Co to jest formowanie pianki strukturalnej?
Czasami trzeba wyprodukować części, które są większe niż te wykonane z tradycyjnych materiałów. Jak stworzyć te części bez poświęcania wytrzymałości, sztywności i ogólnej jakości? Na szczęście istnieje proste i niedrogie rozwiązanie: pianka strukturalna.

Pianka strukturalna to materiał produkcyjny, który łączy piankowy rdzeń z mocną zewnętrzną „skórą”, zamiast zawsze być mocnym. W porównaniu z tradycyjnymi polimerami (takimi jak poliuretan, poliester czy żywica epoksydowa) jest lekki i elastyczny, zachowując przy tym dobrą wytrzymałość i sztywność. Z pianki strukturalnej można wytwarzać części o niespotykanych dotąd rozmiarach, co prowadzi do rewolucji w produkcji dachów, wewnętrznych i zewnętrznych paneli karoserii, obudów urządzeń medycznych, a nawet desek snowboardowych.

Co to jest pianka strukturalna?
Pianka strukturalna jest materiałem kompozytowym, zwykle termoutwardzalnym (ale może być termoplastycznym) polimerem zmieszanym z obojętnym gazem fizycznym (takim jak azot) lub chemicznym środkiem porotwórczym podczas procesu formowania. Rezultatem nie jest stały materiał, ale „rdzeń” mikroporów o niskiej gęstości i zewnętrzna „skóra” o dużej gęstości. Rdzeń zmniejsza całkowitą wagę materiału, a mocna powłoka zapewnia wytrzymałość i odporność na uderzenia.

Struktura materiału jest podobna do struktury warstwowej, z rdzeniem o niskiej gęstości całkowicie otoczonym skórą o dużej gęstości. Tekstura rdzenia jest często opisywana jako podobna do „gąbki” lub „plastra miodu”. Ze względu na swoją unikalną teksturę rdzenia, pianka strukturalna jest na ogół od 20% do 40% lżejsza niż stałe polimery, aluminium, stal, mieszanki do formowania arkuszy lub inne powszechnie stosowane materiały.

Ze względu na swoją mniej wytrzymałą naturę materiałem bazowym używanym do produkcji pianki strukturalnej jest zazwyczaj polimer termoplastyczny, a nie materiał termoutwardzalny. Powszechnie stosowane tworzywa termoplastyczne obejmują między innymi: poliuretan, poliwęglan, polieter fenylenowy (Noryl), politereftalan butylenu (Valox) i akrylonitryl-butadien-styren.

Proces formowania pianki strukturalnej
Proces formowania części z pianki strukturalnej jest bardzo podobny do tradycyjnych metod reaktywnego formowania wtryskowego. Przechowuj dwa składniki, takie jak poliol i izocyjanian (są one połączone w celu wytworzenia poliuretanu), w oddzielnym pojemniku w postaci płynnej. Miesza się je razem, tworząc żywicę, którą następnie wtryskuje się do wcześniej przygotowanej formy i utwardza ​​w wyniku reakcji chemicznej.

Istnieje jednak istotna różnica w produkcji pianki strukturalnej zamiast stałych polimerów. Oprócz polioli i izocyjanianów podczas procesu wtrysku do mieszaniny dodaje się gazy obojętne lub chemiczne środki porotwórcze. Zmienia to charakter reakcji chemicznej, która ostatecznie zachodzi.

W porównaniu ze standardowym reaktywnym formowaniem wtryskowym poliuretanu, stosuje się mniej poliolu i izocyjanianu, więc żywica nie wypełni całkowicie formy. Zamiast tego gaz lub środek porotwórczy jest aktywowany przez reakcję między dwoma składnikami. Rozszerza się, wypełniając pianką pustą przestrzeń formy. Tworzy to teksturę „plastra miodu”, a wewnętrzny rdzeń pianki strukturalnej jest dobrze znany. Kiedy elementy powierzchniowe stykają się ze ścianką formy, zapadają się, tworząc mocną powłokę wokół zewnętrznej strony materiału.