Experimentele implementatie van een nieuwe methode van de samengestelde Fabrication: bloot blote vezels op het samengestelde oppervlak door de zachte laag-methode

Het algemene doel van deze procedure is het vervaardigen van een vezelversterkt composiet met onbedekte vezels die aan het oppervlak zijn blootgesteld zonder enige oppervlaktebehandeling. Met deze techniek kunnen onbedekte vezels op een composietoppervlak worden blootgesteld zonder het gebruik van dure en inefficiënte oppervlaktebehandelingen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het de elektrische geleidbaarheid en de mechanische sterkte van het composiet verbetert.

Deze techniek heeft daarnaast een hoge productiviteit. Om unidirectionele koolstofvezelstof te bereiden die is geïmpregneerd met epoxy, stapelt u vierkanten prepreg met een vezelvolumegehalte van 50 tot 60% in een volgorde die oriëntaties van nul graden en 90 graden bevat om splijten van het laminaat te voorkomen. Om elk vierkant prepreg van platgeweven koolstofvezelstof te bereiden, reinigt u de stof eerst met aceton of ethanol.

Plaats de stof op een schoon oppervlak of op een pluisvrije laboratoriumdoek en laat het aceton verdampen onder omgevingsomstandigheden. Trek één beschermlaag van een vel film-type epoxyhars met een uithardingstemperatuur van 125 °C af. Breng een enkel vel epoxyharsfilm aan op de schone koolstofstof.

Plaats de stof met de epoxyzijde naar beneden op een warmteplaat van 70 °C. Verhit de stof gedurende 10 seconden om de stof voor te impregneren met epoxy. Laat de prepreg-stof 10 minuten afkoelen onder omgevingsomstandigheden.

Verwijder vervolgens de resterende beschermfolie van de epoxy-gecoate zijde. Stapel de plain-weave prepreg-stof in de gewenste stapelvolgorde om het plain-weave koolstofvezellaminaat te vormen. Om een niet-geweven koolstofvezelvilt-laminaat te bereiden, brengt u aan beide zijden van een stuk schoon, droog koolstofvilt een drielaags epoxyvel aan.

Verwarm de met epoxy gecoate zijden van het vilt bij 70 °C gedurende elk 10 seconden, waarbij er massa op de bovenkant wordt uitgeoefend. Laat het prepreg-vilt 10 minuten afkoelen en verwijder vervolgens de resterende achterliggende folies. Was daarna vellen gefluorineerd ethyleenpropyleen-loslaatfolie van 25 µm dikte, zonder perforaties, met ethanol of aceton.

Droog de FEP-vellen zorgvuldig af met pluisvrije doekjes zonder kreukels of gaatjes te veroorzaken. Zorg ervoor dat de vellen vrij zijn van verontreinigingen en particulair materiaal. Plaats vervolgens elk schoon, droog vel tussen pluisvrije doekjes en bewaar de vellen in een stofvrije, schone plastic koker.

Om te beginnen met de fabricage van het composiet, brengt u siliconen lossingsmiddel aan op de compressievorm. Veeg de vorm af met pluisvrije doekjes zodat er slechts een dunne laag lossingsmiddel achterblijft. Trim vervolgens een stuk voorbereid koolstofvezellaminaat zodat het iets kleiner is dan de vormholte.

Plaats een vel schoon FEP-folie van 25 micrometer dik op de onderste mal. Plaats het laminaat op de mal en bedek dit met FEP-folie van 25 of 100 micrometer dik, afhankelijk van het type vezel. Strijk de folie voorzichtig glad zodat er geen luchtbellen tussen de zachte laag en het laminaat achterblijven.

Sluit vervolgens de compressievorm. Verwarm een warmpers tot 150 °C en plaats de compressievorm in de pers. Pas bij unidirectionele vezelcomposieten gedurende 30 minuten constant een druk van 20 MPa toe.

Pas voor een geweven composiet 20 megapascals toe gedurende vier minuten, laat de druk los en breng onmiddellijk opnieuw 20 megapascals toe. Spoel het materiaal op deze wijze door totdat de viscositeit van de hars begint toe te nemen. Houd vervolgens de druk vast op 20 megapascals totdat het composiet in totaal 30 minuten is uitgehard.

Verhoog voor een viltcomposiet langzaam de druk tot 3 megapascals, waarbij u er goed op let dat u deze waarde niet overschrijdt. Hard het materiaal uit bij 3 megapascals gedurende 30 minuten. Zodra het monster is uitgehard, koelt u de compressievorm af tot onder 120 graden Celsius zonder de druk te verlagen.

Laat vervolgens de druk ontsnappen, verwijder de mal en haal het vervaardigde monster uit de mal. Scanning-elektronenmicroscopie-opnamen gemaakt onder een hoek van vijf graden toonden aan dat vezels in meer detail zichtbaar waren in composieten die met de soft-layer-methode waren vervaardigd dan bij conventionele compressiegieten. Dit werd toegeschreven aan de eliminatie van de harsrijke laag aan de bovenzijde van het composiet.

Ondanks het verwijderen van de epoxyharslaag vertoonden de vezels geen zichtbare defecten. De elektrische geleidbaarheid in dikterichting was groter bij composieten die met de soft-layer-methode waren vervaardigd, met een overeenkomstige afname van de oppervlaktespecifieke weerstand tot onder 20 milliohms per vierkante centimeter bij een compactiedruk van 1,38 megapascals. De gemeten treksterktes van de soft-layer-composieten waren vergelijkbaar met die van composieten die met de conventionele compressiemethode waren vervaardigd.

De geweven stof- en viltcomposieten vertoonden respectievelijk stijgingen van 22% en 15%. Deze stijgingen werden toegeschreven aan de zachte laag die een gelijkmatige druk over het composietoppervlak uitoefende. Door deze procedure te volgen, kunt u zonder problemen een composiet met blootgestelde vezels vervaardigen.

Het mechanisme is eenvoudig. En met een goed begrip van uw materiaal is de implementatie nog eenvoudiger. Vergeet bij het uitvoeren van deze procedure niet om deze nauwkeurig af te stemmen op uw specifieke toepassing.

Houd rekening met de uithardingscondities van het composiet en de thermische eigenschappen van de zachte laag, en pas de procedure dienovereenkomstig aan om de gewenste resultaten te verkrijgen.