塑料机械网-聚氨脂复合材料应用新进展

聚氨脂复合材料应用新进展

低成本的PUR木材
　　聚氨酯复合材料在市场上的商业应用开始进入到一个崭发展阶段,新出现的PUR木材刚一进入市场便以卓越的综合性能、极具竞争力的价格成为复合材料行业内的一大亮点。
　　由位于美国加利福尼亚州的Century roducts LLC制造的Lifetime木材是一种新型木塑材料、在生产过程中使用拜耳材料科技的Baydur PUR系统。据介绍，Lifetime木材是运用一种连续生产工艺所制造出来的第一种PUR木材。这种即将申请专利的连续生产工艺包含一种特殊的成型单元，此单元带有一系列输送装置，这些输送装置利用压力来生成纹理、形状尺寸和其他物理特征。飘尘是电气厂产生的废物，其重量占材料总重量的65％。据该公司的商务部门高级负责人James Mahler介绍，来自Headwaters Resources 的飘尘是一种廉价的高密度填充物，可以用来降低材料成本。
　　与普通木材或其他同类的复合材料不同，PUR木材结合了较高强度、良好的柔韧性和极佳的防吸水性（吸水率只有约0.41％）。由于材料的高强度和抗凹性，2in*6in(lin=25.4mm)的PUR木材可以用于制造长度为24in的横跨梁。与之相比，普通的复合材料只可以制造长度为16-19in的横跨梁。据称，应用PUR木材可以节省多达30％的基础成本。
　　Lifetime木材主要用于美国的西部市场以制造装饰物和围栏。其2.15美元/in的价格与其他塑性木材2.45美元/in的价格相比，显得非常有竞争力。Century Pruducts公司还表示，这种新材料在围栏应用方面将具有非常广阔的发展前景。

高性能的PUR多用杆
　　一直以来，玻纤增强多用杆（特别是输电杆）市场都是由聚酯复合材料所占据。而现在PUR复合材料也开始在这一应用领域中崭露头角。例如，位于加拿大卡尔加里的RS Technologies公司使用其PUR树脂和专有的缠绕法工艺制造出Rstandard组合复合材料专用杆，其长度为135ft(1ft=30.48cm)。RS Technologies公司表示，这是复合材料在输电杆上的首次应用，并且公司下在对长度为200ft的输电杆进行研制。
　　在Rstandard多用杆中，内层由芳香型PUR树脂制成，外层由脂族PUR树脂制成，最外层材料可以抵挡紫外线，因此可省去对表面覆盖涂层的麻烦，从而节省劳力和材料成本。据介绍，双组分PUR材料是100％的固体，并且不含VOC和HAP。它比聚酯、乙烯脂及环氧树脂具有更高的强度和硬度，并提供更大的强度重量比。另外，专利的fiber-placement技术减少了加强件的数量，使杆的强度可以基本等于甚至超过那些由传统热固复合材料制造的杆。
　　据公司的技术官员Mark Warren 介绍，RS Technologies的专利缠绕可以实现零度缠绕，可以将玻纤增强材料完好地放入杆的轴向平面中，而普通缠绕法可实现的最小缠绕角度仅为7-8度。通过对玻纤和树脂混合布局进行优化，可以降低杆的重量。该制造系统将许多不同的特点结合起来，可以在1H内缠绕1T的材料。在多数情况下，标准轴、加热器以及为其他热固性塑料复合材料设计的控制系统无须经过修正可以直接使用。

前景广阔的TEC工艺
　　Custom thermoformer Plastics Unlimited推出一种被称为Toolless Engineering Composites(TEC)的新工艺。这种新工艺正在申请专利，并且该公司对其应用前景非常看好。TEC工艺将热塑性塑料外壳与热固复合材料衬里(在密闭模具中进行加工)结合在一起，将一个薄热成型外壳放入一个简单的固定装置中，通过真空包覆系统给外壳裹上一层FRP复合材料。
　　由于无需使用复合材料工具就可以制造复合材料零件、所以节约成本是这种工艺的一个主要优点。制造商也可以避免使用带热成型外壳的VOCs来替代凝胶涂层。
　　TEC在商业市场上的首次应用是用于生产John Deere联合牵引机的导气罩。该产品的热成型外壳只有0.09in厚，包含3层共挤ABS基层、抗寒耐热的ASA色层以及清晰光滑的丙烯酸树脂盖。外壳由玻纤垫和30％的soy基聚酯包覆而成，而在真空包放于垫的顶部之前，垫上就涂满了树脂。
　　据说当制件产量达到10000时，TEC可以和RIM、RTM与压铸成型等工艺相媲美。另个，在生产高性能薄板时，它比树脂成本极为高昂的单独热成型工艺更具有竞争力。Genmar Holding的VEC防护闭模RTM工艺的投资成本更高。
　　此外，TEC工艺在航海、医疗、农业和娱乐传媒等领域的应用正在进一步研究之中，应用前景也比较广阔。

创新树脂材料与设备
　　在展览会期间,一些创新材料和设备也引起人们的关注。例如：AOC推出一种可以用于航船零件闭模制造的乙烯酯混合物。通过选用这种HydroPro混合物，Baja Marine公司能够采用闭式大规模压模工艺来生产船体和衬里。这种树脂为Baja Marine公司的高性能航船提供了所需要的表面外观效果和强度。据AOC介绍，Baja Marine公司是最早从开模转向闭模制造的北美造船企业。该公司调整了材料的固化周期来适应闭模工艺（树脂注入）和被称为FAST（Fiber-reinforced Advanced System Tech_nology）的RTM Lite变化。
　　AOC还开发了一种被称为VF086的高耐热性乙烯酯，Vipel F086乙烯酯含有35％的苯乙烯。这种酚醛乙烯酯可适用于双层应用中的增强型热塑性衬里材料及高热化学环境下的燃气管道、粹火容器等。
　　来自Reichhold的Hydrex 100-LV是一种新型开模工艺用树脂，它包含一种低苯乙烯含量的乙烯脂，可用于制造航海零件。Hydrex 100-LV含有35％的苯乙烯，并且可以在标准MKEP下固化，尤其适用于船只的外部镀层。
　　Reichhold还推出一种用于在浴盆或淋浴喷洒设备上粘合丙烯酸树脂和ABS的"通用"聚酯树脂。以前，制造商需要两种单独的树脂系统。而Polylite 33315-00含35％的苯乙烯和接近55％-60％的填充物。
　　Glass Craft开发了一种新式的内部混合喷洒系统，该系统采用无针设计。据悉，喷射器带有特殊的硬阀，可以在保持精确的受控喷射模式下分配大量的高填充性材料。
　　来自Magnum Venus Products的先进MAC系统是最早用于监测和控制FRP分配中过程变量范围的计算机系统之一。该计算机软件被直接绑定在分配设备上，并且可以自动自动控制输出量、催化剂流量、原料各成分的比例和开合模时的模具温度。Magnum Venus还表示，由于原料成本不断增长，制造商需要对FRP生产进行更严格的控制。