特にプラスチック部品の場合、射出成形は重要な製造技術です。 均一な部品を大量に生産できるため、工業用途でよく使用されます。 射出成形とは何ですか？ 溶融した材料を金型に注入して部品を作成するプロセスです。その後、金型を冷却して金型のキャビティの形状に固化します。一方、射出成形のバリエーションには、 反応成形 多様な生産ニーズに対応する、より専門的な技術になります。
反応射出成形プロセスでは、高圧射出は行いません。代わりに、一方のタンクに液体ポリオールを、もう一方のタンクにイソシアネートを貯蔵します。そして、これら2つの原料の混合物を、温度と圧力を制御しながら金型に送り込み、固化させることで軽量かつ耐久性のある部品を成形します。この成形方法は、自動車、医療、産業分野で広く用いられています。
この記事の最後では、反応射出成形とは何か、そのプロセス、利点、用途などについて説明します。
反応射出成形（RIM）とは何ですか？
反応射出成形プロセス
RIM 成形は、低圧プラスチック成形プロセスです。低粘度ポリマーを貯蔵する 2 つの貯蔵タンクを使用します。次に、2 つのポリマー液体の混合物を、加圧ポンプを使用して、所定のキャビティ形状を持つ金型に移します。射出成形金型内で 2 つのポリマーを混合すると、熱が発生し、より厚い部品を形成する化学反応が起こります。
反応射出成形金型と部品
ポリマー液体の混合は、最終部品の品質にとって重要です。そのため、混合室は高圧で動作します。一方、構造要件に応じて、繊維強化材などの添加剤が追加されます。さらに、低い射出圧力（ 0.5～10MPa の圧力で固化しながら発泡を助けます。
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RIM 成形は標準的な射出成形とどう違うのでしょうか?
反応射出成形部品
まず、RIM 成形プロセスには 100 つ以上の反応性液体材料が関与しますが、標準的な射出成形では、混合などのメカニズムを使用せずに溶融状態で材料を射出します。次に、重合により、独自の特性を持つクローズドセル フォーム構造のアイテムを作成できます。10 番目に、射出成形の射出圧力は最大 XNUMXMPa まで上げることができます。一方、反応射出成形の圧力は XNUMXMpa を超えません。
表：RIM、従来型IM、圧縮成形、RTMの比較。
| 要因 | 反応射出成形（RIM） | 従来の射出成形（IM） | 圧縮成形 | 樹脂トランスファー成形（RTM） |
| 使用される材料 | ポリウレタン、ポリウレア、エポキシ | 熱可塑性プラスチック（例：ABS、PP、PE） | 熱硬化性樹脂（エポキシ、フェノールなど） | エポキシ、ポリエステル、ビニルエステル |
| 圧力要件 | 50-150 psi | 10,000-20,000 psi | 500-2,000 psi | 50-500 psi |
| サイクルタイム | 1-5分 | 30秒–2分 | 2-10分 | 5-30分 |
| 壁の厚さ | 3～25 mm（さまざまな厚さに対応） | 0.5～5 mm（均一な厚さが望ましい） | 3〜50 mm | 1〜10 mm |
| ツーリングコスト | $ 10,000 - $ 100,000 | $ 50,000 - $ 500,000 | $ 20,000 - $ 200,000 | $ 50,000 - $ 300,000 |
| 部品サイズ範囲 | 最大8フィート×8フィート×2フィート | 最大4フィート×4フィート×2フィート | 最大10フィート×10フィート×4フィート | 最大8フィート×8フィート×3フィート |
| 表面仕上げ品質 | 滑らかで化粧品のような | 磨き上げられた、テクスチャ加工された | 中程度（仕上げが必要な場合あり） | 高（滑らかからテクスチャあり） |
RIM成形プロセス
RIMプロセスの手順
- 反応物の準備
まず、液体ポリマー (通常はポリオールとイソシアネート) を 2 つのタンクに別々に保管し、早期反応を回避します。このステップでの主な懸念事項は、タンク内の液体の温度と圧力を維持することです。温度の変動は粘度に影響し、成形プロセスにも影響します。
- 均一混合
RIM中の材料の混合
次のステップは、各製造サイクルの部品が一定になるように、均質な混合物を準備することです。このステップでは、両方のタンクから高圧混合ヘッド チャンバーに液体を送り込みます。さらに、チャンバーには計量システムが取り付けられており、2 つの液体の所定の比率を維持します。
- 注入と重合
次に、混合された反応物が金型のキャビティに注入されます。その後、混合物が金型全体を満たし、金型設計の複雑な細部をすべて捉えます。その間、反応物は金型内で重合プロセスと呼ばれる化学反応を起こします。重合により、材料が膨張して固まります。
- 硬化
型の硬化は完全な重合と最終的な特性を達成するために重要です。硬化時間は、 射出成形材料 使用される材料と最終製品の望ましい特性に応じて、適切な硬化プロセスが決定されます。高度な RIM システムでは、センサーとフィードバック ループを使用して硬化プロセスをリアルタイムで監視するため、オペレーターは必要に応じて調整して最適な状態を維持できます。
- 脱型
硬化後、金型が開かれ、エジェクタピンまたは自動システムを使用してゆっくりと取り出されます。その後、取り出された部品はトリミング、サンディング、研磨などの後処理にかけられ、必要な許容誤差と仕上げ品質が達成されます。
反応射出成形材料
RIMは主に ポリオールとイソシアネートの混合物で、ポリウレタンとして知られています。優れた柔軟性、耐衝撃性、耐久性により広く普及しています。さらに、硬質または柔軟に配合することができます。その他の材料とそれぞれの特性は次のとおりです。
- エポキシ樹脂: 機械的強度、優れた接着性、耐薬品性。
- シリコン素材: 生体適合性、耐熱性、柔軟性。
- ポリウレア: 硬化時間が短く、摩耗や化学薬品に対する耐性が高い。
- ナイロン： 高い引張強度、優れた耐摩耗性、良好な化学的安定性。
- コンポジット： 強度と剛性を高めるためのガラス繊維や炭素繊維などの強化材料。
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反応射出成形の用途
RIMアプリケーション
反応成形の柔軟性と最終特性により、自動車、工業プラント、航空宇宙、医療、消費財など、さまざまな分野で優れた製造技術となっています。さらに、より厚い部品やさまざまな厚さの部品を成形する機能も備えています。
大型部品の反応射出成形
自動車射出成形 業界では、RIM成形プロセスは、バンパーやフェンダーなどの軽量で耐久性のある部品、耐衝撃性の高い大型部品を製造します。同様に、 医療用射出成形 正確な寸法を持つ生体適合性と耐久性に優れた部品を実現します。
以下に、主な産業における反応射出成形の応用例を示します。
表: RIM成形の用途
|
業種 |
用途 |
|
自動車 |
バンパー、フェンダー、ドアパネル、ダッシュボード部品、シートベースなど。 |
|
航空宇宙 |
航空機の家具、内装パネル、トレイテーブルなど |
|
医療 |
診断機器、医療用家具、カートパネルなどのハウジング。 |
|
ディスプレイ・電子機器関連 |
さまざまな電子機器、カメラ本体などのケースや筐体。 |
|
産業用機器 |
ツールハンドル、バルブ本体、保護シールド、コントロールパネルのハウジング、モーターカバーなど。 |
|
スポッティンググッズ |
ヘルメットシェル、サーフボードフィン、カヤックシート、パッドなど。 |
反応射出成形の利点
滑らかな仕上げのRIMプラスチック部品
- このプロセスにより、他のプラスチック成形や金属成形に比べて優れた強度と耐衝撃性を備えた軽量部品が製造されます。
- 補強フィラーを追加することで、最終特性のカスタマイズが可能です。
- 反応成形により、厚さの異なる形状が可能になります。
- 反応射出成形の低熱特性により高価な金型は必要なく、通常はスチールや他のタイプの金型よりも安価なカスタムアルミニウム金型が使用されます。
- RIM成形部品は塗装が容易で、高光沢仕上げを実現できます。
- RIM 成形プロセス中に任意の金属またはその他のインサートを追加できるため、さまざまなマルチマテリアル コンポーネントが可能になります。
反応射出成形の欠点
- 材料コスト（ポリオールとイソシアネート）は、標準的な射出成形で使用される他の熱可塑性プラスチックよりも高くなります。その結果、全体として 射出成形コスト 増やすことができます。
- 反応射出成形の場合、材料の適合性の選択肢は少なく、反応成形できるポリマーはごくわずかです。
- その 生産サイクル時間 他のプラスチック成形技術に比べて比較的長くなります。
まとめ
反応射出成形は、大型で厚いプラスチック部品の標準的なプロセスよりも好まれます。重合中に部品を発泡させ、強化フィラーを追加して最終特性をカスタマイズできるため、プラスチック部品の製造には欠かせないものとなっています。ただし、混合プロセスや成形パラメータのわずかな偏差や誤差が、最終結果の品質に大きな影響を与える可能性があります。
したがって、適切な混合ポリマー比率と温度および圧力制御は、高品質のRIM成形部品および製品を実現するための鍵となります。Bodaは、お客様の要件と期待に応えるために、エンジニアリングの専門知識と高度な射出成形工場を備えています。RIM、インサート、オーバーモールドなど、ご希望のバリエーションに関係なく、50種類以上の材料を成形します。 射出成形サービス ビジネスの成長や研究プロジェクトのために。デザインをお送りいただき、見積もりを依頼してください。折り返しご連絡いたします。
よくあるご質問
反応射出成形は標準的な射出成形とどう違うのでしょうか?
反応射出成形 (RIM) では、液体反応物を使用して金型内で化学反応を起こし、重合させて固体部品を形成します。対照的に、標準的な射出成形では、熱可塑性ペレットを溶かし、溶融した材料を金型に注入して、化学反応を起こさずに固体部品を形成します。
反応成形部品は耐久性がありますか?
はい、反応成形部品は耐久性に優れています。架橋重合により、優れた強度、柔軟性、耐衝撃性、寸法安定性を備えています。
RIM成形にはどのような材料が使用できますか?
RIM 成形では主にポリウレタン (ポリオールとイソシアネートの混合物) が使用されます。その他の材料にはエポキシ、シリコン、およびいくつかの複合材料が含まれます。
反応射出成形製品の例は何ですか?
RIM 成形製品には、自動車のバンパー、航空宇宙用内装パネル、医療機器ハウジング、民生用電子機器の筐体などがあります。