Prepegin perusteiden ymmärtäminen

Prepreg-komposiittimateriaalit ovat yhä yleisempiä komposiittiteollisuudessa niiden helppokäyttöisyyden, tasaisten ominaisuuksien ja korkealaatuisen pintakäsittelyn takia. Prepregeistä on kuitenkin paljon ymmärrettävää ennen sitoutumista tämän materiaalin käyttöön.

Termi "prepreg" on itse asiassa lyhenne ilmaisusta esikyllästetty. Prepreg on FRP-vahvike, joka on kyllästetty hartsilla. Yleensä hartsi on epoksihartsi, mutta muun tyyppisiä hartseja voidaan kuitenkin käyttää, mukaan lukien suurin osa kestomuovi- ja kestomuovihartseista. Vaikka molemmat ovat teknisesti prepregejä, lämpökovettuvat ja termoplastiset prepregit ovat dramaattisesti erilaisia.

Termoplastiset prepregit ovat komposiittivahvikkeita (lasikuitu, hiilikuitu, aramid jne.), jotka on esikyllästetty termoplastisella hartsilla. Termoplastisten prepregien tavallisia hartseja ovat PP, PET, PE, PPS ja PEEK. Termoplastiset prepregit voidaan toimittaa yksisuuntaisella teipillä tai kankaissa, jotka on kudottu tai ommeltu.

Ensisijainen ero lämpökovettuvien ja kestomuovien prepregien välillä on, että termoplastiset prepregit ovat stabiileja huoneenlämpötilassa ja yleensä niillä ei ole varastointiaikaa. Tämä on suora seuraus erot lämpökovettuvien ja kestomuovihartsien välillä.

Yleisemmin prepreg-komposiittivalmistuksessa käytetään lämpökovettuvia prepregejä. Ensisijainen hartsimatriisi on epoksi. Muista lämpökovettuvista hartseista tehdään prepregejä, mukaan lukien BMI- ja fenolihartsit.

Lämpökovettuvalla prepregillä lämpökovettuva hartsi alkaa nesteenä ja kyllästää täysin kuitulujituksen. Ylimääräinen hartsi poistetaan tarkasti raudoituksesta. Samaan aikaan epoksihartsi kovettuu osittain, muuttaen hartsin tila nesteestä kiinteäksi. Tätä kutsutaan "B-vaiheeksi".

B-vaiheessa hartsi kovettuu osittain ja yleensä tahmea. Kun hartsi nostetaan korotettuun lämpötilaan, se palaa usein hetkeksi nestemäiseen tilaan ennen kuin se kovettuu kokonaan. Kovettumisen jälkeen b-vaiheessa ollut lämpökovettuva hartsi on nyt täysin silloitettu.

Ehkä prepregien käytön suurin etu on niiden helppokäyttöisyys. Oletetaan esimerkiksi, että yksi on kiinnostunut litteän levyn valmistamisesta hiilikuiduista ja epoksihartsista. Jos he käyttäisivät nestemäistä hartsia suljetussa muovaus- tai avoimessa muovausprosessissa, heitä vaaditaan hankkimaan kangas, epoksihartsi ja koveteaine epoksille. Useimpia epoksikovetteita pidetään vaarallisina, ja nestemäisessä muodossa olevien hartsien käsittely voi olla sotkuista.

Epoksi-prepregillä vain yksi tuote on tilattava. Epoksi-prepregi tulee telaan ja siinä on haluttu määrä sekä hartsia että kovetetta, jo kyllästetty kankaaseen.

Useimmissa lämpökovettuissa prepregeissä on taustakalvo kankaan molemmille puolille suojaamaan sitä kuljetuksen ja valmistelujen aikana. Prepreg leikataan sitten haluttuun muotoon, tausta kuoritaan pois ja prepreg asetetaan sitten muottiin tai työkaluun. Sekä lämpöä että painetta käytetään sitten määritetyn ajan. Jotkut yleisimmistä prepregien tyypeistä kestää tunnin kovettua, noin 250 asteessa F, mutta erilaisia ​​järjestelmiä on saatavana sekä matalammassa että korkeammassa kovettumislämpötilassa ja -aikana.

• Kestoaika: Koska epoksi on B-vaiheessa, se on säilytettävä joko jäähdytettynä tai jäädytettynä ennen käyttöä. Lisäksi yleinen säilyvyysaika voi olla alhainen.
• Kustannukset kieltävät: Kun valmistetaan komposiitteja prosessilla, kuten pultruusio tai tyhjiöinfuusio, raakakuitu ja hartsi yhdistetään paikan päällä. Kun käytetään prepregejä, raaka-aine on ensin prepreggenoitu. Tämä tehdään useimmiten muualla kuin prepregeihin keskittyvässä erikoistuneessa yrityksessä. Tämä lisätty vaihe tuotantoketjussa voi lisätä kustannuksia, ja joissain tapauksissa lähes kaksinkertaistaa materiaalikustannukset.