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轮胎胶囊是现代轮胎工业定型硫化机中不可缺少的部件，它对轮胎的质量和生产效率作用重大，特别是对先进的子午线轮胎尤为重要。青岛科技大学高分子材料加工机械研究所根据传统的二步注射方法存在的问题，经过近20年多的观察、实践和研究，成功地研究出一种新型的注射成型技术与设备。
工作原理、结构与研制情况
目前国内外常使用的两种注射设计，一是螺杆往复式注射机，二是螺杆柱塞是注射机。螺杆往复式注射成型机与工作原理是：在注射机的螺杆－机筒系统中螺杆既可转动塑化物料，又可以作轴向移动，当塑化好的物料被推向机头时，机头产生反压使螺杆后退，塑化好的物料就逐渐积聚在机头的机筒内,当达到所要求的容量时，轴向装置产生巨大的轴向力把螺杆往前推动，将积聚在机头的物料注射入模腔，这是目前较通用的螺杆往复式塑料注射成型机。
螺杆往复式注射成型机一般只用在较小型的橡胶制品中，然而市场对大型橡胶制品的需求日益增加，如：轮胎胶囊、汽车防震垫、油田螺杆泵橡胶定子以及码头使用的护舷等等。因此，从上世纪90年代初开始，世界各国都在研究大容量的橡胶注射机成型机，并开发了一种新型注射机，其将在螺杆塑化好了的胶料输送到带柱塞的料筒中，当达到一定量时，注射装置中的柱塞就往前推进，将胶料射入模腔，如果要求更大的注射量时，还可同时使用两台预塑化螺杆装置。这种装置称为螺杆 ─ 柱塞式橡胶注射成型机。这种橡胶注射机可实现较大型橡胶制品的注射成型,但仍存在诸如注射装置结构复杂,加工困难，造价；需配备巨大的轴向注射动力以便实现流动性差、阻力大的注射过程,消耗能量太大；维护保养困难等许多问题。这些问题严重地制约着大型橡胶制品的发展。
到目前为止，无论是国内的还是国外的注射成型机其工作原理均是：胶料通过螺杆机筒系统的塑化并进入机械定量阶段；当达到预定的容量时，轴向注射装置向前推进将定量塑化好的胶料注射入模腔。由此可见，不论是螺杆往复式注射成型机还是螺杆柱塞式注射成型机都是分二步实现的：一是塑化、定量；二是注射。称这种注射法为二步注射成型法（即二步法）。
青岛科技大学高分子材料加工机械研究所针对二步法存在的问题，研制开发了一种新型技术，即将胶料在高速旋转的螺杆和特殊增压机构内进行塑化，并连续以高速、高压、高温的料流直接注射入模腔，当模腔注满胶料时，系统将发出定量信号，停止注射同时进行保压。这种技术其塑化定量与注射是同步进行的，我们称这种注射成型方法为一步法注射成型法（即一步法），这种技术称一步法注射成型技术。 （图片）
中式样机生产出的9:00 - 20注射胶囊这种注射方法和注射机克服传统注射方法和注射成型机存在的缺点：
◆ 突破了注射容量：既可注射小容量橡胶制品，也可注射巨型橡胶制品；
◆ 体积减小，结构简单，从而降低制造成本；
◆ 提高了热历程均匀性，有利于产品质量的提高以及可以调节制品的成型压力，实现控制制品质量的目的。
我们利用一步法注射成型机的原理和优异的特点，成功地研制出全电动一步法注射轮胎胶囊成型硫化机的工业中试样机。
该机主要由如下部分组成：一步法注射成型装置、电动锁模硫化装置、模具系统、电动脱模装置。抽真空系统、热油循环硫化系统、注射用热水循环恒温系统、直流调速装置、变频调速装置和计算机智能监控装置等。
工业化中试样机已成功生产出7:50-16胶囊 和9∶00－20胶囊。
工业样机2006年已通过了中国石油和化学工业协会的科学技术成果鉴定，专家鉴定委员会一致认为该成果在胶囊注射成型领域中达到了国际领先水平。该成果完成了螺杆旋转（一步法）注射成型机、电动螺旋锁模硫化机、热油循环恒温硫化装置、注射机热水循环恒温装置、直流调速与变频调速装置以及自动检测装置等的设计、制造、调试和整合工作，并经使用单位实用考核，达到了设计和使用要求。该成果采用了具有自主知识产权一步法注射成型和电动螺旋锁模硫化两大核心技术：突破了诸多理论和技术难点，解决了传统注射技术的容量，定量和压力问题，使该成果极大地扩展了注射成型技术的应用范围；提高了注射的塑化质量，进而提高制品的使用性能；同时具有结构简单、紧凑，提高效率，节省能源，方便操作，易于维护保养和实现文明生产等优点，经专利查新该成果具有明显的自主创新和原始创新特点。该成果具有广泛的应用前景，特具有显著的社会效益和经济效益，可在橡胶行业内进行大力推广。
技术性能、特点与效益
生产轮胎胶囊的传统技术主要有：模压成型技术、螺杆柱塞式注射成型技术。
一步法注射成型轮胎胶囊技术的成功研发，对轮胎胶囊成型硫化机的发展将产生以下深远的影响：
◆ 采用注射成型方法生产工程胎胶囊和巨胎胶囊将成为现实。目前从国外购买巨胎胶囊，其价格达到10000美元，而使用寿命一般也只有10～20次；工程胎胶囊进口价格每条也达8000元人民币，这实在是一种暴利。如果采用一步法注射成型技术，其不但提高了胶囊使用寿命，而且价格将会下降50％以上。
◆ 由于一步法技术和设备的极大简化，且具有在质量、价格、节能和运行成本等方面的优势，因此一步法注射成型轮胎胶囊技术的推广将是大势所趋，这只是时间问题了。
◆ 全全动一步法注射轮胎胶囊成型硫化技术与设备易于实现多工位注射成型硫化生产方法，这将极大提高生产效率、节省能耗、降低劳动量和实现文明生产。
结语
全电动一步法注射轮胎胶囊成型硫化机的研制成功，解决了近半个世纪在注射技术尚未突破的难题：
◆ 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(一步)进行；
◆ 在注射量上突破了传统的机内限量定量，解决了小规格注射成型机不能生产大型橡胶制品的难题；
◆ 在设备上突破了传统注射成型机必须包括塑化装置与注射装置的两个单元部分，实现了塑化装置与注射装置的有机统一，使设备的结构得到了极大地简化，解决了“大马拉小车”的难题。
7/18/2008
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