聚氨酯和软模具

AZoM与通用塑料制造公司的高级技术总监Mitch Johnson博士讨论了聚氨酯的许多应用和好处，特别是在软工具方面。

您能简要介绍一下通用塑料以及它是如何参与聚氨酯行业的吗?

通用塑料已经经营了70多年，我们一直位于华盛顿州的塔科马。我们生产刚性和柔性泡沫，包括模压泡沫部件和机加工部件。我们生产聚氨酯泡沫已经有几十年了，实际上是从50年代中期开始的。

你能介绍一下聚氨酯和你使用的不同类型的聚氨酯吗?

聚氨酯是一种用途广泛的工业产品，大多数人每天都在使用这些产品。要制造聚氨酯泡沫，你可以混合异氰酸酯，在这种情况下，混合多元醇，使它们在室温下聚合，形成多孔塑料。这个过程需要的能源很少，而且可以利用可再生资源。

聚氨酯在柔性泡沫塑料中使用很多，但涂料也是一个巨大的应用。它们可以是非常灵活，非常坚韧的材料聚氨酯的配方能力是无穷无尽的。欧洲杯足球竞彩你可以将许多组合组合在一起来获得不同的属性。

我们生产很多硬质泡沫，我们被认为是高密度硬质泡沫制造商。我们确实制作了3到4 PCF(每立方英尺磅)的泡沫，但我们也做了很多10到40 PCF的泡沫。在工业上，这被认为是高密度聚氨酯泡沫。

哪些行业通常使用聚氨酯?

硬质聚氨酯泡沫塑料的最大行业是绝缘，包括墙壁、冰箱、冷却器以及汽车应用的绝缘喷泡。

我们所处的行业更适合模具和核心材料。欧洲杯足球竞彩例如制作夹层板，其中有一层玻璃纤维或碳纤维，然后一层泡沫，然后在另一侧有一层相同的碳纤维或玻璃纤维。这种材料的强度和硬度要比纯碳或玻璃纤维的坚固板材要高得多，重量也更轻。正如我之前提到的，我们最大的市场之一是航空航天工业，在这个行业，强度和重量轻是成功的关键。

在这个话题上，与一些传统材料相比，在这些应用中使用聚氨酯有什么好处?欧洲杯足球竞彩

传统上，硬质聚氨酯泡沫可以被认为是合成木材。木材是一种非常坚固的材料，但它携带大量的水分，在密度、强度、树脂含量和腐烂的可能性方面会有很多变化。

我们生产的硬质聚氨酯泡沫是封闭的，所以它不吸收水分，不支持微生物或真菌的生长，如果不受紫外线的影响，它将永远存在。如果设计得当，聚氨酯泡沫核心将在整个部件的使用寿命中保持其性能。

通用塑料公司一般是如何生产这些泡沫的?你们公司在这一领域有何独特之处?

当然，这些都是专有信息，而且我们有特殊的制造流程，但我认为我们想要传达的是，我们是一家垂直整合的公司。我们引进基本的原料，制定我们自己的配方。

我们还可以批量定制产品——这确实是我们的优势之一，能够为客户开发和生产小型、短期的面包库存或薄板库存产品。我们的项目周转非常快。

你能强调一下什么是模具板，你们特别做什么模具板吗?

一般来说，工具基本上是可以制作复合材料或热成型部件的模具或形状。我们的聚氨酯工具是一个低成本，非常快速的方式来制造这些类型的工具。

传统上，这些工具都是由木头或金属制成的，但使用聚氨酯，你可以得到比木头更稳定的尺寸材料，随着时间的推移获得更严格的公差，因为木头当然对环境条件非常敏感，比如热和潮湿。

你可以用聚氨酯加工这些非常复杂的形状，我们的工具板能够保持非常锋利的边缘和保持公差。在我们的材料上也有非常低的残余应力-它们不会在你身上弯曲和移动。欧洲杯足球竞彩

大多数聚氨酯被设计用于相当低的温度，如典型的“湿铺应用”的室温，或低温固化预浸料。所以在过去的几年里，我们一直在研究泡沫聚合物用于更高温度的过程。这允许使用更广泛的复合基体树脂和固化要求。

你能详细讲讲为什么要使用软工具而不是金属工具吗?

最大的驱动因素是项目成本。加工或成型铝工具是非常昂贵的，耗时的，这也是一个挑战，做一个非常大的铝工具，因为你总是有接缝在一起，然后你有一个潜在的真空泄漏。

此外，例如，如果你只打算制作1-4个零件，使用像INVAR这样的金属材料将是非常昂贵和耗时的。这就是使用软工具的原因，因为你可以很快地加工它，密封它，然后把一个零件拉下来。与使用铝或金属工具相比，这使得它在原材料方面的成本更低。欧洲杯足球竞彩然而，泡沫工具通常不能保持INVAR工具能够保持的非常紧的公差，总是有权衡。由于耐用性和可重复性，金属工具传统上用于更大规模的零件加工。

为什么治疗时间对成功至关重要?

用于工具的聚氨酯泡沫通常范围在20 PCF到50 PCF之间，它们是比铝更好的绝缘体。铝当然是导热的(大约4000比20 pcf PU泡沫塑料大)，所以你可以从复合材料的两面固化，你也可以更快地冷却它。

聚氨酯泡沫是很好的隔热材料，所以它只能看到暴露在热空气中的一侧的热量。所以需要更长的时间来固化零件，因为你通常需要更慢的温度和更长的停留时间来达到适当的固化复合零件。

在“冷却”方面，泡沫的外部表面比内部更热。这导致泡沫的外表面膨胀更多。当烤箱或高压釜开始冷却时，泡沫的外壳开始比表面以下的温暖泡沫更快。这是由于泡沫的导热系数低。如果你冷却得太快，外壳可能会开裂，需要修复。

工程师选择使用泡沫作为工具基板时，需要考虑到热膨胀，以及将热量移进和移出泡沫的能力。我们通常建议要求一个小的泡沫测试块，我们首先对其进行一些快速测试，以验证您想要使用的固化周期。这是验证计算的最佳方法。

展望未来，在工具或聚氨酯方面是否有任何进展?

几年前，我们开始销售一种名为FR-4700的产品，这种材料由高温树脂制成，可以处理高级复合材料部件所需的高温固化周期。市场上很少有其他产品能像它那样成本低、可快速加工、易于操作。

有了该产品，复合工具可以由使用BMI基体树脂的整体泡沫母材制成。

所以接下来，我们要做的是减少热膨胀并增加热导率这样工具就更符合最终的形状，所以需要计算的补偿就更少了。热导率的增加也会缩短循环时间。这就是通用塑料公司未来的发展方向——低成本、具有更类似金属特性的软工具。

总而言之，能够根据过程的预期结果调整泡沫的性能是我们的优势之一。这是我们想鼓励顾客一直提出的要求。如果他们需要的流程不适合当前的产品，我们可以讨论他们真正需要流程做什么，并与他们一起开发。

关于米切尔约翰逊

Mitch Johnson博士是通用塑料制造公司的高级技术总监，拥有15项专利。在此职位上，他领导新产品开发，并推动公司先进材料和工艺的持续改进。欧洲杯足球竞彩作为公司研发团队的负责人，Mitch管理着一支由化学家和技术人员组成的团队，并与客户合作开发满足特定要求和应用的产品。Mitch于2008年从3M公司加入General Plastics。

作为一名产品开发人员，他创造了许多涂料、保护材料和泡沫。欧洲杯足球竞彩他在犹他大学(University of Utah)获得博士学位，在有机化学领域进行论文工作，并在洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)进行博士后研究，研究有机金属镧系化学。