Bahan baku bahan komposit termasuk resin, serat dan bahan inti, dll.Ada banyak pilihan, dan setiap bahan memiliki kekuatan, kekakuan, ketangguhan, dan stabilitas termal yang unik, serta biaya dan keluarannya juga berbeda.
Namun, material komposit secara keseluruhan, kinerja akhirnya tidak hanya terkait dengan matriks resin dan serat (dan material inti dalam struktur sandwich), tetapi juga terkait erat dengan metode desain dan proses pembuatan material dalam struktur. .
Artikel ini akan memperkenalkan metode pembuatan komposit yang umum digunakan, faktor utama yang mempengaruhi setiap metode dan cara memilih bahan baku untuk berbagai proses.
Deskripsi metode:Proses pencetakan di mana bahan penguat serat cincang dan sistem resin disemprotkan ke dalam cetakan pada saat yang sama, dan kemudian disembuhkan di bawah tekanan normal untuk membentuk produk komposit termoseting.
pemilihan bahan:
Resin: terutama poliester
Serat: benang serat kaca kasar
Bahan inti: Tidak ada, perlu digabungkan dengan laminasi secara terpisah
Keuntungan utama:
1) Pengerjaan memiliki sejarah panjang
2) Biaya rendah, serat cepat dan peletakan resin
3) Biaya cetakan rendah
Kerugian utama:
1) Papan laminasi mudah untuk membentuk area yang diperkaya resin, dan beratnya relatif tinggi
2) Hanya serat cincang yang dapat digunakan, yang sangat membatasi sifat mekanik laminasi
3) Untuk memudahkan penyemprotan, viskositas resin harus cukup rendah untuk menghilangkan sifat mekanik dan termal material komposit
4) Kandungan stirena yang tinggi dalam resin semprot berarti potensi bahaya yang lebih tinggi bagi operator, dan viskositas yang rendah berarti resin mudah menembus pakaian kerja karyawan dan langsung menyentuh kulit
5) Konsentrasi stirena yang menguap di udara sulit untuk memenuhi persyaratan hukum
aplikasi khas:
Pagar sederhana, panel struktural beban rendah seperti badan mobil konvertibel, fairing truk, bak mandi, dan perahu kecil
Deskripsi metode:Secara manual menghamili serat dengan resin.Serat dapat diperkuat dengan menenun, mengepang, menjahit atau mengikat.Hand lay-up biasanya dilakukan dengan rol atau sikat, kemudian resin diperas dengan rol karet untuk menembus serat.Laminasi disembuhkan di bawah tekanan normal.
pemilihan bahan:
Resin: tidak ada persyaratan, epoksi, poliester, polivinil ester, resin fenolik dapat diterima
Serat: Tidak ada persyaratan, tetapi serat aramid dengan bobot dasar yang lebih besar sulit diinfiltrasi dengan hand lay-up
Bahan inti: tidak ada persyaratan
Keuntungan utama:
1) Pengerjaan memiliki sejarah panjang
2) Mudah dipelajari
3) Jika resin curing suhu kamar digunakan, biaya cetakan rendah
4) Banyak pilihan bahan dan pemasok
5) Kandungan serat tinggi, serat yang digunakan lebih panjang dari pada proses penyemprotan
Kerugian utama:
1) Pencampuran resin, kandungan resin dan kualitas laminasi berkaitan erat dengan kemampuan operator, sulit untuk mendapatkan laminasi dengan kandungan resin rendah dan porositas rendah
2) Bahaya kesehatan dan keselamatan resin.Semakin rendah berat molekul resin lay-up tangan, semakin besar potensi ancaman kesehatannya.Semakin rendah kekentalan maka resin semakin mudah meresap ke dalam pakaian kerja karyawan dan langsung bersentuhan dengan kulit
3) Jika peralatan ventilasi yang baik tidak dipasang, konsentrasi stirena yang menguap dari poliester dan polivinil ester ke udara sulit untuk memenuhi persyaratan hukum
4) Viskositas resin hand lay-up harus sangat rendah, sehingga kandungan stirena atau pelarut lainnya harus tinggi, sehingga kehilangan sifat mekanik/termal dari material komposit
Aplikasi umum:bilah turbin angin standar, kapal yang diproduksi secara massal, model arsitektur
Deskripsi metode:Proses kantong vakum merupakan perpanjangan dari proses lay-up tangan yang disebutkan di atas, yaitu, lapisan film plastik disegel pada cetakan untuk menyedot laminasi yang diletakkan dengan tangan, dan tekanan atmosfer diterapkan pada laminasi untuk mencapai efek pembuangan dan pemadatan.Untuk meningkatkan kualitas material komposit.
pemilihan bahan:
Resin: terutama resin epoksi dan fenolik, poliester dan polivinil ester tidak cocok karena mengandung stirena, yang mudah menguap ke dalam pompa vakum
Serat: Tidak diperlukan, bahkan serat dengan berat dasar yang besar dapat dibasahi di bawah tekanan
Bahan inti: tidak ada persyaratan
Keuntungan utama:
1) Dapat mencapai kandungan serat yang lebih tinggi daripada proses lay-up tangan standar
2) Porositas lebih rendah dari proses hand lay-up standar
3) Di bawah kondisi tekanan negatif, aliran penuh resin meningkatkan tingkat pembasahan serat.Tentu saja, sebagian resin akan diserap oleh bahan habis pakai vakum
4) Kesehatan dan Keselamatan: Proses kantong vakum dapat mengurangi pelepasan volatil selama proses pengawetan
Kerugian utama:
1) Proses tambahan meningkatkan biaya tenaga kerja dan bahan kantong vakum sekali pakai
2) Persyaratan teknis yang lebih tinggi untuk operator
3) Kontrol pencampuran resin dan kandungan resin sangat bergantung pada kemampuan operator
4) Meskipun kantong vakum mengurangi pelepasan volatil, ancaman kesehatan bagi operator masih lebih tinggi daripada proses infus atau prepreg
Aplikasi umum:skala besar, satu kali yacht edisi terbatas, suku cadang mobil balap, pengikatan bahan inti dalam pembuatan kapal
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.adalah perusahaan profesional yang memproduksi berbagai produk serat kaca.Perusahaan ini terutama memproduksi keliling Fiberglass, tikar untai cincang serat kaca, kain serat kaca / kain keliling / kain laut, dll. Jangan ragu untuk menghubungi kami.
Telp: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
Deskripsi metode:Proses penggulungan pada dasarnya digunakan untuk membuat bagian struktural berongga, bulat atau oval seperti pipa dan tangki.Setelah bundel serat diresapi dengan resin, itu dililitkan ke mandrel ke berbagai arah, dan prosesnya dikendalikan oleh mesin penggulung dan kecepatan mandrel.
pemilihan bahan:
Resin: tidak ada persyaratan, seperti epoksi, poliester, polivinil ester dan resin fenolik, dll.
Serat: tidak ada persyaratan, langsung gunakan bundel serat dari kembu, tidak perlu menenun atau menjahit menjadi kain serat
Bahan inti: tidak ada persyaratan, tetapi kulit biasanya merupakan bahan komposit satu lapis
Keuntungan utama:
1) Kecepatan produksi cepat, dan merupakan metode pelapisan yang ekonomis dan masuk akal
2) Kandungan resin dapat dikontrol dengan mengukur jumlah resin yang dibawa oleh fiber bundle yang melewati tangki resin
3) Minimalkan biaya serat, tidak ada proses tenun perantara
4) Kinerja struktural sangat baik, karena bundel serat linier dapat diletakkan di berbagai arah bantalan beban
Kerugian utama:
1) Proses ini terbatas pada struktur berongga melingkar
2) Serat tidak mudah diatur secara akurat sepanjang arah aksial komponen
3) Biaya cetakan jantan mandrel untuk bagian struktural besar relatif tinggi
4) Permukaan luar struktur bukan permukaan cetakan, sehingga estetikanya buruk
5) Saat menggunakan resin dengan viskositas rendah, perhatian harus diberikan pada kinerja bahan kimia dan kinerja kesehatan dan keselamatan
Aplikasi umum:tangki penyimpanan bahan kimia dan pipa pengiriman, silinder, tangki pernapasan pemadam kebakaran
Deskripsi metode:Bundel serat yang ditarik dari kembu dicelupkan dan dilewatkan melalui pelat pemanas, dan resin disusupi ke dalam serat pada pelat pemanas, dan kandungan resin dikontrol, dan akhirnya bahan tersebut diawetkan menjadi bentuk yang diinginkan;produk yang diawetkan dengan bentuk tetap ini dipotong secara mekanis dengan berbagai panjang.Serat juga bisa masuk ke hot plate ke arah selain 0 derajat.
Pultrusion adalah proses produksi yang berkelanjutan, dan penampang produk biasanya memiliki bentuk yang tetap, memungkinkan sedikit perubahan.Perbaiki bahan pra-basah yang melewati hot plate dan sebarkan ke cetakan untuk pengawetan segera.Meskipun proses ini memiliki kontinuitas yang buruk, namun dapat mengubah bentuk penampang.
pemilihan bahan:
Resin: biasanya epoksi, poliester, polivinil ester dan resin fenolik, dll.
Serat: tidak ada persyaratan
Bahan inti: tidak umum digunakan
Keuntungan utama:
1) Kecepatan produksinya cepat, dan ini merupakan cara yang ekonomis dan masuk akal untuk membasahi dan menyembuhkan bahan
2) Kontrol kandungan resin yang tepat
3) Minimalkan biaya serat, tidak ada proses tenun perantara
4) Kinerja struktural yang sangat baik, karena bundel serat disusun dalam garis lurus dan fraksi volume seratnya tinggi
5) Area infiltrasi serat dapat disegel sepenuhnya untuk mengurangi pelepasan volatil
Kerugian utama:
1) Proses ini membatasi bentuk penampang
2) Biaya pelat pemanas relatif tinggi
Aplikasi umum:Balok dan rangka untuk struktur rumah, jembatan, tangga dan pagar
6. Cetakan Transfer Resin (RTM)
Deskripsi metode:Letakkan serat kering di cetakan bawah, berikan tekanan terlebih dahulu untuk membuat serat sesuai dengan bentuk cetakan sebanyak mungkin, dan rekatkan;kemudian, pasang cetakan atas pada cetakan bawah untuk membentuk rongga, lalu injeksikan resin ke dalam rongga cetakan.
Injeksi resin dengan bantuan vakum dan infiltrasi serat biasanya digunakan, yaitu proses infus resin dengan bantuan vakum (VARI).Setelah infiltrasi serat selesai, katup pengantar resin ditutup dan komposit disembuhkan.Injeksi dan curing resin dapat dilakukan pada suhu kamar atau dalam kondisi panas.
pemilihan bahan:
Resin: biasanya epoksi, poliester, polivinil ester dan resin fenolik, resin bismaleimide dapat digunakan pada suhu tinggi
Serat: Tidak ada persyaratan.Serat yang dijahit lebih cocok untuk proses ini karena celah bundel serat memfasilitasi transfer resin;ada serat yang dikembangkan secara khusus untuk memfasilitasi aliran resin
Bahan inti: Busa sarang lebah tidak cocok, karena sel sarang lebah akan diisi dengan resin, dan tekanan akan menyebabkan busa runtuh
Keuntungan utama:
1) Fraksi volume serat tinggi dan porositas rendah
2) Karena resin benar-benar tersegel, itu sehat dan aman, dan lingkungan operasinya bersih dan rapi
3) Mengurangi penggunaan tenaga kerja
4) Sisi atas dan bawah dari bagian struktural adalah permukaan cetakan, yang mudah untuk perawatan permukaan selanjutnya
Kerugian utama:
1) Cetakan yang digunakan bersama harganya mahal, dan untuk menahan tekanan yang lebih besar, cetakan ini berat dan relatif tidak praktis
2) Terbatas pada pembuatan bagian-bagian kecil
3) Area yang tidak dibasahi cenderung muncul, menghasilkan banyak bekas luka
Aplikasi umum:pesawat ulang-alik kecil dan kompleks dan onderdil mobil, kursi kereta
7. Proses perfusi lainnya – SCRIMP, RIFT, VARTM, dll.
Deskripsi Metode:Letakkan serat kering dengan cara yang mirip dengan proses RTM, lalu letakkan kain pelepas dan jaring drainase.Setelah layup selesai, itu benar-benar disegel dengan kantong vakum, dan ketika vakum mencapai persyaratan tertentu, resin dimasukkan ke dalam seluruh struktur layup.Distribusi resin dalam laminasi dicapai dengan memandu aliran resin melalui jaring pemandu, dan akhirnya serat kering diinfiltrasi seluruhnya dari atas ke bawah.
pemilihan bahan:
Resin: biasanya resin epoksi, poliester, polivinil ester
Serat: Setiap serat umum.Serat yang dijahit lebih cocok untuk proses ini karena celah bundel serat mempercepat transfer resin
Bahan inti: busa sarang lebah tidak berlaku
Keuntungan utama:
1) Sama seperti proses RTM, tetapi hanya satu sisi yang merupakan permukaan cetakan
2) Satu sisi cetakan adalah kantong vakum, yang sangat menghemat biaya cetakan dan mengurangi kebutuhan cetakan untuk menahan tekanan
3) Bagian struktural yang besar juga dapat memiliki fraksi volume serat yang tinggi dan porositas yang rendah
4) Cetakan proses lay-up tangan standar dapat digunakan untuk proses ini setelah modifikasi
5) Struktur sandwich dapat dicetak sekaligus
Kerugian utama:
1) Untuk struktur besar, prosesnya relatif rumit, dan perbaikan tidak dapat dihindari
2) Viskositas resin harus sangat rendah, yang juga mengurangi sifat mekaniknya
3) Area yang tidak dibasahi cenderung muncul, menghasilkan banyak bekas luka
Aplikasi umum:Produksi percobaan perahu kecil, panel bodi untuk kereta api dan truk, bilah turbin angin
Deskripsi metode:Serat atau kain serat diresapi sebelumnya oleh pabrikan bahan dengan resin yang mengandung katalis, dan metode pembuatannya adalah metode suhu tinggi dan tekanan tinggi atau metode pelarutan pelarut.Katalis laten pada suhu kamar, memberikan bahan umur simpan beberapa minggu atau bulan pada suhu kamar;pendinginan dapat memperpanjang umur simpannya.
Prepreg dapat diletakkan dengan tangan atau mesin di atas permukaan cetakan, kemudian ditutup dengan kantong vakum dan dipanaskan hingga 120-180°C.Setelah dipanaskan resin bisa mengalir lagi dan akhirnya sembuh.Autoklaf dapat digunakan untuk memberikan tekanan tambahan pada bahan, biasanya hingga 5 atmosfer.
pemilihan bahan:
Resin: biasanya epoksi, poliester, resin fenolik, resin tahan suhu tinggi seperti polimida, ester sianat, dan bismaleimida juga dapat digunakan
Serat: Tidak ada persyaratan.Bundel serat atau kain serat dapat digunakan
Bahan inti: tidak ada persyaratan, tetapi busa harus tahan terhadap suhu tinggi dan tekanan tinggi
Keuntungan utama:
1) Rasio resin terhadap bahan pengawet dan kandungan resin diatur secara akurat oleh pemasok, sangat mudah untuk mendapatkan laminasi dengan kandungan serat tinggi dan porositas rendah
2) Bahan memiliki karakteristik kesehatan dan keselamatan yang sangat baik, dan lingkungan kerja bersih, berpotensi menghemat biaya otomatisasi dan tenaga kerja
3) Biaya serat bahan searah diminimalkan, dan tidak diperlukan proses perantara untuk menenun serat menjadi kain
4) Proses pembuatan membutuhkan resin dengan viskositas tinggi dan keterbasahan yang baik, serta sifat mekanik dan termal yang dioptimalkan
5) Perpanjangan waktu kerja pada suhu kamar berarti optimalisasi struktural dan layup bentuk kompleks juga mudah dicapai
6) Potensi penghematan dalam otomatisasi dan biaya tenaga kerja
Kerugian utama:
1) Biaya bahan meningkat, tetapi tidak dapat dihindari untuk memenuhi persyaratan aplikasi
2) Autoclave diperlukan untuk menyelesaikan proses curing, yang memiliki biaya tinggi, waktu pengoperasian yang lama, dan batasan ukuran
3) Cetakan harus tahan terhadap suhu proses yang tinggi, dan bahan inti memiliki persyaratan yang sama
4) Untuk bagian yang lebih tebal, pra-vakum diperlukan saat memasang prepreg untuk menghilangkan gelembung udara interlayer
Aplikasi umum:bagian struktural pesawat ulang-alik (seperti sayap dan ekor), mobil balap F1
9. Prepreg – proses non-autoklaf
Deskripsi metode:Proses pembuatan prepreg curing suhu rendah persis sama dengan autoclave prepreg, perbedaannya adalah sifat kimiawi resin memungkinkannya untuk diawetkan pada suhu 60-120°C.
Untuk curing suhu rendah 60°C, waktu pengerjaan material hanya satu minggu;untuk katalis suhu tinggi (>80°C), waktu kerja dapat mencapai beberapa bulan.Fluiditas sistem resin memungkinkan penyembuhan hanya dengan menggunakan kantong vakum, menghindari penggunaan autoklaf.
pemilihan bahan:
Resin: Biasanya hanya resin epoksi
Serat: tidak ada persyaratan, sama seperti prepreg tradisional
Bahan inti: tidak ada persyaratan, tetapi perhatian khusus harus diberikan saat menggunakan busa PVC standar
Keuntungan utama:
1) Ini memiliki semua keuntungan dari prepreg autoclave tradisional ((i.))-((vi.))
2) Bahan cetakannya murah, seperti kayu, karena suhu curingnya rendah
3) Proses pembuatan bagian struktural besar disederhanakan, hanya perlu memberi tekanan pada kantong vakum, mengedarkan udara panas dari oven atau sistem pemanas udara panas dari cetakan itu sendiri untuk memenuhi persyaratan pengawetan
4) Bahan busa biasa juga bisa digunakan, dan prosesnya lebih matang
5) Dibandingkan dengan autoklaf, konsumsi energinya lebih rendah
6) Teknologi canggih memastikan akurasi dan pengulangan dimensi yang baik
Kerugian utama:
1) Biaya material masih lebih tinggi dari serat kering, meskipun biaya resin lebih rendah dari prepreg kedirgantaraan
2) Cetakan perlu menahan suhu yang lebih tinggi daripada proses infus (80-140°C)
Aplikasi umum:bilah turbin angin berperforma tinggi, kapal balap besar dan yacht, pesawat penyelamat, komponen kereta api
10. Proses non-autoklaf semi-preg SPRINT/beam prepreg SparPreg
Deskripsi metode:Sulit untuk mengeluarkan gelembung udara di antara lapisan atau lapisan yang tumpang tindih selama proses curing saat menggunakan prepreg pada struktur yang lebih tebal (>3mm).Untuk mengatasi kesulitan ini, pra-vakumisasi diperkenalkan ke dalam proses pelapisan, tetapi waktu proses meningkat secara signifikan.
Dalam beberapa tahun terakhir, Gurit telah memperkenalkan serangkaian produk prepreg yang ditingkatkan dengan teknologi yang dipatenkan, memungkinkan pembuatan laminasi tebal berkualitas tinggi (porositas rendah) diselesaikan dalam proses satu langkah.SPRINT semi-preg terdiri dari dua lapisan serat kering yang mengapit lapisan struktur sandwich film resin.Setelah bahan dimasukkan ke dalam cetakan, pompa vakum dapat sepenuhnya mengalirkan udara di dalamnya sebelum resin memanas dan melembutkan serta merendam serat.dipadatkan.
Beam prepreg SparPreg adalah prepreg yang lebih baik, ketika diawetkan di bawah vakum, dapat dengan mudah menghilangkan gelembung udara dari bahan dua lapis yang diikat.
pemilihan bahan:
Resin: kebanyakan resin epoksi, resin lain juga tersedia
Serat: tidak ada persyaratan
Bahan inti: sebagian besar, tetapi perhatian khusus harus diberikan pada suhu tinggi saat menggunakan busa PVC standar
Keuntungan utama:
1) Untuk bagian yang lebih tebal (100mm), fraksi volume serat yang tinggi dan porositas yang rendah masih dapat diperoleh secara akurat
2) Keadaan awal sistem resin padat, dan kinerjanya sangat baik setelah pengawetan suhu tinggi
3) Izinkan penggunaan kain serat dengan berat dasar tinggi dan murah (seperti 1600 g/m2), tingkatkan kecepatan lay-up, dan hemat biaya produksi
4) Prosesnya sangat maju, operasinya sederhana dan kandungan resinnya dikontrol dengan tepat
Kerugian utama:
1) Biaya material masih lebih tinggi dari serat kering, meskipun biaya resin lebih rendah dari prepreg kedirgantaraan
2) Cetakan perlu menahan suhu yang lebih tinggi daripada proses infus (80-140°C)
Aplikasi umum:bilah turbin angin berperforma tinggi, kapal balap besar dan yacht, pesawat penyelamat
Waktu posting: 13-Des-2022
