能。

2.1 EPDM膠料性能

EPDM膠料的門尼粘度和硫化特性見表3，硫化膠的物理性能見表4。

表3 EPDM膠料的門尼粘度和硫化特性

表4 EPDM硫化膠的物理性能

2.2 工藝參數(shù)

采用a型和b型注射成型機生產(chǎn)的兩種橡膠制品結(jié)構(gòu)見圖2，工藝參數(shù)見表5。

圖2 兩種橡膠制品的結(jié)構(gòu)

表5 注射成型機的工藝參數(shù)

2.3 存在問題及解決措施

膠料在兩種注射成型機上試模的過程中出現(xiàn)以下問題。

（1）喂料困難，塑化過程中出現(xiàn)膠條斷裂現(xiàn)象，并伴隨顆?；蚍勰钕鹉z外漏（見圖3），注射時粉末狀膠料有焦燒的情況。這是因為喂料口設(shè)計不合理，通過更換喂料口導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)（見圖4）可以解決該問題。

圖3 膠料外漏

圖4 喂料口導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)

（2）成品注膠口處易出現(xiàn)凹陷收縮孔（見圖5）。對于a型注射成型機可以調(diào)整合適的注射量，降低注射壓力，延長儲料延時，并降低保壓壓力；對于b型注射成型機則需要延長儲料延時，并降低保壓壓力。

圖5 成品注膠口處凹陷

（3）模腔表面粘模（見圖6），成品表面有缺膠現(xiàn)象（見圖7）。針對粘模和缺膠現(xiàn)象，可定期清理模具，在模腔表面、流道表面及余膠槽噴涂特氟龍可以有效避免上述現(xiàn)象。噴涂特氟龍后，注射時間縮短約10 s，不易發(fā)生焦燒現(xiàn)象，提高加工安全性能；模腔表面不易粘模，無需定期清理模具，提高了產(chǎn)品外觀質(zhì)量；能輕松清理料頭及余膠，清除廢料時間縮短約6 min，有效提高了生產(chǎn)效率。

圖6 模腔表面粘模

圖7 成品缺膠

3 結(jié)論

（1）a型注射成型機適用于生產(chǎn)尺寸小、硫化周期短、精度要求高的純橡膠制品，b型注射成型機適用于生產(chǎn)硫化周期長的金屬與橡膠的復(fù)合產(chǎn)品。

（2）以EPDM為原料，采用兩種注射成型機試模時有喂料困難、膠料外漏的情況，成品出現(xiàn)粘?，F(xiàn)象且注膠口處出現(xiàn)凹陷收縮孔，可以通過改進(jìn)喂料口、改變注射工藝參數(shù)、清理模具或噴涂特氟龍等措施解決上述問題。