Постоји широк избор сировина за композите, укључујући смоле, влакна и језгро, а сваки материјал има своја јединствена својства чврстоће, крутости, жилавости и термичке стабилности, са различитим трошковима и приносима. Међутим, коначне перформансе композитног материјала у целини нису повезане само са матрицом смоле и влакнима (као и са језгром у сендвич структури материјала), већ су уско повезане и са методом пројектовања и процесом производње материјала у структури. У овом раду ћемо представити уобичајено коришћене методе производње композита, главне факторе утицаја сваке методе и како се сировине бирају за различите процесе.
Формовање прскањем
1, опис методе: материјал за ојачавање кратким резом од влакана и систем смоле се истовремено прскају у калуп, а затим се очвршћавају под атмосферским притиском у термореактивне композитне производе поступком обликовања.
2. Избор материјала:
Смола: углавном полиестер
Влакна: пређа од грубих стаклених влакана
Материјал језгра: нема, потребно га је комбиновати само са шперплочом
3. Главне предности:
1) Дуга историја занатства
2) Ниска цена, брзо постављање влакана и смоле
3) Ниска цена калупа
4, главни недостаци:
1) Шперплоча се лако обликује, богата смолом, има велику тежину
2) Могу се користити само кратко исечена влакна, што озбиљно ограничава механичка својства шперплоче.
3) Да би се олакшало прскање, вискозност смоле мора бити довољно ниска, губећи механичка и термичка својства композитног материјала.
4) Висок садржај стирена у смоли за прскање значи да постоји велика потенцијална опасност за оператера, а ниска вискозност значи да смола може лако да продре у радну одећу запосленог и дође у директан контакт са кожом.
5) Концентрација испарљивог стирена у ваздуху је тешко испунити законске захтеве.
5. Типичне примене:
Једноставне ограде, структурни панели са малим оптерећењем као што су каросерије кабриолета, оклопи камиона, каде и мали чамци.
Ручно полагање калупа
1, опис методе: ручно инфилтрирати смолу у влакна, влакна могу бити ткана, плетена, шивена или лепљена и другим методама ојачавања, ручно обликовање се обично врши ваљцима или четкама, а затим се смола стиска ваљком за лепљење како би продрла у влакна. Шперплоча се ставља под нормалан притисак да се стврдне.
2. Избор материјала:
Смола: нема захтева, доступне су епоксидне, полиестерске, естарске смоле на бази полиетилена, фенолне смоле
Влакна: нема захтева, али основна тежина већих арамидних влакана је тешка за инфилтрирање ручно положених влакана
Основни материјал: нема захтева
3, главне предности:
1) Дуга историја технологије
2) Лако се учи
3) ниска цена калупа ако се користи смола која се стврдњава на собној температури
4) Широк избор материјала и добављача
5) Висок садржај влакана, користе се дужа влакна него код процеса прскања
4, Главни недостаци:
1) Мешање смоле, садржај и квалитет ламинатне смоле су уско повезани са стручношћу оператера, тешко је добити низак садржај смоле и ниску порозност ламината
2) Опасности по здравље и безбедност од смоле, што је мања молекулска тежина смоле за ручно полагање, већа је потенцијална претња по здравље, што је нижа вискозност значи да је вероватније да ће смола продрети у радну одећу запослених и тако доћи у директан контакт са кожом.
3) Ако није инсталирана добра вентилација, концентрација стирена који испарава из естара на бази полиетилена у ваздух тешко је испунити законске захтеве.
4) Вискозитет смоле за ручно лепљење мора бити веома низак, тако да садржај стирена или других растварача мора бити висок, чиме се губе механичка/термичка својства композитног материјала.
5) Типичне примене: стандардне лопатице ветротурбина, масовно произведени чамци, архитектонски модели.
Процес вакуумског паковања
1. Опис методе: Процес вакуумског паковања је продужетак горе наведеног процеса ручног слагања, тј. заптивање слоја пластичне фолије на калуп ће бити ручно слагање шперплоче вакуумом, примењујући атмосферски притисак на шперплочу да би се постигао ефекат испуштања и затезања, како би се побољшао квалитет композитног материјала.
2. избор материјала:
Смола: углавном епоксидне и фенолне смоле, естри на бази полиестера и полиетилена нису применљиви, јер садрже стирен, испаравају се у вакуум пумпи.
Влакна: нема захтева, чак и ако се основна тежина већих влакана може инфилтрирати под притиском
Основни материјал: нема захтева
3. Главне предности:
1) Може се постићи већи садржај влакана него код стандардног процеса ручног слагања
2) Однос шупљина је нижи него код стандардног поступка ручног полагања.
3) Под негативним притиском, смола тече довољно да побољша степен инфилтрације влакана, наравно, део смоле ће апсорбовати вакуумски потрошни материјал
4) Здравље и безбедност: процес вакуумског паковања може смањити ослобађање испарљивих материја током процеса сушења
4, Главни недостаци:
1) Додатни процес повећава трошкове рада и материјала за једнократну вакуумску кесу
2) Виши захтеви за вештине оператера
3) Мешање смоле и контрола садржаја смоле у великој мери зависе од стручности оператера
4) Иако вакуумске кесе смањују ослобађање испарљивих материја, здравствени ризик за оператера је и даље већи него код процеса инфузије или препрега.
5, Типичне примене: велике величине, појединачне јахте ограниченог издања, делови тркачких аутомобила, процес изградње бродова везивања основног материјала.
Намотавање калупа
1. Опис методе: Процес намотавања се у основи користи за производњу шупљих, округлих или овалних структурних делова као што су цеви и жлебови. Снопови влакана се импрегнирају смолом, а затим се намотавају на трн у различитим правцима. Процес се контролише машином за намотавање и брзином трна.
2. Избор материјала:
Смола: нема захтева, као што су епоксидна, полиестерска, естарска и фенолна смола на бази полиетилена итд.
Влакна: нема захтева, директно се користе снопови влакана оквира калема, није потребно ткати или шивати уткано у влакнасту тканину
Материјал језгра: нема захтева, али је кожа обично једнослојни композитни материјал
3. главне предности:
(1) велика брзина производње, економичан је и разуман начин постављања слојева
(2) Садржај смоле може се контролисати мерењем количине смоле коју носе снопови влакана који пролазе кроз жлеб смоле.
(3) Минимизирани трошкови влакана, без међупроцеса ткања
(4) одличне структурне перформансе, јер се линеарни снопови влакана могу полагати дуж различитих праваца носивости
4. Главни недостаци:
(1) Поступак је ограничен на округле шупље структуре.
(2) Влакна нису лако и прецизно распоређена дуж аксијалног правца компоненте
(3) Виши трошкови позитивног обликовања трном за велике структурне делове
(4) Спољна површина структуре није површина калупа, па је естетика лошија
(5) Приликом употребе смоле ниског вискозитета, потребно је обратити пажњу на механичка својства и здравствене и безбедносне перформансе.
Типичне примене: резервоари и цеви за складиштење хемикалија, цилиндри, резервоари за дисање ватрогасаца.
Пултрузионо калуповање
1. опис методе: из држача калема се извлачи сноп влакана импрегниран лепком кроз грејну плочу, у грејној плочи се завршава инфилтрација влакана смолом и контролише садржај смоле, и на крају се материјал очвршћава у потребан облик; овај облик фиксног очврслог производа се механички сече на различите дужине. Влакна могу улазити и у грејну плочу у правцима који нису 0 степени. Екструзија и истезање су континуирани производни процес, а попречни пресек производа обично има фиксни облик, што дозвољава мање варијације. Пролазећи кроз грејну плочу, претходно навлажени материјал ће се фиксирати и одмах се ширити у калуп, иако је такав процес мање континуиран, али може постићи промену облика попречног пресека.
2. Избор материјала:
Смола: обично епоксидна, полиестерска, естарска и фенолна смола на бази полиетилена итд.
Влакна: нема захтева
Материјал језгра: није уобичајено коришћен
3. Главне предности:
(1) велика брзина производње, економичан је и разуман начин претходног влажења и очвршћавања материјала
(2) прецизна контрола садржаја смоле
(3) минимизирање трошкова влакана, без међупроцеса ткања
(4) одлична структурна својства, јер су снопови влакана распоређени у правим линијама, запремински удео влакана је висок
(5) подручје инфилтрације влакана може бити потпуно заптивено како би се смањило ослобађање испарљивих материја
4. главни недостаци:
(1) процес ограничава облик попречног пресека
(2) Виша цена грејне плоче
5. Типичне примене: греде и решетке стамбених објеката, мостови, мердевине и ограде.
Процес преноса смоле у облику пластике (RTM)
1. Опис методе: Сува влакна се полажу у доњи калуп, који се може претходно притиснути како би се влакна што боље уклопила у облик калупа и била лепљиво повезана; затим се горњи калуп фиксира на доњи калуп да би се формирала шупљина, а затим се смола убризгава у шупљину. Уобичајено се користи убризгавање смоле и инфилтрација влакана уз помоћ вакуума, познато као убризгавање смоле уз помоћ вакуума (VARI). Када се инфилтрација влакана заврши, вентил за уношење смоле се затвара и композит се стврдњава. Убризгавање и стврдњавање смоле могу се обавити или на собној температури или под условима загревања.
2. Избор материјала:
Смола: обично епоксидна, полиестерска, поливинил естарска и фенолна смола, бисмалеимидна смола се може користити на високим температурама
Влакна: нема захтева. Шивена влакна су погоднија за овај процес, јер је размак између снопова влакана погодан за пренос смоле; постоје посебно развијена влакна која могу подстаћи проток смоле.
Материјал језгра: ћелијска пена није погодна, јер ће ћелије саћа бити испуњене смолом, а притисак ће такође узроковати колапс пене.
3. главне предности:
(1) Већи удео влакана, ниска порозност
(2) Здравље и безбедност, чисто и уредно радно окружење јер је смола потпуно запечаћена.
(3) Смањити коришћење радне снаге
(4) Горња и доња страна структурних делова су обликоване површине, што је лако за накнадну површинску обраду.
4. Главни недостаци:
(1) Калупи који се користе заједно су скупи, тешки и релативно гломазни како би издржали већи притисак.
(2) ограничено на производњу малих делова
(3) Лако се могу појавити неквашена подручја, што резултира великом количином отпада
5. Типичне примене: мали и сложени делови за свемирске шатлове и аутомобиле, седишта у возовима.
Време објаве: 08.08.2024.
