Эпоксидный препрег

Преимущества эпоксидного препрега

Базовые знания эпоксидного препрега.

«Препрег» — это широкий термин в производстве композитов, используемый для описания тканей, которые в процессе производства предварительно пропитываются полностью отверждаемой смешанной смолой. Препреги часто рассматриваются как самая передовая система изготовления композитов. Просто добавляя форму, нагрев и давление, использование препреговых тканей практически исключает отклонения от процесса, присущие традиционным процессам укладки или вакуумной инфузии. В результате препреги произвели революцию в производстве композитов в том виде, в котором мы их знаем, и чаще всего их выбирают для достижения высочайших эксплуатационных характеристик в конструкциях, армированных волокном.

Углеродное волокно, кевлар и стекловолокно являются наиболее часто используемыми тканями в армированных препрегах композитах. Исторически сложилось так, что наиболее популярным применением препрегов была аэрокосмическая и авиационная промышленность. По мере развития технологий препреги стали более доступными и нашли дополнительную рыночную ценность в высокопроизводительных приложениях в автомобилестроении и гонках, катании на лодках, спортивных товарах и даже в строительстве.

Препреги представляют собой рассчитанную комбинацию армирующей ткани в сочетании с системой полуотвержденных смол, чаще всего на основе эпоксидной смолы. Эта матрица, рассчитанное массовое соотношение препрегов, отвечает за достижение характеристик легкого веса в композитном ламинате. В препрегах содержание смолы может достигать всего 35%, что неслыханно для других методов укладки.

Базовый выбор препрега основан на таких характеристиках, как волокно, размер жгута и выбор переплетения, которые аналогичны характеристикам традиционных тканей. Препреги часто имеют определенную «толщину затвердевшего слоя» и плотность, а также обеспечивают точное соотношение волокна и смолы. Смола, добавленная в ткань, также удваивается, что делает процессы укладки намного более эффективными, поскольку они способствуют повышению эффективности укладки.

Поскольку смолы в препрегах текут и отверждаются иначе, чем при инфузии или традиционных методах укладки, для отверждения им требуется давление и тепло. После завершения укладки препрега его необходимо отверждать с помощью сочетания тепла и вакуума. Это часто называют циклом отверждения, выполняемым в печи или автоклаве. Для сложных ламинатов автоклав, как и большая скороварка, обеспечивает давление, намного превосходящее только вакуум. Обычные эпоксидные препреги обычно отверждаются при температуре от 250 до 350°F.

Как использовать эпоксидный препрег

Сначала подготовьте форму, как обычно. Чтобы получить готовую глянцевую деталь, необходимо иметь безупречную форму, натертую воском и покрытую ПВА. Препрег подается между двумя листами подложки, которые необходимо снять перед укладкой ткани в форму. Поскольку поверхность препрега очень липкая, материал необходимо аккуратно укладывать в форму. В отличие от сухой ткани при ручном ламинировании, вы не можете переместить препрег, не зафиксировав разделитель формы. Изменение положения подтянет ПВА. Вы можете продолжать размещать слои друг на друге до общей толщины в четверть дюйма за один раз.

Препрег частично отвержден, что означает, что он находится на стадии B. Его можно обрезать, складывать и формировать с помощью ножа или ножниц. Препрег очень легко обрабатывается, а благодаря своей липкости он плотно прилегает к форме. У вас все еще могут быть рельефные разрезы или складки, с которыми придется бороться, как и на сухой ткани.

После размещения слоев в форме препрег необходимо сжать, чтобы обеспечить склеивание, удалить весь воздух, попавший между слоями, и выдавить излишки смолы. Хотя излишков будет очень мало, смола естественным образом станет тоньше по мере повышения температуры, и смола будет течь до полного отверждения смолы.

Необходимое сжатие может быть достигнуто с помощью пресса, но если деталь не является идеально плоской, пресс не подходит. Следовательно, деталь обычно упаковывается в вакуумный пакет.

Препреговая ткань дает преимущество: у вас будет достаточно времени, чтобы собрать сумку и подготовить деталь к отправке в духовку. Вы не боретесь с естественной жизнеспособностью смолы. Однако чем больше слоев вы уложите, тем больше вероятность того, что между слоями останется воздух. Вам действительно следовало бы усовершенствовать технику вакуумной упаковки, прежде чем укладывать несколько слоев препрега для однократного отверждения.

Большим преимуществом препрегов является то, что после отверждения и охлаждения на деталь можно наносить дополнительные слои без задиров и дополнительной подготовки поверхности. Опять же, за один раз можно укладывать до четверти дюйма, стараясь не задерживать воздух между слоями.

После завершения укладки вакуумный мешок собирается и запечатывается, и вы готовы создать вакуум и начать тепловой цикл. Существует три рекомендуемых цикла отверждения препрегов Fiber Glast, и все они обеспечивают одинаковые свойства.

Все циклы отверждения начинаются с повышения температуры и заканчиваются ее снижением. Разница заключается в целевой температуре и количестве времени, необходимом для полного отверждения. Всегда повышайте температуру со скоростью не более 5 градусов по Фаренгейту в минуту, пока не будет достигнута целевая температура. Поддерживайте заданную температуру на протяжении всего цикла отверждения, а затем снижайте ее со скоростью менее 5 градусов по Фаренгейту в минуту до как минимум 150 градусов по Фаренгейту перед тем, как вынимать из печи.

Дайте детали остыть до комнатной температуры, удалите материалы из вакуумного пакета и вытащите деталь из формы. Ваша деталь должна быть полностью вылечена и может быть немедленно введена в эксплуатацию.

При определении количества времени и тепла необходимо учитывать несколько факторов. Во-первых, если вы не торопитесь, запланируйте снижение температуры и длительное время. Вы можете оставить деталь в тепле до 24 часов без риска ее повреждения. Вы не можете «переварить» свой препрег. Однако можно его «недоварить».

Во-вторых, при определении температуры и цикла отверждения учитывайте массу и проводимость вашей формы. Если это тонкий металл (малой массы и проводящий), он быстро нагреется и не помешает циклу отверждения. Если это толстое стекловолокно (с большой массой и не проводящее электричество), его нагрев займет некоторое время, и вам следует соблюдать осторожность во времени и температуре.