你对产品设计流程PU发泡加工(反应注射成型)了解多少
Release date:2022-04-13
在工业设计中,PU发泡加工工艺的应用相对较少。然而,大多数产品的包装都离不开泡沫成型生产的泡沫的发展。该工艺的产品具有隔热、防撞、重量轻等优良特性。这也是常见的塑料成型工艺。作为产品设计师,你也需要对这个过程有所了解。
注塑工艺已经相当成熟,细分为很多分支,满足不同产品的生产要求。这是制造塑料产品的主要工艺之一,是大规模生产相同产品的理想选择。传统注射成型的变体包括气体辅助注射成型、多色注射成型和模内装饰。
今天向您介绍塑料反应注射成型中的发泡过程:
1.流程介绍
两种工艺都是低压冷固化工艺。冷固化发泡成型通常使用热固性PUR泡沫,用于家具装饰和运动器材,而反应注射成型适用于所有类型的PUR,包括泡沫。在这两种工艺中,不同密度和结构的PUR适用于不同的产品。
除批量生产外,冷固化发泡成型通常用于原型件的注塑成型,因为模具成本比注塑成型低,一致性好,精度高。
2.典型应用
该方法适用于家用和商用家具,如椅子、汽车、火车和飞机座椅、扶手和垫子,以及鞋类的缓冲垫,如鞋底,以及玩具的安全和触觉装置。
反应注射成型广泛应用于汽车工业,如保险杠、发动机罩内件、汽车内饰件等。它还用于医疗和航天工业的特殊产品和小批量产品。
3.相关流程
泡沫的几何形状是CNC加工或泡沫成型。在室内装饰中,泡沫通常用于覆盖木结构。泡沫的应用越来越广泛。例如,在家具和汽车座椅的生产中,新配方的聚氨酯泡沫含有较少的异氰酸酯,因此它们的毒性较小。
真空浇铸用于将热固性聚氨酯成型为类似的几何形状,但它通常适用于更小和更复杂的形状。真空铸造和反应注射成型都适用于原型制造和小批量生产。所生产的零件的特征与注射成型的特征相似。
4.加工质量
零件的质量取决于模具的表面。模具可以由玻璃纤维增强塑料(GRP)、蚀刻钢或合金钢制成。虽然这是一种低压工艺,但液体热固性PUR可以获得良好的表面纹理和细节。
5.设计机会
由于固化聚氨酯的机械性能可以适应不同的应用,这是一个非常灵活的应用范围广泛的过程。泡沫的弹性可以从半刚性到刚性变化,密度可以从40千克/立方米到400千克/立方米变化。例如,外皮和内部泡沫可以具有完全不同的性质,以形成具有刚性外皮和轻质泡沫芯的部件。
反应注射成型类似于注塑成型,制造出来的零件也具有良好的质感和表面,带有模内装饰印刷。预制材料用于装饰零件表面,颜色根据Pantone颜色表确定。
与其它塑料成型工艺相比,反应注射成型有许多优点。例如,超过5毫米的厚壁和薄壁可以成型为同一个零件。此外,还可以在零件上添加胶合板、塑料模制件、螺纹衬套和金属结构(左图)。纤维增强材料可以添加到塑料中,以提高产品的强度和刚度。这是结构注射成型(SRIM)或增强反应注射成型(RRIM)。最后,可以在工艺中添加纤维垫和其他纺织品,以提高部件的抗撕裂性和拉伸性能。
根据数量和所需的表面粗糙度,模具可以由各种材料制成。玻璃钢通常用于生产原型模具;相对便宜,可以缩短送货时间。当生产能力高于1000台时,使用铝或钢模具。
6.热成型工艺的详细比较
技术描述:
冷固化泡沫成型工艺
在阶段1中,清洁模具并用脱模剂涂覆模具。然后将镶件和框架放置到位,并夹紧和关闭模具。这两种材料反应形成热固性聚氨酯,并储存在不同的容器中。将多羟基化合物和异氰酸酯加入混合头中,在高压下混合。在低压下向模具中加入适量的液体化学品。当它们混合时,通过化学放热反应产生PUR。
在第二阶段,聚合物开始膨胀填充模具。模具中[敏感词]的压力来自膨胀的液体。因此,模具的设计应确保聚合物在液态下均匀扩散。随着聚合物的膨胀,压力将多余的空气推出。在浇口中[敏感词]一个塞子,以平衡模具内外的压力。
在阶段3中,产品在5-15分钟内脱模。和复杂程度而有所不同。将模具的上模和下模分开,取出型芯。清洁模具,准备下一个周期。
在保证干燥的前提下,将聚合物颗粒加入料斗。加入色母,稀释比例为0.5%-5%。
将物料加入料筒,同时通过蜗杆的旋转推动作用,将物料推入料筒加热,使物料升温并移动到模具顶部。
熔融聚合物保持在一定的压力下,并被注入模腔。在一定的压力条件下,聚合物的固化反应根据不同部位的大小在一定的时间内完成,一般持续30-60秒。
然后,保持注射后的合模压力,保压过程是为了防止顶出后零件翘曲收缩。
为了顶出零件,模具被分离,型芯收缩,并且由顶杆施加力以将零件从模具表面分离。这部分被分配到传送带上或由自动臂放置在容器上。
和模芯通常由铝或工具钢制成。这些模具是注射成型过程中最复杂的部件。一个普通的模具由一个水冷通道(用于控制温度)、一个注射点(浇口)、一个流道系统(连接部件)和一个连续监控温度的电子测量装置组成。在模具中设置好散热部件是保证熔融聚合物稳定流过模腔的关键。所以有些芯是铜做的,导热性能比铝或者钢好很多。
最经济的注塑模具由两个半模组成,即阳模和阴模。然而,工程师和模具制造商逐渐提高了现代模具的技术水平,采用了包括可伸缩型芯、多浇口和各种材料在内的各种技术创新,并逐渐开发出多色注射成型工艺。
7.设计考虑
可以成型的零件有很大的尺寸范围。
该聚合物在非催化状态下具有很强的流动性,因此很容易在大型复杂模具周围流动。
在钢架上进行泡沫成型时,泡沫的直径[敏感词]在10 ~ 15 mm范围内,以保证从泡沫表面看不到结构。
8.适用材料
聚氨酯是最合适的材料,具有不同的密度,颜色和硬度。它可以非常柔软有弹性,也可以是刚性的。泡沫的结构分为两种:开孔和闭孔。开放式细胞往往更软,需要填充或涂层。闭孔泡沫是自结皮的,用于扶手等。
9.加工成本
模具成本从低到中不等。由于所需的压力和温度降低,它们的成本比注射成型模具低得多。玻璃钢模具比铝和钢模具便宜。
处理周期很短(5 ~ 15分钟)。通常,模具每天可以生产50个部件。
人工成本从低到中不等,自动化流程大大降低了人工成本。样机和小批量生产需要更多的劳动力投入。
10.环境冲击
在每个加工周期中,混合固定量的PUR并将其注入模具中,以确保[敏感词]消耗量。必须从模制零件上切去毛边。为了减少原材料的消耗,通常将再生泡沫块结合到模制部件中。反应过程中产生的异氰酸酯是有害的,会导致哮喘。