Čo je tvarovanie štrukturálnej peny?
Niekedy je potrebné vyrábať diely, ktoré sú rozmerovo väčšie ako diely vyrobené z tradičných materiálov. Ako vytvoriť tieto diely bez obetovania sily, tuhosti a celkovej kvality? Našťastie existuje jednoduché a cenovo dostupné riešenie: štrukturálna pena.

Štrukturálna pena je výrobný materiál, ktorý spája penové jadro so silnou vonkajšou „kožou“ namiesto toho, aby bol vždy pevný. V porovnaní s tradičnými polymérmi (ako je polyuretán, polyester alebo epoxidová živica) je ľahký a flexibilný, pričom si zachováva dobrú pevnosť a tuhosť. Štrukturálna pena môže produkovať diely bezprecedentných rozmerov, čo vedie k revolúcii vo výrobe striech, vnútorných a vonkajších panelov karosérie, škrupín zdravotníckych pomôcok a dokonca aj snowboardov.

Čo je štrukturálna pena?
Štrukturálna pena je kompozitný materiál, zvyčajne termosetový (ale môže byť termoplastický) polymér zmiešaný s inertným fyzikálnym plynom (ako je dusík) alebo chemickým nadúvadlom počas procesu tvarovania. Výsledkom nie je pevný materiál, ale mikropórové „jadro“ s nízkou hustotou a vonkajšia „pokožka“ s vysokou hustotou. Jadro znižuje celkovú hmotnosť materiálu, zatiaľ čo pevná koža ho udržuje pevný a odolný voči nárazom.

Štruktúra materiálu je podobná sendvičovej štruktúre, pričom jadro s nízkou hustotou je úplne obklopené šupkou s vysokou hustotou. Textúra jadra sa často popisuje ako „špongia“ alebo „medový plást“. Vďaka svojej jedinečnej štruktúre jadra je štrukturálna pena vo všeobecnosti o 20 % až 40 % ľahšia ako pevné polyméry, hliník, oceľ, zmesi na formovanie plechov alebo iné bežne používané materiály.

Kvôli svojej menej robustnej povahe je základným materiálom používaným na výrobu štrukturálnej peny zvyčajne skôr termoplastický polymér než termosetový materiál. Bežne používané termoplasty zahŕňajú, ale nie sú obmedzené na: polyuretán, polykarbonát, polyfenylénéter (Noryl), polybutyléntereftalát (Valox) a akrylonitrilbutadiénstyrén.

Proces formovania štrukturálnej peny
Proces formovania dielov so štruktúrnou penou je veľmi podobný tradičným metódam reaktívneho vstrekovania. Uchovávajte dve zložky, ako je polyol a izokyanát (sú spojené na výrobu polyuretánu), v oddelenej nádobe v tekutej forme. Zmiešajú sa za vzniku živice, ktorá sa potom vstrekuje do vopred pripravenej formy a vytvrdzuje chemickou reakciou.

Existuje však dôležitý rozdiel vo výrobe štruktúrnej peny a nie pevných polymérov. Okrem polyolov a izokyanátov sa do zmesi počas procesu vstrekovania pridávajú inertné plyny alebo chemické nadúvadlá. To mení povahu chemickej reakcie, ktorá nakoniec nastane.

V porovnaní so štandardným pevným polyuretánovým reaktívnym vstrekovaním sa používa menej polyolu a izokyanátu, takže živica úplne nevyplní formu. Namiesto toho sa plyn alebo nadúvadlo aktivuje reakciou medzi dvoma zložkami. Roztiahne sa a vyplní prázdny priestor formy penou. To vytvára "medovú" textúru a vnútorné jadro štrukturálnej peny je dobre známe. Keď sú povrchové prvky v kontakte so stenou formy, zrútia sa a vytvoria pevnú pokožku okolo vonkajšej strany materiálu.