Руководство по композитным листам ТПУ/АБС: структура слоев, свойства и советы по покупке

Цех вакуумной формовки однажды отказался от целой партии автомобильных внутренних панелей, потому что оболочка ТПУ на композитном листе ТПУ/АБС начала подниматься в углах вытяжки. Лист соответствовал своему даташиту. Неисправность произошла из-за слоя ТПУ толщиной 0,35 мм, связанного с материалом, прочность на отслаивание которого разрушилась, когда лист прошел температуру примерно 140°C в печи. В заказе на поставку не было указано термостойкое соединение.

Этот урок применим ко всему семейству продуктов. Композитный лист ТПУ/АБС — это не один материал. Это группа многослойных термопластов, и то, что вы на самом деле получите, зависит от трех переменных: твердости ТПУ, толщины оболочки ТПУ и прочности связи между сердцевиной ABS и лицевой поверхностью ТПУ.

В таблице данных указано, что это за лист. Редко можно узнать, как ведет себя лист после 140 C.

Что на самом деле представляет собой композитный лист ТПУ/АБС

Композитный лист ТПУ/АБС — это многослойный лист термопластика, одна или обе поверхности которого состоят из термопластичного полиуретана, соединенного с жесткой сердцевиной из АБС.

Композитный лист ТПУ/АБС определяется: соэкструдированный или ламинированный сэндвич, состоящий из жесткого сердечника из АБС и одной или двух оболочек ТПУ, обычно поставляемый толщиной от 1 до 8 мм и в виде листов, которые можно разрезать, фрезеровать или термоформовать.

ABS обеспечивает жесткость, стабильность размеров и низкую себестоимость. ТПУ обеспечивает мягкую на ощупь поверхность, стойкость к истиранию и достаточное удлинение, чтобы выдерживать глубокие вытяжки без отбеливания под воздействием стресса. Ни один из полимеров сам по себе не обеспечивает эту комбинацию, и именно поэтому существует композит.

На рынке доминируют две конструкции:

ТПУ/АБС/ТПУ - ТПУ на обеих сторонах, используется там, где обе стороны остаются видимыми или их можно взять в руки.
ТПУ/АБС - ТПУ только на одной стороне, используется там, где обратная сторона прилегает к подложке.

Типичные размеры кожи составляют от 0,2 мм до 1,0 мм на сторону. При толщине менее 0,2 мм кожа быстро изнашивается при обращении. При толщине примерно 1,0 мм лист начинает вести себя не как жесткая панель, а скорее как гибкая мембрана, что меняет способ его движения в вакуумной формовочной машине.

TPU/ABS Semi-Finished Sheets for Industrial Fabrication

ТПУ/АБС Semi-Finished Sheets for Industrial Fabrication Полуфабрикаты из листов ТПУ/АБС с гладкой, однородной поверхностью, ударопрочностью и износостойкостью, а также индивидуальным цветом; полезно, когда толщина кожи и формат листа влияют на обработку. Посмотреть продукт →

MCH Technology поставляет обе конструкции внутри своего Ассортимент листов ТПУ/АБС и рассматривает цвет, толщину, текстуру поверхности и размер листа как пользовательские параметры, а не как фиксированные элементы каталога.

Как структура слоев и твердость ТПУ определяют производительность

Твердость ТПУ, измеряемая по шкале Шора А, является наиболее полезным числом, которое нужно исправить, когда вы выбираете композитный лист ТПУ/АБС.

Большинство обшивок ТПУ, используемых в листовых композитах, имеют номинал от 75А до 95А. Выбор имеет большее значение, чем ожидает большинство покупателей, и он тянет в двух противоположных направлениях.

Более мягкая кожа: от 75А до 85А.

Ощущение, близкое к резине, с видимой податливостью
Лучшее удлинение при глубокой вытяжке
Легче маркируется при резком контакте
Выбирается, когда качество сенсорного управления определяет качество детали.

Более твердая кожа: от 88А до 95А.

Более твердый, ближе к пластиковому ощущению
Повышенная устойчивость к царапинам и истиранию
Меньшее восстановление после сжатия
Выбран для лотков, корпусов и ограждений.

Эмпирическое правило: если во время формовки или эксплуатации деталь подвергается воздействию температуры более 130°С, проверяйте прочность на отслаивание после теплового старения, а не только на входящем листе.

Сила отслаивания между оболочкой из ТПУ и сердцевиной из АБС определяет, выдержит ли формованная деталь свой срок службы. Соэкструдированный лист обычно превосходит ламинированный лист, поскольку связь образуется в расплаве до того, как любой из полимеров полностью остынет. Ламинированный лист все еще может работать, но требует более жесткого контроля процесса и более тщательного изучения клеевой системы.

Ключевые свойства и типичные диапазоны технических характеристик

Композитный лист ТПУ/АБС обладает гибридным набором свойств: жесткостью уровня АБС и поверхностью уровня ТПУ.

1,0–8,0 мм Общая толщина листа

75А - 95А Твердость кожи ТПУ

0,2–1,0 мм Кожа ТПУ на лицо

Типичные диапазоны технических характеристик композитных листов ТПУ/АБС и особенности каждого из них на производстве.
Недвижимость	Типичный диапазон	Практический эффект
Общая толщина	от 1,0 до 8,0 мм	Устанавливает жесткость и полезное окно формования.
Толщина кожи ТПУ	0,2–1,0 мм на грань	Срок службы приводов и ощущение мягкости на ощупь
ТПУ Твердость по Шору	от 75А до 95А	Балансирует ощущение поверхности и устойчивость к царапинам
Плотность	1,05–1,15 г/см3	Определяет вес детали и стоимость перевозки
Сила отслаивания	от 4 до 12 Н/мм	Решает, останутся ли обрезанные края склеенными.
Постоянная рабочая температура	От минус 30 до 85 С	Ограничивает использование под капотом и длительное использование на открытом воздухе.

Шкурка толщиной 0,6 мм при токе 90 А значительно превзойдет шкурку толщиной 0,3 мм при токе 80 А при абразивном обращении, но в руке она будет ощутимо тверже. Покупатели, которые указывают только твердость, часто в конечном итоге получают деталь, которая имеет правильные размеры и кажется неправильной.

Где указываются листы ТПУ/АБС

Композитные листы ТПУ/АБС чаще всего используются там, где деталь нуждается в структурной жесткости, устойчивой к повреждениям поверхности и форме, которую дешевле термоформовать, чем литье под давлением.

Компоненты интерьера автомобиля, такие как дверные панели, накладки стоек и акценты на приборной панели.
Защитные чехлы двигателя и коробки передач
Термоформованные лотки для автомобильных компонентов
Корпуса чемоданов и панели для багажа
Корпуса для медицинского оборудования
Рекламные и вывесочные панели

TPU/ABS Automotive Interior Components and Protective Covers

ТПУ/АБС Automotive Interior Components and Protective Covers ТПУ/АБС composite automotive parts for thermoformed interior trim and engine or transmission covers, with heat resistance, chemical resistance, and straightforward installation. Посмотреть продукт →

Внутренние работы в автомобиле являются крупнейшим видом применения по практическим причинам. Детали внутренней отделки большие, небольшого объема и часто изогнуты так, что литье под давлением становится нерентабельным. Лист ТПУ/АБС можно нагреть, натянуть на инструмент и обрезать за небольшую часть стоимости инструмента.

Работа под капотом — это другая проблема спецификации. Для крышек двигателя и трансмиссии требуется поверхность из ТПУ, устойчивая к маслу, истиранию и сколам, а сердечник из ABS сохраняет геометрию крепления и выдерживает вибрацию. Обычно это подталкивает спецификацию к более жесткому концу диапазона твердости и к соэкструдированной, а не ламинированной конструкции.

Примечания по термоформованию и обработке

Композитный лист ТПУ/АБС обрабатывается так же, как обычный АБС, с двумя отличиями, которые бросаются в глаза: оболочка ТПУ впитывает влагу, а линия склеивания является самым слабым элементом при температуре формования.

Предварительно высушите лист в течение 2–4 часов при температуре примерно 80 C. Время высыхания зависит от толщины, а для листа толщиной 6 мм требуется более длинный конец этого окна.
Нагрейте до температуры поверхности от 130 до 160 C. Контактный нагрев обеспечивает лучший контроль, чем открытый лучистый нагрев толстого листа.
Формируйте с помощью вакуума или давления. Поддерживайте коэффициент вытяжки ниже примерно 1:1 на деталях с тонкой оболочкой из ТПУ.
Остудить равномерно. Неравномерное охлаждение приводит к тому, что усадка отрывает кожуру от сердцевины в углах и глубоких ребрах.
Обрежьте острым инструментом. Тупой нож тянет край ТПУ и рвет его вместо того, чтобы аккуратно разрезать.

TPU/ABS Thermoforming Trays for Automotive Component Handling

ТПУ/АБС Thermoforming Trays for Automotive Component Handling Термоформованные лотки из ТПУ/АБС для автомобильных деталей, устойчивые к ударам, химическому воздействию и температуре; полезно, когда контроль влажности и целостность соединения влияют на формование. Посмотреть продукт →

Влага является наиболее распространенной причиной дефектов поверхности этих листов. Оболочка из ТПУ, содержащая даже 0,2 процента воды, при температуре формования будет вздуваться, и эти вздутия выглядят точно так же, как разрушенное соединение, даже если соединение прочное.

Выбор и покупка: краткий контрольный список

Пять пунктов определяют, будет ли заказ на композитный лист ТПУ/АБС работать должным образом.

Подтвердите постройку. ТПУ/АБС/ТПУ и ТПУ/АБС не являются взаимозаменяемыми, и на чертеже должно быть указано, на каких сторонах находится ТПУ.
Фиксируйте толщину кожи в миллиметрах, а не в процентах от общей толщины. Процентное изменение означает каждый раз, когда меняется толщина.
Укажите твердость ТПУ по шкале Шора А и скажите, относится ли она к поступающему листу или к формованной детали.
Установите минимальную прочность на отслаивание и укажите, измеряется ли она до или после теплового старения.
Укажите диапазон температур формовки, который должен выдержать лист, даже если формовщик самостоятельно выполняет формовку.

Цвет, толщина, текстура поверхности и размер листа — все это индивидуальные параметры этого материала. Заказ из списка запасов обычно означает принятие толщины или твердости кожицы, выбранной для детали другого производителя.

Для получения дополнительной информации о том, как семейство ABS ведет себя в зависимости от марки и толщины, см. Руководство по покупке листов ABS более подробно описывает базовый полимер.

Часто задаваемые вопросы

Является ли композитный лист ТПУ/АБС таким же, как лист АБС с покрытием?

Нет. Покрытие наносится поверх готового листа АБС и располагается над поверхностью. Композитный лист ТПУ/АБС соединяет слой ТПУ с самой листовой структурой, обычно путем совместной экструзии или ламинирования, поэтому поверхность ТПУ ведет себя как часть панели, а не как пленка поверх нее.

Можно ли термоформовать композитный лист ТПУ/АБС, как обычный АБС?

В целом да, с двумя поправками. Лицевая сторона ТПУ требует надлежащей предварительной сушки, а температура формовки должна оставаться в пределах диапазона прочности на отслаивание. При температуре примерно выше 140 C ограничивающим фактором становится качество склеивания, а не ядро ABS.

Какую твердость ТПУ выбрать?

Выбирайте от 75А до 85А, когда ощущение поверхности имеет наибольшее значение, например, видимая внутренняя отделка. Выбирайте модели от 88А до 95А, когда износостойкость и стабильность размеров имеют большее значение, например лотки, корпуса и защитные крышки.

Какой диапазон толщины практичен?

Общая толщина большинства композитных листов ТПУ/АБС составляет от 1,0 до 8,0 мм, а толщина оболочки ТПУ составляет от 0,2 до 1,0 мм на каждую сторону. Более тонкий лист легче формуется, но прогибается под нагрузкой; более толстый лист сохраняет форму, но требует более длительных циклов сушки и нагрева.

Если вы сомневаетесь, попросите образец листа с точной толщиной и твердостью кожи, которую вы планируете обрабатывать, сформируйте его на своем собственном инструменте и проверьте соединение в углах вытяжки. Это самый дешевый тест во всем проекте.