A technológiai paraméterek hatása prepregből autoklávban gyártott üvegszál/epoxi kompozit lemezek rétegközi tulajdonságaira
Napjainkban egyre szélesebb körben alkalmaznak polimer kompozitokat. A legmagasabb minőségi követelményeket támasztó területeken leginkább prepregből készült kompozit szerkezetek kerülnek felhasználásra. Az elnevezés a „pre-impregnated” szóból ered, olyan kompozit előgyártmányokat jelent, amelyekben a szálas erősítőanyagot előre átimpregnálják mátrixanyaggal, a mátrix pedig egy kis mértékben előtérhálósított, ún. „B” állapotban van. Prepregekből kiválóan reprodukálható, nagy teljesítményű kompozit alkatrészek állíthatók elő, ehhez azonban elengedhetetlen egy szigorúan kontrollált feldolgozási folyamat. Ennek biztosítása érdekében prepregek esetében leggyakrabban az autoklávos technológiát alkalamzzák, de egyre elterjedtebbek az ún. out-of-autoclave technológiák is. [1]
A technológiai paraméterek számottevő hatást gyakorolnak az előállított kompozit szerkezetére és tulajdonságaira. A felfűtési sebesség meghatározza a mátrix viszkozitásesésének mértékét és ütemét, nagyobb felfűtési sebesség a ciklus során alacsonyabb viszkozitásértékekhez vezet. A hőciklusba beiktatott hőntartási szakasz, plató jelentős mértékben befolyásolja a gyanta viselkedését a térhálósítás során. Szerepe a túlzott viszkozitásesés mérséklése, a vastagság mentén egyenletes hőmérséklet-eloszlás biztosítása és a térhálósodási reakcióval járó hőfejlődés korlátozása. Nem elhanyagolható hatású a térhálósításkor alkalmazott túlnyomás mértéke sem. Az említett paraméterek hatással vannak többek között a szálak átimpregnáltságára, az eltávozó gyanta mennyiségére - ezáltal a kompozit száltartalmára - és a termékben kialakuló légüregek mennyiségére és méretére. A szerkezetbeli eltérések miatt a különböző paraméterekkel előállított kompozitok mechanikai, ezen belül főleg a rétegközi tulajdonságai is jelentősen eltérőek lehetnek. A gyártói adatlap általában pontosan előírja az alkalmazandó gyártási paramétereket, kérdés azonban, hogy az ettől való - gyakran kényszerű - eltérések, illetve a gyártó alternatív ciklus javaslatai milyen eredményre vezetnek. [1, 2]
Munkám során a felfűtés sebességének, a ciklus során a kompozitra kifejtett nyomás mértékének, illetve a plató alkalmazásának hatásait vizsgáltam üvegszál/epoxi kompozit lemezek autoklávos gyártása esetén. Ehhez különböző paraméterekkel állítottam elő lemezeket, majd meghatároztam ezek száltartalmát, sűrűségét és egyes mechanikai tulajdonságait, különös tekintettel a rétegközi tulajdonságokra. A vizsgálatok eredményei alapján elemeztem az adatlapon szereplő paraméterektől való eltérések következményeit.
Irodalom:
[1] Dong, A., Zhao, Y., Zhao, X., Yu, Q.: Cure Cycle Optimization of Rapidly Cured Out-Of-Autoclave Composites. Materials, vol. 11, no. 3, 421 (2018).
[2] Costa M.L., Botelho E.C., Rezende M.C.: Monitoring of cure kinetic prepreg and cure cycle modeling. Journal of Materials Science, 41, 4349-4356 (2006).
szerző
-
Marton Gergő Zsolt
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Czél Gergely
Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék