En este artículo, analizaremos en profundidad qué es el moldeo por inyección de reacción, los diferentes tipos de esta tecnología de fabricación, los materiales utilizados y sus ventajas y desventajasProfundicemos en los detalles del moldeo por inyección de reacción.
¿Qué es el moldeo por inyección de reacción?
Moldeo por inyección de reacción Es un proceso de producción en el que se mezclan polímeros termoendurecibles con baja viscosidad y se bombean a un molde y se dejan curar, tomando el formas dictadas por el interior del molde. Diferente a la moldeo por inyección regular Mientras que las piezas moldeadas solo necesitan enfriarse para mantener su forma, las piezas RIM necesitan tiempo para curarse y endurecerse.
Cuando comienza el proceso RIM, dos componentes líquidos se mezclan completamente a alta presión antes de inyectarlos en la cavidad del molde a baja presión. Este baja presión de inyección es importante para este proceso porque permite el uso de herramientas menos costosas en comparación con el moldeo por inyección convencional.
In moldeo por inyección de plástico, el material plástico simplemente se enfría dentro del moldeSin embargo, en el RIM, se produce una reacción química entre los diferentes componentes del molde para formar la pieza final. Esta reacción es rápida y tiempos de ciclo para el moldeo por inyección de reacción puede ser inferior a 60 segundos.
2 tipos de moldeo por inyección de reacción
Un beneficio frecuentemente citado del proceso de moldeo por inyección de reacción es el nivel de flexibilidad de diseño que permite lograr. Las propiedades de la pieza, como la flexibilidad y la resistencia, pueden... controlado en un grado significativo.
Un factor que hace esto posible es la disponibilidad de diferentes tipos de procesos RIM.
Moldeo por inyección de reacción estructural (SRIM)
El moldeo por inyección de reacción estructural es un tipo de RIM que se utiliza para fabricar piezas con mayores niveles de rigidez. Esto se consigue reforzando las piezas con diversas fibras. A diferencia de otros tipos de RIM, las fibras utilizadas en SRIM se encuentran en forma de:
- Esteras
- mallas
- Preformas
Los refuerzos se colocan dentro de los moldes antes de inyectar el polímero líquido. Las piezas fabricadas mediante moldeo por inyección de reacción estructural se utilizan en diversas industrias, incluyendo... servicios, automotriz y industrias aeroespaciales.
Las piezas fabricadas con esta tecnología incluyen estantes, paneles y puertas, donde la rigidez es una característica importante.
Para obtener los mejores resultados, las mallas o tapetes utilizados en SRIM deben ser completamente saturado. Por lo tanto, en este proceso se prefieren polímeros líquidos de muy baja viscosidad, ya que pueden fluir mejor dentro del molde.
Moldeo por inyección de reacción reforzada (RRIM)
El moldeo por inyección de reacción reforzada es una variación del RIM que se utiliza para fabricar piezas mucho más grandes. Está ganando popularidad en la industria del transporte gracias a su capacidad de producir piezas duraderas que pesan menos.
Al igual que el SRIM, el RRIM implica la adición de fibras de refuerzo a la pieza moldeada. Sin embargo, existen algunas diferencias notables, entre ellas:
- Las fibras utilizadas en el proceso RRIM son fibras de hebra corta. Las fibras se cortan o muelen previamente.
- Las fibras y el polímero líquido se mezclan antes de inyectarse en el molde.
Las fibras de vidrio son las agentes de refuerzo convencionales, pero el uso de fibras de carbono está empezando a ser común.
Las piezas fabricadas con RRIM son Mucho más fuertes y tienen mayor resistencia al impacto. En comparación con las piezas fabricadas con el proceso RIM convencional, es un proceso adecuado para fabricar piezas como paneles de carrocería resistentes a la deformación y al desgaste.
En comparación con procesos como moldeo por compresiónLas piezas RRIM no se encogen tanto al desmoldarlas. Además, las piezas se someten a... menor expansión térmica a temperaturas extremas.
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Componentes y materiales utilizados en RIM
El moldeo por inyección de reacción se puede utilizar para lograr piezas con una amplia gama de propiedades. Esto es gracias a los diferentes tipos de materias primas y aditivos que son compatibles con este proceso.
Poliuretano es el material que más comúnmente se asocia con las llantas, pero las piezas fabricadas con poliureas, poliamidas, siliconay otros materiales también se pueden procesar mediante el proceso RIM.
Tipos de materiales asociados con RIM
Dependiendo de la formulación del líquido. polímero termoendurecible, el proceso de moldeo por inyección de reacción puede producir piezas fabricadas con los siguientes materiales:
- Espumas estructurales: Estructural espumas de poliuretano Son ligeros, rígidos y duraderos. Estos materiales tienen una estructura celular que se logra mediante agentes de soplado. Las espumas estructurales se pueden moldear en una amplia gama de formas e incluso se utilizan en lugar de algunas piezas moldeadas por inyección. Estas espumas se utilizan para carcasas rígidas proteger dispositivos médicos y electrónicos.
- Poliuretanos elastoméricosEsta clase de poliuretanos es muy flexible, además de tener una resistencia superior al impacto, la abrasión y la corrosión. Estos materiales son populares para aplicaciones militares, entre otros, pudiendo también ser pintados o pigmentados.
- Espumas FlexiblesEstas espumas elastoméricas son significativamente más densas, pero conservan su flexibilidad. Dependiendo de los datos de entrada, la superficie del material puede tener o no un acabado superficial. Este acabado superficial hace que las piezas... Más fácil de limpiar y más duradero. Estos materiales se utilizan para dispositivos médicos, productos para bebés, etc.
- Espumas rígidasEstos materiales similares al poliestireno expandido pueden alcanzar una gama más amplia de densidades en comparación con las espumas estructurales y son más resistentes a los productos químicos. Entre las aplicaciones que emplean espumas rígidas se incluyen ayudas de flotabilidad.
- DiciclopentadienoTambién conocido como DCPD, este material se fabrica a partir de gasóleos calentados. Presenta una resistencia al impacto muy alta y se utiliza para... hacer escudos protectores Utilizado en uso militar, de defensa y en maquinaria pesada.
Aditivos y catalizadores utilizados en RIM
El proceso de moldeo por inyección reactiva no sería tan exitoso como lo es actualmente sin el uso de diversos aditivos. Estos aditivos incluyen:
- Catalizadores:Los catalizadores son sustancias que se añaden a reacciones químicas Para acelerarlas o reducir la presión y la temperatura necesarias para que se produzcan las reacciones, se han utilizado aminas, estaño, zinc, bismuto e incluso circonio como catalizadores en la fabricación de poliuretanos.
- surfactantesEstos compuestos reducen la tensión superficial entre los componentes líquidos, gaseosos y sólidos. En el RIM, ayudan a la espuma de poliuretano a estabilizarse y fraguar, impidiendo que se colapse. También ayudan a controlar el tamaño de las celdas y Limitar la contracción posterior al curado.
- Agentes espumantesEstas sustancias producen gases que, a su vez, forman las celdas dentro de las piezas del RIM. Un agente de soplado puede ser químico o físico. Los agentes de soplado más comunes incluyen agua y dióxido de carbono líquido.
- Antioxidantes y estabilizadores UV.:Estos se agregan a limitar la tasa de degradación de la parte final.
- Pigmentos:Estos se añaden para darle al producto un color específico.
- Plastificantes: Se pueden añadir plastificantes para hacer más flexible la pieza final.
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Proceso de RIM
El proceso básico de moldeo por inyección de reacción comienza con dos líquidos almacenados en dos tanques separados. Estos líquidos se mantienen separados y pueden estar a dos temperaturas diferentes durante el almacenamiento. Al iniciar el proceso de RIM, se siguen los pasos a continuación.
Paso 1: Medición o medición de componentes
Se extraen cantidades precisas de líquidos de los tanques de almacenamiento para su mezcla. La cantidad de los diferentes componentes utilizados debe ser... estrechamente controlada Esto afecta las propiedades del producto final. Para ello, se utilizan unidades dosificadoras.
Paso 2: Mezcla
Los dos líquidos bien dosificados se mezclan a alta presión con la ayuda de un mezclador de impactoEsto mezcla completamente todos los componentes líquidos, incluido cualquier aditivos necesarios.
Paso 3: dispensar la mezcla en el molde
La dispensación de la mezcla líquida en el cavidad del molde Tiene lugar poco después de la mezcla porque las reacciones químicas entre los componentes comienzan cuando se mezclan.
El líquido se dispensa en el molde calentado mediante el mezclador posterior. Mantiene el líquido bien mezclado mientras reduce su presión. La temperatura de la mezcla también es más baja en comparación con moldeo por inyección tradicional en esta etapa (140 - 248 ℉).
Cuando la mezcla líquida está en el molde, los componentes sufren un Reacción exotérmica. El material se mantiene en el molde el tiempo suficiente para que se produzca el proceso de expansión y curado. Esto permite que el sólido formado adopte y conserve la forma del molde.
Paso 4: enfriamiento
La reacción exotérmica puede provocar que las temperaturas dentro del molde calentado alcancen tan alto como 350 ℉. Para que la pieza pueda ser retirada manualmente es necesario bajar estas temperaturas. Esto se logra con la ayuda de líneas de agua dentro del molde.
Paso 5: Desmoldeo
Una vez que la pieza se ha curado y enfriado lo suficiente, se libera del molde. Este proceso debe realizarse con cuidado para evitar dañar la pieza fresca.
Paso 6: Posprocesamiento
Esto puede implicar la eliminación del exceso de material o aplicar un tratamiento o recubrimiento a la superficie de la pieza terminada si así lo desea el cliente.
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Ventajas y limitaciones de RIM
El moldeo por inyección de reacción presenta una larga lista de ventajas en comparación con el moldeo por inyección tradicional y otros procesos de fabricación. Estas ventajas incluyen:
- Propiedades de la pieza superior: Las piezas fabricadas mediante el proceso RIM pueden ser Más fuerte, más ligero y más flexible que las piezas fabricadas con otros métodos de fabricación. Esto le ha permitido sustituir incluso el moldeo por inyección de plástico en algunas aplicaciones.
- Piezas más grandes y delgadas: En comparación con el moldeo por inyección, la mezcla que se dispensa en el molde en RIM tiene una viscosidad mucho menor. Esta mezcla puede fluir más fácilmente, lo que permite a los fabricantes fabricar piezas más grandes o con paredes más delgadas.
- Uso de insertos: Otra ventaja de la baja viscosidad de las mezclas utilizadas en RIM es que muchos insertos se pueden usar con éxito dentro del molde. Esto permite más formas complejas a lograr en la pieza.
- Bajos costos de herramientas: La configuración del moldeo por inyección de plástico es costosa porque las herramientas utilizadas deben soportar altas temperaturas y presiones. Por otro lado, RIM utiliza temperaturas y presiones más bajas y requiere menores fuerzas de sujeción. Esto permite el uso de materiales de molde más económicos y fáciles de mecanizar, incluido el aluminio.
Desafortunadamente, RIM no es un proceso perfecto y presenta algunos desafíos. Éstas incluyen:
- Tiempos de ciclo más largos: En comparación con el moldeo por inyección, el moldeo por inyección de reacción tiene un tiempo de ciclo mucho más largo. Las piezas moldeadas por inyección se pueden producir en segundos, mientras que los tiempos de ciclo de las piezas fabricadas con RIM suelen ser... varios minutos.
- Opciones de material limitadas: El poliuretano puede ser uno de los materiales más utilizados, pero el proceso RIM actualmente no funciona con polímeros termoplásticos y muchos otros materiales.
- Contaminantes: Algunos de los materiales utilizados para el moldeo por inyección de reacción producen compuestos orgánicos volátiles.
- Herramientas de baja resistencia: Las herramientas utilizadas para RIM se pueden fabricar a partir de materiales menos costosos. Sin embargo, esto también hace que sean más fáciles de dañar y menos adecuados para la producción en masa.
Aplicaciones de RIM
Las piezas fabricadas por RIM se encuentran en muchas industrias y la lista continúa creciendoEste método de fabricación es más adecuado para productos de menor volumen en comparación con Moldeo por inyección de plástico.
Algunos ejemplos notables de cómo se utilizan los productos RIM incluyen:
- Carcasas y envolventes para electrónica.
- Paneles y conductos para la industria aeroespacial
- Carcasas de motores en la industria marina
- Puertas, ventanas y paneles de acceso en la industria de la construcción.
- Productos flexibles y elásticos para la industria del deporte y la recreación.
- Parachoques, paneles de puertas, apoyabrazos y spoilers de automóviles en la industria del transporte
- Cerramientos para equipos de la industria médica, tales como: Tomografías computarizadas y resonancias magnéticas.
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Conclusión
El moldeo por inyección reactiva es un proceso de fabricación que produce piezas utilizando polímeros termoendurecibles. Esto le da... Varias ventajas sobre el moldeo por inyección tradicional, incluido un menor coste de herramientas gracias a la menor temperatura y presión del proceso.
Las piezas fabricadas por RIM pueden reforzarse para hacerlas más resistentes o rígidas. La lista de materiales compatibles es aún corta, pero está creciendo. RIM ya cuenta con... una larga lista de aplicaciones en industrias clave, incluidas las industrias médica, automotriz y aeroespacial.
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