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反应注射成型 (RIM) 是通用汽车公司于 20 世纪 50 年代末开发的,用于生产 Corvette 保险杠盖。RIM是一种类似于注塑成型的批量工艺,但聚合物本身并不直接注入模具中。相反,将两种或多种单体注入模具中并在模具内聚合,使模具充当化学反应器。
设备设计
反应物保存在顶部进料罐中。包括循环泵和热交换器的回路确保反应物保持在接近反应温度。熔化泵提供额外的加热并将反应物输送到混合头。在那里,反应物被混合并推入模具中,混合物可以在其中反应并同时成型。
下图所示的混合头是反应注射成型中使用的典型混合头:
下图显示了生产聚氨酯屋顶瓦的反应注射工艺:
以下动画描述了反应注射成型过程。热反应物被注入混合头,通过冲击强制混合。然后将单体混合物注入模具中。在那里它发生反应形成聚合物,同时被模制成所需的形状。产品冷却后,将模具清空并重复该过程。
使用示例
反应注塑成型用于制造各种领域的产品,从运动器材到家居建筑和生物医学应用,以及通过称为泡沫注塑成型 (FIM) 的工艺生产多种结构泡沫。RIM 泡沫是通过向单体混合物中引入发泡剂(例如氮气)来生产的。发泡剂有助于使泡沫比其他 RIM 塑料更柔韧。下图所示的自行车座椅由聚氨酯自结皮泡沫制成,这意味着它具有高密度外皮和低密度内芯。
结构反应注射成型 (SRIM) 与 RIM 类似,不同之处在于在单体注射之前向模具中添加了增强材料。这些单体被注入到由织物、金属或塑料制成的增强材料中,以产生比 RIM 产品更坚固的结构。下图是 SRIM 卡车门板模具的图片。
SRIM由通用汽车公司开发,用于制作备胎井盖。此后,SRIM 被用于生产许多其他汽车零部件,例如门板、仪表板和遮阳板。除了汽车零部件外,SRIM 还常用于生产卫星天线和门板,如下图所示。
优点
泵送单体而不是聚合物的能量需求更低;
相对便宜;
同一模具上的工艺可重复多达 100 万次;
可生产多种不同的产品;
硬度和其他物理性能可以调节;
生产轻质产品;
RIM 零件比通过其他方法生产的零件更易于涂漆。
缺点
成型不一致;
反应物必须快速反应;
反应速率必须与成型时间同步;
需要高压;
整个过程中必须精确控制温度;
高湿度下性能较差。
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