Структурная пена: состав, прочность и применение

Структурная пена — термин, описывающий широкий спектр материалов с микроклеточной структурой. Эти высокоформовкующие материалы обычно образуются уникальным пенированием и классифицируются как прочные, долговечные и экстремально лёгкие. Поэтому структурные пены не являются твёрдыми материалами, а состоят из сотовой или пенистой внутренней структуры, окружённой твёрдой внешней оболочкой — похоже на структуру черствого хлеба или сыра с дырками.

Из чего состоит структурная пена?

Структурные пены можно найти во многих материалах, способных образовать клеточное ядро и жёсткую оболочку — как на примерах. В случае пластиков существуют два типа структурных пен: термореактивных и термопластиков. Термопласты, такие как нейлон, акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS) и полипропилен (PP), обычно образуются путем пенирования расплавленного материала с инертным газом в классическом процессе литья под давлением. Термореактивные материалы, такие как полиуретаны, получаются химической реакцией полиолов и диизоцианатов. Термореактивные полиуретаны часто превращают из твёрдого в пену добавлением пенителей в процессе реакционного литья под давлением (RIM). Иногда используют добавки для адаптации физических свойств уретана под конкретные требования дизайна и производительности. Поэтому термореактивные пласты часто предпочтительнее термопластов за свободу проектирования и настраиваемые свойства для улучшения производительности.

Процесс формовки структурной пены

Существует несколько производственных методов для изготовления изделий из структурной пены, таких как литьё под давлением и реакционное литьё под давлением (RIM). Сравнивая их, RIM используется в сочетании с термореактивными материалами и никогда с термопластами. Оба процесса подходят для крупных жёстких изделий и компонентов, но RIM обычно предлагает большую свободу проектирования, выбор материалов и надёжные физические свойства, особенно для малых и крупных серий. Другие ключевые особенности RIM: значительная толщина стенок, формовочные ребра, инкапсулированные вкладыши и уникальные поверхностные финиши. Узнайте больше о дизайнерских преимуществах RIM для вашего продукта из структурной пены, нажмите здесь.

Как использовать структурную пену в дизайне продукта

Основное применение структурных пен — оболочки или корпуса для приложений, требующих высокой эстетики и жёстких, но лёгких свойств. Ниже пример креативного использования структурной пены в аппарате для диализа для достижения точных требований дизайна и производительности.

Проблема: Крупный международный OEM медицинских устройств обратился к MPC за разработкой оболочек для защиты системы и улучшения эстетики продукта. Новая линейка высококлассных аппаратов для диализа содержала множество нежных электронных компонентов, также требовавших экранирование электромагнитных помех (EMI) для обеспечения оптимальной работы.

Решение: Через наш процесс RIM MPC изготовил лёгкий корпус из структурной пены 70D с инкапсулированными вкладышами и шелкографической печатью. Для соответствия требованиям производительности MPC нанес специализированную EMI-экранирующую краску на внутреннюю сторону оболочек.

Результат: MPC предложил полное покрасочное покрытие, соответствующее эстетическим требованиям заказчика, включая EMI-экранирование. Это позволило OEM успешно расширить бизнес по диализу, особенно во время пандемии COVID-19, спровоцировавшей рост спроса. Партнёрство с MPC позволило масштабировать производство в условиях кризиса здравоохранения.

Если структурная пена является ключевым материаловым требованием в вашем дизайне, её можно легко адаптировать вашим производителем термореактивного полиуретана RIM. Для помощи с материалом заполните наш инструмент дизайна здесь или нажмите кнопку ниже, чтобы начать свою идею кастомного полиуретана.