簡介
反應注塑工藝(RIM)是把兩種具有化學反應的反應性液態原料進行撞流混合併快速注射進入模具型腔進行反應成型。由於反應過程中兩種反應液體在模內實現了交聯或聚合化而形成固態形態,故在成型過程中不需要額外的熱量來激活反應,也不需要對模具進行加熱,由於混合對撞產生了高熱量,因此還須通過模具冷卻進行輔助固化。
反應注塑在美國得到了長足的發展,主要套用於汽車配件的生產,包括汽車保護桿、操控台、門板等大部件,在醫療領域也大放光彩,被廣泛套用於結構泡沫機櫃、輪椅以及可再用型泡沫定位件上。
優點
反應注塑的產品在相當結構情況下重量更輕,對於生產汽車保險槓及防振產品而言,降低了產品的重量,提升了產品的回彈性能。不單降低了汽車在發生事故時的破壞力,降低了維修費用、保險費用和燃料費用等,從而為整車帶來了成本方面的有效下降。
同時,反應注塑工藝對於空氣的污染也起到了很好的下降效果,降低了注塑工藝對環境的破壞程度,受到了各國,特別是注塑工業和汽車工業高度發展的國家的大力支持。
設備要求
反應注塑設備與常規注塑設備不同,一般包括以下系統:
1、狀態調整系統,用以準備液體狀態的中間體;
2、計量泵系統,用以計量中間體並施以壓力泵送中間體;
3、混合機頭,液體中間體通過混合機頭撞流進行混合的地方;
4、載模架,控制模具的取向和開合模設備,在清潔和脫模時使用。
由於反應注塑多採用低粘度液體撞流混合,僅使用內部產生的壓力即可實現充模功能,不需要額外施加壓力;因此,反應注塑的注塑壓力要求可以低至50psi,從而實現了低合模力生產大部件的功能,也使得RIM模具成本更低廉。
材料套用
首先被套用於反應注塑技術的材料是聚氨酯,隨碰上反應注塑工藝的發展,套用材料已經擴展到柔性泡沫、剛性泡沫和實心彈性體等多種材料,而各種材料的套用主要與中間體有關係。
反應注塑具有較高的靈活性,採用反應注塑工藝可以解決許多使用其他工藝無法加工的可再用型泡沫的生產,甚至被用以解決由於塑膠、橡膠或鋼材無法解決的生產問題上。
注意事項
1、採用低粘度中間體以提高生產效率和產品質量,因此也限制了其原料套用範圍;
2、處理反應過程需要採用特殊的設備和程式,包括清理溢出材料也須採用特定設備;
3、操作人員應穿戴防護服並佩帶眼罩,防止灼傷;
4、由於反應過程常夾入氣體進入模具,所以應解決好注射和排氣的合理性問題;
主要特點
反應注塑的特點如下:
① 反應注塑的成型模具內壓力較低(一般為0.2~7MPa),所以鎖模力不大,這樣模具可用鋁合金製造,能夠成型大面積製件。
② 可注塑成型各種結構形狀複雜(包括有筋、凸台、缺口及吊耳)製件,不產生內應力。
③ 液態反應組分黏度比較低,充模容易,非常適合成型薄壁製件或大型厚壁製品,也可成型帶有金屬嵌件的製品。
④ 由於成型過程中伴有化學反應,模具要設有良好的排氣通道,以避免製品產生氣孔。
⑤ 反應成型製品收縮率較大,應有保壓補縮裝置。
⑥ 反應注塑製品用原料條件要求較高,常用幾種原料的(RIM)成型工藝條件要求見下表。
相關條件
常用塑膠的RIM成型工藝條件
項 目 | 聚氨酯 | 聚脲 | 尼龍6 | 不飽和聚酯 | 環氧樹脂 |
反應熱能/(kJ/mol) | 37 | 37 | 18.6 | 30 | 55.8 |
活化能/(kJ/mol) | 26 | 5.6 | 39 | 50.8 | 20 |
物料溫度/℃ | 40 | 40 | 100 | 25 | 60 |
固化時間/s | 45 | 30 | 150 | 60 | 150 |
成型收縮率/% | 5 | 5 | 10 | 20 | 5 |
模具溫度/℃ | 70 | 70 | 130 | 150 | 130 |