A kompozit anyagok alapanyagai közé tartozik a gyanta, rost és maganyag stb.Sok választási lehetőség van, és minden anyagnak megvan a maga egyedi szilárdsága, merevsége, szívóssága és hőstabilitása, valamint a költsége és a teljesítménye is eltérő.
A kompozit anyag egésze, végső teljesítménye azonban nemcsak a gyantamátrixhoz és a szálakhoz (és a szendvicsszerkezetben lévő maganyaghoz) kapcsolódik, hanem szorosan összefügg a szerkezetben lévő anyagok tervezési módszerével és gyártási folyamatával is. .
Ez a cikk bemutatja az általánosan használt kompozit gyártási módszereket, az egyes módszerek fő befolyásoló tényezőit, valamint a különböző folyamatokhoz szükséges alapanyagok kiválasztását.
A módszer leírása:Öntési eljárás, amelyben az aprított szálerősítésű anyagot és a gyantarendszert egyszerre szórják be a formába, majd normál nyomáson kikeményítik, hogy hőre keményedő kompozit terméket kapjanak.
anyagválasztás:
Gyanta: főleg poliészter
Szál: durva üvegszálas fonal
Maganyag: Nincs, külön kell kombinálni a laminátumokkal
A fő előny:
1) A kézművességnek hosszú története van
2) Alacsony költség, gyors szál- és gyantafektetés
3) Alacsony penészköltség
Főbb hátrányai:
1) A laminált lemez könnyen gyantával dúsított területet képez, és a súlya viszonylag nagy
2) Csak aprított szálak használhatók, ami erősen korlátozza a laminátumok mechanikai tulajdonságait
3) A permetezés megkönnyítése érdekében a gyanta viszkozitásának elég alacsonynak kell lennie ahhoz, hogy elveszítse a kompozit anyag mechanikai és termikus tulajdonságait
4) A permetezőgyanta magas sztiroltartalma nagyobb potenciális veszélyt jelent a kezelőkre, az alacsony viszkozitás pedig azt, hogy a gyanta könnyen behatol a dolgozók munkaruhájába, és közvetlenül érintkezik a bőrrel.
5) A levegőben elpárolgó sztirol koncentrációja nehezen teljesíthető a jogszabályi előírásoknak
tipikus alkalmazás:
Egyszerű kerítések, alacsony terhelésű szerkezeti panelek, például kabrió karosszéria, teherautó burkolatok, fürdőkádak és kishajók
A módszer leírása:Manuálisan impregnálja a szálakat gyantával.A szálak megerősíthetők szövéssel, fonással, varrással vagy ragasztással.A kézi felrakás általában hengerekkel vagy ecsettel történik, majd a gyantát gumihengerrel összenyomják, hogy behatoljon a szálakba.A laminátumokat normál nyomáson keményítjük.
anyagválasztás:
Gyanta: nincs követelmény, epoxi, poliészter, polivinil-észter, fenolgyanta elfogadható
Rost: Nincs követelmény, de a nagyobb alaptömegű aramidszálat nehéz beszivárogtatni kézi felrakással
Maganyag: nincs előírás
A fő előny:
1) A kézművességnek hosszú története van
2) Könnyen megtanulható
3) Ha szobahőmérsékleten keményedő gyantát használnak, a penész költsége alacsony
4) Anyagok és beszállítók nagy választéka
5) Magas rosttartalom, a felhasznált szálak hosszabbak, mint a permetezési eljárás
Főbb hátrányai:
1) A gyantakeverés, a gyantatartalom és a laminátumok minősége szorosan összefügg a kezelők jártasságával, nehéz alacsony gyantatartalmú és alacsony porozitású laminátumokat beszerezni.
2) A gyanta egészségügyi és biztonsági kockázatai.Minél kisebb a kézi fektetéshez használt gyanta molekulatömege, annál nagyobb a potenciális egészségügyi veszély.Minél alacsonyabb a viszkozitás, annál könnyebben hatol be a gyanta az alkalmazottak munkaruhájába, és közvetlenül érintkezik a bőrrel.
3) Ha nincs jó szellőztető berendezés, a poliészterből és polivinil-észterből elpárolgó sztirol levegőbe való koncentrációja nehezen teljesíthető a törvényi előírásoknak.
4) A kézi felhordó gyanta viszkozitásának nagyon alacsonynak kell lennie, ezért a sztirol vagy más oldószer tartalomnak magasnak kell lennie, ami elveszíti a kompozit anyag mechanikai/termikus tulajdonságait
Tipikus alkalmazások:szabványos szélturbina lapátok, sorozatgyártású csónakok, építészeti modellek
A módszer leírása:A vákuumzacskós eljárás a fent említett kézi felrakási eljárás kiterjesztése, vagyis a formára egy műanyag fóliaréteget ragasztanak a kézzel lerakott laminátum porszívózására, és a laminátumot atmoszférikus nyomással érik el. a kipufogógáz és a tömörítés hatása.A kompozit anyagok minőségének javítása.
anyagválasztás:
Gyanta: főleg az epoxi- és fenolgyanta, a poliészter és a polivinil-észter nem megfelelő, mert sztirolt tartalmaznak, ami bepárolog a vákuumszivattyúba
Szál: Nincs követelmény, még a nagy alaptömegű szálak is nedvesíthetők nyomás alatt
Maganyag: nincs előírás
A fő előny:
1) Magasabb rosttartalom érhető el, mint a szokásos kézi felrakási eljárás
2) A porozitás kisebb, mint a hagyományos kézi felrakási eljárásnál
3) Negatív nyomás esetén a gyanta teljes áramlása javítja a szálak nedvesedésének mértékét.Természetesen a gyanta egy részét a vákuumos fogyóeszközök elnyelik
4) Egészség és biztonság: A vákuumzsákos eljárás csökkentheti az illékony anyagok felszabadulását a kikeményedés során
Főbb hátrányai:
1) A további eljárások növelik a munkaerő és az eldobható vákuumzsák anyagok költségeit
2) Magasabb műszaki követelmények az üzemeltetők számára
3) A gyantakeverés és a gyantatartalom szabályozása nagymértékben függ a kezelő jártasságától
4) Bár a vákuumzsák csökkenti az illékony anyagok felszabadulását, a kezelő egészségi veszélye még mindig nagyobb, mint az infúziós vagy prepreg folyamat
Tipikus alkalmazások:nagyméretű, egyszeri limitált szériás jachtok, versenyautó-alkatrészek, törzsanyagok ragasztása a hajógyártásban
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.egy professzionális cég, amely különféle üvegszálas termékeket gyárt.A cég elsősorban üvegszálas előfonatot, üvegszálas vágott szál szőnyeget, üvegszálas szövetet/előfonatot/tengeri szövetet stb. gyárt. Kérjük, forduljon hozzánk bizalommal.
Tel: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
A módszer leírása:A tekercselési eljárást alapvetően üreges, kerek vagy ovális szerkezeti részek, például csövek és tartályok gyártására használják.Miután a szálköteget gyantával impregnálták, különböző irányokba tekerik a tüskére, és a folyamatot a tekercselőgép és a tüske sebessége szabályozza.
anyagválasztás:
Gyanta: nincs követelmény, például epoxi, poliészter, polivinil-észter és fenolgyanta stb.
Szál: nincs szükség, közvetlenül használja a tekercs szálkötegét, nem kell szálas szövetbe szőni vagy varrni
Maganyag: nem követelmény, de a bőr általában egyrétegű kompozit anyag
A fő előny:
1) A gyártási sebesség gyors, és ez egy gazdaságos és ésszerű rétegezési módszer
2) A gyantatartalom a gyantatartályon áthaladó szálköteg által szállított gyanta mennyiségének mérésével szabályozható
3) Minimalizálja a szálköltséget, nincs közbenső szövési folyamat
4) A szerkezeti teljesítmény kiváló, mivel a lineáris szálkötegek különböző teherbíró irányokban helyezhetők el
A fő hátrányok:
1) Ez az eljárás kör alakú üreges szerkezetekre korlátozódik
2) A szálakat nem könnyű pontosan elrendezni az alkatrész tengelyirányában
3) A nagy szerkezeti alkatrészekhez használt tüskés öntőforma költsége viszonylag magas
4) A szerkezet külső felülete nem a formafelület, így az esztétikailag rossz
5) Alacsony viszkozitású gyanta használatakor figyelmet kell fordítani a kémiai teljesítményre, valamint az egészségügyi és biztonsági teljesítményre
Tipikus alkalmazások:vegyszertároló tartályok és szállítócsövek, hengerek, tűzoltó légzőtartályok
A módszer leírása:A tekercsből húzott szálköteget bemártják és átengedik a fűtőlemezen, és a gyantát beszivárogják a fűtőlemezen lévő szálba, és szabályozzák a gyantatartalmat, végül az anyagot a kívánt alakra kikeményítik;ez az alakra rögzített kikeményedett termék mechanikusan különböző hosszúságúra van vágva.A szálak 0 foktól eltérő irányban is bejuthatnak a főzőlapba.
A pultrúzió egy folyamatos gyártási folyamat, a termék keresztmetszete általában fix alakú, lehetővé téve az enyhe változtatásokat.Rögzítse a főzőlapon áthaladó előnedvesített anyagot, és terítse el a formába az azonnali kikeményedés érdekében.Bár ennek a folyamatnak gyenge a folytonossága, megváltoztathatja a keresztmetszet alakját.
anyagválasztás:
Gyanta: általában epoxi, poliészter, polivinil-észter és fenolgyanta stb.
Rost: nem követelmény
Maganyag: nem gyakran használt
A fő előny:
1) A gyártási sebesség gyors, és ez egy gazdaságos és ésszerű módja az anyagok előnedvesítésének és kikeményítésének
2) A gyantatartalom pontos szabályozása
3) Minimalizálja a szálköltséget, nincs közbenső szövési folyamat
4) Kiváló szerkezeti teljesítmény, mivel a szálkötegek egyenes vonalban vannak elrendezve, és a száltérfogat aránya magas
5) A szál beszivárgási területe teljesen lezárható az illékony anyagok kibocsátásának csökkentése érdekében
Főbb hátrányai:
1) Ez a folyamat korlátozza a keresztmetszet alakját
2) A fűtőlemez költsége viszonylag magas
Tipikus alkalmazások:Gerendák és tartószerkezetek házszerkezetekhez, hidakhoz, létrákhoz és kerítésekhez
6. Gyanta transzfer fröccsöntés (RTM)
A módszer leírása:Fektesse le a száraz szálakat az alsó formába, alkalmazzon előzetesen nyomást, hogy a szálak a lehető legjobban illeszkedjenek a forma formájához, majd ragasszák össze őket;majd rögzítse a felső formát az alsó formához, hogy üreget alakítson ki, majd fecskendezze be a gyantát a formaüregbe.
Általában vákuum-asszisztált gyanta-injektálást és szálinfiltrációt alkalmaznak, nevezetesen a vákuum-asszisztált gyanta-infúziós eljárást (VARI).Amint a szál beszivárgása befejeződött, a gyantabevezető szelepet lezárják, és a kompozit kikeményedik.A gyanta befecskendezése és kikeményítése történhet szobahőmérsékleten vagy fűtött körülmények között.
anyagválasztás:
Gyanta: általában epoxi, poliészter, polivinil-észter és fenolgyanta, biszmaleimid gyanta magas hőmérsékleten használható
Szálszálak: Nincs követelmény.A varrott szálak alkalmasabbak erre az eljárásra, mert a szálköteg rések megkönnyítik a gyanta átvitelét;speciálisan kifejlesztett szálak vannak a gyanta áramlásának megkönnyítésére
Mag anyaga: A méhsejt hab nem megfelelő, mert a méhsejt cellák megtelnek gyantával, és a nyomás hatására a hab összeesik
A fő előny:
1) Nagy száltérfogat-frakció és alacsony porozitás
2) Mivel a gyanta teljesen lezárt, egészséges és biztonságos, a működési környezet pedig tiszta és rendezett
3) Csökkentse a munkaerő-felhasználást
4) A szerkezeti rész felső és alsó oldala öntőforma felület, amely könnyen elvégezhető a későbbi felületkezeléssel
A fő hátrányok:
1) Az együtt használt forma drága, és a nagyobb nyomás elviselése érdekében nehéz és viszonylag nehézkes
2) Kis alkatrészek gyártására korlátozódik
3) A nem nedves területek hajlamosak megjelenni, ami nagy mennyiségű hulladékot eredményez
Tipikus alkalmazások:kis és összetett űrsikló és autóalkatrészek, vonatülések
7. Egyéb perfúziós eljárások – SCRIMP, RIFT, VARTM stb.
A módszer leírása:Fektesse le a száraz szálakat az RTM-eljáráshoz hasonló módon, majd helyezze rá a leválasztó kendőt és a vízelvezető hálót.A lerakás befejezése után egy vákuumzsákkal teljesen lezárják, és amikor a vákuum elér egy bizonyos követelményt, a gyantát bejuttatják a teljes fektetési szerkezetbe.A gyanta eloszlását a laminátumban úgy érik el, hogy a gyantaáramot a vezetőhálón keresztül vezetik, végül a száraz szálak felülről lefelé teljesen beszivárognak.
anyagválasztás:
Gyanta: általában epoxi, poliészter, polivinil-észter gyanta
Rost: Bármilyen általános rost.A varrott szálak alkalmasabbak erre az eljárásra, mivel a szálköteg hézagai felgyorsítják a gyanta átvitelét
Mag anyaga: méhsejt hab nem alkalmazható
A fő előny:
1) Ugyanaz, mint az RTM-eljárás, de csak az egyik oldal a forma felülete
2) Az öntőforma egyik oldala egy vákuumzsák, amely nagymértékben megtakarítja a forma költségeit, és csökkenti az öntőforma nyomásállóságának követelményét
3) A nagy szerkezeti részek nagy száltérfogatú és alacsony porozitásúak is lehetnek
4) A szabványos kézi fektetési eljárási forma a módosítás után használható ehhez a folyamathoz
5) A szendvicsszerkezet egyszerre formázható
Főbb hátrányai:
1) Nagy szerkezetek esetén a folyamat viszonylag bonyolult, és a javításokat nem lehet elkerülni
2) A gyanta viszkozitásának nagyon alacsonynak kell lennie, ami szintén csökkenti a mechanikai tulajdonságokat
3) A nem nedves területek hajlamosak megjelenni, ami nagy mennyiségű hulladékot eredményez
Tipikus alkalmazások:Kishajók próbagyártása, karosszériaelemek vonatokhoz és teherautókhoz, szélturbinák lapátjai
A módszer leírása:A szálat vagy rostszövetet az anyaggyártó katalizátort tartalmazó gyantával előzetesen impregnálja, a gyártási módszer pedig magas hőmérsékletű és nagynyomású módszer, vagy oldószeres oldódási módszer.A katalizátor szobahőmérsékleten látens, így az anyag szobahőmérsékleten hetekig vagy hónapokig eltartható;a hűtés meghosszabbíthatja az eltarthatóságát.
A prepreg kézzel vagy géppel a forma felületére fektethető, majd vákuumzacskóba borítva 120-180°C-ra melegítve.Melegítés után a gyanta újra folyhat, és végül kikeményedik.Egy autokláv segítségével további nyomást lehet kifejteni az anyagra, jellemzően legfeljebb 5 atmoszférát.
anyagválasztás:
Gyanta: általában epoxi, poliészter, fenolgyanta, magas hőmérsékletnek ellenálló gyanta, például poliimid, cianát-észter és biszmaleimid is használható
Szálszálak: Nincs követelmény.Szálköteg vagy szálkendő használható
Maganyag: nincs követelmény, de a habnak ellenállónak kell lennie a magas hőmérsékletnek és nagy nyomásnak
A fő előny:
1) A gyanta és a térhálósító anyag arányát és a gyantatartalmat a szállító pontosan beállítja, nagyon könnyű magas rosttartalmú és alacsony porozitású laminátumokat szerezni
2) Az anyag kiváló egészségügyi és biztonsági jellemzőkkel rendelkezik, és a munkakörnyezet tiszta, ami potenciálisan megtakarítja az automatizálási és munkaerőköltségeket
3) Az egyirányú anyagszálak költsége minimális, és nincs szükség közbenső eljárásra a szálak szövetté szövéséhez
4) A gyártási folyamat nagy viszkozitású és jó nedvesíthetőségű gyantát, valamint optimalizált mechanikai és termikus tulajdonságokat igényel
5) A szobahőmérsékleten végzett munkaidő meghosszabbítása azt jelenti, hogy a szerkezeti optimalizálás és az összetett formák elrendezése is könnyen megvalósítható
6) Lehetséges megtakarítások az automatizálásban és a munkaerőköltségekben
Főbb hátrányai:
1) Növekszik az anyagköltség, de ez elkerülhetetlen az alkalmazási követelmények teljesítése érdekében
2) A kikeményítés befejezéséhez autoklávra van szükség, ami magas költségekkel, hosszú működési idővel és méretkorlátozással jár
3) A formának ki kell állnia a magas folyamathőmérsékletnek, és a maganyagnak ugyanazok a követelmények
4) Vastagabb részek esetén elővákuum szükséges a prepreg felrakásakor a rétegközi légbuborékok eltávolítása érdekében
Tipikus alkalmazások:űrsikló szerkezeti részei (például szárnyak és farok), F1-es versenyautók
9. Prepreg – nem autokláv eljárás
A módszer leírása:Az alacsony hőmérsékleten keményedő prepreg gyártási folyamata pontosan megegyezik az autokláv prepreg gyártási folyamatával, a különbség az, hogy a gyanta kémiai tulajdonságai lehetővé teszik a 60-120°C-on történő kikeményedést.
Alacsony hőmérsékletű 60°C-os kikeményítésnél az anyag munkaideje csak egy hét;magas hőmérsékletű (>80°C) katalizátoroknál a munkaidő több hónapot is elérhet.A gyantarendszer folyékonysága lehetővé teszi a kikeményedést csak vákuumzacskók használatával, elkerülve az autoklávok használatát.
anyagválasztás:
Gyanta: Általában csak epoxigyanta
Rost: nincs szükség, ugyanaz, mint a hagyományos prepreg
Mag anyaga: nem követelmény, de különös figyelmet kell fordítani a szabványos PVC hab használatakor
A fő előny:
1) A hagyományos autokláv prepreg összes előnyével rendelkezik ((i.))-((vi.))
2) A forma anyaga olcsó, például a fa, mivel a kikeményedési hőmérséklet alacsony
3) A nagy szerkezeti részek gyártási folyamata leegyszerűsödik, csak nyomás alá kell helyezni a vákuumzsákot, keringetni a sütő forró levegőjét vagy magának a forma forró levegős fűtőrendszerét, hogy megfeleljen a keményedési követelményeknek.
4) Közönséges habanyagok is használhatók, és a folyamat érettebb
5) Az autoklávhoz képest alacsonyabb az energiafogyasztás
6) A fejlett technológia jó méretpontosságot és ismételhetőséget biztosít
Főbb hátrányai:
1) Az anyagköltség még mindig magasabb, mint a száraz szál, bár a gyanta költsége alacsonyabb, mint az űrrepülésnél
2) A formának magasabb hőmérsékletet kell kibírnia, mint az infúziós eljárás (80-140°C)
Tipikus alkalmazások:nagy teljesítményű szélturbina lapátok, nagy versenyhajók és jachtok, mentőrepülőgépek, vonat alkatrészek
10. Nem autokláv eljárás félpreg SPRINT/beam prepreg SparPreg
A módszer leírása:Ha vastagabb szerkezetekben (>3mm) prepreg-et használunk, nehéz kiüríteni a rétegek közötti légbuborékokat vagy az átfedő rétegeket a térhálósodási folyamat során.Ennek a nehézségnek a leküzdése érdekében a rétegezési folyamatba bevezették az elővákuumozást, de jelentősen megnövelték a folyamatidőt.
Az elmúlt években a Gurit egy sor továbbfejlesztett prepreg terméket vezetett be szabadalmaztatott technológiával, amelyek lehetővé teszik a kiváló minőségű (alacsony porozitású) vastagabb laminátumok gyártását egy lépésben.A semi-preg SPRINT két réteg száraz szálból áll, amelyek egy réteg gyanta film szendvics szerkezetet tartalmaznak.Miután az anyagot a formába fektették, a vákuumszivattyú teljesen el tudja engedni a benne lévő levegőt, mielőtt a gyanta felmelegszik és meglágyítja és átitatja a szálat.megszilárdult.
Beam prepreg A SparPreg egy továbbfejlesztett prepreg, amely vákuum alatt kikeményítve könnyen eltávolítja a légbuborékokat a ragasztott kétrétegű anyagból.
anyagválasztás:
Gyanta: többnyire epoxigyanta, más gyanták is kaphatók
Rost: nem követelmény
Maganyag: a legtöbb, de különös figyelmet kell fordítani a magas hőmérsékletre standard PVC hab használatakor
A fő előny:
1) Vastagabb részeknél (100 mm) még mindig pontosan meghatározható a nagy száltérfogat és az alacsony porozitás
2) A gyantarendszer kezdeti állapota szilárd, és a teljesítmény kiváló a magas hőmérsékleten történő kikeményedés után
3) Engedélyezze az alacsony költségű, nagy alapsúlyú rostszövet (például 1600 g/m2) használatát, növelje a felhelyezési sebességet és takarítson meg gyártási költségeket
4) A folyamat nagyon fejlett, a művelet egyszerű és a gyantatartalom pontosan szabályozott
Főbb hátrányai:
1) Az anyagköltség még mindig magasabb, mint a száraz szál, bár a gyanta költsége alacsonyabb, mint az űrrepülésnél
2) A formának magasabb hőmérsékletet kell kibírnia, mint az infúziós eljárás (80-140°C)
Tipikus alkalmazások:nagy teljesítményű szélturbina lapátok, nagy versenyhajók és jachtok, mentőrepülőgépek
Feladás időpontja: 2022. december 13
