KOMPOZYTY (COMPOSITES) 2(2002)3 Wacław Królikowski 1 Politechnika Szczecińska, Instytut Polimerów, ul. Pułaskiego 10, 70-322 Szczecin NOWOCZESNE KONSTRUKCYJNE POLIMEROWE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE (ARTYKUŁ ZAMAWIANY) MODERN STRUCTURAL POLYMER COMPOSITE MATERIALS The paper presents a review of methods of producing modern thermosetting composites, particularly modern structural polymer composite materials. First the production process (Fig. 1) and the structure (Fig. 2) of sheet moulding compounds (SMC) have been briefly characterised and ways of their further processing mentioned. Then subsequent moulding methods have been described: the method of winding, the fiber placement method (Fig. 3), the pultrusion process. Three-dimensional re- inforcement of composites and preforms has been touched in turn, and the following methods of its production presented: weav- ing (Figs 5, 6), stranding (Fig. 7), needling and sewing (Fig. 8), and knitting (Figs 9, 10). Next the fiber-reinforced thermoplastic granulated products, including long fiber thermoplastics (LFT), have been presented (Fig. 12), being followed by a description of structural composites obtained by the melt compression moulding - in mould lamination (MCM-IML) method. Then go thermoplastic materials reinforced with roving mats (TWM), and finally the method of reaction injection mo- ulding for structural elements (S-RIM) has been described. The paper presents also application examples of individual composites and discuss their advantages and disadvantages. 1 prof. zw. dr inż. WSTĘP Polimerowe materiały kompozytowe znalazły już od szeregu lat trwałe i szerokie zastosowanie w technice światowej, a także w Polsce. Przyczyniły się do tego dobre właściwości konstrukcyjne, mały ciężar właściwy, łatwość formowania wyrobów, także o dużych gabary- tach, różnorodność technik przetwarzania oraz duża możliwość różnicowania właściwości w zależności od użytych półproduktów wyjściowych i technik przetwór- czych. W pierwszym długoletnim okresie wyroby kom- pozytowe były wytwarzane z polimerów termoutwar- dzalnych, głównie żywic poliestrowych i epoksydowych wzmocnionych włóknami szklanymi (typu E). W ostat- nich dziesięciu latach nastąpił znaczny rozwój wytwa- rzania kompozytów na podstawie termoplastów oraz za- stosowań wzmocnień z włókien karbonizowanych (wę- glowych i grafitowych), aramidowych, specjalnych poli- etylenowych, organicznych włókien naturalnych, a także specjalnych mineralnych (np. Wollastonit). Rozwinięte też zostały nowe formy wzmocnień włóknistych.
(…)
… motoryzacyjnego. Obszerny opis stanu techniki SMC znajduje się
w ostatnich publikacjach krajowych [1-3].
NAWIJANIE [4-7]
Formowanie metodą nawijania pozwala na stosowanie dużego stopnia automatyzacji i sterowania komputerowego oraz umożliwia znaczną redukcję kosztów
robocizny. Stosowane są dwa podstawowe systemy nawijania [8]:
• nawijanie obwodowe lub śrubowo-pętlicowe urządzeniami opartymi na działaniu typu…
… opis stanu techniki SMC znajduje się runkiem zastosowań są butle do gazów sprężonych, np.
w ostatnich publikacjach krajowych [1-3]. do napędu gazowego samochodu, do nurkowania i wspi-
naczki wysokogórskiej, gdzie zastosowanie włókien C
pozwala na znaczne oszczędności ciężarowe w stosunku
NAWIJANIE [4-7] do butli stalowych. Ten rynek
Formowanie metodą nawijania pozwala na stosowa- w USA szacowany…
… zasto- o charakterze płyt są termoplasty wzmocnione matą
sowanie w przemyśle maszynowym. rovingową lub ciętym rovingiem. Głównymi polimerami
używanymi w tej technologii są poliamidy, polipropylen,
8 a ostatnio także ABS, poliwęglany, poliestry nasycone i
1 7
3 stopy (PC/PBT). Stosowanych jest kilka metod wytwa-
4
rzania tych materiałów. Klasyczna technologia firmy
amerykańskiej Azdel Inc., stosowana…
… się praktycznie wszystkie
polimery termoplastyczne wzmocnione włóknami, głównie szklanymi. Jednak tonażowo najważniejsze są poliamidy i polipropylen. W przypadku termoplastów, jak
to powiedziano już wcześniej, istotnym problemem jest
impregnacja i zwilżanie włókien polimerami w stopie o
dużych lepkościach, znacznie większych niż lepkość
oligomerycznych żywic termoutwardzalnych. Tradycyjne już granulaty…
…
wynosi ok. 60 s. Właściwości wytrzymałościowe są
wysokie, ponieważ włókna nie ulegają uszkodzeniu jak
w procesie wtrysku.
TERMOPLASTY WZMOCNIONE MATĄ
ROVINGOWĄ - TWM [40, 46-49]
Stosunkowo nowymi materiałami konstrukcyjnymi
o charakterze płyt są termoplasty wzmocnione matą
rovingową lub ciętym rovingiem. Głównymi polimerami
używanymi w tej technologii są poliamidy, polipropylen,
a ostatnio także ABS…
… tanich form z tworzyw
wzmocnionych (np. laminatów epoksydowych), zamykanych mechanicznie i przy bardzo małym ciśnieniu
tłoczenia. Temperatury reakcji egzotermicznej powstawania polimeru sięgają 80÷100°C przy wyrobach grubości 5÷7 mm. Wytwarzane są elementy karoseryjne
o dużych masach aż do 50 kg i przy cyklach formowania
od 3 do 20 min. Metoda jest energooszczędna.
Materiały typu S-RIM, TWM, LFT, SMC…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)