抗沖擊、輕盈、低成本聚氨酯的內模箔片發泡
時間:2005-07-06
智能型配方的復合材料在汽車業正被越來越多的人所關注。這種發展的驅動力不只是在某些時候它有可能實現真正的重量減輕。實實在在的主要原因也是因為通過持續地應用先進的配方概念所帶來的經濟上優點。這里的關鍵詞是綜合功能的可能性和模塊化日增的趨勢。 內模發泡箔片代表著一種特別具有前途的材料組成。將塑料箔片與聚氨酯內模箔片結合在一起的組成現在產生出一種令人注意的性能。它們結合了輕質、高穩定性和高品質表面，這令費錢的上漆步驟顯得多余。
低成本下的高品質表面
箔片技術在汽車技術以外有著實在的未來潛能，現在已經達到運行成熟境界。“表面質量優良，但成本要盡可能低”的困境使目標沖突的塑料工程師們坐在一起，這可以通過內模箔片注塑和內模發泡得到完美解決。依靠高品質箔片成功應用，這種方法已經被帶入到汽車領域，在其它領域中，一方面它有賴于在原料和箔片成本之間找到經濟上的平衡，而另一方面有賴于在表面質量上的要求。
由4層材料組合所構成的冰箱前門是一個例子（圖1），意大利GMP公司以兩步法生產出來的，借助了兩個聚氨酯系統和優質熱塑性箔片。在這里，核心生產步驟是利用真空熱成型方法的熱塑性箔片內模發泡，箔片的4mm厚層由拜耳出品的微孔Baydur60所組成。一個抗彎折的碗狀物在這里形成，甚至不需要額外的嵌入式增強物，這個碗也是非常穩定的。在隨后的制造步驟中，PU絕緣泡沫被插入。
在這個被GMP公司叫做FPT（箔狀PU技術）過程的制造方法中，內模箔片發泡的一些優點已經變得清楚。因為這種深拉、隨意著色的箔片有著突出的表面性能，并消除了隨后的上漆步驟，所以與隨后需要費錢上漆的傳統PUrim(反應注塑)相比，生產成本可以降低30%。而且，高度自動化的FPT過程有著較高的生產能力，并為設計師提供了PU的典型優點。所以在復合物的聚氨酯部分中，壁厚有可能出現劇增。除此以外，被塑件的尺寸可以相當隨意地確定。
纖維增強物增加潛力
由此很清楚，利用融合了聚氨酯發泡材料的內模箔片發泡技術幾乎是為家居、衛浴和高檔娛樂電子產品而預定的。如果以纖維增強系統而不是非增強型聚氨酯為參考，它們的潛力被最大地擴展。這實際就是新型FFT（箔狀纖維PU技術）過程的核心點，這也是由GMP公司所開發出來的，并獲得了專利。
GMP公司的開發人員和工程人員滿足了建筑設備和家用機械工業的需求：
◆ 塑件的重量和成本降低；
◆ 工藝的生產能力高；
◆ 良好而美觀的表面；
◆ 高水平的機械性能；
◆ 質量穩定；
◆ 接近金屬的膨脹系數，裝配簡便。
纖維增強物大大地提高了被塑件的強度和尺寸穩定性。增強型PU材料因為良好的機械性能，可以小的壁厚而為人注意。利用FFT技術生產出來的塑件具有適用于小壁厚的高硬度值，圖2在對不同材料的比較中確定這一點。
FFT部件被設計得略厚，目的是獲得相同的“結構性”韌度。在FFT過程中生產出來的PU塑件密度明顯較低，除了較大的塑件厚度，它還提供明顯降低的重量。圖3清楚表明了重量優勢。該圖也表明，FFT塑件與SMC塑件相比，密度較低，而抗沖擊性相同。
FFT塑件還具有的特色有：表面硬度優良、耐化學腐蝕、電氣性能良好、熱膨脹系數低、隔熱隔音效果優良。
易于噴涂處理
在FFT制造方法中，粗紗布上引出的玻纖在混料頭中被計量。隨后利用機械手把混合物噴涂在一個敞開模具中的熱塑性箔片之上。一般的玻纖含量在15-40%之間，一般的纖維長度在25-50mm之間。但是對于特殊用途，可以應用完全不同的量。在施加了這種混合物以后，模具被閉上，聚氨酯發泡、硬化、并與仍保持在較高溫度之下的箔片材料形成一種穩固持久的聯結。
這種PU技術與PU RIM工藝相比已為人所知的優勢可以自然地被用于FFT步驟中。所以壁厚增加可以輕松地形成。加入其它的金屬增強物通常是不必要的，但卻是仍有可能的。
裝配件如螺母和絞鏈自然是由液體聚氨酯發泡而成的，并被牢固地與塑件聯結在一起。利用FFT工藝制作出來的產品另外還展現出更大的多功能性，因為通過變化玻纖含量和玻纖長度，有可能實現顧客定制彈性、強度和沖擊強度的塑件。新工藝的一個優點是 ：可以變化玻纖長度和玻纖含量，同時又把PU混合物施加到熱塑性箔片上。由此，特別受力的地方可以這樣的方式被增強，不會有問題。
性價比高的多功能箔片
FFT技術關注于以PVC或PET-G為基礎的材料，表面質量有著多種選擇。在成形之前自然涂加的高性能聚丙烯酸涂層賜予箔片良好表面性能、優良表面硬度和耐刮性、良好化學品穩定性（如抗清潔劑或乙醇）。在成型過程中，肉眼可見的箔片表面被一片可移動的50mm厚PE-LD箔片所格外保護。
對于外部應用，GMP公司利用的是PVDF材料。合適的被塑件有以下特征：
● 光澤度達80%（反射角60°）；
● 紫外光誘發的光澤損失<4%；
● 表面硬度小于鉛筆F級；
● 與油接觸24小時后無變化；
● 與烴類接觸24小時后無變化；
● 與水接觸100小時后無變化；
● 堿介質中穩定；
● 酸介質中穩定。
玻纖增強型聚氨酯與兩個箔片完美地附著在一起，一片用于內部，一片用于外部，且不會出現分層。
高生產能力
FFT技術和FPT技術完全消除了所有的涂漆步驟。與傳統工藝相比，這產生出較短的整體周期時間。在一個有著四個工位的簡易生產工廠里，每個工位可以一天兩班地生產出100至120個塑件。對于這樣的一個工廠，可以達到10萬只塑件的年度生產能力。
模具小和初始成本低也是這種工藝的令人信服的經濟性。所以聚氨酯技術能夠利用特別經濟的鋁質模具，因為模內壓力低。這不僅在成本計算中變得明顯，而且使加工廠能對變化了的市場趨勢做出更為靈活的反應。
FFT工藝為箔片技術打開了更寬廣的用途，它依靠的是實在的穩定性、極佳的經濟性和優良表面質量，不必符合A級表面的需要。這種用途的一個范例是建筑和農用機械的車身部件，如挖掘機（圖4）或拖拉機（圖5）。這里受關注的焦點不是高光澤的漆層，而首先是持久的表面質量、低重量和經濟性制造。
結實光亮的無漆層表面
主圖顯示的是通過FFT技術，由GMP公司為日本Komatsu公司所制造的挖掘機引擎罩。
這種車輛的大型引擎罩以前是由GMP公司以反應注塑（RIM）聚氨酯而制造出來的。轉而使用FFT制造方法的原因一方面是想塑件有更佳的穩定性，而另一方面是有必要發掘更深入的成本優勢。
在傳統的RIM工藝中，引擎罩是以單一工件被制造出來的。內部填充物隨后被粘結在一起。而現在對于FFT技術，引擎罩的側邊部件和頂部被分別制造，隨后被組裝。新型引擎罩的優點是車子側邊也可用玻纖進行增強。
早在設計階段，FFT塑件就因更為經濟和更能機械承載而受得普遍的歡迎。尺寸740mm×1500mm×750mm、重量12kg的FFT挖掘機引擎罩由三個分開的部件所組成，厚度為3.5至4mm。FFT解決方案的穩固度在跌落試驗中特別清楚地表現出來。FFT引擎罩可承受較高的負荷。FFT引擎罩的表面韌度高得足以經受不嚴重的事故，而不會有損壞。
這項工程中的模內箔片發泡技術在經濟上也是令人信服的。整個生產包括了較低的模具成本（鋁質模具）、利用FFT工藝每班較高的生產量、不用漆層，引擎罩的生產成本可以明顯降下來。根據GMP的內部計算，這些成本約低了30%。
迄今為止尚未討論的一個方面是環境適應性。通過節省后續的涂漆，從而在整個工藝鏈中不含溶劑，所以FFT工藝可以被看作更加不具污染性。所以，不僅因為較輕重量、較低成本和出眾的機械性能，而且因為環境影響性更小，FFT塑件在建筑車輛和農用機械領域可更好地取代傳統的外部件材料。而且，對于那些希望開發出產量高、起動投資少的生產的廠家來說，FFT生產工廠是具有吸引力的。這種車輛的大型引擎罩以前是由GMP公司以反應注塑（RIM）聚氨酯而制造出來的。轉而使用FFT制造方法的原因一方面是想塑件有更佳的穩定性，而另一方面是有必要發掘更深入的成本優勢。
在傳統的RIM工藝中，引擎罩是以單一工件被制造出來的。內部填充物隨后被粘結在一起。而現在對于FFT技術，引擎罩的側邊部件和頂部被分別制造，隨后被組裝。新型引擎罩的優點是車子側邊也可用玻纖進行增強。
早在設計階段，FFT塑件就因更為經濟和更能機械承載而受得普遍的歡迎。尺寸740mm×1500mm×750mm、重量12kg的FFT挖掘機引擎罩由三個分開的部件所組成，厚度為3.5至4mm。FFT解決方案的穩固度在跌落試驗中特別清楚地表現出來。FFT引擎罩可承受較高的負荷。FFT引擎罩的表面韌度高得足以經受不嚴重的事故，而不會有損壞。
這項工程中的模內箔片發泡技術在經濟上也是令人信服的。整個生產包括了較低的模具成本（鋁質模具）、利用FFT工藝每班較高的生產量、不用漆層，引擎罩的生產成本可以明顯降下來。根據GMP的內部計算，這些成本約低了30%。
迄今為止尚未討論的一個方面是環境適應性。通過節省后續的涂漆，從而在整個工藝鏈中不含溶劑，所以FFT工藝可以被看作更加不具污染性。所以，不僅因為較輕重量、較低成本和出眾的機械性能，而且因為環境影響性更小，FFT塑件在建筑車輛和農用機械領域可更好地取代傳統的外部件材料。而且，對于那些希望開發出產量高、起動投資少的生產的廠家來說，FFT生產工廠是具有吸引力的
