Комбинированные стекломатериалы

Многие стекловолокнистые армирующие материалы представляют собой сочетание различных видов и типов стекловолокна, например, тканый ровинг, сшитый с подложкой из рубленого стекломата. Данные изделия сочетают в себе улучшенные механические свойства тканого материала с легкостью и скоростью нанесения рубленого стекломата или ткани.

Существуют также нетканые комбинированные материалы, изготавливаемые на основе стекла «Е». Эти изделия, будучи не извитыми, состоят из неплотно сшитых между собой слоев упрочняющего материала, предназначены для максимизации анизотропных прочностных свойств и могут быть двунаправленными, трехоснонаправленными и четырехнаправленными, некоторые материалы для удобства использования снабжаются подложкой из рубленого стекломата.

 

Гибридные материалы

В начало документа

Армирующие материалы, содержащие более одного вида волокна, называются гибридными. Наибольшее распространение среди них получили материалы на основе полиарамидных и стекловолокон, полиарамидных и углеродных волокон, хотя встречаются также сочетания углеродного и стекловолокна. Сочетание в одном армирующем материале разных видов волокна обеспечивает получение материала, обладающего всеми положительными качествами, присущими каждому из входящих в его состав волокон, при отсутствии отрицательных. Например, использование армирующего материала на основе углеродного и стекловолокна позволяет получить композит с ударопрочностью полиарамидных волокон и прочностью на сжатие, характерной для стекловолокна.

 

Специальные армирующие материалы

Развитие процессов формования в закрытых формах, таких как инжекция смолы в форму (RTM), привело к появлению специальных армирующих материалов, отвечающих требованиям повышенного качества, производительности и простоты производства. Существуют различные виды таких материалов: от матов на основе непрерывных нитей до сложнейших предварительно отформованных по форме изделия заготовок.

Использование сшитых материалов все более возрастает. Существующие в настоящее время сшитые маты специально предназначены для оптимизации скорости и эффективности процессов формования в закрытых формах. Сшитый мат состоит из рубленых стекловолокон, сшиваемых с каждой из сторон нетканого синтетического заполнителя. Использование одного слоя такого материала обеспечивает получение ламината толщиной до 6 мм. Уникальная структура данного изделия позволяет производить предварительное формование в охлажденном состоянии, легко приспосабливать его для удовлетворения специальных требований и обеспечивает превосходное растекание смолы в полости матрицы.

В настоящее время в композиционной промышленности существует огромное множество видов и форм армирующих материалов, что дает специалистам и разработчикам возможность создания композитных структур, отвечающих наиболее взыскательным требованиям.

 

Системы отверждения

В начало документа

 

Для производства отливки или ламината на основе полиэфирной смолы смолу необходимо отвердить. Это достигается использованием катализатора и последующим нагреванием или же при комнатной температуре с помощью катализатора и ускорителя. Большинство смол «Crystic» поставляются предускоренными, содержа в себе систему ускорителя, обеспечивающую производителю наилучшие характеристики отверждения. Для начала процесса отверждения при комнатной температуре данные смолы требуют только добавления катализатора. Однако некоторые виды смол, вследствие присущих им параметров вулканизации, не могут быть предускорены и для начала реакции отверждения требуют добавления как ускорителя, так и катализатора.

 

Прим. Катализаторы и ускорители никогда нельзя смешивать непосредственно между собой, поскольку это может привести к взрыву.

 

В данном разделе описываются системы катализаторов и ускорителей, наиболее часто используемые в промышленности композиционных материалов.

Катализаторы

В промышленности композиционных материалов в качестве катализаторов, как правило, используются органические пероксиды. Поскольку данные материалы в чистом виде нестабильны, то перед началом их промышленного производства они смешиваются с инертным компаундом. Этот процесс известен как флегматизация и осуществляется в ходе производства. В качестве флегматизаторов обычно выступают жидкости (например, фталаты) или инертные наполнители (например, мел), однако иногда используются и другие вещества.

К видам наиболее часто используемых, особенно в сочетании с полиэфирными смолами, катализаторов относятся: перекиси метилэтилкетона (МЕКР), циклогегсанона (СНР), ацетилацетона (ААС) и бензоила (ВРО).

 

Катализаторы на основе перекиси метилэтилкетона

Жидкие дисперсии перекиси метилэтилкетона используются преимущественно при контактном формовании (ручное формование или напыление). Существуют разнообразные их виды, различающиеся лишь по степени реакционности и активности.

 

* Не следует путать " реакционность" с " активностью". Катализаторы с низкой реакционной способностью лишь продлевают время гелеобразования, тогда как катализаторы с низкой активностью при неправильном использовании приводят к недоотверждению.

 

Катализаторы на основе перекиси циклогексанона

Катализаторы на основе перекиси циклогегсанона бывают в виде порошков, паст и жидкостей и используются при контактном литье, требующем более постепенного отверждения. Катализаторы в пастообразной форме могут поставляться в ампулах.

 

Катализаторы на основе перекиси ацетилацетона

Катализаторы на основе перекиси ацетилацетона применяются для быстрого отверждения. Используются, главным образом, в процессах, требующих быстрой оборачиваемости матриц, таких как инжекция смолы в форму (RTM) и холодное прессование.

 

Катализаторы на основе перекиси бензоила

Большинство катализаторов на основе перекиси бензоила поставляются в виде порошков, хотя имеются также пастообразные модификации и подвижные суспензии. Бензоил пероксиды отверждаются в условиях повышенных температур (выше 80°С), при комнатной температуре могут отверждаться только в сочетании с ускорителем на основе третичного амина.

 

Третичный бутилпероктоат и бутилпербензоат

Третичный бутилпероктоат (TBPO) и третичный бутилпербензоат (TBPB) - виды катализаторов, наиболее часто применяемые в процессах теплового отверждения, таких как пултрузия и горячее прессование. Могут использоваться по отдельности или в сочетании друг с другом для подбора зависимости температуры от времени, соответствующей специфическим требованиям, предъявляемым к процессу формования.

 

Описанные выше катализаторы являются стандартными материалами, использование которых широко распространено в композиционной отрасли. По мере развития промышленности композиционных материалов совершенствовалась и технология отверждения. В настоящее время существует множество видов катализаторов, обладающих заданными свойствами, делающими их пригодными для использования во многих современных областях и процессах.

Ускорители

В начало документа

Многие химические соединения являются ускорителями полиэфирных смол, делая возможным отверждение катализированной смолы при комнатной температуре. Наиболее важными из них являются соединения на основе кобальтовых мыл или третичных ароматических аминов.

Кобальтовые ускорители

Кобальтовые ускорители представляют собой различные концентрации кобальтового мыла, растворенные, как правило, в стироле. Стандартные используемые концентрации – 0, 4%, 1, 0% и 6, 0%, хотя другие концентрации также имеются.

 

Аминовые ускорители

Аминовые ускорители обычно используются в соединении с катализаторами на основе перекиси бензоила для быстрого отверждения при комнатной температуре. Как правило, поставляются в виде составов, растворенных в стироле, фталате или
уайт-спирите.

 

Весьма важно правильно выбрать систему отверждения и необходимое количество компонентов. Соблюдение рекомендаций производителей химических составов обеспечивает достижение максимальной прочности, долговечности, химической устойчивости и стабильности отвержденной смолы, гарантируя тем самым получение конечного изделия с оптимальными свойствами.

 

Наполнители

В начало документа

Минеральные наполнители сначала использовались в промышленности композиционных материалов в качестве средства снижения затрат. В то время степень наполнения была чрезмерно высокой, что приводило к значительному ухудшению механической прочности и химической устойчивости производимых отливок.

На сегодняшний день влияние наполнителей изучено лучше и теперь они используются для усиления и улучшения некоторых свойств смолы. Наполненные смолы имеют более низкий экзотермический эффект и усадку по сравнению с ненаполненными композициями, а также обнаруживают большую жесткость, хотя и являются более хрупкими. Уровень снижения затрат, достигаемый за счет использования наполнителей, не является больше существенным фактором.

Ассортимент существующих в настоящее время наполнителей широк и многообразен. Ниже описываются некоторые виды наполнителей, использование которых наиболее распространено.

 

Карбонат кальция

Использование наполнителей на основе карбоната кальция с обработанной поверхностью частиц, в особенности кристаллического типа, широко распространено, главным образом в случаях, когда требуется наличие более низкой экзотермической температуры и усадки, например, при литье или изготовлении матриц.

 

Тальк

Магнезитовые тальки используются для увеличения объема смолы и снижения экзотермической температуры, как правило, при литье.

 

Металлические порошки

Мелкодисперсные металлические порошки добавляются в катализированную полиэфирную смолу для получения реалистичных металлических отливок. В настоящее время выпускаются алюминиевые, латунные, бронзовые и медные порошки.

 

Кремнезем

Гидрофильная коллоидальная двуокись кремния придает полиэфирным смолам тиксотропность. Для обеспечения соответствующего уровня диспергирования должна использоваться высокоскоростная мешалка.

 

Микросферы

Полые микросферы могут иметь стеклянную или термопластичную форму. Стеклянные микросферы получают из стекла «Е», тогда как основным сырьем для производства термопластичных микросфер является полипропилен. В сферической оболочке микросфер содержится воздух, поэтому их введение в полимерную смесь приводит к увеличению объема, снижению веса и уровня усадки. Микросферы используются в производстве полиэфирных шпатлевок и искусственного мрамора для усиления свойств конечной продукции.

 

Тригидрат алюминия

Тригидрат алюминия (ATH) - огнезащитный наполнитель, используемый для придания огнестойкости полиэфирным смолам.

Тригидрат алюминия не токсичен, сдерживает выделение дыма и замедляет горение. И хотя основное направление его использования - в качестве огнестойкого материала, прозрачность тригидрата алюминия делает его идеальным для использования при литье, производстве искусственного мрамора или оникса. Для этих сфер применения имеются специальные его виды.

 

Пигментные пасты

В начало документа

 

Большинство полиэфирных гелькоутов и смол поставляются предварительно окрашенными. Для предоставления производителю возможности окрашивания в соответствии с его собственными требованиями также выпускаются пигментные пасты.

Полиэфирные пигментные пасты марки «Crystic» специально предназначены для использования в составе полиэфирных гелькоутов и смол и состоят из мелкодисперсных пигментных порошков, диспергированных в веществе, сшивающемся в процессе отверждения с основной смолой. Рекомендуемое количество добавляемых пигментных паст: 8% - 10% для гелькоутов и 4% - 5% для основных смол.

Для обеспечения точной воспроизводимости цвета важно, чтобы все составляющие многокомпонентных отливок производились с использованием одной и той же смеси пигментированного материала.

Разделительные составы

В начало документа

Разделительные составы являются неотъемлемой частью процесса формования композиционных материалов и крайне необходимы для успешного производства высококачественных деталей из армированных волокном пластиков.

На выбор разделительного состава оказывают влияние различные факторы, такие как размер и сложность матрицы, количество снимаемых с матрицы отливок, требования к качеству обработки поверхности и т.д. Правильный выбор разделительного состава очень важен для обеспечения качества и стабильности производимой готовой продукции.

 

В настоящем разделе описываются наиболее распространенные виды разделительных составов.

 

Поливиниловый спирт

Поливиниловый спирт поставляется в концентрированной форме либо растворенным в воде или растворителе. Может быть окрашенным или бесцветным и наносится тканевой салфеткой, губкой или распылителем.

Разделительные составы на основе поливинилового спирта, как правило, используются в производстве небольших отливок простой формы или в качестве вспомогательных разделителей и пригодны для нанесения на поверхности металлических литейных форм и матриц из армированных волокнами композитов.

Нанесение вышеуказанных разделительных составов на вертикальные поверхности необходимо производить с особой осторожностью. Вследствие низкой вязкости состав стекает и скапливается в углах, где ему может потребоваться длительное время, чтобы просохнуть. Если формуемое изделие помещается в матрицу до того, как эти участки успели окончательно высохнуть, то оно наверняка прилипнет, повредив матрицу.

 

Воск

Воск впервые был использован в промышленности композиционных материалов в качестве разделительного состава в 1950-х гг. Составы на основе карнаубского воска наилучшим образом подходят для использования в сочетании с композиционными материалами и широко применяются, особенно при контактном формовании.

В качестве разделителей также могут использоваться модифицированные силиконом продукты, их применение, однако, требует соблюдения осторожности, поскольку силикон может повредить поверхность раздела, делая затруднительным высвобождение изделия из формы. Перед началом использования все разделительные составы на основе силикона должны пройти тщательные испытания.

Разделительные составы на основе воска поставляются в различных формах, но чаще всего используются в виде паст или жидкостей. Преимуществами восковых разделительных составов являются простота в обращении, удобство и экономичность. Воски используются преимущественно при мелкосерийном контактном формовании, поскольку необходимость постоянного повторного нанесения может потребовать значительных временных затрат. Кроме того, существует возможность возникновения проблем, связанных с наслоением и пропечатыванием воска.

 

Полупостоянные составы

Применительно к разделительным составам термин «полупостоянный» обычно относится к материалам, образующим на поверхности матрицы микротонкую пленку. Они, как правило, состоят из полимерной смолы, растворенной в растворителе. При нанесении состава на матрицу растворитель испаряется, оставляя на ее поверхности полимерный разделительный слой.

Полупостоянные разделительные составы обеспечивают многократное извлечение изделий из матрицы, что делает их идеально пригодными для использования в крупносерийных производственных процессах, таких как инжекция смолы в форму (RTM). Такие составы не наслаиваются и не пропечатываются, поэтому необходимость очистки матриц и/или отливок сведена к минимуму. При использовании этих уникальных разделительных систем крайне важно наличие идеально чистой поверхности матрицы, обеспечивающей образование качественной пленки и правильное отверждение разделительного покрытия.

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: