Sirovine kompozitnih materijala uključuju smolu, vlakna i materijal jezgre, itd.Postoji mnogo izbora, a svaki materijal ima svoju jedinstvenu snagu, krutost, žilavost i termičku stabilnost, a njegova cijena i učinak su također različiti.
Međutim, kompozitni materijal u cjelini, njegova konačna izvedba nije vezana samo za matricu smole i vlakna (i materijal jezgre u sendvič strukturi), već i usko povezana s metodom dizajna i proizvodnim procesom materijala u strukturi. .
Ovaj članak će predstaviti najčešće korištene metode proizvodnje kompozita, glavne faktore utjecaja svake metode i način odabira sirovina za različite procese.
Opis metode:Proces oblikovanja u kojem se sjeckani materijal ojačan vlaknima i sistem smole raspršuju u kalup u isto vrijeme, a zatim se stvrdnjavaju pod normalnim pritiskom kako bi se formirao termoreaktivni kompozitni proizvod.
izbor materijala:
Smola: uglavnom poliester
Vlakna: gruba pređa od staklenih vlakana
Materijal jezgre: Nema, potrebno je posebno kombinovati sa laminatima
Glavna prednost:
1) Zanatstvo ima dugu istoriju
2) Niska cijena, brzo polaganje vlakana i smole
3) Niska cijena kalupa
Glavni nedostaci:
1) Laminirana ploča je lako formirati područje obogaćeno smolom, a težina je relativno velika
2) Mogu se koristiti samo sjeckana vlakna, što ozbiljno ograničava mehanička svojstva laminata
3) Da bi se olakšalo prskanje, viskozitet smole mora biti dovoljno nizak da izgubi mehanička i termička svojstva kompozitnog materijala
4) Visok sadržaj stirena u smoli za raspršivanje znači veće potencijalne opasnosti za operatere, a nizak viskozitet znači da smola lako prodire u radnu odjeću zaposlenih i direktno dolazi u kontakt s kožom
5) Koncentracija stirena koji se ispari u zraku teško ispunjava zakonske zahtjeve
tipična primjena:
Jednostavne ograde, nisko opterećenje strukturne ploče kao što su karoserije automobila, kamioni, kade i mali čamci
Opis metode:Ručno impregnirajte vlakna smolom.Vlakna se mogu ojačati tkanjem, pletenjem, šivanjem ili vezanjem.Ručno polaganje se obično vrši valjcima ili četkama, a zatim se smola stisne gumenim valjkom da prodre u vlakna.Laminati su očvršćeni pod normalnim pritiskom.
izbor materijala:
Smola: bez zahtjeva, epoksid, poliester, polivinil ester, fenolna smola su prihvatljivi
Vlakna: Nema potrebe, ali aramidna vlakna veće osnovne težine teško se infiltriraju ručnim polaganjem
Materijal jezgre: bez zahtjeva
Glavna prednost:
1) Zanatstvo ima dugu istoriju
2) Lako se uči
3) Ako se koristi smola za očvršćavanje na sobnoj temperaturi, cijena kalupa je niska
4) Veliki izbor materijala i dobavljača
5) Visok sadržaj vlakana, vlakna koja se koriste su duža od procesa prskanja
Glavni nedostaci:
1) Miješanje smole, sadržaj smole i kvaliteta laminata usko su povezani sa stručnošću operatera, teško je dobiti laminate sa niskim sadržajem smole i niskom poroznošću
2) Opasnosti po zdravlje i sigurnost smole.Što je niža molekularna težina smole za polaganje ruku, veća je potencijalna opasnost po zdravlje.Što je niži viskozitet, smola lakše prodire u radnu odjeću zaposlenih i direktno dolazi u kontakt s kožom
3) Ako nije instalirana dobra ventilaciona oprema, koncentracija stirena isparenog iz poliestera i polivinil estera u vazduhu je teško ispuniti zakonske zahteve
4) Viskozitet smole za ručno polaganje mora biti vrlo nizak, tako da sadržaj stirena ili drugih otapala mora biti visok, čime se gube mehanička/termička svojstva kompozitnog materijala
Tipične primjene:standardne lopatice vjetroturbina, čamci masovne proizvodnje, arhitektonski modeli
Opis metode:Proces vakuumske vrećice je produžetak gore navedenog procesa ručnog polaganja, to jest, sloj plastične folije je zapečaćen na kalupu kako bi se vakuumirao ručno položen laminat, a na laminat se primjenjuje atmosferski pritisak kako bi se postigao efekat izduvnih gasova i zbijanja.Za poboljšanje kvaliteta kompozitnih materijala.
izbor materijala:
Smola: uglavnom epoksidna i fenolna smola, poliester i polivinil ester nisu prikladni jer sadrže stiren, koji ispari u vakuum pumpu
Vlakna: Nema potrebe, čak i vlakna sa velikom osnovnom težinom mogu se navlažiti pod pritiskom
Materijal jezgre: bez zahtjeva
Glavna prednost:
1) Može postići veći sadržaj vlakana od standardnog procesa ručnog polaganja
2) Poroznost je manja od standardnog procesa ručnog polaganja
3) Pod uslovima negativnog pritiska, puni protok smole poboljšava stepen vlaženja vlakana.Naravno, dio smole će apsorbirati potrošni materijal za vakuum
4) Zdravlje i sigurnost: Proces vakuumske vrećice može smanjiti oslobađanje isparljivih tvari tokom sušenja
Glavni nedostaci:
1) Dodatni procesi povećavaju troškove rada i materijala za jednokratnu vakuumsku vrećicu
2) Viši tehnički uslovi za operatere
3) Kontrola mešanja smole i sadržaja smole u velikoj meri zavisi od stručnosti operatera
4) Iako vakuum vrećica smanjuje oslobađanje hlapljivih tvari, prijetnja po zdravlje operatera je i dalje veća nego kod procesa infuzije ili preprega
Tipične primjene:velike, jednokratne ograničene jahte, dijelovi za trkaće automobile, spajanje osnovnih materijala u brodogradnji
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.je profesionalna kompanija koja proizvodi razne proizvode od staklenih vlakana.Kompanija uglavnom proizvodi fiberglas roving, staklena vlakna sjeckane strune prostirke, staklenih vlakana tkanine/roving tkanine/pomorske 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 rezervoari.Nakon što se snop vlakana impregnira smolom, namotava se na trn u različitim smjerovima, a proces se kontrolira pomoću stroja za namotavanje i brzine trna.
izbor materijala:
Smola: nema potrebe, kao što su epoksid, poliester, polivinil ester i fenolna smola, itd.
Vlakna: nema potrebe, direktno koristite snop vlakana na kolutu, 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, a to je ekonomična i razumna metoda nanošenja slojeva
2) Sadržaj smole može se kontrolirati mjerenjem količine smole koju nosi snop vlakana koji prolazi kroz rezervoar smole
3) Minimizirajte troškove vlakana, bez međuprocesa tkanja
4) Strukturne performanse su odlične, jer se linearni snopovi vlakana mogu polagati u različitim smjerovima nosivosti
Glavni nedostaci:
1) Ovaj proces je ograničen na kružne šuplje strukture
2) Vlakna nije lako precizno rasporediti duž aksijalnog smjera komponente
3) Cijena muškog kalupa za trnove za velike strukturne dijelove je relativno visoka
4) Vanjska površina konstrukcije nije površina kalupa, tako da je estetika loša
5) Kada koristite smolu niske viskoznosti, pažnju treba obratiti na hemijske performanse i zdravstvene i sigurnosne performanse
Tipične primjene:rezervoari za skladištenje hemikalija i cevi za isporuku, cilindri, rezervoari za disanje vatrogasaca
Opis metode:Svežanj vlakana izvučen iz kalemova se uroni i provuče kroz ploču za grijanje, a smola se infiltrira u vlakno na grijaćoj ploči, a sadržaj smole se kontrolira, i konačno se materijal očvrsne u traženi oblik;ovaj oblik fiksiran osušeni proizvod je mehanički sečen na različite dužine.Vlakna također mogu ući u grijaću ploču u smjerovima koji nisu 0 stepeni.
Pultruzija je kontinuirani proizvodni proces, a poprečni presjek proizvoda obično ima fiksni oblik, dopuštajući male promjene.Popravite prethodno vlažni materijal prolazeći kroz vruću ploču i raširite ga u kalup za trenutno sušenje.Iako ovaj proces ima loš kontinuitet, može promijeniti oblik poprečnog presjeka.
izbor materijala:
Smola: obično epoksidna, poliesterska, polivinil esterska i fenolna smola, itd.
Vlakna: bez zahtjeva
Materijal jezgre: ne koristi se obično
Glavna prednost:
1) Brzina proizvodnje je velika, a to je ekonomičan i razuman način za prethodno vlaženje i sušenje materijala
2) Precizna kontrola sadržaja smole
3) Minimizirajte troškove vlakana, bez međuprocesa tkanja
4) Odlične strukturne performanse, jer su snopovi vlakana raspoređeni u pravoj liniji i udio volumena vlakana je visok
5) Područje infiltracije vlakana može se potpuno zatvoriti kako bi se smanjilo oslobađanje isparljivih tvari
Glavni nedostaci:
1) Ovaj proces ograničava oblik poprečnog presjeka
2) Cijena grijaće ploče je relativno visoka
Tipične primjene:Grede i rešetke za kućne konstrukcije, mostove, ljestve i ograde
6. Prenos smole za kalupljenje (RTM)
Opis metode:Položite suha vlakna u donji kalup, izvršite pritisak unaprijed kako bi vlakna što više pristajala obliku kalupa i zalijepite ih;zatim, fiksirajte gornji kalup na donji kalup da formirate šupljinu, a zatim ubrizgajte smolu u šupljinu kalupa.
Obično se koristi vakuum potpomognuto ubrizgavanje smole i infiltracija vlakana, odnosno proces infuzije smole pomoću vakuuma (VARI).Kada se infiltracija vlakana završi, ventil za uvođenje smole se zatvara i kompozit se očvršćava.Injektiranje smole i stvrdnjavanje može se obaviti na sobnoj temperaturi ili pod uslovima zagrevanja.
izbor materijala:
Smola: obično epoksid, poliester, polivinil ester i fenolna smola, bismaleimid smola se može koristiti na visokoj temperaturi
Vlakna: Nema zahtjeva.Ušivena vlakna su pogodnija za ovaj proces jer praznine u snopovima vlakana olakšavaju prijenos smole;postoje posebno razvijena vlakna koja olakšavaju protok smole
Materijal jezgre: Pjena sa saćem nije prikladna, jer će ćelije saća biti ispunjene smolom, a pritisak će uzrokovati kolaps pjene
Glavna prednost:
1) Velika zapreminska frakcija vlakana i niska poroznost
2) Pošto 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 kalupne površine, što je lako za naknadnu površinsku obradu
Glavni nedostaci:
1) Kalup koji se koristi zajedno je skup, a da bi izdržao veći pritisak, težak je i relativno glomazan
2) Ograničeno na proizvodnju malih dijelova
3) Područja koja nisu navlažena su sklona pojavljivanju, što rezultira velikom količinom otpada
Tipične primjene:mali i složeni spejs šatlovi i auto delovi, sedišta za voz
7. Ostali procesi perfuzije – SCRIMP, RIFT, VARTM, itd.
Opis metode:Položite suha vlakna na sličan način kao RTM proces, zatim položite krpu za oslobađanje i drenažnu mrežu.Nakon što je polaganje završeno, potpuno se zatvara vakuum vrećicom, a kada vakuum dostigne određeni zahtjev, smola se unosi u cijelu strukturu polaganja.Raspodjela smole u laminatu postiže se vođenjem toka smole kroz mrežu za vođenje, a na kraju suva vlakna se potpuno infiltriraju odozgo prema dolje.
izbor materijala:
Smola: obično epoksidna, poliesterska, polivinil esterska smola
Vlakna: Bilo koje uobičajeno vlakno.Ušivena 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 vakuum vrećica, koja uvelike štedi troškove kalupa i smanjuje zahtjev da kalup izdrži pritisak
3) Veliki strukturni dijelovi također mogu imati visoku zapreminsku frakciju vlakana i nisku poroznost
4) Standardni kalup za ručno polaganje se može koristiti za ovaj proces nakon modifikacije
5) Sendvič struktura se može oblikovati odjednom
Glavni nedostaci:
1) Za velike konstrukcije, proces je relativno komplikovan i popravke se ne mogu izbjeći
2) Viskozitet smole mora biti veoma nizak, što takođe smanjuje mehanička svojstva
3) Područja koja nisu navlažena su sklona pojavljivanju, što rezultira velikom količinom otpada
Tipične primjene:Probna proizvodnja malih čamaca, karoserijskih panela za vozove i kamione, lopatica vetroturbina
Opis metode:Vlakna ili tkanina od vlakana je prethodno impregnirana od strane proizvođača materijala smolom koja sadrži katalizator, a metoda proizvodnje je metoda visoke temperature i visokog pritiska ili metoda rastvaranja otapala.Katalizator je latentan na sobnoj temperaturi, dajući materijalu rok trajanja od nekoliko sedmica ili mjeseci na sobnoj temperaturi;hlađenje može produžiti njegov vijek trajanja.
Prepreg se može ručno ili mašinski položiti na površinu kalupa, zatim prekriti u vakuum vrećicu i zagrijati na 120-180°C.Nakon zagrijavanja, smola može ponovo teći i na kraju očvrsnuti.Autoklav se može koristiti za primjenu dodatnog pritiska na materijal, obično do 5 atmosfera.
izbor materijala:
Smola: obično se može koristiti epoksidna, poliesterska, fenolna smola, smola otporna na visoke temperature kao što je poliimid, cijanat ester i bismaleimid
Vlakna: Nema zahtjeva.Može se koristiti snop vlakana ili tkanina od vlakana
Materijal jezgre: nema zahtjeva, ali pjena mora biti otporna na visoke temperature i visoki pritisak
Glavna prednost:
1) Odnos smole i sredstva za očvršćavanje i sadržaja smole precizno postavlja dobavljač, vrlo je lako dobiti laminate sa visokim sadržajem vlakana i niskom poroznošću
2) Materijal ima odlične zdravstvene i sigurnosne karakteristike, a radno okruženje je čisto, potencijalno štedi automatizaciju i troškove rada
3) Troškovi jednosmjernih materijalnih vlakana su minimizirani i nije potreban međuproces za tkanje vlakana u tkaninu
4) Proces proizvodnje zahtijeva smolu visokog viskoziteta i dobrog vlaženja, kao i optimizirana mehanička i termička svojstva
5) Produženje radnog vremena na sobnoj temperaturi znači da je optimizaciju strukture i polaganje složenih oblika takođe lako postići
6) Potencijalne uštede u automatizaciji i troškovima rada
Glavni nedostaci:
1) Cijena materijala raste, ali je to neizbježno kako bi se ispunili zahtjevi aplikacije
2) Autoklav je potreban da bi se završilo očvršćavanje, koje ima visoku cijenu, dugo vrijeme rada i ograničenja veličine
3) Kalup treba da izdrži visoku temperaturu procesa, a materijal jezgre ima iste zahteve
4) Za deblje dijelove potreban je predvakum prilikom postavljanja prepregova kako bi se eliminirali međuslojni mjehurići zraka
Tipične primjene:strukturni dijelovi spejs šatla (kao što su krila i repovi), F1 trkaći automobili
9. Prepreg – proces koji nije u autoklavu
Opis metode:Proces proizvodnje preprega koji se stvrdnjava na niskim temperaturama je potpuno isti kao i prepreg za autoklav, razlika je u tome što hemijska svojstva smole omogućavaju da se stvrdne na 60-120°C.
Za sušenje na niskim temperaturama od 60°C, vrijeme rada materijala je samo jedna sedmica;za katalizatore visoke temperature (>80°C), radno vrijeme može doseći nekoliko mjeseci.Fluidnost sistema smole omogućava očvršćavanje koristeći samo vakuum vrećice, izbjegavajući upotrebu autoklava.
izbor materijala:
Smola: Obično samo epoksidna smola
Vlakna: bez zahtjeva, isto kao i tradicionalni prepreg
Materijal jezgre: nema zahtjeva, ali posebnu pažnju treba obratiti kada se koristi standardna PVC pjena
Glavna prednost:
1) Ima sve prednosti tradicionalnog autoklavnog preprega ((i.))-((vi.))
2) Materijal kalupa je jeftin, kao što je drvo, jer je temperatura očvršćavanja niska
3) Proces proizvodnje velikih strukturnih dijelova je pojednostavljen, potrebno je samo staviti pod tlak vakuum vrećicu, cirkulirati vrući zrak iz pećnice ili sistem grijanja toplim zrakom samog kalupa kako bi se ispunili zahtjevi očvršćavanja
4) Mogu se koristiti i obični pjenasti materijali, a proces je zreliji
5) U poređenju sa autoklavom, potrošnja energije je manja
6) Napredna tehnologija osigurava dobru dimenzijsku tačnost i ponovljivost
Glavni nedostaci:
1) Trošak materijala je i dalje veći od suhih vlakana, iako je cijena smole niža od preprega za zrakoplovstvo
2) Kalup treba da izdrži višu temperaturu od procesa infuzije (80-140°C)
Tipične primjene:lopatice vjetroturbina visokih performansi, veliki trkaći čamci i jahte, spasilački avioni, komponente vlaka
10. Neautoklavni proces polupreg SPRINT/beam prepreg SparPreg
Opis metode:Teško je izbaciti mjehuriće zraka između slojeva ili slojeva koji se preklapaju tokom procesa očvršćavanja kada se koristi prepreg u debljim strukturama (>3 mm).Kako bi se ova poteškoća prevazišla, u proces nanošenja slojeva uvedena je predvakuumizacija, ali je značajno produženo vrijeme procesa.
Poslednjih godina Gurit je predstavio seriju poboljšanih prepreg proizvoda sa patentiranom tehnologijom, omogućavajući proizvodnju debljih laminata visokog kvaliteta (niske poroznosti) u jednom koraku.Polupreg SPRINT se sastoji od dva sloja suhih vlakana u sendvič sloju sloja smole filma sendvič strukture.Nakon što se materijal položi u kalup, vakuum pumpa može potpuno isprazniti zrak u njemu prije nego što se smola zagrije i omekša i natopi vlakno.učvrstio.
Beam prepreg SparPreg je poboljšani prepreg koji, kada se stvrdne pod vakuumom, može lako ukloniti mjehuriće zraka iz vezanog dvoslojnog materijala.
izbor materijala:
Smola: uglavnom epoksidna smola, dostupne su i druge smole
Vlakna: bez zahtjeva
Materijal jezgre: većina, ali posebnu pažnju treba obratiti na visoku temperaturu kada se koristi standardna PVC pjena
Glavna prednost:
1) Za deblje dijelove (100 mm) i dalje se mogu precizno dobiti visoki volumenski udio vlakana i niska poroznost
2) Početno stanje sistema smole je čvrsto, a performanse su odlične nakon očvršćavanja na visokim temperaturama
3) Omogućite upotrebu jeftine tkanine od vlakana velike težine (kao što je 1600 g/m2), povećajte brzinu polaganja i uštedite troškove proizvodnje
4) Proces je veoma napredan, operacija je jednostavna i sadržaj smole je precizno kontrolisan
Glavni nedostaci:
1) Trošak materijala je i dalje veći od suhih vlakana, iako je cijena smole niža od preprega za zrakoplovstvo
2) Kalup treba da izdrži višu temperaturu od procesa infuzije (80-140°C)
Tipične primjene:lopatice vjetroturbina visokih performansi, veliki trkaći čamci i jahte, spasilački avioni
Vrijeme objave: 13.12.2022
