高分子复合橡胶材料注射成型技术研究
摘要
橡胶制品在国民经济和国防建设中得到了越来越广泛的应用，从仪器仪表、化工、汽车、建筑、机械到军工乃至航天领域，都已成为不可缺少的重要材料。但橡胶成型技术的滞后，已成为橡胶应用的障碍。其原因在于多数橡胶是热固性的，因而目前广泛采用的成型方法是铸压成型。而这种成型方法有很多缺陷：工艺操作复杂、成型周期长、生产效率低、模具易损坏、质量不稳定以及强体力手工操作等。
课题旨在研究橡胶制品注射成型的理论问题，以避免铸压成型的不足。高分子材料注射成型的三个要素是注射物料、注射机和注射模具，对于橡胶材料的注射成型而言，由于注射模具可以借用稍加改动的热塑性塑料的注射模具，因而课题将不讨论这部分内容。
对注射用物料－橡胶研究的关键是如何通过适当的改性（工艺性能），使之具有适合注射成型的粘度（好的流动性），以避免在高温下产生过硫化和焦烧，同时又尽量不削弱甚至适当提高制品的物理力学性能（使用性能）。
注射机对注射成型过程的影响主要由注射过程工艺参数体现，因此，对注射过程中主要的过程参数温度和压力的分布是本课题的主要研究内容之一。而且，由于温度的监测和控制方法的设计将对注射成型产生很大影响，所以，这也是课题的主要研究内容。
另外，对于目前在各行业应用日趋广泛的专家系统，课题将探讨其应用于橡胶材料注射成型过程的可能性，以期对该行业未来的发展有所裨益。
Rubber products have played a important role in the national economy and the construction of national defence. It is an essential material in the instrument and apparatus industry, the chemical industry, the automobile industry, the architecture industry, the mechanical industry, the war industry and the spaceflight industry. But the under-developed technology of the rubber confectioning has been an obstacle to the rubber application. The reason is that the main method of the rubber confectioning is the press mold method, which is the common way of the thermoset rubber. There are a lot of shortcoming about this means of confectioning such as the complex handle craft, the long confectioning period, the low produce efficiency, the easy destroyed mould, the instability of the quality and the physical force of handwork, etc.
This topic focus on the injection confectioning of the rubber products in order to avoid the shortcoming of the press mold method. There are contents of three aspects, that is injection rubber, injection machine and injection mould. And these are the three elements about the confectioning of the thermoset macromolecule material. Because we can use the injection mould of the thermoplastic for reference, we would not study on it.
The key problem of studying on the injection rubber is how to modify the injection rubber to obtain appropriate viscosity liquid in order to avoid the over vulcanization and burn in high temperature. And the mechanical capability of the rubber would not be weakened.
The injection machine affects the injection process, and it was incarnated by the injection processing parameter. So the distributing of temperature and pressure in the injection processing will be one of the main contents in studying. Furthermore, the design of temperature surveillance and control would affect the injection processing seriously, it would also be studied in this paper.
Otherwise, this paper will discuss the applied possibility of the Expert system which is comprehensively used in the other field. This would be helpful to the future development.
课题旨在研究橡胶制品注射成型的理论问题，以避免铸压成型的不足。高分子材料注射成型的三个要素是注射物料、注射机和注射模具，对于橡胶材料的注射成型而言，由于注射模具可以借用稍加改动的热塑性塑料的注射模具，因而课题将不讨论这部分内容。
对注射用物料－橡胶研究的关键是如何通过适当的改性（工艺性能），使之具有适合注射成型的粘度（好的流动性），以避免在高温下产生过硫化和焦烧，同时又尽量不削弱甚至适当提高制品的物理力学性能（使用性能）。
注射机对注射成型过程的影响主要由注射过程工艺参数体现，因此，对注射过程中主要的过程参数温度和压力的分布是本课题的主要研究内容之一。而且，由于温度的监测和控制方法的设计将对注射成型产生很大影响，所以，这也是课题的主要研究内容。
另外，对于目前在各行业应用日趋广泛的专家系统，课题将探讨其应用于橡胶材料注射成型过程的可能性，以期对该行业未来的发展有所裨益。
Rubber products have played a important role in the national economy and the construction of national defence. It is an essential material in the instrument and apparatus industry, the chemical industry, the automobile industry, the architecture industry, the mechanical industry, the war industry and the spaceflight industry. But the under-developed technology of the rubber confectioning has been an obstacle to the rubber application. The reason is that the main method of the rubber confectioning is the press mold method, which is the common way of the thermoset rubber. There are a lot of shortcoming about this means of confectioning such as the complex handle craft, the long confectioning period, the low produce efficiency, the easy destroyed mould, the instability of the quality and the physical force of handwork, etc.
This topic focus on the injection confectioning of the rubber products in order to avoid the shortcoming of the press mold method. There are contents of three aspects, that is injection rubber, injection machine and injection mould. And these are the three elements about the confectioning of the thermoset macromolecule material. Because we can use the injection mould of the thermoplastic for reference, we would not study on it.
The key problem of studying on the injection rubber is how to modify the injection rubber to obtain appropriate viscosity liquid in order to avoid the over vulcanization and burn in high temperature. And the mechanical capability of the rubber would not be weakened.
The injection machine affects the injection process, and it was incarnated by the injection processing parameter. So the distributing of temperature and pressure in the injection processing will be one of the main contents in studying. Furthermore, the design of temperature surveillance and control would affect the injection processing seriously, it would also be studied in this paper.
Otherwise, this paper will discuss the applied possibility of the Expert system which is comprehensively used in the other field. This would be helpful to the future development.
引文
[1] 安瑛，程源，橡胶注射成型机的特点与进展，合成橡胶工业，1994年第17卷
[2] 唐跃，吕伯源，国外橡胶挤出理论研究简介，合成橡胶工业，1998年第21卷
[3] Krejsa M R. Rubber Chem.Tech.1993.66
[4] 高鉴明，唐跃，法国REP橡胶注射机简介，特种橡胶制品，1997.3
[5] 吕伯源，王忠芸，刘厚义，橡胶注射成型机发展概况，橡胶技术与装备，1996年第22卷
[6] 占部成亮，ポリマヘダィジェスト，1992，44
[7] 杨清芝主编，现代橡胶工艺学，中国石化出版社，1997
[8] 朱敏，橡胶化学与物理，化学工业出版社，1984
[9] Brydson J.A. Rubber Chemistry. London: Applied Science Publishers Ltd,1978
[10] 邓本诚主编，橡胶并用与橡塑共混技术·性能、工艺与配方，化学工业出版社，1998
[11] 邓本诚，李德民，赵树高主编，橡胶工业，1985
[12] Walters M.H., Keyte D.N.,1962.Tran.I.R.I.38.740
[13] 占部成亮，ポリマヘダィジェスト，1994，46
[14] 谢遂志，刘登祥，周鸣峦主编，橡胶工业手册·第一分册·生胶与骨架材料，化学工业出版社，1989
[15] Lloyd A. Walker, Helt W F. Rubber Chem.Tech.1986.59
[16] 英国工业展览会73技术资料，橡胶工业，1973.3
[17] 邓本诚，纪奎江主编，橡胶工艺原理，化学工业出版社，1984
[18] 山西省化工研究所，塑料橡胶加工助剂，化学工业出版社，1983
[19] 辛浩波主编，塑料合金及塑橡共混改性·配方、工艺、性能、应用技术，中国轻工业出版社，2000
[20] 橡胶工业手册，第三分册·基本工艺，石油化学工业出版社，1974
[21] Andrew J. Tinker. Rubber World,1989, 199(6)
[22] 郑绮兰，江畹兰，陈炳泉，白乃斌，橡胶工业，1990，39（9）
[23] 秋叶光雄，ポリマヘダィジェスト，1993，45（5）
[24] Yutaka, Kawaoka. IRC 85论文集橡胶加工和制品分册，中国化工学会译，1987
[25] 连海洲，赵英俊，基于LabVIEW技术的虚拟仪器系统，仪器与测控，2001年第6期，第35卷
[26] LabVIEW Data Acquisition Basics Manual. National Instruments Corporation,1996
[27] 王梅杰，狄卫民，虚拟仪器在热工测量中的应用，动力工程，2001年第5期，第21卷
[28] 王志新，张华，路甬祥，注塑机群控系统，广西工学院学报，1992年第3期
[29] R·Ackermann, Losburg. Injection molding with active quality monitoring. Kunststoffe German Plastics, 1991,8(15)
[30] L·Billman, et al. Adaptive control of temperature of plastics processing machines. Kunststoffe German Plastics, 1991, 81(8)
[31] Desoer, C·A, et al. Decoupling Liner Multi-Input Multi-Output Plants by Dynamic Output Feedback. IEEE Trans., Autom., Control, AC-31, 744～750(1986)
[32] 陈金南，许政仓，中国塑料机械工业的现状与发展，中国塑料橡胶，1997年第9期
[33] 唐赛珍，世界塑料机械技术水平和发展动向，北京：轻工部经济科技信息中心，1989。
[34] 朱善安，电液控制系统辨识及实时控制策略研究，浙江大学博士学位论文，1994
[35] [日]横田明，新的成型控制方式“DFC/PVT”，塑料，1990（10）。
[36] 王永初，解耦控制系统，四川科学出版社，1985
[37] 侯友忠，中型注射机机电一体化技术的开发，塑料工业，1991年第1期
[38] 王志新，路甬祥，邵大文，注塑机多级控制系统及通讯，机电工程，1992年第3期
[39] Zhang Hua, Wang Zhixin, Ge Yiyuan, et al. Expert system and it's application in injection molding. In: Lu Yongxiang. NEW ACHIEVEMENTS IN FLUID POWER ENGINEERING. Beijing: International Academic Publishers, 1993
[40] M·Geiss, Sesslach. Thermoforming machine with digital control of heating. Kunststoffe, 1991,81(8)
[41] 应胜杰，阮雪愉，注射成型塑料材料选择专家系统，中国塑料，1991年第4期
[42] 益小苏，浅谈塑料材料数据库的开发，现代塑料加工应用，1991年第3期
[43] Wang Zhixin, Zhang Hua, Lu Yongxiang, et al. Process control and its realization for injection molding. In: Lu Yongxiang. NEW ACHIEVEMENTS IN FLUID POWER ENGINEERING. Beijing: International Academic Publishers, 1993
[44] E·GAUR. Knowledge based plastic application databases. ANTEC'90
[45] 应胜杰，阮雪愉，应用专家系统技术选择注射成型塑料，塑料科技，1991年第3期
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