你对产品设计流程PU发泡加工(反应注射成型)了解多少

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。