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注塑知識(shí)之反應(yīng)注塑技術(shù)
反應(yīng)注塑(RIM)通過(guò)撞流混合，將反應(yīng)性液態(tài)中間體進(jìn)入模具時(shí)將其混合，從而使部件成型。與傳統(tǒng)注塑不同的是，反應(yīng)注塑通過(guò)在模具內(nèi)實(shí)現(xiàn)交聯(lián)或聚合化而形成固態(tài)部件，而不是通過(guò)冷卻方式。這一工藝并不需要采用熱模腔以激活反應(yīng)。實(shí)際上，當(dāng)中間體在熱量下混合時(shí)會(huì)形成發(fā)熱量，因此，RIM模具通常需要冷卻。成型件脫模時(shí)間一般不超過(guò)20秒鐘。
反應(yīng)注塑工藝的開(kāi)發(fā)源於聚氨酯泡沫技術(shù)。由於汽車(chē)市場(chǎng)需求的推動(dòng)，使這一工藝在美國(guó)獲得了巨大增長(zhǎng)，而汽車(chē)市場(chǎng)仍然是反應(yīng)注塑的主要用武之地。這一技術(shù)的進(jìn)步來(lái)自汽車(chē)生產(chǎn)用材料和工藝的改進(jìn)。不過(guò)，反應(yīng)注塑在醫(yī)療器材行業(yè)也有較大用途，包括結(jié)構(gòu)泡沫機(jī)柜部件、輪椅座、結(jié)構(gòu)部件、可再用型泡沫病人定位件等。
反應(yīng)注塑的優(yōu)點(diǎn)
一般來(lái)說(shuō)，采用反應(yīng)注塑，可使結(jié)構(gòu)鋼件的重量更輕，例如汽車(chē)保險(xiǎn)杠以及其它防振產(chǎn)品或減振產(chǎn)品中所用的各類強(qiáng)力回彈性塑料。采用這一工藝，可降低維修費(fèi)用、保險(xiǎn)費(fèi)用和燃料費(fèi)用，從而使車(chē)主大幅度節(jié)省總體費(fèi)用。
該工藝帶來(lái)的社會(huì)效益是降低空氣污染。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)一直支持反應(yīng)注塑的研究。20世紀(jì)80年代，NSF支持的研究員開(kāi)發(fā)的軟件獲得了商業(yè)成功。Union Carbide、DOD和NASA也提供了支持。
反應(yīng)注塑的要求
設(shè)備
反應(yīng)注塑設(shè)備最初由德國(guó)研制，現(xiàn)由多家廠商銷(xiāo)售。反應(yīng)注塑系統(tǒng)的基本元件包括：狀態(tài)調(diào)理系統(tǒng)，用於準(zhǔn)備液態(tài)中間體；計(jì)量泵系統(tǒng)，確保以規(guī)定的數(shù)量和壓力泵送中間體；一個(gè)或多個(gè)混合機(jī)頭，通過(guò)撞流混合方式混合液態(tài)中間體；載模架，使模具按要求取向，適時(shí)開(kāi)模和合模，便於清潔和脫模。
與熱塑性塑料注塑不同的是，反應(yīng)注塑在充模過(guò)程中采用低粘度液體，僅通過(guò)內(nèi)部產(chǎn)生的壓力，即可灌制成部件。因此，反應(yīng)注塑采用的注塑壓力可低至50psi(熱塑性塑料注塑的壓力不低於5000psi)，從而使合模力有限的小型機(jī)械也能批量生產(chǎn)較大的部件。基於同一原因，RIM模具比熱塑性塑料工藝的成本低廉得多。但是，采用傳統(tǒng)注塑標(biāo)準(zhǔn)制成的RIM模具成功率不高。RIM模具在填充低粘度液體方面有著獨(dú)特的要求，采用其它工藝的模具難以適應(yīng)。
反應(yīng)注塑具有粘度低、模具壓力低、模具成本低等特點(diǎn)，特別適合於短流程生產(chǎn)和樣機(jī)生產(chǎn)。要反應(yīng)注塑得到成功應(yīng)用，因地制宜進(jìn)行設(shè)備選型十分關(guān)鍵。設(shè)備選擇所依據(jù)的主要參數(shù)包括：擬用材料的類型(如泡沫、彈性體等)，生產(chǎn)部件的尺寸適合性和所需的產(chǎn)出率。隨?技術(shù)發(fā)展，設(shè)備已得到了相應(yīng)的改進(jìn)。市場(chǎng)現(xiàn)有多項(xiàng)選擇方案，其中之一是采用由多個(gè)混合頭和設(shè)備組成的系統(tǒng)以解決多種加工局限性的問(wèn)題。就設(shè)備而言，也有多種選擇方案，包括各種混合頭類型和尺寸、材料和模具溫度控制、可編程式注射時(shí)間控制和流程控制警告等。
材料
率先采用反應(yīng)注塑的材料是聚氨酯。但是，隨著技術(shù)進(jìn)步，許多其它材料現(xiàn)在也可采用反應(yīng)注塑工藝。反應(yīng)注塑可用於生產(chǎn)柔性泡沫、剛性泡沫和實(shí)心彈性體，具體根據(jù)采用的中間體而定。例如，反映注塑工藝已用於生產(chǎn)其它工藝無(wú)法加工的可再用型泡沫。反應(yīng)注塑工藝具有較高的靈活性，客戶可解決采用塑料、橡膠甚至鋼材等其它材料時(shí)無(wú)法解決的問(wèn)題。
加工參數(shù)
反應(yīng)注塑中采用低粘度中間體是提高生產(chǎn)效率的一大優(yōu)勢(shì)，但是，這一工藝也有其不足之處。處理這一反應(yīng)性或危害性原材料需要采用特種設(shè)備和程序，包括溢出清理材料。操作員應(yīng)穿戴防護(hù)服裝和眼罩，有時(shí)甚至需要佩戴空氣過(guò)濾面罩。有些材料易於在室溫凍結(jié)，因此，裝運(yùn)和存放應(yīng)在溫控環(huán)境下進(jìn)行。
該工藝在填充時(shí)易出現(xiàn)氣泡內(nèi)藏，模具難於密封，使溢料更加嚴(yán)重。這些問(wèn)題一般可通過(guò)仔細(xì)選材、精心設(shè)計(jì)模具及取向、注射時(shí)間和排氣等予以解決。由於低粘度材料容易滲透模具，因此難以開(kāi)發(fā)出適合於反應(yīng)注塑的脫模劑。而且，最近頒布了禁止使用某些發(fā)泡劑(包括氯氟碳和氫氟碳)的條例，因此，必須進(jìn)行廣泛研究以尋求合適的代用品。
注塑商必須通過(guò)長(zhǎng)期使用反應(yīng)注塑工藝，以掌握化學(xué)操控、模具制造和加工參數(shù)等方面的特性才能成功。這些特性在不同的項(xiàng)目中各不相同，致使提供反應(yīng)注塑產(chǎn)品的公司需經(jīng)歷較長(zhǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)程。
設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素
可采用現(xiàn)有的嵌件和增強(qiáng)材料。增強(qiáng)材料包括玻璃纖維、廢塑料、金屬或木料?？商砑犹畛鋭?，以改進(jìn)成品的繞曲模量或降低加工收縮率。
