3M™微孔聚氨酯泡沫

使用数字激光材料加工(DLMP®)技术加工3M™微孔聚氨酯泡沫

3M™微孔聚氨酯泡沫产品由热固性微孔PU泡沫(分为有背胶和无背胶)构成。由于具备极低的压缩形变特性,这些产品展现出良好的减震性、密封性和振动控制。然而,其所采用的开孔结构允许气体和蒸气穿过材料。在内涂3M粘合剂的情况下,此产品可在宽温域范围内提供高初始粘性和出色的剪切强度。


这些泡沫为高性能衬垫和密封设计,在汽车、航空、电子和医疗行业也有广泛应用,用于消声和振动控制的目的。


3M聚氨酯泡沫的产品密度为15磅/立方英尺(240 kg/m3)和20磅/立方英尺(320 kg/m3),厚度从0.0625"(1.59 mm)至0.5"(12.7 mm)。产品可提供无胶品种,也有各种胶层厚度、基材和衬层的有胶品种。所有3M PU泡沫均为黑色。


相关名称

3M™ 120XX高级聚氨酯泡沫


化学名

不适用


制造商

3M™


3M™聚氨酯泡沫和DLMP®技术

3M聚氨酯泡沫具备相对低的密度和热固性化学性质,这些都是其可以通过DLMP技术轻松加工的关键因素。这种性质影响数字激光材料加工(DLMP)技术结果的方式在后面的栏目中详细讨论。激光能量对3M聚氨酯泡沫最有用的效应是材料蚀除。如果材料是3M聚氨酯泡沫,可应用激光切割和激光雕刻的工艺。这些工艺的每一种都在下面其相应的部分中讨论。


激光材料加工白皮书

图库

材料蚀除

材料蚀除是去除材料的物理过程。该过程将材料从顶部到底部表面完全去除或从顶部向下部分去除到指定深度。


聚氨酯是CO2激光能量(波长=10.6 μm)的优异吸收体。聚氨酯吸收激光能量时,其迅速将光能转化为分子振动(热能)。这种类型的聚氨酯是热固性材料,所以足够高的热量使其快速化学降解。直接处于激光路径中的材料被干净地蚀除,成为蒸气和细微颗粒。


出于这些原因,经常使用CO2激光器执行聚氨酯泡沫的激光蚀除。紧靠激光光斑或路径外侧的材料会传导一部分热量,但不足以完全和彻底地蚀除。这个热效应的区域通常被称为热影响区,或HAZ。在使用3M聚氨酯泡沫的情况下,几乎不会形成HAZ,这是因为低密度的泡沫结构不需要高热能即可实现切割或雕刻。此外,这种聚合物是热固性材料,因此可承受高热量而不熔融。

激光切割

激光切割就是材料从上表面到下表面沿指定路径完全去除和分离。


由于3M聚氨酯泡沫高使用温度和低密度的缘故,所以可从大块材料干净地蚀除。激光切割得到的边缘光滑,不会出现热加工时常伴有的变色。下例表明了这一点,其中从3M聚氨酯泡沫中激光切割出0.25英寸(6.35mm)厚的菱形。

激光-切割-菱形-3m-聚氨酯-泡沫


激光切割此产品产生的碎片很少,在大多数情况下可原样使用。对于较厚的部分,可使用湿毛巾擦除任何固体。所示的基本能力可被扩展到几乎所有形状,甚至是复杂和间隔很近的切口。


使用带有衬胶的产品时,也可实施部分切割。部分切割是一种选择性切割,其中材料的顶层被完全蚀除,而底层保持不变。这一加工方式之所以可行,是因为我们可以精确调节应用于整个工作区域内的激光功率。接下来三幅图像显示了如何对3M聚氨酯泡沫实施部分切割工艺。剥离所需形状的泡沫和胶粘剂,同时保持衬胶完好。


激光-部分-深度-切割-菱形-3m-聚氨酯-泡沫菱形-3m-聚氨酯-泡沫-激光-部分-深度-切割背侧-3m-聚氨酯-泡沫-材料-片材

激光雕刻

激光雕刻是将材料从顶部向下去除到指定深度的过程。通过对激光器调制进行严格控制可以实现这一点。通过持续改变激光功率,可使用激光器雕刻出纹理、照片和各种信息(如文本和数字)。此示例显示了如何控制激光能量将材料去除到受控的深度。可在3M聚氨酯泡沫上进行干净的切割,出于相同原因,也可对其实施干净的雕刻,而不产生变色或熔融。

3M™微孔聚氨酯泡沫激光雕刻菱形槽
通过激光雕刻挖出3.9 X 2.4"(99x61mm)的槽。

激光打标(深度)

激光能量用来在材料上产生条形码、日期/批次代码、序列号或零件号等人读和/或机读标识或信息时,可将这个过程认为是带深度的激光打标或激光深度打标,但其在本质上是对材料进行雕刻。该示例图像显示使用激光深度打标在3M聚氨酯泡沫上标记的序号。

3M™微孔聚氨酯泡沫激光序号深度打标
使用激光深度打标将24磅字体大小的序号应用于3M聚氨酯泡沫

组合工艺

可在3M聚氨酯泡沫上应用多种工艺,而没有必要移动或重新夹持材料。此图像展示了如何将工艺组合,从片料中切割3M聚氨酯泡沫,将菱形雕刻到材料中并雕刻序号。

3M™微孔聚氨酯泡沫激光切割成菱形
5"x3"(127x76mm)激光切割0.25"(6.35mm)大小的菱形

环境、健康和安全考虑

激光材料相互作用几乎总是产生气态流出物和/或颗粒物。由于此产品基于热固性聚合物,因此在高温下,材料将化学降解为氨基甲酸甲酯,而非熔融或沸腾。也会产生气态流出物,其中主要成分为一氧化碳。根据政府法规,应将这些气体和颗粒物导向外部环境。或者,也可首先使用过滤系统处理流出物,然后导向外部环境。某些材料倾向于在激光加工过程中产生易燃副产物。因此,应始终对激光加工予以监督。