軍團的塑料成型工藝系列已經(jīng)陸續(xù)分享了吹塑成型、熱塑成型、旋轉成型、注塑成型、壓塑成型、浸漬成型工藝六篇文章(見文末鏈接)，它們所用的材料大多屬于熱塑性材料，如PVC，PE，PP，ABS等常見塑料。而在日常生活中，除了熱塑性材料外，熱固性材料也有大量運用，例如環(huán)氧樹脂，橡膠等等。
熱塑性材料和熱固性材料的區(qū)別在于，熱塑性塑料中分子鏈都是線型或帶支鏈的結構，分子鏈之間是沒有化學鍵的，所以加熱時可以軟化流動。而熱固性塑料在固化前是線型或帶支鏈的，固化后分子鏈之間形成化學鍵，形成立體網(wǎng)狀結構。熱固性材料不僅不能再熔觸，而且在溶劑中也不能溶解。
由于熱固性的分子鏈特點，導致熱固型材料加熱加工冷卻后，再加熱不會和熱塑性材料一樣，可以變軟重新加工。而且熱固性材料在初次加工成型過程中，使用的工藝也與熱塑性材料原理截然不同，業(yè)內(nèi)加工熱固性材料的方法大多為反應注射成型（RIM）。
RIM簡介反應注射成型
反應注射成型（RIM）包括冷固化發(fā)泡成型和RIM覆蓋模制。兩種方法都是將熱固性聚氨酯樹脂（PUR）注入模具中來成型熱固性泡沫，其區(qū)別是，一個是發(fā)泡成型，另一個則是固體成型。
RIM類似于注塑成型，除了使用熱固性聚合物，還需要在模具內(nèi)發(fā)生固化反應。這些是低壓和冷固化的過程，冷固化發(fā)泡成型通常用于室內(nèi)裝飾和運動設備的模塑PUR泡沫產(chǎn)品，而RIM覆蓋模制可以生產(chǎn)所有類型的PUR材料，包括泡沫PUR材料。在兩種工藝中，PUR的密度和結構都需要選擇性應用。
RIM與普通注塑不一樣的地方是，它是將精確比例的化學品混合物注入模具中進行反應，使得分子鏈形成立體網(wǎng)狀結構。一般模具由聚合物樹脂，鑄鐵或CNC加工的鋁制成。通過選擇化學成分，RIM模制品還可以生產(chǎn)各類軟硬度不同的產(chǎn)品。比如通過發(fā)泡劑的運用，RIM可以產(chǎn)生柔性泡沫或剛性泡沫。PUR泡沫也可以通過化學反應，制成具有用于裝飾性或功能性的整體表皮。
RIM與注塑相似的地方是，生產(chǎn)的部件可以帶有紋理，表面印刷時可以做模內(nèi)裝飾。
RIM相對于其他塑料成型工藝具有許多優(yōu)勢。例如，可以將諸如膠合板層壓件，塑料模制件，螺紋襯套和金屬等插入件模制到部件中。其中，纖維增強可以結合到塑料中以提高產(chǎn)品的強度和剛度。這被稱為SRIM（結構注塑成型）或RRIM（增強反應注塑成型）。
RIM工藝詳解核心技術理解
在階段1中，清潔模具并施加脫模劑。然后將中心插入件和框架放置就位，并且將模具夾緊關閉。反應形成PUR材料的2種成分，多元醇和異氰酸酯存放在單獨的容器中。隨后將多元醇和異氰酸酯進料到混合注頭中，在那里它們在高壓下混合。之后將預定量的液體化學品在低壓下注入到模具中。當它們混合時，它們開始經(jīng)歷化學反應，生成PUR。
在階段2期間，聚合物開始膨脹以填充模具。模具中，唯一壓力來自膨脹液體，因此必須模具必須按要求進行設計，以確保聚合物在其中仍可以在液體狀態(tài)時均勻擴散。當聚合物膨脹時，流道允許截留的空氣逸出，而在注塑口中插入塞子來保證模具中的內(nèi)部壓力正常。
在階段3中，產(chǎn)物會在5-15分鐘后脫模，時間根據(jù)部件的尺寸和復雜性而變化。模具移除后，需要清潔模具才能準備下一個生產(chǎn)循環(huán)。
RIM工藝詳解
RIM的分支工藝RRIM，SRIM，LFI-RIM和RIM-IPN
RIM發(fā)展多年，已經(jīng)擁有許多分支工藝。這些工藝分別是針對RIM一些弊端被開發(fā)出來的，其核心依舊是RIM工藝。
RRIM是在RIM技術的基礎上發(fā)展起來的，主要是在RIM的原液中加入增強填料。增強填料主要有玻璃纖維、碳纖維和Kevlar纖維，目前玻纖是最廉價，用量最多的填料。舢聚氨酯與RIM聚氨酯材料相比，其彎曲強度、撕裂強度和壓縮強度有明顯提高、尺寸穩(wěn)定性增強、耐熱和耐化學性提高、硬度增大，但是材料的抗沖擊性能有所下降。
SRIM技術被開發(fā)出來是為了解決增強填料的添加產(chǎn)生的計量、磨耗等問題，這些問題使其種類和添加量都受到了很大限制，比如要求短切玻纖長度小于3mm，添加量在6％之內(nèi)；錘磨纖維加入量也不超過30％。SRIM技術是先將纖維填料從纖維狀制備成氈、網(wǎng)或其他形狀預成型體，在模具中預加熱，隨后采用RIM注射工藝進行注射成型。SRIM技術所用增強填料一般是氈、網(wǎng)或布，使用最多的是連續(xù)玻纖氈。該技術可以大大提高增強填料的添加量，其添加量可以達到制件的65％，避免了將填料和原料混合導致計量、磨耗等問題出現(xiàn)。
LFI-RIM聚氨酯是以SRIM聚氨酯為基礎，將長玻纖在高壓澆注機混合頭附近切割成1—10cm左右，并在混料腔內(nèi)浸潤、混合，然后注射反應固化。與SRIM技術相比，LFI-RIM工藝不需要在模具中鋪設玻纖氈，縮短了生產(chǎn)周期，制品纖維含量調節(jié)更方便，提高了生產(chǎn)效率。
RIM-IPN是一項利用互穿聚合物網(wǎng)絡(IPN)結構在材料中的協(xié)同效應的技術，它可以對材料進行增韌或增強改性。反應注射成型互穿聚合物網(wǎng)絡技術(RIM-IPN)主要是在聚氨酯反應體系中加入剛性的反應組分，對材料起到內(nèi)增強的作用。該技術對其他單體組分無影響，不會產(chǎn)生象無機填料增強帶來弊端，其主要剛性組分可以是環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹酯或乙烯基酯樹脂，與聚氨酯形成IPN，進而制備RIM制品。
給設計師的小TIPS注意事項
RIM的使用很廣，模塑的產(chǎn)品尺寸范圍可以從迷你產(chǎn)品到非常大的產(chǎn)品（可高達3米），比如鼠標殼和汽車的翼子板。
PUR是最合適RIM的材料，因為它可以在一系列的密度，顏色和硬度。 它可以非常柔軟和柔韌，也可以生產(chǎn)剛性產(chǎn)品。
與注塑成型的模具相比，RIM模具成本更加低，其中GRP（玻璃鋼）模具比鋁和鋼更便宜。
RIM過程中，最好在每次生產(chǎn)過程中都進行預混合，并設定合適注射量來注射PUR，這樣不會浪費材料。
在反應過程中，脫氣出模具的異氰酸酯是有毒的，有引起哮喘可能性。
在成型工藝系列中，軍團曾陸續(xù)推出了吹塑成型、熱塑成型、旋轉成型、注塑成型、壓塑成型、浸漬成型工藝六篇文章，有興趣的童鞋可以點下方圖片回顧一下。
推薦閱讀
點擊下方鏈接即可閱讀
圖文：部分來源于網(wǎng)絡，軍團整理編輯。
參考文獻：
1.Rob Thompson，《Manufacturing Processes for Design Professionals》，出版社: Thames & Hudson，出版年: 2007-11-30
2.翟文, 何金迎, 甄建軍,等. 聚氨酯反應注射成型技術及其在汽車工業(yè)中的應用[J]. 工程塑料應用, 2015, 43(11):127-131.
3.李俊賢. 反應注射成型技術及材料(連載一)[J]. 聚氨酯工業(yè), 1996(1):36-42.
