Kompozitler için reçineler, lifler ve çekirdek malzemeler de dahil olmak üzere geniş bir hammadde yelpazesi mevcuttur ve her malzemenin kendine özgü mukavemet, sertlik, tokluk ve termal kararlılık özellikleri vardır; maliyetleri ve verimleri de farklılık gösterir. Bununla birlikte, bir kompozit malzemenin genel performansı sadece reçine matrisi ve liflerle (ve sandviç malzeme yapısında çekirdek malzemeyle) ilgili değildir, aynı zamanda yapıda kullanılan malzemelerin tasarım yöntemi ve üretim süreciyle de yakından ilgilidir. Bu makalede, kompozitler için yaygın olarak kullanılan üretim yöntemlerini, her yöntemin ana etkileyen faktörlerini ve farklı süreçler için hammaddelerin nasıl seçildiğini tanıtacağız.
Sprey kalıplama
1. Yöntem açıklaması: Kısa kesimli elyaf takviye malzemesi ve reçine sistemi aynı anda kalıba püskürtülür ve ardından atmosfer basıncı altında kürlenerek termoset kompozit ürünler elde edilir.
2. Malzeme seçimi:
Reçine: ağırlıklı olarak polyester
Elyaf: kaba cam elyaf ipliği
Çekirdek malzeme: yok, sadece kontrplakla birleştirilmesi gerekiyor.
3. Başlıca avantajlar:
1) Uzun bir zanaatkarlık geçmişi
2) Düşük maliyetli, hızlı elyaf ve reçine serimi
3) Düşük kalıp maliyeti
4. Başlıca dezavantajlar:
1) Kontrplak, reçine bakımından zengin bölgelerin kolayca oluşmasını sağlar ve yüksek ağırlığa sahiptir.
2) Sadece kısa kesilmiş lifler kullanılabildiği için kontrplakın mekanik özellikleri ciddi şekilde sınırlıdır.
3) Püskürtmeyi kolaylaştırmak için reçine viskozitesinin yeterince düşük olması gerekir; bu da kompozit malzemenin mekanik ve termal özelliklerinin kaybolmasına neden olur.
4) Sprey reçinesinin yüksek stiren içeriği, operatör için yüksek potansiyel tehlike oluşturmaktadır ve düşük viskozitesi nedeniyle reçine, çalışanın iş kıyafetlerine kolayca nüfuz ederek doğrudan ciltle temas edebilir.
5) Havadaki uçucu stiren konsantrasyonu yasal gereklilikleri karşılamakta zorlanmaktadır.
5. Tipik Uygulamalar:
Basit çitler, düşük yük kapasiteli yapısal paneller; örneğin, üstü açık otomobil kasaları, kamyon kaplamaları, küvetler ve küçük tekneler.
Elle Kalıplama
1. Yöntem açıklaması: Reçine, liflerin içine elle nüfuz ettirilir; lifler dokunmuş, örülmüş, dikilmiş veya yapıştırılmış ve diğer takviye yöntemleriyle güçlendirilebilir; elle serim kalıplama genellikle silindirler veya fırçalarla yapılır ve ardından reçine, liflere nüfuz etmesi için bir yapıştırıcı silindiri ile sıkıştırılır. Kontrplak, kürleşmesi için normal basınç altında yerleştirilir.
2. Malzeme seçimi:
Reçine: Herhangi bir gereksinim yok, epoksi, polyester, polietilen bazlı ester, fenolik reçineler mevcuttur.
Elyaf: Herhangi bir gereksinim yok, ancak daha büyük aramid elyafın temel ağırlığının elle serilen yapıya nüfuz etmesi zordur.
Ana malzeme: gereklilik yok
3. Başlıca avantajlar:
1) Uzun teknoloji geçmişi
2) Öğrenmesi kolay
3) Oda sıcaklığında kürleşen reçine kullanıldığında kalıp maliyeti düşüktür.
4) Geniş malzeme ve tedarikçi seçeneği
5) Yüksek lif içeriği, püskürtme işlemine göre daha uzun lifler kullanılır.
4. Başlıca dezavantajlar:
1) Reçine karıştırma, laminat reçine içeriği ve kalitesi, operatörün becerisiyle yakından ilişkilidir; düşük reçine içeriği ve düşük gözenekliliğe sahip laminat elde etmek zordur.
2) Reçine kaynaklı sağlık ve güvenlik tehlikeleri: El ile uygulanan reçinenin moleküler ağırlığı ne kadar düşükse, potansiyel sağlık tehdidi o kadar büyük olur; viskozite ne kadar düşükse, reçinenin çalışanların iş kıyafetlerine nüfuz etme ve dolayısıyla ciltle doğrudan temas etme olasılığı o kadar artar.
3) İyi bir havalandırma sistemi kurulmazsa, polyester ve polietilen bazlı esterlerden havaya buharlaşan stiren konsantrasyonunun yasal gereklilikleri karşılaması zorlaşır.
4) El macunu reçinesinin viskozitesinin çok düşük olması gerekir, bu nedenle stiren veya diğer çözücülerin içeriği yüksek olmalıdır, bu da kompozit malzemenin mekanik/termal özelliklerinin kaybolmasına yol açar.
5) Tipik uygulamalar: standart rüzgar türbini kanatları, seri üretim tekneler, mimari modeller.
Vakumlu torbalama işlemi
1. Yöntem açıklaması: Vakum torbalama işlemi, yukarıda belirtilen elle serim işleminin bir uzantısıdır; yani, kalıp üzerine bir kat plastik film kapatılarak elle serim yöntemiyle üretilen kontrplak vakumlanır ve kompozit malzemenin kalitesini artırmak için atmosfer basıncı uygulanarak sıkıştırma ve gerginleştirme etkisi elde edilir.
2. Malzeme seçimi:
Reçine: Başlıca epoksi ve fenolik reçineler, polyester ve polietilen bazlı esterler uygun değildir, çünkü stiren içerirler ve vakum pompasına buharlaşırlar.
Elyaf: Daha büyük elyafların temel ağırlığı basınç altında sızdırılabilse bile, herhangi bir gereklilik yoktur.
Ana malzeme: gereklilik yok
3. Başlıca avantajlar:
1) Standart el yatırma işlemine göre daha yüksek lif içeriği elde edilebilir.
2) Boşluk oranı, standart elle serim işlemine göre daha düşüktür.
3) Negatif basınç altında, reçine liflerin nüfuz etme derecesini artıracak kadar yeterli miktarda akar; elbette reçinenin bir kısmı vakum sarf malzemeleri tarafından emilecektir.
4) Sağlık ve güvenlik: Vakumlu torbalama işlemi, kürleme işlemi sırasında uçucu maddelerin salınımını azaltabilir.
4. Başlıca dezavantajlar:
1) Ek işlem, işçilik maliyetini ve tek kullanımlık vakum torbası malzemesinin maliyetini artırır.
2) Operatörler için daha yüksek beceri gereksinimleri
3) Reçine karıştırma ve reçine içeriğinin kontrolü büyük ölçüde operatörün becerisine bağlıdır.
4) Vakum torbaları uçucu maddelerin salınımını azaltmasına rağmen, operatör için sağlık riski, infüzyon veya prepreg işlemine göre hala daha yüksektir.
5. Tipik uygulamalar: büyük boyutlu, sınırlı sayıda üretilen yatlar, yarış arabası parçaları, gemi inşa sürecinde ana malzeme yapıştırma.
Sarma Kalıplama
1. Yöntemin Tanımı: Sarma işlemi temel olarak boru ve oluk gibi içi boş, yuvarlak veya oval şekilli yapısal parçaların imalatında kullanılır. Elyaf demetleri reçine emdirilir ve daha sonra çeşitli yönlerde bir mandrel üzerine sarılır. İşlem, sarma makinesi ve mandrel hızı tarafından kontrol edilir.
2. Malzeme seçimi:
Reçine: Epoksi, polyester, polietilen bazlı ester ve fenolik reçine gibi herhangi bir reçine türü şart değildir.
Elyaf: Herhangi bir gereksinim yok, elyaf demetleri doğrudan makara çerçevesine yerleştirilir, elyaf kumaşa dokuma veya dikiş gerekmez.
İç malzeme: Herhangi bir zorunluluk yok, ancak dış katman genellikle tek katmanlı kompozit bir malzemedir.
3. Başlıca avantajları:
(1) hızlı üretim hızı, ekonomik ve makul bir katmanlama yöntemidir.
(2) Reçine içeriği, reçine oluğundan geçen lif demetleri tarafından taşınan reçine miktarının ölçülmesiyle kontrol edilebilir.
(3) En aza indirilmiş elyaf maliyeti, ara dokuma işlemi yok
(4) mükemmel yapısal performans, çünkü doğrusal fiber demetleri çeşitli yük taşıma yönleri boyunca döşenebilir.
4. Başlıca dezavantajlar:
(1) Bu işlem yuvarlak içi boş yapılarla sınırlıdır.
(2) Lifler, bileşenin eksenel yönü boyunca kolayca ve doğru şekilde düzenlenemez.
(3) Büyük yapısal parçalar için mandrel pozitif kalıplamanın daha yüksek maliyeti
(4) Yapının dış yüzeyi kalıp yüzeyi değildir, bu nedenle estetik açıdan daha kötüdür.
(5) Düşük viskoziteli reçine kullanımında mekanik özelliklere ve sağlık ve güvenlik performansına dikkat edilmesi gerekir.
Tipik kullanım alanları: kimyasal depolama tankları ve boruları, silindirler, itfaiyeci solunum cihazları.
Pultrüzyon kalıplama
1. Yöntem açıklaması: Bobin tutucudan çekilen ve tutkalla emdirilmiş elyaf demeti ısıtma plakası üzerinden geçirilir; ısıtma plakasında reçinenin elyafa nüfuz etmesi tamamlanır ve reçine içeriği kontrol edilir; nihayetinde malzeme istenen şekle kürlenir; bu sabitlenmiş kürlenmiş ürün, mekanik olarak farklı uzunluklarda kesilir. Elyaf, 0 dereceden farklı yönlerde de ısıtma plakasına girebilir. Ekstrüzyon ve germe kalıplama sürekli bir üretim sürecidir ve ürünün kesiti genellikle sabit bir şekle sahiptir, ancak küçük varyasyonlara izin verir. Önceden ıslatılmış malzemenin ısıtma plakasından geçmesi ve kalıba yayılıp hemen kürlenmesi, bu işlem daha az sürekli olsa da, kesit şeklinin değiştirilmesini sağlayabilir.
2. Malzeme seçimi:
Reçine: Genellikle epoksi, polyester, polietilen bazlı ester ve fenolik reçine vb.
Lif: gerekli değil
Çekirdek malzeme: yaygın olarak kullanılmaz
3. Başlıca avantajlar:
(1) hızlı üretim hızı, malzemelerin önceden ıslatılması ve kürlenmesi için ekonomik ve makul bir yöntemdir.
(2) reçine içeriğinin hassas kontrolü
(3) elyaf maliyetinin en aza indirilmesi, ara dokuma işlemi yok
(4) mükemmel yapısal özellikler, çünkü lif demetleri düz çizgiler halinde düzenlenmiştir, lif hacim oranı yüksektir
(5) Elyaf sızma alanı, uçucu maddelerin salınımını azaltmak için tamamen kapatılabilir.
4. Başlıca dezavantajları:
(1) işlem kesitin şeklini sınırlar
(2) Isıtma plakasının daha yüksek maliyeti
5. Tipik uygulamalar: konut yapılarının, köprülerin, merdivenlerin ve çitlerin kirişleri ve kafes sistemleri.
Reçine Transfer Kalıplama Prosesi (RTM)
1. Yöntemin açıklaması: Kuru lifler, liflerin kalıbın şekline mümkün olduğunca uyması ve yapışkan bir şekilde bağlanması için önceden basınçlandırılmış alt kalıba yerleştirilir; daha sonra, bir boşluk oluşturmak için üst kalıp alt kalıba sabitlenir ve ardından reçine bu boşluğa enjekte edilir. Vakum destekli reçine enjeksiyonu ve liflerin infiltrasyonu, Vakum Destekli Reçine Enjeksiyonu (VARI) olarak bilinir ve yaygın olarak kullanılır. Lif infiltrasyonu tamamlandıktan sonra, reçine giriş vanası kapatılır ve kompozit sertleştirilir. Reçine enjeksiyonu ve sertleştirme işlemi oda sıcaklığında veya ısıtılmış koşullar altında yapılabilir.
2. Malzeme Seçimi:
Reçine: Genellikle epoksi, polyester, polivinil ester ve fenolik reçine kullanılır; yüksek sıcaklıklarda bismaleimid reçinesi de kullanılabilir.
Elyaf: Gereklilik yok. Dikilmiş elyaf bu işlem için daha uygundur, çünkü elyaf demetleri arasındaki boşluk reçine transferine elverişlidir; reçine akışını hızlandırabilen özel olarak geliştirilmiş elyaflar da mevcuttur.
Çekirdek malzeme: Hücresel köpük uygun değildir, çünkü petek şeklindeki hücreler reçine ile dolacaktır ve basınç da köpüğün çökmesine neden olacaktır.
3. Başlıca avantajları:
(1) Daha yüksek lif hacim oranı, düşük gözeneklilik
(2) Reçinenin tamamen sızdırmaz hale getirilmesiyle sağlık ve güvenlik, temiz ve düzenli bir çalışma ortamı sağlanır.
(3) İşgücü kullanımını azaltmak
(4) Yapısal parçaların üst ve alt tarafları kalıplanmış yüzeylerdir, bu da sonraki yüzey işlemleri için kolaylık sağlar.
4. Başlıca dezavantajlar:
(1) Birlikte kullanılan kalıplar, daha fazla basınca dayanabilmek için pahalı, ağır ve nispeten hacimli yapıdadır.
(2) küçük parçaların imalatıyla sınırlıdır
(3) Islatılmamış alanlar kolaylıkla oluşabilir ve bu da çok sayıda hurdaya yol açabilir.
5. Tipik uygulamalar: küçük ve karmaşık uzay mekiği ve otomobil parçaları, tren koltukları.
Yayın tarihi: 08 Ağustos 2024
