Suroviny kompozitných materiálov zahŕňajú živicu, vlákno a materiál jadra atď.Existuje veľa možností a každý materiál má svoju jedinečnú pevnosť, tuhosť, húževnatosť a tepelnú stabilitu a jeho cena a výstup sú tiež odlišné.
Avšak kompozitný materiál ako celok, jeho konečný výkon nesúvisí len so živicovou matricou a vláknami (a materiálom jadra v sendvičovej štruktúre), ale tiež úzko súvisí s metódou návrhu a výrobným procesom materiálov v štruktúre. .
Tento článok predstaví bežne používané metódy výroby kompozitov, hlavné ovplyvňujúce faktory každej metódy a spôsob výberu surovín pre rôzne procesy.
Popis metódy:Lisovací proces, pri ktorom sa materiál vystužený nasekanými vláknami a živicový systém nastriekajú do formy súčasne a potom sa vytvrdia za normálneho tlaku, aby sa vytvoril termosetový kompozitný produkt.
výber materiálu:
Živica: hlavne polyester
Vlákno: hrubá priadza zo sklenených vlákien
Materiál jadra: Žiadny, je potrebné samostatne kombinovať s laminátmi
Hlavná výhoda:
1) Remeslo má dlhú históriu
2) Nízke náklady, rýchle pokladanie vlákien a živice
3) Nízke náklady na formy
Hlavné nevýhody:
1) Laminovaná doska ľahko vytvára oblasť obohatenú živicou a hmotnosť je relatívne vysoká
2) Môžu sa použiť iba nasekané vlákna, čo výrazne obmedzuje mechanické vlastnosti laminátov
3) Na uľahčenie striekania musí byť viskozita živice dostatočne nízka, aby stratila mechanické a tepelné vlastnosti kompozitného materiálu
4) Vysoký obsah styrénu v sprejovej živici znamená vyššie potenciálne nebezpečenstvo pre operátorov a nízka viskozita znamená, že živica ľahko prenikne cez pracovný odev zamestnancov a priamo sa dostane do kontaktu s pokožkou
5) Koncentrácia prchavého styrénu vo vzduchu je ťažké splniť zákonné požiadavky
typická aplikácia:
Jednoduché oplotenie, konštrukčné panely s nízkym zaťažením, ako sú karosérie kabrioletov, kapotáže nákladných áut, vane a malé člny
Popis metódy:Ručne impregnujte vlákna živicou.Vlákna môžu byť vystužené tkaním, opletením, šitím alebo spájaním.Ručné kladenie sa zvyčajne vykonáva pomocou valčekov alebo kefiek a potom sa živica vytlačí gumovým valčekom, aby prenikla do vlákien.Lamináty sa vytvrdili pri normálnom tlaku.
výber materiálu:
Živica: žiadna požiadavka, epoxid, polyester, polyvinylester, fenolová živica sú prijateľné
Vlákno: Žiadna požiadavka, ale aramidové vlákno s väčšou plošnou hmotnosťou sa ťažko infiltruje ručným ukladaním
Materiál jadra: žiadna požiadavka
Hlavná výhoda:
1) Remeslo má dlhú históriu
2) Ľahko sa učí
3) Ak sa použije živica vytvrdzujúca pri izbovej teplote, cena formy je nízka
4) Veľký výber materiálov a dodávateľov
5) Vysoký obsah vlákien, použité vlákna sú dlhšie ako proces striekania
Hlavné nevýhody:
1) Miešanie živice, obsah živice a kvalita laminátov úzko súvisia s odbornosťou operátorov, je ťažké získať lamináty s nízkym obsahom živice a nízkou pórovitosťou
2) Zdravotné a bezpečnostné riziká živice.Čím nižšia je molekulová hmotnosť živice na nanášanie rúk, tým väčšie je potenciálne ohrozenie zdravia.Čím nižšia je viskozita, tým ľahšie živica prenikne do pracovného odevu zamestnancov a dostane sa priamo do kontaktu s pokožkou
3) Ak nie je nainštalované dobré vetracie zariadenie, koncentrácia styrénu prchavého z polyesteru a polyvinylesteru do vzduchu je ťažké splniť zákonné požiadavky
4) Viskozita ručne nanášanej živice musí byť veľmi nízka, takže obsah styrénu alebo iných rozpúšťadiel musí byť vysoký, čím sa strácajú mechanické/tepelné vlastnosti kompozitného materiálu
Typické aplikácie:štandardné lopatky veterných turbín, sériovo vyrábané lode, architektonické modely
Popis metódy:Proces vákuového vrecúška je rozšírením vyššie uvedeného procesu ručného kladenia, to znamená, že na formu sa na vákuovanie ručne kladeného laminátu prilepí vrstva plastovej fólie a na laminát sa aplikuje atmosférický tlak, aby sa dosiahol účinok výfukových plynov a zhutnenia.Na zlepšenie kvality kompozitných materiálov.
výber materiálu:
Živica: hlavne epoxidová a fenolová živica, polyester a polyvinylester nie sú vhodné, pretože obsahujú styrén, ktorý prchá do vákuovej pumpy
Vlákno: Žiadna požiadavka, dokonca aj vlákna s veľkou plošnou hmotnosťou môžu byť zmáčané pod tlakom
Materiál jadra: žiadna požiadavka
Hlavná výhoda:
1) Môže dosiahnuť vyšší obsah vlákniny ako štandardný proces ručného kladenia
2) Pórovitosť je nižšia ako pri štandardnom ručnom procese kladenia
3) V podmienkach podtlaku plný prietok živice zlepšuje stupeň zmáčania vlákien.Samozrejme, časť živice bude absorbovaná vákuovým spotrebným materiálom
4) Zdravie a bezpečnosť: Proces vákuového vrecka môže znížiť uvoľňovanie prchavých látok počas vytvrdzovania
Hlavné nevýhody:
1) Ďalšie procesy zvyšujú náklady na prácu a materiály na jednorazové vákuové vrecká
2) Vyššie technické požiadavky na prevádzkovateľov
3) Kontrola miešania živice a obsahu živice do značnej miery závisí od odbornosti operátora
4) Hoci vákuové vrecko znižuje uvoľňovanie prchavých látok, ohrozenie zdravia operátora je stále vyššie ako pri infúznom procese alebo procese predimpregnovania
Typické aplikácie:veľké, jednorazovo limitované jachty, súčiastky pre pretekárske autá, lepenie základných materiálov pri stavbe lodí
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.je profesionálna spoločnosť vyrábajúca rôzne výrobky zo sklenených vlákien.Spoločnosť vyrába hlavne sklolaminátový prameň, rohož zo sekaných vlákien zo sklenených vlákien, tkaninu zo sklenených vlákien / rovingovú tkaninu / námornú tkaninu atď. Neváhajte nás kontaktovať.
Tel: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
Popis metódy:Proces navíjania sa v podstate používa na výrobu dutých, okrúhlych alebo oválnych konštrukčných častí, ako sú rúry a nádrže.Zväzok vlákien je po impregnácii živicou navinutý na tŕň v rôznych smeroch a proces je riadený navíjacím strojom a rýchlosťou tŕňa.
výber materiálu:
Živica: žiadna požiadavka, ako je epoxid, polyester, polyvinylester a fenolová živica atď.
Vlákno: žiadna požiadavka, priamo použite zväzok vlákien cievkovnice, nie je potrebné tkať alebo šiť do tkaniny z vlákien
Materiál jadra: nevyžaduje sa, ale plášť je zvyčajne jednovrstvový kompozitný materiál
Hlavná výhoda:
1) Rýchlosť výroby je rýchla a je to ekonomická a rozumná metóda vrstvenia
2) Obsah živice je možné kontrolovať meraním množstva živice nesenej zväzkom vlákien prechádzajúcim cez nádrž živice
3) Minimalizujte náklady na vlákna, žiadny prechodný proces tkania
4) Konštrukčné vlastnosti sú vynikajúce, pretože zväzky lineárnych vlákien môžu byť položené v rôznych smeroch nosnosti
Hlavné nevýhody:
1) Tento proces je obmedzený na kruhové duté štruktúry
2) Vlákna nie je ľahké presne usporiadať v axiálnom smere súčiastky
3) Náklady na tŕňovú samčiu formu pre veľké konštrukčné diely sú relatívne vysoké
4) Vonkajší povrch konštrukcie nie je povrch formy, takže estetika je zlá
5) Pri použití nízkoviskóznej živice je potrebné venovať pozornosť chemickým vlastnostiam a zdravotným a bezpečnostným vlastnostiam
Typické aplikácie:chemické skladovacie nádrže a rozvodné potrubia, tlakové fľaše, hasičské dýchacie nádrže
Popis metódy:Zväzok vlákien vytiahnutý z cievkovnice sa namáča a vedie cez ohrievaciu platňu a živica sa infiltruje do vlákna na ohrievacej platni, kontroluje sa obsah živice a nakoniec sa materiál vytvrdzuje do požadovaného tvaru;tento tvarovo fixovaný vytvrdený výrobok je mechanicky rezaný na rôzne dĺžky.Vlákna môžu vstupovať do horúcej platne aj v iných smeroch ako 0 stupňov.
Pultrúzia je kontinuálny výrobný proces a prierez výrobku má zvyčajne pevný tvar, ktorý umožňuje mierne zmeny.Vopred mokrý materiál prechádzajúci cez horúcu platňu zafixujte a rozotrite do formy na okamžité vytvrdnutie.Hoci tento proces má slabú kontinuitu, môže zmeniť tvar prierezu.
výber materiálu:
Živica: zvyčajne epoxidová, polyesterová, polyvinylesterová a fenolová živica atď.
Vláknina: žiadna požiadavka
Materiál jadra: bežne sa nepoužíva
Hlavná výhoda:
1) Rýchlosť výroby je rýchla a je to ekonomický a rozumný spôsob, ako vopred navlhčiť a vytvrdiť materiály
2) Presná kontrola obsahu živice
3) Minimalizujte náklady na vlákna, žiadny prechodný proces tkania
4) Vynikajúce konštrukčné vlastnosti, pretože zväzky vlákien sú usporiadané v priamke a objemový podiel vlákien je vysoký
5) Oblasť infiltrácie vlákien môže byť úplne utesnená, aby sa znížilo uvoľňovanie prchavých látok
Hlavné nevýhody:
1) Tento proces obmedzuje tvar prierezu
2) Náklady na vyhrievaciu platňu sú relatívne vysoké
Typické aplikácie:Nosníky a krovy pre konštrukcie domov, mosty, rebríky a ploty
6. Lisovanie na prenos živice (RTM)
Popis metódy:Položte suché vlákna do spodnej formy, vopred zatlačte, aby vlákna čo najviac zodpovedali tvaru formy, a spojte ich;potom pripevnite hornú formu na spodnú formu, aby ste vytvorili dutinu, a potom vstreknite živicu do dutiny formy.
Zvyčajne sa používa vákuovo podporované vstrekovanie živice a infiltrácia vlákien, konkrétne vákuový proces infúzie živice (VARI).Po dokončení infiltrácie vlákien sa ventil na zavádzanie živice uzavrie a kompozit sa vytvrdí.Vstrekovanie a vytvrdzovanie živice sa môže uskutočňovať pri izbovej teplote alebo pri zahrievaní.
výber materiálu:
Živica: zvyčajne epoxidová, polyesterová, polyvinylesterová a fenolová živica, bismaleimidová živica sa môže použiť pri vysokej teplote
Vláknina: Bez požiadavky.Prešívané vlákna sú pre tento proces vhodnejšie, pretože medzery vo zväzkoch vlákien uľahčujú prenos živice;existujú špeciálne vyvinuté vlákna na uľahčenie toku živice
Materiál jadra: Voštinová pena nie je vhodná, pretože bunky plástu budú vyplnené živicou a tlak spôsobí kolaps peny
Hlavná výhoda:
1) Vysoká objemová frakcia vlákna a nízka pórovitosť
2) Keďže živica je úplne utesnená, je zdravá a bezpečná a prevádzkové prostredie je čisté a upratané
3) Znížte spotrebu práce
4) Horná a spodná strana konštrukčného dielu sú formovacie plochy, čo je jednoduché pre následnú povrchovú úpravu
Hlavné nevýhody:
1) Forma používaná spoločne je drahá a aby vydržala väčší tlak, je ťažká a pomerne ťažkopádna
2) Obmedzené na výrobu malých dielov
3) Nezmáčané oblasti sú náchylné na vznik, čo vedie k veľkému množstvu odpadu
Typické aplikácie:malé a zložité časti raketoplánu a automobilov, vlakové sedadlá
7. Ďalšie perfúzne procesy – SCRIMP, RIFT, VARTM atď.
Popis metódy:Položte suché vlákna podobným spôsobom ako pri RTM procese, potom položte uvoľňovaciu handričku a drenážnu sieť.Po dokončení pokládky sa úplne utesní vákuovým vreckom a keď vákuum dosiahne určitú požiadavku, živica sa zavedie do celej štruktúry pokládky.Distribúcia živice v lamináte sa dosiahne vedením toku živice cez vodiacu sieť a nakoniec sú suché vlákna úplne infiltrované zhora nadol.
výber materiálu:
Živica: zvyčajne epoxidová, polyesterová, polyvinylesterová živica
Vláknina: Akékoľvek bežné vlákno.Prešívané vlákna sú pre tento proces vhodnejšie, pretože medzery vo zväzkoch vlákien urýchľujú prenos živice
Materiál jadra: voštinová pena nie je použiteľná
Hlavná výhoda:
1) Rovnaké ako proces RTM, ale iba jedna strana je povrch formy
2) Jedna strana formy je vákuové vrecko, ktoré výrazne šetrí náklady na formu a znižuje požiadavku, aby forma odolala tlaku
3) Veľké konštrukčné časti môžu mať tiež vysoký objemový podiel vlákien a nízku pórovitosť
4) Pre tento proces je možné po úprave použiť štandardnú formu na ručné pokladanie
5) Sendvičová štruktúra môže byť tvarovaná naraz
Hlavné nevýhody:
1) Pri veľkých konštrukciách je proces pomerne komplikovaný a nedá sa vyhnúť opravám
2) Viskozita živice musí byť veľmi nízka, čo tiež znižuje mechanické vlastnosti
3) Nezmáčané oblasti sú náchylné na vznik, čo vedie k veľkému množstvu odpadu
Typické aplikácie:Skúšobná výroba malých člnov, karosérií pre vlaky a nákladné autá, lopatiek veterných turbín
8. Prepreg – proces v autokláve
Popis metódy:Vlákno alebo vláknitá tkanina je vopred impregnovaná výrobcom materiálu živicou obsahujúcou katalyzátor a výrobnou metódou je metóda vysokej teploty a vysokého tlaku alebo metóda rozpúšťania rozpúšťadla.Katalyzátor je latentný pri teplote miestnosti, čo dáva materiálu životnosť niekoľko týždňov alebo mesiacov pri teplote miestnosti;chladenie môže predĺžiť jeho trvanlivosť.
Predimpregnovaný laminát sa môže položiť ručne alebo strojovo na povrch formy, potom zakryť vákuovým vrecúškom a zahriať na 120-180°C.Po zahriatí môže živica opäť tiecť a prípadne vytvrdnúť.Autokláv sa môže použiť na aplikovanie dodatočného tlaku na materiál, typicky až do 5 atmosfér.
výber materiálu:
Živica: zvyčajne sa môže použiť aj epoxid, polyester, fenolová živica, živica odolná voči vysokým teplotám, ako je polyimid, kyanátový ester a bismaleimid
Vláknina: Bez požiadavky.Môže sa použiť zväzok vlákien alebo tkanina
Materiál jadra: žiadna požiadavka, ale pena musí byť odolná voči vysokej teplote a vysokému tlaku
Hlavná výhoda:
1) Pomer živice k vytvrdzovaciemu činidlu a obsahu živice presne nastavuje dodávateľ, je veľmi ľahké získať lamináty s vysokým obsahom vlákien a nízkou pórovitosťou
2) Materiál má vynikajúce zdravotné a bezpečnostné vlastnosti a pracovné prostredie je čisté, čo potenciálne šetrí náklady na automatizáciu a prácu
3) Náklady na jednosmerné materiálové vlákna sú minimalizované a na tkanie vlákien do látky nie je potrebný žiadny prechodný proces
4) Výrobný proces vyžaduje živicu s vysokou viskozitou a dobrou zmáčavosťou, ako aj optimalizované mechanické a tepelné vlastnosti
5) Predĺženie pracovného času pri izbovej teplote znamená, že je tiež ľahké dosiahnuť štrukturálnu optimalizáciu a usporiadanie zložitých tvarov
6) Potenciálne úspory v automatizácii a mzdových nákladoch
Hlavné nevýhody:
1) Náklady na materiály sa zvyšujú, ale je to nevyhnutné, aby sa splnili požiadavky aplikácie
2) Na dokončenie vytvrdzovania je potrebný autokláv, ktorý má vysoké náklady, dlhú dobu prevádzky a obmedzenia veľkosti
3) Forma musí odolať vysokej procesnej teplote a materiál jadra má rovnaké požiadavky
4) V prípade hrubších dielov sa pri ukladaní predimpregnovaných laminátov vyžaduje predbežné vákuum, aby sa eliminovali vzduchové bubliny medzi vrstvami
Typické aplikácie:konštrukčné časti raketoplánu (ako sú krídla a chvosty), pretekárske autá F1
9. Prepreg – proces bez autoklávu
Popis metódy:Výrobný proces predimpregnovaného laminátu vytvrdzujúceho pri nízkej teplote je presne rovnaký ako proces výroby predimpregnovaného laminátu v autokláve, rozdiel je v tom, že chemické vlastnosti živice umožňujú jeho vytvrdzovanie pri 60-120 °C.
Pri nízkoteplotnom 60°C vytvrdzovaní je pracovný čas materiálu len jeden týždeň;pri vysokoteplotných katalyzátoroch (>80°C) môže doba prevádzky dosiahnuť niekoľko mesiacov.Tekutosť živicového systému umožňuje vytvrdzovanie iba pomocou vákuových vreciek, čím sa vyhne použitiu autoklávov.
výber materiálu:
Živica: Zvyčajne iba epoxidová živica
Vláknina: žiadna požiadavka, rovnako ako tradičný predimpregnovaný laminát
Materiál jadra: nevyžaduje sa, ale pri použití štandardnej PVC peny je potrebné venovať osobitnú pozornosť
Hlavná výhoda:
1) Má všetky výhody tradičného autoklávového predimpregnovaného laminátu ((i.))-((vi.))
2) Materiál formy je lacný, ako je drevo, pretože teplota vytvrdzovania je nízka
3) Výrobný proces veľkých konštrukčných dielov je zjednodušený, stačí len natlakovať vákuové vrecko, cirkulovať horúci vzduch pece alebo teplovzdušný vykurovací systém samotnej formy, aby sa splnili požiadavky na vytvrdzovanie
4) Môžu sa použiť aj bežné penové materiály a proces je zrelší
5) V porovnaní s autoklávom je spotreba energie nižšia
6) Pokročilá technológia zaisťuje dobrú rozmerovú presnosť a opakovateľnosť
Hlavné nevýhody:
1) Cena materiálu je stále vyššia ako cena suchého vlákna, hoci cena živice je nižšia ako cena predimpregnovaného laminátu
2) Forma musí odolať vyššej teplote ako proces infúzie (80-140 °C)
Typické aplikácie:vysokovýkonné lopatky veterných turbín, veľké pretekárske člny a jachty, záchranné lietadlá, vlakové komponenty
10. Proces bez autoklávu polopregumovaného laminátu SPRINT/nosníkového predimpregnovaného laminátu SparPreg
Popis metódy:Pri použití predimpregnovaného laminátu v hrubších štruktúrach (> 3 mm) je ťažké vypustiť vzduchové bubliny medzi vrstvami alebo prekrývajúcimi sa vrstvami počas procesu vytvrdzovania.Aby sa prekonali tieto ťažkosti, do procesu vrstvenia bola zavedená predbežná vákuovanie, čo však výrazne predĺžilo čas procesu.
V posledných rokoch Gurit predstavil sériu vylepšených predimpregnovaných výrobkov s patentovanou technológiou, ktorá umožňuje výrobu vysokokvalitných (nízka pórovitosť) hrubších laminátov, ktoré majú byť dokončené v jednom kroku.Semi-preg SPRINT je zložený z dvoch vrstiev suchého vlákna sendvičujúceho vrstvu sendvičovej štruktúry živicového filmu.Po vložení materiálu do formy môže vákuová pumpa úplne vyčerpať vzduch v nej predtým, ako sa živica zahreje a zmäkne a nasiakne vlákno.stuhnutý.
Predimpregnovaný laminát SparPreg je vylepšený predimpregnovaný laminát, ktorý po vytvrdnutí vo vákuu dokáže ľahko odstrániť vzduchové bubliny z lepeného dvojvrstvového materiálu.
výber materiálu:
Živica: väčšinou epoxidová živica, dostupné sú aj iné živice
Vláknina: žiadna požiadavka
Materiál jadra: väčšina, ale osobitná pozornosť by sa mala venovať vysokej teplote pri použití štandardnej PVC peny
Hlavná výhoda:
1) Pre hrubšie časti (100 mm) je možné stále presne získať vysoký objemový podiel vlákna a nízku pórovitosť
2) Počiatočný stav živicového systému je pevný a výkon je vynikajúci po vytvrdnutí pri vysokej teplote
3) Umožnite používanie lacnej vláknitej tkaniny s vysokou hmotnosťou (napríklad 1600 g/m2), zvýšte rýchlosť pokládky a ušetrite výrobné náklady
4) Proces je veľmi pokročilý, prevádzka je jednoduchá a obsah živice je presne kontrolovaný
Hlavné nevýhody:
1) Cena materiálu je stále vyššia ako cena suchého vlákna, hoci cena živice je nižšia ako cena predimpregnovaného laminátu
2) Forma musí odolať vyššej teplote ako proces infúzie (80-140 °C)
Typické aplikácie:vysokovýkonné lopatky veterných turbín, veľké pretekárske člny a jachty, záchranné lietadlá
Čas odoslania: 13. decembra 2022
