PU薄膜的模内发泡

PU薄膜的模内发泡

PU薄膜的模内发泡 2011： 智能化复合材料在汽车工业中越来越受到欢迎，这不仅是因为可以减轻车辆重量，而且还更经济、设计自由度大和其他技术优势。模内发泡薄膜技术代表着一类很有前途的复合材料，将塑料薄膜和稳定的聚亚胺酯模内成型薄膜结合在一起具有很多优点，它们将质轻、稳定和高品质外观结合起来，使得昂贵的上漆工序变得多余。 成本低且表面性能好 成膜工艺已被广泛用于汽车工业中，在其他领域也有很好的应用前景。为了得到“以尽可能低的成本获得优良的表面性能”的结果，塑料制造商以及其他领域的产品加工者费尽心思，现在通过模内注射涂膜与模内发泡技术相结合或者单独使用，可以很好地解决这个问题。虽然通过选用高质量的薄膜以及先进的加工技术，成膜工艺已成功地用于汽车制造，但是要在其他领域中得到推广，还需进一步满足“表面性能优良”和“原材料便宜，加工费用低”等要求。

意大利GMP公司生产的两层聚亚安酯和一层高性能的热塑料薄膜通过两步成型法制成的四层冰箱前部外壳就是其中一例。其核心工艺是利用真空热铸模技术使一层4毫米厚的热塑性微孔Baydur 60与塑料薄膜在模具内发泡，Baydur 60是由德国Bayer 聚合物生产的一种抗冲击性能优异的PU材料制得， 即使不添加其他增强材料，也可以制得不易变形的板材。接下来，在这层外板和箱体内板之间插入一层PU绝缘泡沫。 可以看出，这种被GMP公司称为FPT（PU材料成膜技术）的工艺具有很多的优点。由于采用了深度成型技术，可着色的膜材料具有非常优良的表面性能，可以省去后续的喷漆工艺，相比需要喷漆的传统PU RIM工艺，成本可降低30％，自动化程度高的FPT技术提高了生产效率，使用FPT技术还使产品设计师可以充分利用PU的优点，并且可以增加复合材料中聚亚胺酯部分的厚度。另外，成型件的尺寸可以根据需要向注塑成型中热塑性材料一样有较大的调整自由。 通过纤维强化进一步拓展应用前景 现在，这种模内涂膜发泡技术生产的高效聚亚胺酯发泡材料可以用于家居用品、浴室以及高级娱乐场所的电器产品，进行纤维强化后还可以进一步拓宽其应用领域，这也是GMP公司所开发的FFT（纤维增强聚亚胺酯涂膜）技术的要点所在，该公司已经获得了这项技术的专利。 GMP公司的研究人员满足了建筑设备和农用机械产业的要求，如： 降低了成型件的重量和成本 提高了生产效率 表面美观 机械性能好 质量均一 热膨胀系数与金属相近，方便加工 如其它聚合物材料一样，添加纤维材料可有效地提高树脂产品的强度，并使成型件不易变形。这样，纤维增强PU材料即使制成薄壁件也有很高的机械性能。利用FFT工艺生产的薄壁注塑件可以获得高的韧度值且重量轻。 为了获得相同的结构刚性，FFT工艺生产的注塑件比SMC工艺生产的产品略厚一些。但是FFT工艺生产的PU产品的密度更低（由1.8kg/cm3降为1.35 kg/cm3），因此产品的重量有显著的降低。另外低密度材料通过FFT工艺制得的产品的抗冲击性能与SMC工艺产品基本相同。 除此以外，FPT工艺制得的产品还具有表面硬度高，化学稳定性好，电学性能优良，以及热碰撞系数低，隔音、绝热性能优良等特点。 快捷的喷雾生产工艺 FFT生产工艺是由已被广泛应用的PU RRIM工艺演化而来的。首先将玻璃纤维裁剪成不同的长度后加入到以Baydur 60 聚亚安酯树脂为主的混合物中，而后通过机械喷雾的方法涂覆到开放式模具底层的热塑性塑料薄膜上。通常玻璃纤维的含量为15%-40%，长度为25-50mm；也可以根据具体要求灵活的改变纤维的长度和含量。最后，封闭模具并使聚亚安酯在模具内发泡、固化，而后与底层薄膜牢固的粘结在一起，即使在高温下也不剥离。 FFT工艺继承了PU RRIM方法的许多优点，例如可以灵活调节成型件的厚度，以获得其力学稳定性，一般无需再添加金属增强材料，但是，如果有必要，还是可以添加的。 连接部件例如螺母、绞链等也可以通过聚亚安酯的发泡来制备。通过调节纤维的长度和含量，可以根据客户要求生产出具有不同弹性、强度和抗冲击性能的部件，因而FFT工艺具有很好的适应性，对应力集中的地方也可以通过改变纤维的长度和含量来进行加固。 高性价比的薄膜 目前FFT工艺选用的树脂基材为PVC或PET－G，有多种颜色和表面质量可供选择。在涂膜成型前，采用高性能的丙烯酸涂层可以使薄膜的表面具有从不透明直到高光泽（反射角超过60o时达到85％以上），优良的表面硬度和／或抗刮擦性能（＞铅笔硬度F），和化学稳定性（如清洗剂和FFT工艺值得的薄膜还具有很高的硬度、抗刮擦性（铅笔硬度为F），以及很好的化学稳定性（耐清洗剂及酒精）。在成形过程中，可见的涂膜用一层可撕去的、50毫米厚的PE-LD薄膜遮盖住对于室外应用的板材，GMP公司以PVDF作为薄膜基材，成形件具有下列特征： 表面光泽度高达80%（60o的反射角） 紫外线照射下光泽度下将不超过4% 表面硬度级别超过铅笔硬度F 表面耐油时间超过24小时 表面耐烃时间不少于24小时 表面耐水时间超过100小时 耐酸（15%）和耐碱（15%）性能好 玻纤增强聚亚胺酯与内外两层薄膜结合得非常好，不易剥离。 产能高 由于省去了喷漆步骤，FFT工艺以及FPT工艺得到的产品都有一定的成本优势。而且，与传统的SMC、金属或其它聚合材料注塑成型以及RIM工艺相比，FFT工艺的生产周期更短。在一条仅有四个工序的简单生产线上，经过薄膜的深度成型以及Baydur模内发泡等步骤，按照一天两个轮班计算，每条生产线上每天可以制得100到120件产品，也就是说这样一条生产线的年生产能力就达到100，000件。 小的模具和低的起始成本增加了这种供需的经济性优势，而FFT工艺的模内压力低，因此可以使用铝制模具进行注塑。这不仅降低了成本，而且使工厂可以各具市场的变化作出及时的反应。 FFT工艺使成膜技术的应用领域更加广泛，因为成膜技术要求稳定性高，成本低，产品的表面质量好，但不用达到A级标准。也完全符合要求。目前FFT工艺应用最好的领域是建筑设备和农业机械，例如制备挖掘机的外壳，此时表面涂层是否鲜亮并不主要，重要的是薄膜表面质量的可靠、较轻的重量以及低廉的生产成本。 不喷漆也坚固光洁 GMP公司为日本Komatsu公司制备的挖掘机外壳显示，通过FFT技术，不使用喷漆工艺也可以制得坚固、光洁的表面。这些大尺寸的车辆外壳以前是用RIM工艺生产的，之所以改用FFT工艺，一方面是为了进一步降低成本，另一方面是为了使外壳的表面性能更加稳定。 传统的RIM工艺是将外壳做成单一部件，内部的一层以后贴上去。FFT工艺则是分别制备出两边和上面的壳体，然后在发泡插孔中置入胶粘剂，通过化学方法将各个部件粘结起来。RIM工艺制备的外壳两边部分不够坚固，因而通不过抗冲击实验要求。新外壳的优点是壳体侧边都是由玻纤增强材料制得，坚固耐用。

与SMC工艺相比，FFT工艺制得的产品成本更低，机械强度也更好，因而能够被广泛的接收。尺寸为740mm×1500mm×750mm，重约12kg的挖掘机外壳的厚度只有3.5-4mm，要达到这样的机械强度，SMC工艺制备的产品必须要重得多。通过落体实验也能看出FFT工艺产品的坚固性优于SMC工艺产品。FFT工艺产品的韧性强，发生小的碰撞事故时也不会破裂。而且FFT工艺产品的耐刮擦性能也很好，适合于野外作业或者用作地面材料。 正如预想的那样， FFT工艺制备的挖掘机外壳的价格非常有竞争力。因为在整个生产过程中，模具所需成本低（铝制模具），生产效率高，表面不需要喷漆，与SMC工艺产品相比，成本降低达30%左右。 环境友好性也是FFT工艺值得一提的优点。由于革除了喷漆工艺，整个生产过程中没有使用任何溶剂，使得FFT工艺的污染更小。FFT工艺产品的重量低，成本小，机械强度高，而且几乎没有环境污染，因此FFT工艺产品将广泛用于建筑设备和农业机械外壳的制备。

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