Transcript Prepreg-menetelmä

Tehnyt:
Jouni Pehkonen & Pirita Laukkanen
Yleistä
• Prepregit ovat hartsilla esikyllästettyjä lujitteita, jotka säilytetään
pakkasessa. Eli prepreg tarkoittaa puolivalmistetta, jossa lujitteet on
valmiiksi esikyllästetty lämmössä kovettuvalla (120-180°asteessa) ja
yleensä kertamuovipohjaisella hartsilla.
• Muotoon leikkaamisen jälkeen ne asetetaan muottiin alipainesäkkiin ja
paistetaan joko paineastiassa (=autoklaavissa) tai paineistetussa uunissa.
• Prepreg-menetelmällä valmistettua komposiittia on enemmän käytetty
vene- ja ilmailuteollisuudessa. Yleistyessään on myös laajentunut
apuvälineiden valmistukseen.
Prepregin valmistus
2. Kun kuitu nostetaan
ylös, liika hartsi
puristuu pois
puristusrullien
paineesta.
2. Puristusrullat
3. Tämän jälkeen levy menee uunin
kuivatukseen. Sieltä se tulee
jäähdytysrullien läpi, jonka jälkeen
prepreg saa suojakalvot ympärille
ja rullalle.
Uuni
Jäähdytys
3.
Irrotuskalvo
Lujitteet
4.
1.
Hartsikylpy
1. Valmistamisessa
kuivaa hiili- tai
lasikuituja kastetaan
hartsikylpyyn.
Irrotuskalvo
Prepreg
4. Tämän jälkeen
prepreg-materiaali
on niin kutsutussa
B-tilassa ja valmis
muotoiltavaksi.
Säilytys
1. Muotti
Autoklaavaus
2. Prepreg-kerrokset asetellaan
muottiin haluttuun järjestykseen.
Kappaleet asetellaan
mahdollisimman tiiviiksi ja
ilmattomasti.
3. Prepreg-kerroksien
päälle laitetaan
irrotuskalvo.
4. Irrotuskalvon päälle laitetaan
hengittävä kangas.
5. Kankaan päälle laitetaan
tyhjiöpussi. Ilmataskusta
imetään ilma pois. Näin
saadaan viimeisetkin ilmat
pois kappaleiden väliltä ja
paketista saadaan aikaiseksi
mahdollisimman tiivis.
Kappaleiden lämmetessä
ilma painaa kappaleet
tiukemmin toisiaan vasten.
Autoklaavissa suoritettavalla kovetuksella pyritään saamaan korkea
lujitepitoisuus sekä mahdollisimman pieni huokoisuus prosentti.
6. Muotti laitetaan
pakettina autoklaavaus
uuniin. Kappaleiden
lämmetessä hartsi alkaa
liueta uudelleen, jolloin
kappaleet liimautuvat
toisiinsa. Jäähtyessään
kappale jää muotoonsa.
Kovetuskierrossa on 30-60 minuutin mittainen
vakiolämpötilavaihe, jonka aikana matriisi on saavuttanut
minimiviskositeetin.
Paineistettu uuni menetelmä;
materiaalikuva
Tyhjiöpussi
Kangas
Prepreg-kalvot
Muotti
Irrotuskalvo
Irrotuskalvo
Levyt asetellaan paineistettuun uuniin ja
laitettaan kansi kiinni.
Tämän jälkeen uuni lämmitetään tyypillisesti 120180 asteeseen. Tämän avulla hartsi liukenee
uudelleen ja kappaleet kiinnittyvät toisiinsa kiinni.
Viisinkertainen
ilmanpaine
Imuilma
Paineistetulla uunilla
voidaan saada jopa
viisinkertainen ilmanpaine
laminaatille.
Paineistettu uuni
Paineistetun uunin jälkeen levy
voidaan muovata
tyhjiöpussimenetelmällä, jossa
voidaan käyttää
matalalämpötila hyödyksi.
Prepreg laminoinnin hyötyjä
• Valmis tuote on kevyt, mutta erittäin kestävä.
• Metalleihin verrattaessa, korroosion kestävyys on parempi.
• Metalleille ominaista lämpötilan mukaan laajenemista ja
supistumista ei prepreg-tuotteessa tapahdu.
• Materiaalilla on erinomaiset terveys-, turvallisuus- ja
puhtausominaisuudet.
• Hartsin kemialliset ominaisuudet voidaan optimoida mekaanisiin ja
lämpötilaominaisuuksiin.
• Pidennetyt työajat, jotta voidaan helposti toteuttaa optimaaliset ja
monimutkaiset asetelmat.
• Hartsin määrä voidaan tarkasti määrittää materiaalin valmistajan
taholta. Voidaan täten saavuttaa korkea kuitupitoisuus turvallisesti.
Vertailussa
Hyödyt
Prepreg menetelmä
Märkälaminaatti
•
•
•
•
•
Haitat
•
•
•
•
•
Helpommin tasainen
laminaatti
Laminaatin paksuuden
kontrollointi
Parempi kestävyys ja laatu
Kalliimmat kustannukset
•
Erikoisvarustelu tarpeen
Tarvitaan yleensä lisäpainoja •
komponentin kovettamiseen
Muottien on kestettävä
•
prosessin vaatimat lämpötilat
Komposiitin ydinmateriaalin
on kestettävä prosessin
vaatimat lämpötilat ja paine
Pienemmät kustannukset
Ei tarvitse erikoisvarusteita
Hankalammin tasainen
laminaatti
Huono laminaatin paksuuden
kontrollointi
Sotkuinen prosessi
Lähteet
• https://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/69
207/nbnfi-fe201103301400.pdf?sequence=3
• http://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/67
12/stadia_1165310303_8.pdf?sequence=1
• http://publications.theseus.fi/bitstream/handle/1
0024/8704/Pet%C3%83%3Fjist%C3%83%C2%B6.J
ani.pdf?sequence=2
• http://www.peda.net/veraja/jamsanao/teli/opint
oalat/komposiittiala/valmistus