Обработка микропористой полиуретановой пены 3M™ с помощью лазера ru-us

Микропористая полиуретановая пена 3M™

Обработка микропористой полиуретановой пены 3M™ с применением технологии цифровой лазерной обработки материалов (DLMP^®)

Микропористая полиуретановая пена 3M™ состоит из термоотверждаемой, микроячеистой пенополиуретановой пены с наличием клейкой основы или без нее. Эти продукты обеспечивают хорошую амортизацию, герметизацию и демпфирование колебаний, поскольку обладают очень низкими характеристиками сжатия. В то же время открытоячеистая структура позволяет газам и парам проходить через материал. При облицовке с использованием клея 3М этот продукт обеспечивает высокое начальное прилипание и превосходную прочность на сдвиг в широком температурном диапазоне.

Эти пены были разработаны для высокоэффективного уплотнения и герметизации, а также для применения в автомобильной, аэрокосмической, электронной и медицинской отраслях с целью звукопоглощения и управления вибрацией.

Полиуретановая пена 3M производится плотностью 15 фунтов/фут3 (240 кг/м3) и 20 фунтов/фут3 (320 кг/м3) и толщиной от 0,0625 дюйма (1,59 мм) до 0,5 дюйма (12,7 мм). Она выпускается без клейкой основы или с адгезивами различной толщины, носителями и подложками. Вся полиуретановая пена 3M имеет черный цвет.

Связанные названия

Полиуретановая пена 3M™ 120XX Premium

Химические названия

Не применимо

Производители

3M™

Полиуретановая пена 3M™ и технология DLMP®

Относительно низкая плотность и термоотверждаемый химический состав являются ключевыми факторами, благодаря которым полиуретановая пена 3M легко обрабатывается с использованием технологии DLMP. Характер влияния данных свойств на результаты цифровой лазерной обработки материалов (DLMP) подробно обсуждается в следующих разделах. Наиболее полезным эффектом лазерной энергии при воздействии на полиуретановую пену 3М является абляция материала. В случае с полиуретановой пеной 3М могут применяться процессы лазерной резки и лазерной гравировки. Каждый из этих процессов обсуждается в соответствующем разделе ниже.

Отчет о применении технологии лазерной обработки материалов

Галерея

3M™ Microcellular Polyurethane Foam Laser Cut into Diamond Shape

3M™ Microcellular Polyurethane Foam Partial Laser Cut While Leaving Back Intact

3M™ Microcellular Polyurethane Foam Depth Laser Marked for Serial Number

3M™ Microcellular Polyurethane Foam Laser Cut in Diamond Shape

3M™ Microcellular Polyurethane Foam Partial Laser Cut in Diamond Shape

3M™ Microcellular Polyurethane Foam Laser Cut in Gasket Shape

3M™ Microcellular Polyurethane Foam Partial Laser Cut

Абляция материала

Абляция материала представляет собой физический процесс удаления материала. Материал удаляется полностью от верхней до нижней поверхности материала или частично от верхней поверхности до заданной глубины.

Полиуретан является превосходным поглотителем энергии CO₂-лазера (длина волны = 10,6 мкм). Когда полиуретан поглощает энергию лазера, он быстро преобразует оптическую энергию в молекулярные колебания (тепло). Поскольку этот тип полиуретана является термоотверждаемым, достаточное количество тепла приводит к быстрому химическому разложению. Материал, непосредственно попадающий в зону лазерного луча, аккуратно удаляется в виде пара и мелкодисперсных частиц.

По этим причинам для лазерной абляции полиуретановой пены обычно используют CO₂-лазеры. Материал, расположенный за пределами пятна или траектории лазера, будет поглощать некоторое количества тепла, но недостаточно для глубокой и полной абляции. Эту область термического воздействия часто называют зоной теплового воздействия, или ЗТВ. В случае с полиуретановой пеной 3M ЗТВ практически не формируется, поскольку низкоплотная структура пены не требует высокой тепловой нагрузки для резки или гравировки. Кроме того, полимер является термоотверждаемым, поэтому способен выдерживать тепло без плавления.

Лазерная резка

Лазерная резка — это сквозное удаление и отделение материала от верхней до нижней поверхности вдоль заданной траектории луча.

Благодаря высокой рабочей температуре и низкой плотности полиуретановая пена 3М легко очищается от сыпучего материала. Края, возникающие в результате лазерной резки, являются гладкими и не изменяют окраску, что иногда сопровождает тепловые процессы. Это продемонстрировано в следующем примере получения методом лазерной резки ромбовидной формы из полиуретановой пены 3М толщиной 0,25 дюйма (6,35 мм).

laser-cut-diamond-shape-3m-polyurethane-foam

Лазерная резка данного продукта сопровождается очень небольшим количеством отходов и в большинстве случаев материал может использоваться без дополнительной обработки. При резке листов большей толщины для удаления твердых частиц может использоваться влажная ткань. Описанная базовая возможность может быть расширена для создания практически любой формы, включая возможность выполнения сложных и близко расположенных разрезов.

При использовании материала с клейкой подложкой также возможна резка на частичную глубину. Резка на частичную глубину представляет собой тип селективной резки, в ходе которой верхний слой материала удаляется, а нижний слой остается нетронутым. Это осуществимо благодаря возможности высокоточной модуляции лазера по всей рабочей области. Следующие три изображения показывают пример того, как процесс резки на частичную глубину может быть применен к полиуретановой пене 3M. Пену и клейкий материал желаемой формы удаляют, оставляя подложку нетронутой.

лазерная-резка-на частичную-глубину-ромбовидной-формы-из-полиуретановой-пены-3m задняя-сторона-листа-полиуретановой-пены-3m

Лазерная гравировка

Лазерная гравировка представляет собой процесс, в ходе которого осуществляется удаление материала с верхней поверхности до заданной глубины. Это возможно благодаря точной регулировке лазерной модуляции. При непрерывном изменении мощности лазера лазерная гравировка может использоваться для создания текстур, фотографий и информации, такой как текст и цифры. В этом примере показано, как можно регулировать энергию лазера для удаления материала на контролируемую глубину. Полиуретановую пену 3M можно легко подвергать гравировке без обесцвечивания или плавления по тем же причинам, по которым ее легко резать.

3M™ Microcellular Polyurethane Foam Laser Engraved Channel in Diamond Shape

Лазерная маркировка (глубокая)

Когда лазерная энергия используется для создания идентификационных меток, считываемых человеком и/или устройством, или информации на материале, такой как штрихкод, код даты/партии, серийный номер или номер детали, этот процесс считается лазерной маркировкой в глубину или глубокой лазерной маркировкой, хотя по существу является гравировкой материала. В примере показан серийный номер, нанесенный на поверхность полиуретановой пены 3М методом глубокой лазерной маркировки.

Комбинированный процесс

К полиуретановой пене 3М может быть применен ряд процессов обработки без необходимости перемещать или повторно крепить материал. В этом примере показано, как процессы можно комбинировать, чтобы вырезать полиуретановую пену 3М из листового материала, выгравировать ромбовидную форму на материале и выгравировать на поверхности серийный номер.

Вопросы охраны окружающей среды, здоровья и обеспечения безопасности

При взаимодействии лазера с материалом почти всегда образуются выбросы газов и/или частиц. Поскольку данный продукт основан на термоотверждаемом полимере, материал будет химически расщепляться до метилкарбамата, а не подвергаться плавлению или кипению. Кроме того, образуются газовые выбросы, которые в основном состоят из монооксида углерода. Эти газы и частицы должны выводиться во внешнюю среду в соответствии с государственными нормативными требованиями. В качестве альтернативы они могут сначала обрабатываться системой фильтрации, а затем выводиться во внешнюю среду. При лазерной обработке некоторых материалов могут образовываться огнеопасные побочные продукты. Поэтому процесс лазерной обработки материалов всегда должен производиться под контролем.