قولبة الحقن التفاعلي (RIM): ما هو؟

في هذه المقالة، سنلقي نظرة متعمقة على ما هو حقن التفاعل، والأنواع المختلفة من تكنولوجيا التصنيع هذه، والمواد المستخدمة، وخصائصها. المميزات والعيوبدعونا نتعمق في تفاصيل عملية حقن القالب التفاعلي.

ما هو صب حقن رد الفعل؟

صب حقن رد الفعل هي عملية إنتاج يتم فيها خلط البوليمرات الصلبة بالحرارة ذات اللزوجة المنخفضة وضخها في قالب وتركها حتى تتصلب، مع الأخذ في الاعتبار الأشكال التي تم تحديدها بواسطة الجزء الداخلي من القالب. الغاء الاعجاب صب الحقن العادي حيث تحتاج الأجزاء المقولبة فقط إلى التبريد للحفاظ على شكلها، تحتاج أجزاء RIM إلى وقت للمعالجة حتى يتم ضبط شكلها.

عندما تبدأ عملية RIM، يتم خلط مكونين سائلين جيدًا عند ضغط مرتفع قبل حقنهما في تجويف القالب عند ضغط منخفض. هذا انخفاض ضغط الحقن من المهم لهذه العملية لأنها تسمح باستخدام أدوات أقل تكلفة مقارنة مع عملية حقن القالب العادية. 

In صب حقن البلاستيك، المادة البلاستيكية يبرد ببساطة داخل القالبومع ذلك، في عملية RIM، يحدث تفاعل كيميائي بين المكونات المختلفة في القالب لتكوين القطعة النهائية. يحدث هذا التفاعل بسرعة، دورة مرات يمكن أن يكون صب حقن التفاعل أقل من 60 ثانية. 

2 أنواع من حقن صب التفاعل

من الفوائد التي يُستشهد بها بانتظام لعملية حقن التفاعل مرونة التصميم التي تتيحها. يمكن تحسين خصائص الأجزاء، مثل المرونة والقوة، تم التحكم بها إلى حد كبير.

أحد العوامل التي تجعل هذا ممكنا هو توافر أنواع مختلفة من عمليات RIM. 

صب حقن التفاعل الهيكلي (SRIM)

حقن التفاعل الهيكلي هو نوع من RIM يستخدم لتصنيع الأجزاء ذات مستويات أعلى من الصلابة. يتم تحقيق ذلك من خلال تعزيز الأجزاء بألياف مختلفة. على عكس الأنواع الأخرى من RIM، فإن الألياف المستخدمة في SRIM تكون على شكل:

• فرشات
• تنسجم
• يتشكل

تُوضع التعزيزات داخل القوالب قبل حقن البوليمر السائل. تُستخدم الأجزاء المصنوعة بتقنية حقن التفاعل الهيكلي في صناعات مختلفة، بما في ذلك طبي، السيارات، و الصناعات الفضائية. 

تشمل الأجزاء المصنوعة باستخدام هذه التقنية الأرفف والألواح والأبواب، حيث يتم تقليل الصلابة ميزة مهمة.

للحصول على أفضل النتائج، يجب أن تكون الشبكة أو الحصائر المستخدمة في SRIM مشبعة تماما. لذلك، يتم تفضيل البوليمرات السائلة ذات اللزوجة المنخفضة جدًا في هذه العملية لأنها يمكن أن تتدفق بشكل أفضل داخل القالب.

صب حقن التفاعل المقوى (RRIM)

حقن القالب المعزز هو أحد أشكال RIM المستخدمة في التصنيع أجزاء أكبر بكثير. إنها تكتسب شعبية كبيرة في صناعة النقل بفضل قدرتها على إنتاج أجزاء طويلة الأمد وخفيفة الوزن. 

على غرار تقنية SRIM، تتضمن تقنية RRIM إضافة ألياف تقوية إلى الجزء المصبوب. ومع ذلك، هناك بعض الاختلافات الملحوظة، منها:

• الألياف المستخدمة في عملية RRIM هي ألياف قصيرة الجديلة. يتم تقطيع الألياف أو طحنها مسبقًا.
• يتم خلط الألياف والبوليمر السائل قبل حقنهما في القالب

الألياف الزجاجية هي عوامل التعزيز التقليديةولكن استخدام ألياف الكربون بدأ يصبح شائعًا.

الأجزاء المصنوعة باستخدام RRIM هي أقوى بكثير ولديها مقاومة أعلى للتأثير مقارنةً بالأجزاء المصنوعة باستخدام عملية RIM التقليدية. هذا يجعلها عملية جيدة لتصنيع أجزاء مثل ألواح الهيكل المقاومة للتشوه والتآكل.

بالمقارنة مع عمليات مثل قالب الضغطلا تتقلص أجزاء RRIM كثيرًا عند إخراجها من قوالبها. كما تخضع الأجزاء أيضًا تمدد حراري أقل في درجات الحرارة القصوى. 

المكونات والمواد المستخدمة في RIM

يمكن استخدام حقن التفاعل للحصول على أجزاء ذات مجموعة واسعة من الخصائص. وذلك بفضل الأنواع المختلفة من المواد الخام والمواد المضافة المتوافقة مع هذه العملية.

البولي يوريثين هي المادة المرتبطة بشكل شائع بـ RIM، ولكن الأجزاء مصنوعة باستخدام البوليوريا، والبولي أميدات، سيليكونويمكن أيضًا معالجة المواد الأخرى باستخدام عملية RIM.

أنواع المواد المرتبطة بـ RIM

اعتمادا على صياغة السائل البوليمر بالحرارة، يمكن أن تنتج عملية صب حقن التفاعل أجزاء مصنوعة من المواد التالية:

• الرغاوي الإنشائية: الهيكلي رغاوي البولي يوريثان خفيفة الوزن، صلبة، وطويلة الأمد. تتميز هذه المواد ببنية خلوية تُصنع باستخدام عوامل النفخ. يمكن تشكيل الرغوات الهيكلية بأشكال متنوعة، بل تُستخدم بدلاً من بعض الأجزاء المصبوبة بالحقن. تُستخدم هذه الرغوات في أغلفة صلبة لحماية الأجهزة الطبية والإلكترونية.

• البولي يوريثين المرنة:تتميز هذه الفئة من البولي يوريثان بمرونة عالية، بالإضافة إلى مقاومتها الفائقة للصدمات والتآكل والصدأ. وتشتهر هذه المواد بـ التطبيقات العسكرية، من بين أمور أخرى، ويمكن أيضا أن تكون مطلية أو مصبوغة.

• رغوة مرنة:هذه الرغوات المرنة أكثر كثافةً بكثير، ومع ذلك تبقى مرنة. وحسب المُدخلات، قد يكون لسطح المادة طبقة خارجية شبيهة بالجلد أو لا. هذه الطبقة الخارجية تجعل الأجزاء أسهل في التنظيف وأكثر متانة. تُستخدم هذه المواد في الأجهزة الطبية ومنتجات الأطفال وما إلى ذلك.

• رغوة صلبة:تتميز هذه المواد الشبيهة بالبوليسترين بكثافة أوسع مقارنةً بالرغوات الهيكلية، كما أنها أكثر مقاومة للمواد الكيميائية. تشمل التطبيقات التي تستخدم الرغوات الصلبة: مساعدات الطفو. 

• Dicyclopentadieneتُعرف هذه المادة أيضًا باسم DCPD، وهي مصنوعة باستخدام زيوت غاز مُسخّنة. تتميز هذه المواد بمقاومة عالية جدًا للصدمات، وتُستخدم في: اصنع دروعًا واقية تستخدم في العسكرية والدفاعية والآلات الثقيلة.  

المواد المضافة والمحفزات المستخدمة في RIM

لن تكون عملية قولبة الحقن التفاعلية ناجحة كما هي حاليًا بدون استخدام إضافات مختلفة. تشمل هذه الإضافات ما يلي:

• المحفزات:المحفزات هي مواد تضاف إلى التفاعلات الكيميائية لتسريعها، أو لخفض الضغط ودرجة الحرارة اللازمين للتفاعلات. استُخدمت الأمينات، والقصدير، والزنك، والبزموت، وحتى الزركونيوم كمحفزات في تصنيع البولي يوريثان.

• السطحي:تخفف هذه المركبات التوتر السطحي بين المكونات السائلة والغازية والصلبة. في RIM، تساعد رغوة البولي يوريثان على الاستقرار والتماسك من خلال منع انهيار الرغوة. كما أنها تساعد على التحكم في حجم الخلايا و الحد من الانكماش بعد المعالجة. 

• عوامل النفخ: تُنتج هذه المواد غازات تُشكل بدورها الخلايا داخل أجزاء RIM. يمكن أن يكون عامل النفخ كيميائيًا أو فيزيائيًا. تشمل عوامل النفخ الشائعة الاستخدام الماء و ثاني أكسيد الكربون السائل.

• مضادات الأكسدة ومثبتات الأشعة فوق البنفسجية:يتم إضافتها إلى الحد من معدل التدهور من الجزء الأخير.

• أصباغ:يتم إضافتها لإعطاء المنتج لون محدد.

• الملدنات: يمكن إضافة الملدنات لجعل الجزء النهائي أكثر مرونة.

عملية ريم

تبدأ عملية حقن القالب التفاعلي الأساسية بسائلين مخزنين في خزانين منفصلين. تُحفظ هذه السوائل منفصلة، ​​وقد تختلف درجتا حرارتها أثناء التخزين. عند بدء عملية RIM، يُرجى اتباع الخطوات التالية.

الخطوة 1: قياس أو قياس المكونات

تُسحب كميات دقيقة من السوائل من خزانات التخزين المراد خلطها. يجب أن تكون كمية المكونات المختلفة المستخدمة رقابة مشددة لأن ذلك سيؤثر على خصائص المنتج النهائي. تُستخدم وحدات القياس لهذا الغرض.

الخطوة 2: الخلط 

يتم خلط السائلين المقاسين جيدًا تحت ضغط عالٍ بمساعدة خلاط الاصطدام. يؤدي هذا إلى خلط جميع المكونات السائلة جيدًا، بما في ذلك أي الإضافات الضرورية.  

الخطوة 3: توزيع الخليط في القالب

توزيع الخليط السائل في تجويف القالب تحدث هذه العملية بعد فترة وجيزة من الخلط لأن التفاعلات الكيميائية بين المكونات تبدأ عند خلطها. 

يتم توزيع السائل في القالب المسخن بواسطة الخلاط اللاحق الذي يحافظ على السائل مختلطًا جيدًا مع خفض ضغطه. كما أن درجة حرارة الخليط أقل مقارنةً بـ صب الحقن التقليدي في هذه المرحلة (140 – 248 درجة فهرنهايت). 

عندما يكون الخليط السائل في القالب، تخضع المكونات لـ تفاعل طارد للحرارة. تُحفظ المادة في القالب لفترة كافية لإتمام عملية التمدد والتصلب. هذا يسمح للمادة الصلبة المُشكَّلة بالاحتفاظ بشكل القالب.

الخطوة 4: التبريد

يمكن أن يؤدي التفاعل الطارد للحرارة إلى ارتفاع درجات الحرارة داخل القالب الساخن إلى تصل درجة الحرارة إلى 350 درجة فهرنهايت. لكي يتم إزالة الجزء يدويًا، يجب خفض درجات الحرارة هذه. ويتم تحقيق ذلك بمساعدة الخطوط المائية داخل القالب. 

الخطوة 5: ديمولدينج

بمجرد معالجة الجزء وتبريده بشكل كافٍ، يتم تحريره من القالب. يجب التعامل مع هذه العملية بعناية لتجنب إتلاف الجزء الجديد.  

الخطوة 6: مرحلة ما بعد المعالجة

هذا يمكن أن يشمل إزالة المواد الزائدة أو تطبيق العلاج أو طلاء على السطح من الجزء النهائي إذا رغب العميل.

مزايا وقيود RIM

تتمتع عملية حقن التفاعل بقائمة طويلة من المزايا مقارنةً بعملية حقن التفاعل التقليدية وعمليات التصنيع الأخرى. مزايا تتضمن:

• خصائص الجزء العلوي: يمكن تصنيع الأجزاء باستخدام عملية RIM أقوى وأخف وزنا وأكثر مرونة من الأجزاء المصنوعة بطرق تصنيع أخرى. هذا سمح لها بالاستعاضة حتى عن حقن البلاستيك في بعض التطبيقات.

• أجزاء أكبر وأرق: بالمقارنة مع عملية القولبة بالحقن، فإن الخليط الذي يتم توزيعه في القالب في RIM يحتوي على لزوجة أقل بكثير. يمكن أن يتدفق هذا الخليط بسهولة أكبر، مما يسمح للمصنعين بصنع أجزاء أكبر حجمًا أو أجزاء ذات جدران أرق. 

• استخدام الإدخالات: من فوائد اللزوجة المنخفضة للمخاليط المستخدمة في RIM إمكانية استخدام العديد من الحشوات بنجاح داخل القالب. وهذا يسمح بالمزيد الأشكال المعقدة المطلوب تحقيقه في الجزء.

• تكاليف الأدوات المنخفضة: يُعدّ تركيب قوالب حقن البلاستيك مكلفًا، إذ يجب أن تكون الأدوات المستخدمة قادرة على تحمّل درجات الحرارة والضغوط العالية. من ناحية أخرى، تستخدم شركة RIM انخفاض درجات الحرارة والضغوط ويتطلب قوى تثبيت أقل. هذا يُمكّن من استخدام مواد قوالب أقل تكلفة وأسهل في التصنيع، بما في ذلك الألومنيوم. 

لسوء الحظ، RIM ليست عملية مثالية وتواجه بعض التحديات. وتشمل هذه:

• أوقات أطول للدورة: مقارنةً بقولبة الحقن، تتميز قولبة الحقن التفاعلية بدورة أطول بكثير. يمكن إنتاج الأجزاء المصبوبة بالحقن في ثوانٍ، بينما تكون دورات الأجزاء المصنّعة بتقنية RIM عادةً عدة دقائق.

• خيارات المواد المحدودة: قد يكون البولي يوريثين أحد المواد الأكثر استخدامًا، ولكن عملية RIM لا تعمل حاليًا مع البوليمرات الحرارية البلاستيكية والعديد من المواد الأخرى.

• الملوثات: بعض المواد المستخدمة في إنتاج حقن التفاعل المركبات العضوية المتطايرة.

• أدوات منخفضة القوة: يمكن تصنيع الأدوات المستخدمة في RIM من مواد أقل تكلفة. ومع ذلك، فإن هذا يجعلها أيضًا أسهل في التلف وأقل ملاءمة للإنتاج الضخم. 

تطبيقات ريم

توجد الأجزاء المصنعة بواسطة RIM في العديد من الصناعات والقائمة يستمر بالنمو. هذه الطريقة في التصنيع مناسبة بشكل أفضل للمنتجات ذات الحجم الأقل مقارنة بـ قولبة حقن البلاستيك.

تتضمن بعض الأمثلة البارزة لكيفية استخدام منتجات RIM ما يلي:

• العلب والمرفقات للإلكترونيات
• الألواح والقنوات لـ صناعة الطيران
• علب المحرك في الصناعة البحرية
• الأبواب والنوافذ ولوحات الوصول في صناعة البناء والتشييد
• منتجات مرنة ومرنة لصناعة الرياضة والترفيه.
• مصدات السيارات وألواح الأبواب ومساند الأذرع والمفسدات في صناعة النقل
• حاويات المعدات في الصناعة الطبية، مثل أجهزة التصوير المقطعي المحوسب وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي.

الخاتمة

حقن التفاعل هو عملية تصنيع تُنتج أجزاءً باستخدام بوليمرات حرارية صلبة. وهذا ما يمنحها العديد من المزايا مقارنة بقوالب الحقن التقليدية، بما في ذلك تكلفة أدوات أقل بفضل درجة حرارة العملية والضغط المنخفضين.

يمكن تقوية الأجزاء المصنعة من قِبل RIM لجعلها أقوى وأكثر صلابة. قائمة المواد المتوافقة لا تزال محدودة، لكنها في ازدياد. لدى RIM بالفعل قائمة طويلة من التطبيقات في الصناعات الرئيسية، بما في ذلك الصناعات الطبية والسيارات والفضاء الجوي.

اسمح لشركة Hongju بالإجابة على أسئلتك المتعلقة بتصنيع RIM 

هل تفكر في استخدام حقن التفاعل في منتجك القادم؟ بالعمل مع الفريق المناسب، هونغجو، هو بنفس أهمية العمل مع العملية الصحيحة.

تواصل مع الخبراء في هونغجو اليوم والحصول على مدخلاتهم. يمكنك التعرف على المزيد حول عملية تصنيع RIM وما يمكن أن تفعله للارتقاء بعملك إلى المستوى التالي.