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注塑知識之反應注塑技術(shù)
反應注塑(RIM)通過撞流混合，將反應性液態(tài)中間體進入模具時將其混合，從而使部件成型。與傳統(tǒng)注塑不同的是，反應注塑通過在模具內(nèi)實現(xiàn)交聯(lián)或聚合化而形成固態(tài)部件，而不是通過冷卻方式。這一工藝并不需要采用熱模腔以激活反應。實際上，當中間體在熱量下混合時會形成發(fā)熱量，因此，RIM模具通常需要冷卻。成型件脫模時間一般不超過20秒鐘。
反應注塑工藝的開發(fā)源於聚氨酯泡沫技術(shù)。由於汽車市場需求的推動，使這一工藝在美國獲得了巨大增長，而汽車市場仍然是反應注塑的主要用武之地。這一技術(shù)的進步來自汽車生產(chǎn)用材料和工藝的改進。不過，反應注塑在醫(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。
反應注塑的優(yōu)點
一般來說，采用反應注塑，可使結(jié)構(gòu)鋼件的重量更輕，例如汽車保險杠以及其它防振產(chǎn)品或減振產(chǎn)品中所用的各類強力回彈性塑料。采用這一工藝，可降低維修費用、保險費用和燃料費用，從而使車主大幅度節(jié)省總體費用。
該工藝帶來的社會效益是降低空氣污染。美國國家科學基金會(NSF)一直支持反應注塑的研究。20世紀80年代，NSF支持的研究員開發(fā)的軟件獲得了商業(yè)成功。Union Carbide、DOD和NASA也提供了支持。
反應注塑的要求
設備
反應注塑設備最初由德國研制，現(xiàn)由多家廠商銷售。反應注塑系統(tǒng)的基本元件包括：狀態(tài)調(diào)理系統(tǒng)，用於準備液態(tài)中間體；計量泵系統(tǒng)，確保以規(guī)定的數(shù)量和壓力泵送中間體；一個或多個混合機頭，通過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，適時開模和合模，便於清潔和脫模。
與熱塑性塑料注塑不同的是，反應注塑在充模過程中采用低粘度液體，僅通過內(nèi)部產(chǎn)生的壓力，即可灌制成部件。因此，反應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)注塑標準制成的RIM模具成功率不高。RIM模具在填充低粘度液體方面有著獨特的要求，采用其它工藝的模具難以適應。
反應注塑具有粘度低、模具壓力低、模具成本低等特點，特別適合於短流程生產(chǎn)和樣機生產(chǎn)。要反應注塑得到成功應用，因地制宜進行設備選型十分關(guān)鍵。設備選擇所依據(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，設備已得到了相應的改進。市場現(xiàn)有多項選擇方案，其中之一是采用由多個混合頭和設備組成的系統(tǒng)以解決多種加工局限性的問題。就設備而言，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、可編程式注射時間控制和流程控制警告等。
材料
率先采用反應注塑的材料是聚氨酯。但是，隨著技術(shù)進步，許多其它材料現(xiàn)在也可采用反應注塑工藝。反應注塑可用於生產(chǎn)柔性泡沫、剛性泡沫和實心彈性體，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)其它工藝無法加工的可再用型泡沫。反應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無法解決的問題。
加工參數(shù)
反應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，但是，這一工藝也有其不足之處。處理這一反應性或危害性原材料需要采用特種設備和程序，包括溢出清理材料。操作員應穿戴防護服裝和眼罩，有時甚至需要佩戴空氣過濾面罩。有些材料易於在室溫凍結(jié)，因此，裝運和存放應在溫控環(huán)境下進行。
該工藝在填充時易出現(xiàn)氣泡內(nèi)藏，模具難於密封，使溢料更加嚴重。這些問題一般可通過仔細選材、精心設計模具及取向、注射時間和排氣等予以解決。由於低粘度材料容易滲透模具，因此難以開發(fā)出適合於反應注塑的脫模劑。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，必須進行廣泛研究以尋求合適的代用品。
注塑商必須通過長期使用反應注塑工藝，以掌握化學操控、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目中各不相同，致使提供反應注塑產(chǎn)品的公司需經(jīng)歷較長的學習過程。
設計中應考慮的因素
可采用現(xiàn)有的嵌件和增強材料。增強材料包括玻璃纖維、廢塑料、金屬或木料。可添加填充劑，以改進成品的繞曲模量或降低加工收縮率。
