Hvad er strukturel skumstøbning?
Nogle gange skal du fremstille dele, der er større i størrelse end dem, der er lavet med traditionelle materialer. Hvordan skaber man disse dele uden at ofre styrke, stivhed og overordnet kvalitet? Heldigvis er der en enkel og overkommelig løsning: strukturskum.
Strukturskum er et fremstillingsmateriale, der parrer skumkernen med en stærk ekstern "hud" i stedet for altid at være stærk. Sammenlignet med traditionelle polymerer (såsom polyurethan, polyester eller epoxyharpiks) er den let og fleksibel, samtidig med at den bevarer god styrke og stivhed. Strukturskum kan producere dele af hidtil usete dimensioner, hvilket fører til en revolution i produktionen af tage, indvendige og udvendige karosseripaneler, skaller til medicinsk udstyr og endda snowboards.
Hvad er strukturskum?
Strukturskum er et kompositmateriale, normalt en termohærdende (men kan være termoplastisk) polymer blandet med en inert fysisk gas (såsom nitrogen) eller et kemisk blæsemiddel under støbeprocessen. Resultatet er ikke et fast materiale, men en lavdensitets mikropore-"kerne" og en ydre "skin" med høj densitet. Kernen reducerer materialets samlede vægt, mens den stærke hud holder det stærkt og slagfast.
Materialets struktur ligner en sandwichstruktur, med en lavdensitetskerne fuldstændig omgivet af en højdensitetshud. Kernens tekstur beskrives ofte som ligner "svamp" eller "honningkage". På grund af sin unikke kernetekstur er strukturskum generelt 20% til 40% lettere end faste polymerer, aluminium, stål, pladestøbningsmasser eller andre almindeligt anvendte materialer.
På grund af dets mindre robuste natur er grundmaterialet, der bruges til at fremstille strukturskum, sædvanligvis en termoplastisk polymer snarere end et termohærdende materiale. Almindeligt anvendte termoplaster omfatter, men er ikke begrænset til: polyurethan, polycarbonat, polyphenylenether (Noryl), polybutylenterephthalat (Valox) og acrylonitrilbutadienstyren.
Strukturel skumstøbningsproces
Processen med at danne dele med strukturskum ligner meget traditionelle reaktive sprøjtestøbningsmetoder. Opbevar de to ingredienser, såsom polyol og isocyanat (de kombineres til at producere polyurethan), i en separat beholder i flydende form. De blandes sammen for at danne en harpiks, som derefter sprøjtes ind i en præ-forberedt form og hærdes ved kemisk reaktion.
Der er dog en vigtig forskel på at producere strukturskum frem for faste polymerer. Ud over polyoler og isocyanater tilsættes blandingen inerte gasser eller kemiske blæsemidler under injektionsprocessen. Dette ændrer karakteren af den kemiske reaktion, der i sidste ende opstår.
Sammenlignet med standard fast polyurethan reaktiv sprøjtestøbning, bruges mindre polyol og isocyanat, så harpiksen ikke vil fylde formen helt. I stedet aktiveres gassen eller blæsemidlet ved reaktionen mellem de to komponenter. Det udvider sig og fylder det tomme rum i formen med skum. Dette skaber en "honeycomb" tekstur, og den indre kerne af strukturskum er velkendt. Når overfladeelementerne er i kontakt med formvæggen, falder de sammen og danner en stærk hud omkring ydersiden af materialet.
