Mitä on rakenteellinen vaahtomuovaus?
Joskus joudut valmistamaan osia, jotka ovat suurempia kuin perinteisistä materiaaleista valmistetut. Kuinka luoda nämä osat tinkimättä lujuudesta, jäykkyydestä ja yleisestä laadusta? Onneksi on olemassa yksinkertainen ja edullinen ratkaisu: rakennevaahto.
Rakennevaahto on valmistusmateriaali, joka yhdistää vaahtomuoviytimen vahvaan ulkoiseen "kuoreen" sen sijaan, että se olisi aina vahva. Perinteisiin polymeereihin (kuten polyuretaaniin, polyesteriin tai epoksihartsiin) verrattuna se on kevyt ja joustava, säilyttäen samalla hyvän lujuuden ja jäykkyyden. Rakennevaahto voi tuottaa ennennäkemättömän kokoisia osia, mikä johtaa vallankumoukseen kattojen, sisä- ja ulkokorin paneelien, lääketieteellisten laitteiden kuorien ja jopa lumilautojen tuotannossa.
Mikä on rakennevaahto?
Rakennevaahto on komposiittimateriaalia, yleensä lämpökovettuvaa (mutta voi olla termoplastista) polymeeriä, johon on sekoitettu inerttiä fyysistä kaasua (kuten typpeä) tai kemiallista vaahdotusainetta muovausprosessin aikana. Tuloksena ei ole kiinteää materiaalia, vaan pienitiheyksinen mikrohuokos "ydin" ja tiheä ulkoinen "iho". Ydin vähentää materiaalin kokonaispainoa, kun taas vahva kuori pitää sen vahvana ja iskunkestävänä.
Materiaalin rakenne on samanlainen kuin sandwich-rakenne, ja matalatiheyksinen ydin on täysin korkeatiheyksisen kuoren ympäröimä. Ytimen rakennetta kuvataan usein samankaltaiseksi kuin "sieni" tai "hunajakenno". Ainutlaatuisen ydinrakenteensa ansiosta rakennevaahto on yleensä 20–40 % kevyempää kuin kiinteät polymeerit, alumiini, teräs, levymuovausmassat tai muut yleisesti käytetyt materiaalit.
Vähemmän kestävän luonteensa vuoksi rakennevaahdon valmistuksessa käytetty perusmateriaali on yleensä termoplastista polymeeriä eikä lämpökovettuvaa materiaalia. Yleisesti käytettyjä kestomuoveja ovat, mutta niihin rajoittumatta: polyuretaani, polykarbonaatti, polyfenyleenieetteri (noryyli), polybuteenitereftalaatti (Valox) ja akryylinitriilibutadieenistyreeni.
Rakenteellinen vaahtomuovausprosessi
Osien muovausprosessi rakennevaahdolla on hyvin samanlainen kuin perinteiset reaktiiviset ruiskuvalumenetelmät. Säilytä kaksi ainesosaa, kuten polyoli ja isosyanaatti (ne yhdistetään polyuretaaniksi), erillisessä astiassa nestemäisessä muodossa. Ne sekoitetaan yhteen hartsiksi, joka sitten ruiskutetaan esivalmistettuun muottiin ja kovetetaan kemiallisella reaktiolla.
Rakenteellisen vaahdon valmistuksessa on kuitenkin tärkeä ero kiinteiden polymeerien sijaan. Polyolien ja isosyanaattien lisäksi seokseen lisätään inerttejä kaasuja tai kemiallisia vaahdotusaineita ruiskutusprosessin aikana. Tämä muuttaa lopulta tapahtuvan kemiallisen reaktion luonnetta.
Verrattuna tavanomaiseen kiinteään polyuretaanireaktiiviseen ruiskuvaluon, polyolia ja isosyanaattia käytetään vähemmän, joten hartsi ei täytä muottia kokonaan. Sen sijaan kaasu tai vaahdotusaine aktivoituu kahden komponentin välisessä reaktiossa. Se laajenee ja täyttää muotin tyhjän tilan vaahdolla. Tämä luo "hunajakennoisen" tekstuurin, ja rakenteellisen vaahdon sisäydin tunnetaan hyvin. Kun pintaelementit ovat kosketuksissa muotin seinään, ne sortuvat ja muodostavat vahvan kuoren materiaalin ulkopinnan ympärille.
