Co je tvarování strukturální pěny?
Někdy je potřeba vyrobit díly, které jsou rozměrově větší než díly vyrobené z tradičních materiálů. Jak vytvořit tyto díly bez obětování pevnosti, tuhosti a celkové kvality? Naštěstí existuje jednoduché a dostupné řešení: strukturální pěna.

Strukturální pěna je výrobní materiál, který spojuje pěnové jádro se silnou vnější "kůží" namísto toho, aby bylo vždy silné. Ve srovnání s tradičními polymery (jako je polyuretan, polyester nebo epoxidová pryskyřice) je lehký a pružný, přičemž si zachovává dobrou pevnost a tuhost. Strukturální pěna dokáže vyrábět díly nebývalých rozměrů, což vede k revoluci ve výrobě střech, vnitřních a vnějších panelů karoserie, skořepin lékařských přístrojů a dokonce i snowboardů.

Co je strukturální pěna?
Strukturální pěna je kompozitní materiál, obvykle termosetový (ale může být termoplastický) polymer smíchaný s inertním fyzikálním plynem (jako je dusík) nebo chemickým nadouvadlem během procesu formování. Výsledkem není pevný materiál, ale mikropórové „jádro“ s nízkou hustotou a vnější „kůže“ s vysokou hustotou. Jádro snižuje celkovou hmotnost materiálu, zatímco silná kůže jej udržuje pevný a odolný proti nárazu.

Struktura materiálu je podobná sendvičové struktuře, s jádrem s nízkou hustotou zcela obklopeným povrchem s vysokou hustotou. Textura jádra je často popisována jako podobná „houbě“ nebo „voštinové“. Díky své jedinečné struktuře jádra je strukturální pěna obecně o 20 % až 40 % lehčí než pevné polymery, hliník, ocel, lisovací hmoty nebo jiné běžně používané materiály.

Vzhledem ke své méně robustní povaze je základním materiálem používaným k výrobě strukturální pěny obvykle spíše termoplastický polymer než termosetový materiál. Běžně používané termoplasty zahrnují, ale nejsou omezeny na: polyuretan, polykarbonát, polyfenylenether (Noryl), polybutylentereftalát (Valox) a akrylonitrilbutadienstyren.

Proces formování strukturální pěny
Proces formování dílů pomocí strukturální pěny je velmi podobný tradičním metodám reaktivního vstřikování. Uchovávejte dvě složky, jako je polyol a isokyanát (jejich spojením vzniká polyuretan), v samostatné nádobě v kapalné formě. Smíchají se za vzniku pryskyřice, která se následně vstříkne do předem připravené formy a vytvrdí chemickou reakcí.

Existuje však důležitý rozdíl ve výrobě strukturální pěny spíše než pevných polymerů. Kromě polyolů a isokyanátů se do směsi během procesu vstřikování přidávají inertní plyny nebo chemická nadouvadla. To mění povahu chemické reakce, která nakonec nastane.

Ve srovnání se standardním pevným polyuretanovým reaktivním vstřikováním se používá méně polyolu a isokyanátu, takže pryskyřice zcela nevyplní formu. Místo toho je plyn nebo nadouvadlo aktivováno reakcí mezi dvěma složkami. Roztahuje se a vyplňuje prázdný prostor formy pěnou. Tím se vytvoří "voštinová" textura a vnitřní jádro ze strukturální pěny je dobře známé. Když jsou povrchové prvky v kontaktu se stěnou formy, zhroutí se a vytvoří silnou vrstvu kolem vnější strany materiálu.