Kompozit malzemelerin hammaddeleri arasında reçine, elyaf ve çekirdek malzeme vb.Pek çok seçenek vardır ve her malzemenin kendine özgü gücü, sertliği, tokluğu ve termal kararlılığı vardır ve maliyeti ve çıktısı da farklıdır.
Bununla birlikte, bir bütün olarak kompozit malzemenin nihai performansı, yalnızca reçine matrisi ve liflerle (ve sandviç yapıdaki çekirdek malzemeyle) ilgili değildir, aynı zamanda yapıdaki malzemelerin tasarım yöntemi ve üretim süreci ile de yakından ilgilidir. .
Bu makale, yaygın olarak kullanılan kompozit üretim yöntemlerini, her yöntemi etkileyen ana faktörleri ve farklı işlemler için hammaddelerin nasıl seçileceğini tanıtacaktır.
Yöntem açıklaması:Kıyılmış elyaf takviyeli malzemenin ve reçine sisteminin aynı anda kalıba püskürtüldüğü ve daha sonra ısıyla sertleşen bir kompozit ürün oluşturmak için normal basınç altında kürlendiği bir kalıplama işlemi.
Malzeme seçimi:
Reçine: esas olarak polyester
Elyaf: kaba cam elyaf ipliği
Çekirdek malzemesi: Yok, laminatlarla ayrı ayrı birleştirilmelidir
Asıl avantajı:
1) Zanaatın uzun bir geçmişi var
2) Düşük maliyetli, hızlı elyaf ve reçine döşeme
3) Düşük kalıp maliyeti
Ana dezavantajlar:
1) Lamine levha, reçine ile zenginleştirilmiş bir alan oluşturmak kolaydır ve ağırlık nispeten yüksektir
2) Laminatların mekanik özelliklerini ciddi şekilde sınırlayan sadece kıyılmış lifler kullanılabilir.
3) Püskürtmeyi kolaylaştırmak için reçine viskozitesinin, kompozit malzemenin mekanik ve termal özelliklerini kaybedecek kadar düşük olması gerekir.
4) Sprey reçinedeki yüksek stiren içeriği, operatörler için daha yüksek potansiyel tehlikeler anlamına gelir ve düşük viskozite, reçinenin çalışanların iş kıyafetlerine kolayca nüfuz etmesi ve doğrudan ciltle temas etmesi anlamına gelir.
5) Havadaki uçucu stiren konsantrasyonunun yasal gereklilikleri karşılaması zordur
sıradan uygulama:
Basit çit, dönüştürülebilir araba gövdeleri, kamyon kaportaları, küvetler ve küçük tekneler gibi düşük yüklü yapısal paneller
Yöntemin açıklaması:Elyafları reçine ile manuel olarak emprenye edin.Lifler dokuma, örme, dikme veya yapıştırma yoluyla güçlendirilebilir.El yatırması genellikle rulo veya fırça ile yapılır ve daha sonra reçine, liflere nüfuz etmesi için kauçuk bir rulo ile sıkılır.Laminatlar normal basınç altında sertleştirildi.
Malzeme seçimi:
Reçine: gereklilik yok, epoksi, polyester, polivinil ester, fenolik reçine kabul edilebilir
Elyaf: Gereklilik yok, ancak daha büyük temel ağırlığa sahip aramid elyafın el yatırması ile sızması zordur
Çekirdek malzemesi: gereklilik yok
Asıl avantajı:
1) Zanaatın uzun bir geçmişi var
2) Öğrenmesi kolay
3) Oda sıcaklığında kürlenen reçine kullanılırsa kalıp maliyeti düşüktür
4) Geniş malzeme ve tedarikçi seçimi
5) Yüksek lif içeriği, kullanılan lifler püskürtme işleminden daha uzundur
Ana dezavantajlar:
1) Reçine karışımı, reçine içeriği ve laminatların kalitesi, operatörlerin yeterliliği ile yakından ilgilidir, düşük reçine içeriği ve düşük gözenekli laminat elde etmek zordur.
2) Reçinenin sağlık ve güvenlik tehlikeleri.El yatırma reçinesinin moleküler ağırlığı ne kadar düşükse, potansiyel sağlık tehdidi o kadar büyük olur.Viskozite ne kadar düşük olursa, reçinenin çalışanların iş kıyafetlerine nüfuz etmesi ve doğrudan cilde temas etmesi o kadar kolay olur.
3) İyi havalandırma ekipmanı kurulmamışsa, polyester ve polivinil esterden havaya karışan stiren konsantrasyonunun yasal gereklilikleri karşılaması zordur.
4) El yatırması reçinesinin viskozitesinin çok düşük olması gerekir, bu nedenle stiren veya diğer çözücülerin içeriği yüksek olmalı, dolayısıyla kompozit malzemenin mekanik/termal özelliklerini kaybetmelidir.
Tipik uygulamalar:standart rüzgar türbini kanatları, seri üretim tekneler, mimari modeller
Yöntem açıklaması:Vakum poşeti işlemi, yukarıda belirtilen elle yatırma işleminin bir uzantısıdır, yani, elle serilmiş laminatı vakumlamak için kalıp üzerine bir plastik film tabakası kapatılır ve elde etmek için laminata atmosferik bir basınç uygulanır. egzoz ve sıkıştırma etkisi.Kompozit malzemelerin kalitesini artırmak.
Malzeme seçimi:
Reçine: Esas olarak epoksi ve fenolik reçine, polyester ve polivinil ester, vakum pompasında buharlaşan stiren içerdikleri için uygun değildir.
Elyaf: Gerekli değil, büyük bir temel ağırlığa sahip elyaflar bile basınç altında ıslanabilir
Çekirdek malzemesi: gereklilik yok
Asıl avantajı:
1) Standart elle yatırma işleminden daha yüksek lif içeriği elde edebilir
2) Gözeneklilik, standart el yatırma işleminden daha düşüktür
3) Negatif basınç koşulu altında, reçinenin tam akışı liflerin ıslanma derecesini artırır.Tabii ki, reçinenin bir kısmı vakum sarf malzemeleri tarafından emilecektir.
4) Sağlık ve Güvenlik: Vakum torbası işlemi, kürleme sırasında uçucu maddelerin salınmasını azaltabilir
Ana dezavantajlar:
1) Ek işlemler, işçilik maliyetini ve tek kullanımlık vakum poşeti malzemelerini artırır
2) Operatörler için daha yüksek teknik gereksinimler
3) Reçine karışımının ve reçine içeriğinin kontrolü büyük ölçüde operatörün yeterliliğine bağlıdır.
4) Vakum torbası uçucu maddelerin salınımını azaltsa da, operatöre yönelik sağlık tehdidi infüzyon veya prepreg işleminden daha yüksektir.
Tipik uygulamalar:büyük ölçekli, tek seferlik sınırlı üretim yatlar, yarış arabası parçaları, gemi yapımında temel malzemelerin yapıştırılması
Deyang Yaosheng Kompozit Malzeme Co., Ltd.çeşitli cam elyaf ürünleri üreten profesyonel bir firmadır.Şirket ağırlıklı olarak Fiberglas fitil, cam elyaf kıyılmış iplikçik mat, cam elyaf kumaş/fitil kumaş/deniz bezi vb. Üretmektedir. Lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
Tel: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
Yöntemin açıklaması:Sarma işlemi temel olarak borular ve tanklar gibi içi boş, yuvarlak veya oval yapısal parçaların imalatında kullanılır.Elyaf demeti reçine ile emprenye edildikten sonra mandrel üzerine çeşitli yönlerde sarılır ve proses sarım makinesi ve mandrel hızı ile kontrol edilir.
Malzeme seçimi:
Reçine: epoksi, polyester, polivinil ester ve fenolik reçine gibi gereklilik yok.
Elyaf: gereklilik yok, doğrudan cağlığın elyaf demetini kullanın, dokumaya veya elyaf kumaşa dikmeye gerek yok
Çekirdek malzeme: gereklilik yok, ancak cilt genellikle tek katmanlı bir kompozit malzemedir
Asıl avantajı:
1) Üretim hızı hızlı, ekonomik ve makul bir katmanlama yöntemidir.
2) Reçine içeriği, reçine tankından geçen elyaf demetinin taşıdığı reçine miktarı ölçülerek kontrol edilebilir.
3) Elyaf maliyetini en aza indirin, ara dokuma işlemi yok
4) Yapısal performans mükemmeldir, çünkü doğrusal fiber demetleri çeşitli yük taşıma yönlerinde döşenebilir.
Ana dezavantajlar:
1) Bu işlem dairesel içi boş yapılarla sınırlıdır
2) Liflerin, bileşenin eksenel yönü boyunca doğru bir şekilde düzenlenmesi kolay değildir.
3) Büyük yapısal parçalar için mandrel erkek kalıbın maliyeti nispeten yüksektir
4) Yapının dış yüzeyi kalıp yüzeyi olmadığı için estetik açıdan zayıftır.
5) Düşük viskoziteli reçine kullanırken, kimyasal performans ile sağlık ve güvenlik performansına dikkat edilmelidir.
Tipik uygulamalar:kimyasal depolama tankları ve dağıtım boruları, silindirler, itfaiyeci solunum tankları
Yöntem açıklaması:Cağlıktan çekilen lif demeti daldırılır ve ısıtma plakasından geçirilir ve reçine, ısıtma plakası üzerindeki lifin içine sızar ve reçine içeriği kontrol edilir ve son olarak malzeme gerekli şekle kürlenir;Bu şekli sabitlenmiş kürlenmiş ürün, çeşitli uzunluklarda Mekanik olarak kesilir.Elyaflar ayrıca sıcak plakaya 0 dereceden farklı yönlerde girebilir.
Pultrüzyon sürekli bir üretim sürecidir ve ürünün enine kesiti genellikle sabit bir şekle sahiptir ve küçük değişikliklere izin verir.Sıcak plakadan geçen önceden ıslatılmış malzemeyi sabitleyin ve hemen kürlenmesi için kalıba yayın.Bu süreç zayıf bir sürekliliğe sahip olsa da kesit şeklini değiştirebilir.
Malzeme seçimi:
Reçine: genellikle epoksi, polyester, polivinil ester ve fenolik reçine vb.
Elyaf: gereklilik yok
Çekirdek malzemesi: yaygın olarak kullanılmaz
Asıl avantajı:
1) Üretim hızı hızlıdır ve malzemeleri önceden ıslatmak ve kürlemek için ekonomik ve makul bir yoldur.
2) Reçine içeriğinin hassas kontrolü
3) Elyaf maliyetini en aza indirin, ara dokuma işlemi yok
4) Mükemmel yapısal performans, çünkü lif demetleri düz bir çizgide düzenlenir ve lif hacim oranı yüksektir
5) Uçucuların salınımını azaltmak için elyaf sızma alanı tamamen kapatılabilir
Ana dezavantajlar:
1) Bu işlem enine kesit şeklini sınırlar
2) Isıtma plakasının maliyeti nispeten yüksektir
Tipik uygulamalar:Ev yapıları, köprüler, merdivenler ve çitler için kirişler ve makaslar
6. Reçine Transfer Kalıplama (RTM)
Yöntem açıklaması:Kuru lifleri alt kalıba yerleştirin, liflerin kalıbın şekline mümkün olduğunca uyması için önceden baskı uygulayın ve bunları birbirine bağlayın;daha sonra, bir boşluk oluşturmak için üst kalıbı alt kalıba sabitleyin ve ardından reçineyi kalıp boşluğuna enjekte edin.
Vakum destekli reçine enjeksiyonu ve liflerin infiltrasyonu genellikle kullanılır, yani vakum destekli reçine infüzyon işlemi (VARI).Elyaf infiltrasyonu tamamlandıktan sonra, reçine giriş valfi kapatılır ve kompozit kürlenir.Reçine enjeksiyonu ve kürleme, oda sıcaklığında veya ısıtmalı koşullar altında yapılabilir.
Malzeme seçimi:
Reçine: genellikle epoksi, polyester, polivinil ester ve fenolik reçine, bismaleimid reçinesi yüksek sıcaklıkta kullanılabilir
Elyaf: Gereklilik yok.Dikişli lifler bu işlem için daha uygundur çünkü lif demeti boşlukları reçine transferini kolaylaştırır;reçine akışını kolaylaştırmak için özel olarak geliştirilmiş lifler vardır
Çekirdek malzemesi: Petek köpüğü uygun değildir, çünkü petek hücreleri reçine ile doldurulacak ve basınç köpüğün çökmesine neden olacaktır.
Asıl avantajı:
1) Yüksek lif hacim oranı ve düşük gözeneklilik
2) Reçine tamamen sızdırmaz olduğu için sağlıklı ve güvenlidir ve çalışma ortamı temiz ve düzenlidir.
3) İşgücü kullanımını azaltın
4) Yapısal parçanın üst ve alt tarafları, sonraki yüzey işlemleri için kolay olan kalıp yüzeyleridir.
Ana dezavantajlar:
1) Birlikte kullanılan kalıp pahalıdır ve daha fazla basınca dayanabilmesi için ağırdır ve nispeten hantaldır.
2) Küçük parçaların üretimi ile sınırlı
3) Islanmayan alanlar oluşmaya eğilimlidir ve bu da büyük miktarda hurdaya neden olur
Tipik uygulamalar:küçük ve karmaşık uzay mekiği ve otomobil parçaları, tren koltukları
7. Diğer perfüzyon işlemleri – SCRIMP, RIFT, VARTM, vb.
Yöntem Açıklaması:Kuru lifleri RTM işlemine benzer şekilde döşeyin, ardından serbest bırakma bezini ve drenaj ağını döşeyin.Sarma işlemi tamamlandıktan sonra vakum poşeti ile tamamen kapatılır ve vakum belirli bir gereksinime ulaştığında reçine tüm yatırma yapısına verilir.Reçinenin laminatta dağılımı, reçine akışının kılavuz ağ boyunca yönlendirilmesiyle sağlanır ve son olarak kuru lifler yukarıdan aşağıya tamamen sızar.
Malzeme seçimi:
Reçine: genellikle epoksi, polyester, polivinil ester reçine
Elyaf: Herhangi bir yaygın elyaf.Elyaf demeti boşlukları reçine transferini hızlandırdığından dikişli elyaflar bu işlem için daha uygundur.
Çekirdek malzemesi: petek köpük uygulanamaz
Asıl avantajı:
1) RTM işlemiyle aynı, ancak yalnızca bir tarafı kalıp yüzeyi
2) Kalıbın bir tarafı, kalıbın maliyetinden büyük ölçüde tasarruf sağlayan ve kalıbın basınca dayanma gereksinimini azaltan bir vakum torbasıdır.
3) Büyük yapısal parçalar ayrıca yüksek lif hacim fraksiyonuna ve düşük gözenekliliğe sahip olabilir
4) Değişiklikten sonra standart el yatırma işlemi kalıbı bu işlem için kullanılabilir
5) Sandviç yapı tek seferde kalıplanabilir
Ana dezavantajlar:
1) Büyük yapılar için süreç nispeten karmaşıktır ve onarımlardan kaçınılamaz.
2) Reçinenin viskozitesi çok düşük olmalıdır, bu da mekanik özellikleri azaltır.
3) Islanmayan alanlar oluşmaya eğilimlidir ve bu da büyük miktarda hurdaya neden olur
Tipik uygulamalar:Küçük teknelerin, tren ve kamyon gövde panellerinin, rüzgar türbin kanatlarının deneme üretimi
Yöntem açıklaması:Elyaf veya elyaf kumaş, malzeme üreticisi tarafından bir katalizör içeren bir reçine ile önceden emprenye edilir ve imalat metodu, bir yüksek sıcaklık ve yüksek basınç metodu veya bir solvent çözme metodudur.Katalizör oda sıcaklığında gizlidir ve malzemeye oda sıcaklığında haftalarca veya aylarca raf ömrü verir;soğutma, raf ömrünü uzatabilir.
Prepreg, kalıbın yüzeyine elle veya makineyle serilebilir, ardından bir vakum torbasına sarılır ve 120-180°C'ye kadar ısıtılır.Isıtıldıktan sonra reçine tekrar akabilir ve sonunda sertleşebilir.Malzemeye, tipik olarak 5 atmosfere kadar ek basınç uygulamak için bir otoklav kullanılabilir.
Malzeme seçimi:
Reçine: genellikle epoksi, polyester, fenolik reçine, poliimid, siyanat ester ve bismaleimid gibi yüksek sıcaklığa dayanıklı reçine de kullanılabilir
Elyaf: Gereklilik yok.Elyaf demeti veya elyaf kumaş kullanılabilir
Çekirdek malzeme: gereklilik yok, ancak köpüğün yüksek sıcaklık ve yüksek basınca dayanıklı olması gerekiyor
Asıl avantajı:
1) Reçinenin kürleme maddesine oranı ve reçine içeriği tedarikçi tarafından doğru bir şekilde belirlenir, yüksek lif içeriğine ve düşük gözenekliliğe sahip laminatlar elde etmek çok kolaydır
2) Malzeme mükemmel sağlık ve güvenlik özelliklerine sahiptir ve çalışma ortamı temizdir, potansiyel olarak otomasyon ve işçilik maliyetlerinden tasarruf sağlar
3) Tek yönlü malzeme liflerinin maliyeti en aza indirilir ve lifleri kumaşa dokumak için hiçbir ara işlem gerekmez
4) Üretim süreci, optimize edilmiş mekanik ve termal özelliklerin yanı sıra yüksek viskoziteye ve iyi ıslanabilirliğe sahip reçine gerektirir.
5) Oda sıcaklığında çalışma süresinin uzatılması, yapısal optimizasyonun ve karmaşık şekillerin yerleştirilmesinin de kolay olduğu anlamına gelir
6) Otomasyon ve işçilik maliyetlerinde potansiyel tasarruf
Ana dezavantajlar:
1) Malzeme maliyeti artar, ancak uygulama gerekliliklerini karşılamak için kaçınılmazdır.
2) Sertleşmeyi tamamlamak için yüksek maliyetli, uzun çalışma süresi ve boyut kısıtlamaları olan bir otoklav gereklidir.
3) Kalıbın yüksek işlem sıcaklığına dayanması gerekir ve çekirdek malzeme aynı gereksinimlere sahiptir
4) Daha kalın parçalar için, ara katman hava kabarcıklarını ortadan kaldırmak için prepregleri yerleştirirken ön vakum gereklidir.
Tipik uygulamalar:uzay mekiği yapısal parçaları (kanatlar ve kuyruklar gibi), F1 yarış arabaları
9. Prepreg – otoklavsız işlem
Yöntem açıklaması:Düşük sıcaklıkta sertleşen prepreg üretim süreci, otoklav prepreg ile tamamen aynıdır, fark, reçinenin kimyasal özelliklerinin 60-120°C'de kürlenmesine izin vermesidir.
Düşük sıcaklıkta 60°C kürleme için malzemenin çalışma süresi sadece bir haftadır;yüksek sıcaklıktaki katalizörler için (>80°C), çalışma süresi birkaç aya ulaşabilir.Reçine sisteminin akışkanlığı, otoklav kullanımından kaçınarak sadece vakum torbaları kullanılarak kürlemeye izin verir.
Malzeme seçimi:
Reçine: Genellikle sadece epoksi reçine
Elyaf: şart yok, geleneksel prepreg ile aynı
Çekirdek malzeme: gereklilik yoktur, ancak standart PVC köpük kullanılırken özel dikkat gösterilmelidir.
Asıl avantajı:
1) Geleneksel otoklav prepreg'in tüm avantajlarına sahiptir ((i.))-((vi.))
2) Sertleşme sıcaklığı düşük olduğu için kalıp malzemesi ahşap gibi ucuzdur.
3) Büyük yapısal parçaların üretim süreci basitleştirilmiştir, kürleme gereksinimlerini karşılamak için yalnızca vakum torbasına basınç uygulanması, fırının sıcak havasının veya kalıbın sıcak hava ısıtma sisteminin sirküle edilmesi gerekir.
4) Ortak köpük malzemeleri de kullanılabilir ve süreç daha olgunlaşır
5) Otoklav ile karşılaştırıldığında enerji tüketimi daha düşüktür
6) Gelişmiş teknoloji, iyi boyutsal doğruluk ve tekrarlanabilirlik sağlar
Ana dezavantajlar:
1) Reçine maliyeti havacılık prepreg'inden daha düşük olmasına rağmen, malzeme maliyeti hala kuru elyaftan daha yüksektir
2) Kalıbın infüzyon işleminden daha yüksek bir sıcaklığa (80-140°C) dayanması gerekir.
Tipik uygulamalar:yüksek performanslı rüzgar türbin kanatları, büyük yarış tekneleri ve yatları, kurtarma uçağı, tren bileşenleri
10. Yarı-preg SPRINT/beam prepreg SparPreg'in otoklavsız işlemi
Yöntem açıklaması:Daha kalın yapılarda (>3mm) prepreg kullanıldığında, kürleme işlemi sırasında katmanlar arasındaki veya üst üste binen katmanlardaki hava kabarcıklarını boşaltmak zordur.Bu zorluğun üstesinden gelmek için, katmanlama işlemine ön vakumlama dahil edildi, ancak işlem süresi önemli ölçüde arttı.
Son yıllarda Gurit, yüksek kaliteli (düşük gözenekli) daha kalın laminatların tek adımda tamamlanmasını sağlayan patentli teknolojiye sahip bir dizi geliştirilmiş prepreg ürünü piyasaya sürdü.Yarı-preg SPRINT, bir reçine film sandviç yapısı tabakasını sıkıştıran iki kuru elyaf tabakasından oluşur.Malzeme kalıba yerleştirildikten sonra, reçine ısınıp lifi yumuşatıp ıslatmadan önce vakum pompası içindeki havayı tamamen boşaltabilir.katılaşmış
Beam prepreg SparPreg, vakum altında sertleştirildiğinde, yapıştırılmış iki katlı malzemeden hava kabarcıklarını kolayca çıkarabilen geliştirilmiş bir prepreg'dir.
Malzeme seçimi:
Reçine: çoğunlukla epoksi reçine, diğer reçineler de mevcuttur
Elyaf: gereklilik yok
Çekirdek malzeme: çoğu, ancak standart PVC köpük kullanılırken yüksek sıcaklığa özel dikkat gösterilmelidir
Asıl avantajı:
1) Daha kalın parçalar için (100 mm), yüksek fiber hacim oranı ve düşük gözeneklilik yine de doğru bir şekilde elde edilebilir
2) Reçine sisteminin ilk durumu katıdır ve yüksek sıcaklıkta sertleşmeden sonra performans mükemmeldir.
3) Düşük maliyetli, yüksek ağırlıklı fiber kumaş kullanımına izin verin (1600 g/m2 gibi), yerleştirme hızını artırın ve üretim maliyetlerinden tasarruf edin
4) İşlem çok gelişmiş, işlem basit ve reçine içeriği hassas bir şekilde kontrol ediliyor
Ana dezavantajlar:
1) Reçine maliyeti havacılık prepreg'inden daha düşük olmasına rağmen, malzeme maliyeti hala kuru elyaftan daha yüksektir
2) Kalıbın infüzyon işleminden daha yüksek bir sıcaklığa (80-140°C) dayanması gerekir.
Tipik uygulamalar:yüksek performanslı rüzgar türbin kanatları, büyük yarış tekneleri ve yatlar, kurtarma uçakları
Gönderim zamanı: 13 Aralık 2022
