Sirovine kompozitnih materijala uključuju smolu, vlakna i materijal jezgre itd.Postoji mnogo izbora, a svaki materijal ima svoju jedinstvenu snagu, krutost, žilavost i toplinsku stabilnost, a njegova cijena i učinak također su različiti.
Međutim, kompozitni materijal u cjelini, njegova konačna izvedba nije povezana samo s matricom smole i vlaknima (i materijalom jezgre u strukturi sendviča), već je također usko povezana s metodom projektiranja i proizvodnim procesom materijala u strukturi. .
Ovaj će članak predstaviti najčešće korištene metode proizvodnje kompozita, glavne čimbenike utjecaja svake metode i kako odabrati sirovine za različite procese.
Opis metode:Proces oblikovanja u kojem se sjeckani materijal ojačan vlaknima i sustav smole istovremeno raspršuju u kalup, a zatim stvrdnjavaju pod normalnim tlakom kako bi se formirao termoreaktivni kompozitni proizvod.
odabir materijala:
Smola: uglavnom poliester
Vlakna: gruba pređa od staklenih vlakana
Materijal jezgre: Nema, potrebno ga je zasebno kombinirati s laminatima
Glavna prednost:
1) Zanatstvo ima dugu povijest
2) Niska cijena, brzo polaganje vlakana i smole
3) Niska cijena kalupa
Glavni nedostaci:
1) Laminiranu ploču je lako oblikovati područje obogaćeno smolom, a težina je relativno velika
2) Mogu se koristiti samo nasjeckana vlakna, što ozbiljno ograničava mehanička svojstva laminata
3) Kako bi se olakšalo prskanje, viskoznost smole mora biti dovoljno niska da izgubi mehanička i toplinska svojstva kompozitnog materijala
4) Visok sadržaj stirena u smoli za raspršivanje znači veće potencijalne opasnosti za operatere, a niska viskoznost znači da smola lako prodire kroz radnu odjeću zaposlenika i dolazi u izravan kontakt s kožom
5) Koncentracija isparljivog stirena u zraku teško je zadovoljiti zakonske zahtjeve
tipična primjena:
Jednostavne ograde, konstrukcijski paneli za mala opterećenja kao što su karoserije kabrioleta, oplate kamiona, kade i mali čamci
Opis metode:Ručno impregnirajte vlakna smolom.Vlakna se mogu ojačati tkanjem, pletenjem, šivanjem ili lijepljenjem.Ručno polaganje obično se vrši valjcima ili četkama, a zatim se smola istiskuje gumenim valjkom da prodre u vlakna.Laminati su osušeni pod normalnim pritiskom.
odabir materijala:
Smola: nema zahtjeva, prihvatljivi su epoksid, poliester, polivinil ester, fenolna smola
Vlakna: Nema zahtjeva, ali je aramidno vlakno veće osnovne težine teško infiltrirati ručnim postavljanjem
Materijal jezgre: nema zahtjeva
Glavna prednost:
1) Zanatstvo ima dugu povijest
2) Lako se uči
3) Ako se koristi smola koja otvrdnjava na sobnoj temperaturi, cijena kalupa je niska
4) Veliki izbor materijala i dobavljača
5) Visoki sadržaj vlakana, korištena vlakna su duža od postupka prskanja
Glavni nedostaci:
1) Miješanje smole, sadržaj smole i kvaliteta laminata usko su povezani sa stručnošću rukovatelja, teško je dobiti laminate s niskim sadržajem smole i niskom poroznošću
2) Opasnosti smole po zdravlje i sigurnost.Što je niža molekularna težina smole za ručno polaganje, veća je potencijalna prijetnja zdravlju.Što je niža viskoznost, to smola lakše prodire u radnu odjeću zaposlenika i dolazi u izravan kontakt s kožom
3) Ako nije instalirana dobra ventilacijska oprema, koncentracija stirena isparenog iz poliestera i polivinil estera u zrak teško je ispuniti zakonske zahtjeve
4) Viskoznost smole za ručno nanošenje mora biti vrlo niska, tako da sadržaj stirena ili drugih otapala mora biti visok, čime se gube mehanička/toplinska svojstva kompozitnog materijala.
Tipične primjene:standardne lopatice vjetroturbina, serijski proizvedeni brodovi, arhitektonski modeli
3. Proces s vakuumskom vrećicom
Opis metode:Proces vakumiranja vrećice je proširenje gore spomenutog postupka ručnog postavljanja, to jest, sloj plastične folije je zapečaćen na kalup za vakumiranje ručno postavljenog laminata, a atmosferski tlak se primjenjuje na laminat da se postigne učinak ispuha i zbijanja.Poboljšati kvalitetu kompozitnih materijala.
odabir materijala:
Smola: uglavnom epoksidna i fenolna smola, poliester i polivinil ester nisu prikladni jer sadrže stiren, koji isparava u vakuumskoj pumpi
Vlakna: Nema zahtjeva, čak se i vlakna s velikom osnovnom težinom mogu smočiti pod pritiskom
Materijal jezgre: nema zahtjeva
Glavna prednost:
1) Može postići veći sadržaj vlakana od standardnog postupka ručnog postavljanja
2) Poroznost je niža od standardnog postupka ručnog postavljanja
3) U uvjetima negativnog tlaka, puni protok smole poboljšava stupanj vlaženja vlakana.Naravno, dio smole će apsorbirati vakuumski potrošni materijal
4) Zdravlje i sigurnost: Postupak s vakuumskom vrećicom može smanjiti ispuštanje hlapljivih tvari tijekom stvrdnjavanja
Glavni nedostaci:
1) Dodatni procesi povećavaju troškove rada i materijala za jednokratnu vakuumsku vrećicu
2) Viši tehnički zahtjevi za operatere
3) Kontrola miješanja smole i sadržaja smole uvelike ovisi o stručnosti operatera
4) Iako vakuumska vrećica smanjuje ispuštanje hlapljivih tvari, prijetnja zdravlju operatera još uvijek je veća od one kod postupka infuzije ili preprega
Tipične primjene:jahte velikih dimenzija, jednokratne ograničene serije, dijelovi trkaćih automobila, lijepljenje temeljnih materijala u brodogradnji
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.je profesionalna tvrtka koja proizvodi razne proizvode od staklenih vlakana.Tvrtka uglavnom proizvodi roving stakloplastike, prostirke od nasjeckanih vlakana od staklenih vlakana, tkanine od staklenih vlakana/tkanine za roving/morske tkanine, itd. Slobodno nas kontaktirajte.
Tel: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
Opis metode:Proces namotavanja se u osnovi koristi za proizvodnju šupljih, okruglih ili ovalnih strukturnih dijelova kao što su cijevi i spremnici.Nakon što se snop vlakana impregnira smolom, namata se na trn u različitim smjerovima, a proces se kontrolira pomoću stroja za namatanje i brzine trna.
odabir materijala:
Smola: nema zahtjeva, poput epoksi smole, poliestera, polivinil estera i fenolne smole, itd.
Vlakna: nema zahtjeva, izravno koristite snop vlakana na vreti, nema potrebe za tkanjem ili šivanjem u tkaninu od vlakana
Materijal jezgre: nema zahtjeva, ali koža je obično jednoslojni kompozitni materijal
Glavna prednost:
1) Brzina proizvodnje je velika i to je ekonomična i razumna metoda nanošenja slojeva
2) Sadržaj smole može se kontrolirati mjerenjem količine smole koju nosi snop vlakana koji prolazi kroz spremnik smole
3) Minimizirajte troškove vlakana, nema međuprocesa tkanja
4) Strukturna izvedba je izvrsna, jer se linearni snopovi vlakana mogu polagati u različitim smjerovima nosivosti
Glavni nedostaci:
1) Ovaj proces ograničen je na kružne šuplje strukture
2) Vlakna nije lako točno rasporediti duž aksijalnog smjera komponente
3) Trošak muškog kalupa trna za velike konstrukcijske dijelove je relativno visok
4) Vanjska površina strukture nije površina kalupa, tako da je estetika loša
5) Kada koristite smolu niske viskoznosti, potrebno je obratiti pozornost na kemijsku učinkovitost te zdravstvene i sigurnosne performanse
Tipične primjene:spremnici za skladištenje kemikalija i cijevi za isporuku, cilindri, spremnici za disanje vatrogasaca
Opis metode:Snop vlakana izvučen iz vretena se uranja i prolazi kroz grijaću ploču, a smola se infiltrira u vlakno na grijaćoj ploči, a sadržaj smole se kontrolira, i konačno se materijal očvrsne u željeni oblik;ovaj stvrdnuti proizvod fiksnog oblika mehanički se reže na različite duljine.Vlakna također mogu ući u grijaću ploču u smjerovima koji nisu 0 stupnjeva.
Pultruzija je kontinuirani proizvodni proces, a poprečni presjek proizvoda obično ima fiksan oblik koji dopušta male promjene.Učvrstite prethodno namočeni materijal koji prolazi kroz vruću ploču i raširite ga u kalup za trenutačno stvrdnjavanje.Iako ovaj proces ima loš kontinuitet, može promijeniti oblik poprečnog presjeka.
odabir materijala:
Smola: obično epoksi, poliester, polivinil esterska i fenolna smola, itd.
Vlakna: nije potrebno
Materijal jezgre: ne koristi se često
Glavna prednost:
1) Brzina proizvodnje je velika i to je ekonomičan i razuman način za prethodno vlaženje i stvrdnjavanje materijala
2) Precizna kontrola sadržaja smole
3) Minimizirajte troškove vlakana, nema međuprocesa tkanja
4) Izvrsna strukturna izvedba, jer su snopovi vlakana raspoređeni u ravnoj liniji, a volumni udio vlakana je visok
5) Područje infiltracije vlakana može se potpuno zatvoriti kako bi se smanjilo otpuštanje hlapljivih tvari
Glavni nedostaci:
1) Ovaj postupak ograničava oblik poprečnog presjeka
2) Trošak grijaće ploče je relativno visok
Tipične primjene:Grede i rešetke za kućne konstrukcije, mostove, ljestve i ograde
6. Kalup za prijenos smole (RTM)
Opis metode:Suha vlakna položiti u donji kalup, prethodno pritisnuti kako bi vlakna što više pristajala obliku kalupa i povezati ih;zatim pričvrstite gornji kalup na donji kalup kako biste formirali šupljinu, a zatim ubrizgajte smolu u šupljinu kalupa.
Obično se koristi vakuumski potpomognuto ubrizgavanje smole i infiltracija vlakana, odnosno proces vakuumske infuzije smole (VARI).Nakon što je infiltracija vlakana završena, ventil za uvođenje smole se zatvara i kompozit se stvrdnjava.Ubrizgavanje smole i stvrdnjavanje može se obaviti na sobnoj temperaturi ili u uvjetima grijanja.
odabir materijala:
Smola: obično epoksi, poliester, polivinil ester i fenolna smola, bismaleimidna smola može se koristiti na visokim temperaturama
Vlakna: Nema zahtjeva.Prošivena vlakna su prikladnija za ovaj proces jer praznine u snopu vlakana olakšavaju prijenos smole;postoje posebno razvijena vlakna koja olakšavaju protok smole
Materijal jezgre: Saćasta pjena nije prikladna jer će ćelije saća biti ispunjene smolom, a pritisak će uzrokovati skupljanje pjene
Glavna prednost:
1) Visok volumni udio vlakana i niska poroznost
2) Budući da je smola potpuno zatvorena, zdrava je i sigurna, a radno okruženje je čisto i uredno
3) Smanjite upotrebu radne snage
4) Gornja i donja strana konstrukcijskog dijela su površine kalupa, što je lako za naknadnu površinsku obradu
Glavni nedostaci:
1) Kalup koji se koristi zajedno je skup, a kako bi izdržao veći pritisak, težak je i relativno glomazan
2) Ograničeno na proizvodnju malih dijelova
3) Nemokra područja sklona su pojavi, što rezultira velikom količinom otpada
Tipične primjene:mali i složeni space shuttle i auto dijelovi, sjedala u vlakovima
7. Ostali perfuzijski procesi – SCRIMP, RIFT, VARTM itd.
Opis metode:Položite suha vlakna na sličan način kao kod RTM postupka, zatim položite krpu za otpuštanje i drenažnu mrežu.Nakon što je polaganje završeno, potpuno se zatvara vakuumskom vrećicom, a kada vakuum dosegne određeni zahtjev, smola se unosi u cijelu strukturu polaganja.Raspodjela smole u laminatu postiže se vođenjem toka smole kroz mrežu za navođenje, a na kraju se suha vlakna potpuno infiltriraju od vrha prema dolje.
odabir materijala:
Smola: obično epoksi, poliesterska, polivinil esterska smola
Vlakna: Bilo koja uobičajena vlakna.Prošivena vlakna su prikladnija za ovaj proces jer praznine u snopovima vlakana ubrzavaju prijenos smole
Materijal jezgre: pjena u obliku saća nije primjenjiva
Glavna prednost:
1) Isto kao RTM proces, ali samo jedna strana je površina kalupa
2) Jedna strana kalupa je vakuumska vrećica, što uvelike štedi troškove kalupa i smanjuje potrebu da kalup izdrži pritisak
3) Veliki strukturni dijelovi također mogu imati visok volumni udio vlakana i nisku poroznost
4) Standardni kalup za proces ručnog postavljanja može se koristiti za ovaj proces nakon izmjene
5) Struktura sendviča može se oblikovati odjednom
Glavni nedostaci:
1) Za velike strukture, proces je relativno kompliciran i popravci se ne mogu izbjeći
2) Viskoznost smole mora biti vrlo niska, što također smanjuje mehanička svojstva
3) Nemokra područja sklona su pojavi, što rezultira velikom količinom otpada
Tipične primjene:Probna proizvodnja malih čamaca, panela karoserije za vlakove i kamione, lopatica vjetroturbina
8. Prepreg – postupak autoklava
Opis metode:Vlakno ili vlaknastu tkaninu proizvođač materijala prethodno impregnira smolom koja sadrži katalizator, a proizvodna metoda je metoda visoke temperature i visokog tlaka ili metoda otapanja otapala.Katalizator je latentan na sobnoj temperaturi, dajući materijalu rok trajanja od tjedana ili mjeseci na sobnoj temperaturi;hlađenje mu može produžiti vijek trajanja.
Prepreg se može ručno ili strojno položiti na površinu kalupa, zatim pokriti u vakuumsku vrećicu i zagrijati na 120-180°C.Nakon zagrijavanja smola može ponovno teći i na kraju se stvrdnuti.Autoklav se može koristiti za primjenu dodatnog pritiska na materijal, obično do 5 atmosfera.
odabir materijala:
Smola: obično se može koristiti epoksi, poliesterska, fenolna smola, smola otporna na visoke temperature kao što je poliimid, cijanatni ester i bismaleimid
Vlakna: Nema zahtjeva.Može se koristiti snop vlakana ili vlaknasta tkanina
Materijal jezgre: nema zahtjeva, ali pjena mora biti otporna na visoke temperature i visoki tlak
Glavna prednost:
1) Dobavljač točno postavlja omjer smole i sredstva za očvršćavanje i sadržaj smole, vrlo je lako dobiti laminate s visokim udjelom vlakana i niskom poroznošću
2) Materijal ima izvrsne zdravstvene i sigurnosne karakteristike, a radno okruženje je čisto, što potencijalno štedi troškove automatizacije i rada
3) Trošak jednosmjernih materijalnih vlakana je minimiziran i nije potreban međuproces za tkanje vlakana u tkaninu
4) Proizvodni proces zahtijeva smolu visoke viskoznosti i dobre sposobnosti vlaženja, kao i optimiziranih mehaničkih i toplinskih svojstava
5) Produljenje radnog vremena na sobnoj temperaturi znači da je također lako postići strukturnu optimizaciju i slaganje složenih oblika
6) Potencijalne uštede u automatizaciji i troškovima rada
Glavni nedostaci:
1) Trošak materijala raste, ali je neizbježan kako bi se ispunili zahtjevi aplikacije
2) Za završetak stvrdnjavanja potreban je autoklav, koji ima visoku cijenu, dugo vrijeme rada i ograničenja veličine
3) Kalup treba izdržati visoku temperaturu procesa, a materijal jezgre ima iste zahtjeve
4) Za deblje dijelove potreban je prethodni vakuum prilikom postavljanja preprega kako bi se uklonili mjehurići zraka u međusloju
Tipične primjene:strukturni dijelovi space shuttlea (kao što su krila i repovi), F1 trkaći automobili
9. Prepreg – postupak bez autoklava
Opis metode:Proces proizvodnje preprega koji se stvrdnjava na niskoj temperaturi potpuno je isti kao i prepreg iz autoklava, razlika je u tome što kemijska svojstva smole dopuštaju stvrdnjavanje na 60-120°C.
Za stvrdnjavanje na niskoj temperaturi od 60°C, vrijeme rada materijala je samo tjedan dana;za visokotemperaturne katalizatore (>80°C), radno vrijeme može doseći nekoliko mjeseci.Fluidnost sustava smole omogućuje stvrdnjavanje korištenjem samo vakuumskih vrećica, izbjegavajući upotrebu autoklava.
odabir materijala:
Smola: Obično samo epoksidna smola
Vlakno: nije potrebno, isto kao i tradicionalni prepreg
Materijal jezgre: nema zahtjeva, ali treba obratiti posebnu pozornost kada se koristi standardna PVC pjena
Glavna prednost:
1) Ima sve prednosti tradicionalnog preprega za autoklav ((i.))-((vi.))
2) Materijal kalupa je jeftin, kao što je drvo, jer je temperatura otvrdnjavanja niska
3) Proces proizvodnje velikih strukturnih dijelova je pojednostavljen, potrebno je samo staviti vakuumsku vrećicu pod tlak, cirkulirati vrući zrak u pećnici ili sustav grijanja vrućim zrakom samog kalupa kako bi se ispunili zahtjevi za otvrdnjavanje
4) Također se mogu koristiti uobičajeni pjenasti materijali, a postupak je zreliji
5) U usporedbi s autoklavom, potrošnja energije je manja
6) Napredna tehnologija osigurava dobru dimenzijsku točnost i ponovljivost
Glavni nedostaci:
1) Trošak materijala još uvijek je veći od troška suhog vlakna, iako je trošak smole niži od preprega za zrakoplove
2) Kalup mora izdržati višu temperaturu od procesa infuzije (80-140°C)
Tipične primjene:lopatice vjetroturbina visokih performansi, veliki trkaći čamci i jahte, zrakoplovi za spašavanje, komponente vlakova
10. Neautoklavni postupak polu-preg SPRINT/beam prepreg SparPreg
Opis metode:Teško je isprazniti mjehuriće zraka između slojeva ili slojeva koji se preklapaju tijekom procesa stvrdnjavanja kada se koristi prepreg u debljim strukturama (>3 mm).Kako bi se prevladala ova poteškoća, predvakuumizacija je uvedena u proces nanošenja slojeva, ali je značajno produljeno vrijeme procesa.
Posljednjih godina, Gurit je predstavio seriju poboljšanih prepreg proizvoda s patentiranom tehnologijom, omogućujući proizvodnju visokokvalitetnih (niske poroznosti) debljih laminata u jednom koraku.Polu-preg SPRINT sastoji se od dva sloja suhih vlakana koja se nalaze u sendviču sloja smolaste filmske strukture.Nakon što se materijal položi u kalup, vakuumska pumpa može u potpunosti ispustiti zrak iz njega prije nego što se smola zagrije i omekša te natopi vlakno.očvrsnuo.
Prepreg za grede SparPreg je poboljšani prepreg koji, kada se stvrdne pod vakuumom, može lako ukloniti mjehuriće zraka iz zalijepljenog dvoslojnog materijala.
odabir materijala:
Smola: uglavnom epoksidna smola, dostupne su i druge smole
Vlakna: nije potrebno
Materijal jezgre: većina, ali posebnu pozornost treba obratiti na visoku temperaturu kada se koristi standardna PVC pjena
Glavna prednost:
1) Za deblje dijelove (100 mm), visok volumni udio vlakana i niska poroznost još uvijek se mogu precizno dobiti
2) Početno stanje sustava smole je čvrsto, a performanse su izvrsne nakon stvrdnjavanja na visokoj temperaturi
3) Omogućite korištenje jeftine tkanine od vlakana velike osnovne težine (kao što je 1600 g/m2), povećajte brzinu postavljanja i uštedite troškove proizvodnje
4) Proces je vrlo napredan, rad je jednostavan, a sadržaj smole se precizno kontrolira
Glavni nedostaci:
1) Trošak materijala još uvijek je veći od troška suhog vlakna, iako je trošak smole niži od preprega za zrakoplove
2) Kalup mora izdržati višu temperaturu od procesa infuzije (80-140°C)
Tipične primjene:lopatice vjetroturbina visokih performansi, veliki trkaći čamci i jahte, zrakoplovi za spašavanje
Vrijeme objave: 13. prosinca 2022
