Was ist RIM?

Reaktionsspritzguss-Service stammt aus Polyurethan-Kunststoffen.Mit der Weiterentwicklung der Verfahrenstechnik wurde das Verfahren auch auf die Verarbeitung verschiedenster Materialien ausgeweitet.Um gleichzeitig die Anwendungsbereiche der RIM-Technologie, insbesondere in der Automobilindustrie, zu erweitern, führt das Verfahren auch die faserverstärkte Technologie ein.

Einführung in das Reaktionsspritzgießen (RIM)

Unter Reaktionsspritzguss (kurz „RIM“) versteht man das Mischen von Zweikomponentenmaterialien mit hoher chemischer Aktivität und niedrigem relativen Molekulargewicht und das anschließende Einspritzen in eine geschlossene Form bei Raumtemperatur und niedrigem Druck, um die Polymerisation und Vernetzung abzuschließen und Heilung.Der Prozess der Reaktion und Bildung eines Produkts.Dieses neue Verfahren, das Polymerisationsreaktion und Spritzguss kombiniert, zeichnet sich durch eine hohe Materialmischeffizienz, gute Fließfähigkeit, flexible Rohstoffvorbereitung, kurze Produktionszyklen und niedrige Kosten aus.Es eignet sich für die Herstellung großer dickwandiger Produkte und wird daher weltweit gut angenommen.Die Aufmerksamkeit aller Länder.

RIM wurde ursprünglich nur für Polyurethan-Materialien verwendet.Mit der Weiterentwicklung der Prozesstechnologie kann RIM auch auf die Verarbeitung einer Vielzahl von Materialien (wie Epoxid, Nylon, Polyharnstoff, Polycyclopentadien usw.) angewendet werden.Das RIM-Verfahren zur Gummi- und Metallformung ist ein Brennpunkt der aktuellen Forschung.

Um die Anwendungsbereiche von RIM zu erweitern, die Steifigkeit und Festigkeit von RIM-Produkten zu verbessern und sie zu Strukturprodukten zu machen, wurde die RIM-Technologie weiterentwickelt und es wurden speziell für das Formen von Enhanced Reaction Injection Moulding (RRIM) eingesetzt verstärkte Produkte und spezielle SRIM-Technologie (Structural Reaction Injection Molding) für das Formen von Strukturteilen.

Die Prinzipien des RRIM- und SRIM-Formverfahrens sind die gleichen wie bei RIM, der Unterschied besteht hauptsächlich in der Herstellung von faserverstärkten Verbundprodukten.Zu den typischen RIM-Produkten gehören derzeit große Produkte wie Autostoßstangen, Kotflügel, Karosserieteile, LKW-Boxen, LKW-Mitteltüren und Hecktürkomponenten.Ihre Produktqualität ist besser als bei SMC-Produkten, die Produktionsgeschwindigkeit ist schneller und der Umfang der erforderlichen Nachbearbeitung ist geringer.

RIM-Formverfahren

1. Prozess

Der RIM-Prozess läuft wie folgt ab: Das Monomer oder Präpolymer gelangt in einem bestimmten Verhältnis über eine Dosierpumpe in flüssigem Zustand in den Mischkopf und vermischt sich dort.Nachdem die Mischung in die Form eingespritzt wurde, reagiert sie in der Form schnell, vernetzt und verfestigt sich und wird nach dem Entformen zu einem RIM-Produkt.Dieser Prozess kann vereinfacht werden als: Lagerung → Dosierung → Mischen → Abfüllen → Aushärten → Auswerfen → Nachbearbeitung.

2. Prozesskontrolle

(1) Lagerung.Die im RIM-Verfahren verwendete Zweikomponenten-Stammlösung wird üblicherweise in zwei Behältern bei einer bestimmten Temperatur gelagert, wobei es sich bei den Behältern im Allgemeinen um Druckbehälter handelt.Wenn sie sich nicht bildet, zirkuliert die Stammlösung normalerweise kontinuierlich im Behälter, im Wärmetauscher und im Mischkopf unter einem niedrigen Druck von 0,2 bis 0,3 MPa.Bei Polyurethan beträgt die Temperatur der Stammlösung im Allgemeinen 20–40 °C und die Temperaturkontrollgenauigkeit beträgt ±1 °C.

(2) Messung.Die Dosierung der Zweikomponenten-Rohflüssigkeit erfolgt im Allgemeinen durch das Hydrauliksystem, das aus Pumpen, Ventilen und Zubehör besteht (das Rohrleitungssystem, das das flüssige Material steuert, und das Ölkreislaufsystem, das die Arbeit des Verteilerzylinders steuert).Beim Einspritzen wird der Druck über eine Hoch-Niederdruck-Umwandlungseinrichtung in den für die Einspritzung erforderlichen Druck umgewandelt.Die ursprüngliche Flüssigkeit wird von einer hydraulischen Mengenpumpe gemessen und ausgegeben. Die Messgenauigkeit muss mindestens ± 1,5 % betragen und am besten auf ± 1 % eingestellt werden.

(3) Mischen.Beim Formen von RIM-Produkten hängt die Qualität des Produkts weitgehend von der Mischqualität des Mischkopfs ab, und die Produktionskapazität hängt vollständig von der Mischqualität des Mischkopfs ab.Der allgemein verwendete Druck beträgt 10,34 bis 20,68 MPa, und innerhalb dieses Druckbereichs kann ein besserer Mischeffekt erzielt werden.

(4) Füllen der Form.Das Charakteristikum der Reaktionsinjektionsmaterialfüllung besteht darin, dass die Materialflussgeschwindigkeit sehr hoch ist.Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass die Viskosität der Stammlösung nicht zu hoch ist, beispielsweise beträgt die Viskosität der Polyurethanmischung beim Füllen der Form etwa 0,1 Pa.s.

Wenn das Materialsystem und die Form bestimmt sind.Es gibt nur zwei wichtige Prozessparameter, nämlich Füllzeit und Rohstofftemperatur.Die Anfangstemperatur des Polyurethanmaterials sollte 90 °C nicht überschreiten und die durchschnittliche Fließgeschwindigkeit im Hohlraum sollte im Allgemeinen 0,5 m/s nicht überschreiten.

(5) Aushärten.Die Polyurethan-Zweikomponentenmischung weist nach dem Einspritzen in den Formhohlraum eine hohe Reaktivität auf und kann in kurzer Zeit ausgehärtet und abgebunden werden.Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs kann jedoch eine große Menge an Reaktionswärme nicht rechtzeitig abgeführt werden, sodass die Innentemperatur des Formgegenstands viel höher ist als die Oberflächentemperatur, was dazu führt, dass die Aushärtung des Formgegenstands abläuft von innen nach außen.Um zu verhindern, dass die Temperatur in der Kavität zu hoch wird (nicht höher als die thermische Zersetzungstemperatur des Harzes), sollte die Wärmeaustauschfunktion der Form zur Wärmeableitung voll ausgenutzt werden.

Die Aushärtezeit in der Reaktionsspritzgussform wird hauptsächlich durch die Formel des Formstoffs und die Größe des Produkts bestimmt.Darüber hinaus muss das Reaktionsspritzprodukt nach dem Auswerfen aus der Form wärmebehandelt werden.Die Wärmebehandlung hat zwei Funktionen: Zum einen dient sie der Ergänzung der Aushärtung und zum anderen das Backen nach dem Lackieren, um einen starken Schutzfilm oder dekorativen Film auf der Oberfläche des Produkts zu bilden.

Verschiedene RIM-Technologien

1. Polyurethan-FELGE

Die in Polyurethan-RIM verwendeten Rohstoffe unterscheiden sich von Allzweck-Polyurethan-Rohstoffen: Die flüssigen Rohstoffe müssen eine niedrige Viskosität, gute Fließfähigkeit und hohe Reaktivität aufweisen, und die Rohstoffe sollten in zwei Komponenten formuliert werden, A (Polyol) und B (Diisocyanat).

Der Prozess umfasst: Einbringen der A- und B-Komponenten der Rohstoffe in den Rohstofftank der Injektionsmaschine und deren Aufbewahrung in einer N2-Atmosphäre bei einer bestimmten Temperatur mit geeigneter Viskosität (unter 1Pa·s) und Reaktivität;Die Mengenpumpe drückt die Zweikomponenten-Rohstoffe in einem bestimmten Verhältnis in den Mischer und spritzt sie in die versiegelte Form;Die Mischung wird in der Form schnell polymerisiert und verfestigt.Bei diesem Verfahren benötigt das Rohmaterial nur 1 bis 4 Sekunden, um den Hohlraum zu füllen, und der gesamte Produktionszyklus beträgt 30 bis 120 Sekunden.

2. Polyurethan-RRIM

Die beiden im Polyurethan-RRIM-Verfahren verwendeten Komponenten sind Polyol und Isocyanat.Das Polyol ist vom Polyethertyp mit einer relativen Molekülmasse von 1–800–2–400 und einer Funktionalität von 2–3;das Isocyanat ist im Allgemeinen Diphenylmethandiisocyanat (MDI) oder eine Mischung aus Polyisocyanat und seinen Isomeren.Der Grad beträgt 2~7.Es gibt zwei Haupttypen von RRIM-Verstärkungsmaterialien: geschnittene Verstärkungsfasern und gemahlene Verstärkungsfasern.Die Länge der Faser beträgt im Allgemeinen 1,5 bis 3,0 mm. Diese Länge kann nicht nur den Verstärkungseffekt gewährleisten, sondern auch den Durchgang durch das Injektionssystem erleichtern.Je größer die Streuung der Faserlänge ist, desto schlechter ist der Verstärkungseffekt.Der Anteil an Verstärkungsfasern (Massenanteil) in RRIM-Produkten liegt in der Regel unter 20 %.Bei hochfesten Produkten mit besonderen Anforderungen kann der Anteil an Verstärkungsfasern bis zu 50 % betragen.

3. Epoxidfelge

Epoxid-RIM-Produkte verfügen über eine hohe Zugfestigkeit und einen hohen Biegemodul, einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten sowie eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und hohe Hitzebeständigkeit (im Vergleich zu Polyurethan und Nylon).Um die Schlagzähigkeit von Epoxidharzen zu verbessern, können den Rohstoffen Polyethylenglykol-Präpolymere mit Isocyanatgruppen und einer relativen Molekularmasse von 4.000 zugesetzt werden.

Darüber hinaus können zur weiteren Verbesserung der mechanischen Eigenschaften verschiedene Verstärkungsmaterialien wie verschiedene Fasern, Whisker-Pulver, Flockenpulver, Mikroperlen und Langfasern zugesetzt werden, um sie zu RRIM-Produkten zu machen.Sie sind in der Automobilindustrie äußerst nützlich.Wettbewerbsfähig.

4. Nylon 6 RIM

Zu den in Nylon 6 RIM verwendeten Rohstoffen gehören Polyetherpolyol und Präpolymer (Komponente A) aus Katalysator und Caprolactam (Komponente B).Geben Sie während der Verarbeitung zunächst Caprolactam in den Rohstofftank, regeln Sie die Temperatur auf 74–85 °C, geben Sie dann den Katalysator hinzu, schließen Sie den Behälter, rühren Sie kräftig um, um den Katalysator im Caprolactam aufzulösen, und entgasen Sie die Mischung 15 Minuten lang unter N2.

Anschließend Caprolactam und Prepolymer bei einer Mischtemperatur von 74-85°C vermischen, gut verrühren und entgasen.Anschließend gelangen die beiden flüssigen Komponenten unter Druckeinwirkung durch den Mischer in die Form und verfestigen sich und formen sich.Da das Präpolymer und Caprolactam eine Blockcopolymerisationsreaktion durchlaufen, weist das resultierende Produkt eine gute Flexibilität und hohe Schlagzähigkeit auf.

Nylon 6 RRIM-Produkte mit verstärkten Materialien weisen eine höhere Steifigkeit und einen niedrigeren linearen Ausdehnungskoeffizienten auf.RIM- und RRIM-Produkte aus Nylon 6 werden häufig verwendet, hauptsächlich in der Automobilindustrie, beispielsweise für Kotflügel, Türverkleidungen, Motorhauben und Crash-Abdeckungen.

5. Dicyclopentadien (DCPD) RIM

Zu den Rohstoffen von DCPD RIM gehören hauptsächlich DCPD, Katalysatoren, Aktivatoren, Stabilisatoren, Regler, Füllstoffe, Antioxidantien, Elastomere, Schaummittel, Flammschutzmittel und Keimbildner.

Im DCPD-RIM-System werden verschiedene Rohstoffe im Allgemeinen entsprechend den Rezepturanforderungen in zwei Komponenten, A und B, aufgeteilt.Die A-Komponente umfasst DCPD, Katalysatoren, Stabilisatoren und andere Additive.Die B-Komponente umfasst DCPD, Aktivator, Regulator und andere Hilfsstoffe.

Bei der Verarbeitung werden die genau dosierten Komponenten A und B im Mischkopf gleichmäßig vermischt und anschließend in die verschlossene Form eingespritzt.In der Form findet eine schnelle Polymerisationsreaktion statt, gefolgt von der Verfestigung und dem Formen.Es ist wichtig zu beachten, dass der Polymerisationsreaktionszeitregler die chemische Reaktion steuert, bevor die Form voll ist.Nachdem die Form gefüllt ist, ist die Polymerisation abgeschlossen und die Formung ist in etwa 10 Sekunden abgeschlossen.Produkte müssen im Allgemeinen keinen Nachhärtungsprozess durchlaufen.

6. Polyurea-RIM

Polyurea RIM verwendet ein selbsttrennendes Materialsystem mit internem Trennmittel, das durch die Reaktion von Amino-terminiertem Polyether, Amin-Kettenverlängerer und Isocyanat-terminiertem Präpolymer (MDI) während des Formens hergestellt wird.Polyharnstoff.

Das Verfahren weist viele hervorragende Eigenschaften auf: Aufgrund der hohen Reaktivität von Amin- und Isocyanatgruppen ist kein Katalysator erforderlich;Wenn das Reaktionsmaterial in den Formhohlraum eingespritzt wird, ist die Viskosität hoch und der Wirbelstrom wird reduziert, wenn die Form gefüllt ist, sodass weniger Luft eingeführt wird und das Produkt Abfall ist.Die Rate ist niedrig;Das Material geliert innerhalb von 1 bis 2 Sekunden nach dem Eintritt in die Form und muss nur 20 Sekunden in der Form bleiben.das Material haftet beim Entformen nicht an der Kavität und die Auswahl des internen Formtrennmittelsystems ist weniger eingeschränkt;Die Zugabe von verstärkten Glasfasern zur Herstellung von Polyharnstoff-RRIM-Produkten hat keinen Einfluss auf die Reaktion zwischen Amin und Isocyanat.

Der gesamte Reaktionsprozess der Polyharnstoffbildung erfordert keinen Katalysator, so dass im Produkt kein Katalysatorrückstand vorhanden ist, das Polyharnstoff-RIM-Produkt bei hohen Temperaturen nicht abgebaut wird und das Produkt eine gute Stabilität aufweist.

7. Variables Faserreaktionsspritzgießen (VFRIM)

Bei der MM/RIM-Technologie wird zunächst die Faser in den Formhohlraum gelegt und dann das flüssige Harz eingespritzt.Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass vorgefertigte Fasermatten erforderlich sind, was den Prozess verkompliziert und die Kosten erhöht.Da der Faserfilz zudem manuell verlegt werden muss, erhöht sich die Arbeitsintensität erheblich.Auf dieser Grundlage wurde das variable Faserreaktionsspritzgießen (Variable fibre ※※※※ction reaktion ※※※※ccction moulding, VFRIM) geboren.

Diese Technologie wurde in den 1990er Jahren von der deutschen Firma KraussMaffei und der italienischen Firma Cannon-Technos entwickelt.Sein wichtiges Merkmal besteht darin, dass das Faserroving zuerst zum Zerkleinerer geschickt wird, um es in dispergierte kurze Fasern zu schneiden, und dann werden die kurzen Fasern zum L-förmigen Mischkopf geschickt, um es mit dem Harz zu vermischen, und schließlich wird die Mischung in die Form eingespritzt zum Aushärten und Formen.

Zu den Produkten, die derzeit mit der VFRIM-Technologie hergestellt werden, gehören Autotürverkleidungen, Kissenschalen, Stoßstangen, Sonnenblenden, Gepäckablagen und Kofferverkleidungen für leichte Lkw.Die Leistung von Produkten mit geringer Dichte, die mit der VFRIM-Technologie hergestellt werden, entspricht der von herkömmlichen RIM-Produkten.Im Vergleich zu RIM-Produkten weisen mit VFRIM-Technologie hergestellte Produkte mit hoher Dichte eine bessere Leistung auf.