了解树脂与聚氨酯拉挤成型的区别

了解树脂与聚氨酯拉挤成型的区别

玻璃纤维拉挤制造商一直在推崇——甚至推动——创新的新方法来改进他们的产品。发生此类创新的最重要领域之一与拉挤成型工艺中使用的树脂有关。 

从历史上看,不饱和聚酯 (UPE) 和乙烯基酯 (VE) 构成了拉挤成型行业中使用的大部分树脂。

然而,如今许多制造商已开始使用另一种材料:双组分聚氨酯 (PU)。

虽然聚氨酯树脂具有一些引人注目的优势,但不幸的是,拉挤成型行业以外的许多人仍然不了解这种相对较新材料的吸引力。

本文仔细研究了树脂与聚氨酯,研究了这种令人兴奋的新材料的优点和缺点。

聚氨酯拉挤成型的好处

聚氨酯在拉挤成型行业的增长受到对其卓越性能属性的引人注目的研究的推动。

以下是聚氨酯系统提供的五个最重要的优势。

  • 强度增加

聚氨酯玻璃纤维拉挤成型在拉伸、压缩和弯曲强度方面已针对传统树脂进行了广泛测试。在抗压强度方面,PU 的性能与其他树脂类型相当。

然而,PU 在拉伸和弯曲强度方面显示出显着优势,尤其是在针对重要的 90 度方向施加的应力进行测量时。 

例如,聚氨酯玻璃纤维拉挤成型件可承受 48.7 MPa 的 90 度拉伸应力。相比之下,乙烯基酯拉挤成型只能承受 40.5 MPa 的应力。不饱和聚酯在 30.8 MPa 应力下表现更差。PU 的弯曲强度显示出类似的优势。

聚氨酯在其表观剪切强度方面也表现出优于其他树脂的显着改进。剪切强度衡量拉挤成型材料抵抗分层力的能力,无论是由于钻孔、钉子还是钝器冲击。分层会对复合材料的承载能力产生负面影响,这就是剪切强度对长期性能如此重要的原因。

  • 出色的强度重量比

聚氨酯有据可查的强度优势源于许多综合特性,包括其纤维耦合效率和减少树脂相缺陷的发生率。

由于 PU 拉挤成型的强度高得多,制造商可以安全地减少壁厚,从而降低复合材料的重量。这使得 PU 在强度重量比方面远远领先于其他树脂。

  • 更好的韧性 

与强度一样重要,它远不是预测材料长期性能概况的唯一指标。

同样重要的是复合材料的韧性——即它吸收应力而不破裂的能力。换句话说,韧性包括一定程度的柔韧性和材料的损伤容限。 

玻璃纤维拉挤复合材料经常面临激烈的现实世界应用。聚氨酯的韧性使其能够更好地抵抗复合材料经常暴露的各种冲击。

这种韧性还使聚氨酯在以下方面具有明显优势: 

  • 加固成本
  • 长期保修费用
  • 顾客满意度
  • 减少废料 

最后,聚氨酯韧性的提高对部件组装等二次操作具有有益影响。

与其他形式的玻璃纤维拉挤成型不同,聚氨酯不需要为螺钉和其他紧固件预钻孔。相反,可以安全地使用自攻螺钉,通常可以大大减少装配时间。

  • 更强的抗紫外线能力 

玻璃纤维拉挤产品通常用于户外应用,需要长期暴露在自然产生的紫外线下。

这种紫外线会对某些聚合物造成问题,随着时间的推移导致强度显着降低。聚氨酯显示出比 UPE 和 VE 更强的抵抗紫外线伤害的能力。

一项研究使各种类型的玻璃纤维拉挤成型件经受1000 小时的紫外线照射,然后测量横向强度的变化。

VE 的强度降低了 25% 到 40%,而 UPE 的强度降低了 15% 到 20%。与此同时,PU 仅损失了 10% 到 15% 的强度。

聚氨酯拉挤成型的挑战

尽管具有明显的机械性能优势,但聚氨酯拉挤成型确实存在某些缺点,尤其是从制造商的角度来看。

在很大程度上,这一事实仅反映了聚氨酯拉挤成型的相对新颖性。随着越来越多的制造商采用 PU 工艺,明显的缺点应该会继续消退。

成本

聚氨酯存在劣势的一个领域是材料成本。简而言之,PU 树脂往往比 UPE 或 VE 树脂更昂贵。

在某种程度上,这种增加的成本被聚氨酯的强度优势所抵消,这意味着需要更少的二次增强材料。同样,聚氨酯的固有强度意味着制造商通常可以通过使用更便宜的玻璃纤维或用更实惠的粗纱代替昂贵的玻璃垫来降低成本。

尽管如此,消费者应该明白,目前 PU 拉挤成型的前期成本可能会高于使用传统树脂制成的产品。

设备兼容性

从制造商的角度来看,聚氨酯也提出了一些挑战。除非进行某些修改,否则大多数标准拉挤成型设备不适用于 PU。

例如,大多数传统设备使用开放式树脂浴。相比之下,PU 拉挤成型需要使用专有注射盒。 这些封闭的盒子以与消耗速度相匹配的速度计量和注入聚氨酯树脂的两种成分。注射箱还保持必要的压力,以保证充分润湿。

最后,注塑盒的设计旨在限制死点的可能性——换句话说,就是组合 PU 树脂可能容纳和固化的地方。然而,除了这些类型的专用设备需求之外,PU 拉挤工艺在很大程度上以与其他树脂类似的方式进行。

线速度

PU 拉挤成型系统在线速度方面也存在轻微缺陷。许多商业流程需要高达每分钟 8 英尺的线速度,而许多聚氨酯系统最高可达每分钟 5 英尺左右。

幸运的是,这些数字反映了在 PU 推出的最早迭代期间使用的技术。随着时间的推移,工程师们将继续改进推动 PU 拉挤成型工艺的设备和化学,这是理所当然的。

最终,PU 系统应该能够与传统树脂拉挤成型系统竞争(如果不能超过)速度。

当谈到用于特定玻璃纤维拉挤成型的最佳材料时,没有放之四海而皆准的公式。相反,您应该咨询经验丰富的公司,了解满足您项目需求的最佳树脂类型。

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