Sợi gia cố nhựa(FRP)(Fibre-Renforced Plastic)

Sợi gia cố nhựa ( FRP ) ( sợi cốt thép polymer ) là một vật liệu composite làm bằng polymer ma trận được gia cố bằng sợi sắp xếp theo ma trận. Các sợi thủy tinh thường , carbon , hoặc aramid , trong khi polymer thường là một epoxy , vinylester hoặc polyester nhựa nhiệt rắn . FRPs thường được sử dụng trong hàng không vũ trụ, ô tô, hàng hải, và các ngành công nghiệp xây dựng.

Quy trình định nghĩa

Polymer thường được sản xuất bởi polycondensation , trùng hợp hoặc polyaddition . Khi kết hợp với các tổng hợp khác nhau để nâng cao hoặc trong bất kỳ cách nào làm thay đổi tính chất vật liệu polyme kết quả được gọi là nhựa nhựa composite tham khảo cho những loại nhựa là kết quả từ liên kết hai hoặc nhiều vật liệu đồng nhất với các tính chất vật liệu khác nhau để lấy được một sản phẩm cuối cùng với mong muốn nhất định và đặc tính cơ học. Nhựa cốt sợi là một loại nhựa tổng hợp mà cụ thể là sử dụng vật liệu sợi cơ học tăng cường sức mạnh và độ đàn hồi của nhựa. Nhựa vật liệu ban đầu mà không có gia cố sợi được gọi là ma trận. Ma trận là một loại nhựa khó khăn nhưng tương đối yếu được tăng cường mạnh mẽ hơn cứng gia cố sợi hoặc sợi. Mức độ sức mạnh và độ đàn hồi được tăng cường trong một loại chất dẻo gia cố sợi phụ thuộc vào các tính chất cơ học của sợi và ma trận, khối lượng tương đối của họ với nhau, và chiều dài cáp quang và định hướng trong ma trận.Tăng cường của ma trận xảy ra theo định nghĩa khi các cuộc triển lãm vật liệu FRP tăng sức mạnh hoặc độ đàn hồi tương đối sức mạnh và độ đàn hồi của ma trận.

Nguồn gốc(FRP)

Polymer sản xuất toàn cầu hiện tại ngày hôm nay quy mô bắt đầu vào giữa thế kỷ 20, khi vật liệu thấp và chi phí sản xuất, công nghệ sản xuất mới và các loại sản phẩm mới kết hợp để làm cho sản xuất kinh tế polymer. Ngành công nghiệp cuối cùng đã trưởng thành vào cuối những năm 1970 khi thế giới polymer sản xuất đã vượt qua của thép , làm cho polyme vật liệu phổ biến như ngày nay. Chất dẻo gia cố sợi đã là một khía cạnh quan trọng của ngành công nghiệp này từ đầu. Có ba loại quan trọng của chất xơ được sử dụng trong FRP, thủy tinh , carbon, aramid .

Sự phát triển của nhựa gia cố bằng sợi để sử dụng thương mại đang được mở rộng nghiên cứu trong năm 1930. Trong nghiên cứu đáng kể đã được thực hiện bởi nhà tiên phong nhưNorman de Bruyne . Đó là đặc biệt quan tâm đến ngành công nghiệp hàng không.

Sản xuất hàng loạt sợi thủy tinh đã tình cờ phát hiện vào năm 1932 khi một nhà nghiên cứu tại Owens-Illinois vô tình hướng dẫn một máy bay phản lực của không khí nén vào một dòng và sản xuất sợi thuỷ tinh nóng chảy. Owens gia nhập với công ty Corning vào năm 1935 và phương pháp đã được điều chỉnh bởi Owens Corning để sản xuất được cấp bằng sáng chế của nó là "sợi thủy tinh" ("s"). Nhựa phù hợp để kết hợp sợi thủy tinh "với nhựa đã được phát triển vào năm 1936 bởi du Pont . Tổ tiên đầu tiên của nhựa polyester hiện đại làCyanamid của năm 1942., Peroxide hệ thống bảo dưỡng đã được sử dụng bởi sau đó.

Ray Greene của Owens Corning được cho là có sản xuất chiếc thuyền đầu tiên tổng hợp vào năm 1937, nhưng đã không tiến hành thêm tại thời điểm do tính chất giòn của nhựa được sử dụng. Năm 1939, Nga đã được báo cáo đã xây dựng một chiếc thuyền chở khách của vật liệu nhựa, và Hoa Kỳ một thân máy bay và cánh máy bay. Chiếc xe đầu tiên để có một cơ thể sợi thủy tinh năm 1946 Stout Scarab . Chỉ có một trong những mô hình này được xây dựng.

Các chất xơ đầu tiên gia cố nhựa thân máy bay máy bay được sử dụng trên một đổi Vultee BT-13A được các XBT 16 có trụ sở tại Wright Field vào cuối năm 1942. Năm 1943 các thí nghiệm tiếp theo được thực hiện xây dựng các bộ phận máy bay kết cấu từ vật liệu composite trong các chiếc máy bay đầu tiên Vultee BT-15 , với thân máy bay GFRP, được XBT-19 , được bay vào năm 1944.Một phát triển đáng kể trong quá trình công cụ cho các thành phần GFRP đã được thực hiện bởi Cộng hòa Tổng công ty Hàng không năm 1943.

Sợi carbon sản xuất bắt đầu vào cuối những năm 1950 và đã được sử dụng, mặc dù không rộng rãi trong ngành công nghiệp Anh bắt đầu vào đầu những năm 1960, sợi aramid được sản xuất khoảng thời gian này cũng xuất hiện đầu tiên dưới tên thương mại Nomex bởi DuPont . Hôm nay của các loại sợi được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cho bất kỳ ứng dụng yêu cầu chất dẻo với sức mạnh cụ thể hoặc các phẩm chất đàn hồi. Sợi thuỷ tinh là phổ biến nhất trên tất cả các ngành công nghiệp, mặc dù sợi carbon và carbon composite sợi aramid được tìm thấy trong hàng không vũ trụ, ô tô và các ứng dụng thể thao tốt.

Quy trình sản xuất.

FRP liên quan đến hai quy trình riêng biệt, đầu tiên là quá trình mà trong đó các vật liệu dạng sợi được sản xuất và hình thành, thứ hai là quá trình mà trong đó vật liệu dạng sợi được gắn với ma trận trong quá trình đúc.

Quá trình sản xuất sợi.

Sợi tăng cường được sản xuất trong cả hai chiều và ba định hướng chiều

1.         Chiều Polymer Fibre cốt thép được đặc trưng bởi một cấu trúc nhiều lớp, trong đó các sợi chỉ liên kết dọc theo máy bay theo hướng x và y hướng của vật liệu. Điều này có nghĩa rằng không có sợi được liên kết thông qua độ dày hoặc sự chỉ đạo z , sự thiếu liên kết trong thông qua độ dày có thể tạo ra một bất lợi trong chi phí và chế biến. Chi phí và gia tăng lao động bởi vì thông thường kỹ thuật chế biến được sử dụng để chế tạo vật liệu tổng hợp, chẳng hạn như bàn tay ướt đẻ, nồi hấp và chuyển giao khuôn nhựa, đòi hỏi một lượng lao động có tay nghề cao để cắt, ngăn xếp và củng cố thành một thành phần preformed.

2.         Fibre ba chiều cốt thép Polymer composite là vật liệu có cấu trúc sợi chiều kết hợp sợi trong hướng x, y chỉ đạo và hướng z . Sự phát triển của định hướng không gian ba chiều xuất phát từ nhu cầu của ngành công nghiệp để giảm chi phí chế tạo, gia tăng tính chất cơ học thông qua độ dày, và để cải thiện khả năng chịu thiệt hại tác động, tất cả các vấn đề liên quan với hai chiều sợi polyme cốt thép.

Preforms Fibre các sợi được sản xuất trước khi được ngoại quan đến ma trận. Preforms Fibre thường được sản xuất ở dạng tấm, chiếu liên tục, hoặc các sợi liên tục cho các ứng dụng phun. Bốn cách chính để sản xuất phôi sợi là mặc dù các kỹ thuật chế biến dệt may của Dệt , dệt kim , tết và khâu .

1.         Dệt có thể được thực hiện một cách thông thường để sản xuất các loại xơ, sợi như hai chiều dệt nhiều lớp có thể tạo ra sợi ba chiều. Tuy nhiên, đa dệt là cần thiết để có các lớp sợi dọc để tạo ra sợi theo hướng-z tạo ra một vài nhược điểm trong sản xuất, cụ thể là thời gian để thiết lập tất cả các sợi dọc trên các máy dệt . Vì vậy hầu hết đa dệt được sử dụng để sản xuất sản phẩm chiều rộng tương đối hẹp, hoặc các sản phẩm có giá trị cao mà chi phí sản xuất phôi là chấp nhận được. Một một trong những vấn đề chính phải đối mặt với việc sử dụng các loại vải dệt nhiều lớp là khó khăn trong sản xuất một loại vải có chứa sợi theo định hướng với góc độ khác hơn 0 "và 90" với nhau tương ứng.

2.         Lớn thứ hai cách để của preforms sợi sản xuất được tết. Bện phù hợp với sản xuất vải phẳng hoặc hình ống hẹp chiều rộng và không có khả năng như dệt trong sản xuất khối lượng lớn các loại vải rộng. Bện được thực hiện trên đầu trang của mandrels khác nhau về hình dạng hoặc kích thước của mặt cắt ngang dọc theo chiều dài của họ. Bện được giới hạn cho các đối tượng về một viên gạch kích thước. Không giống như quá trình dệt tiêu chuẩn, bện có thể sản xuất vải có chứa sợi 45 độ góc với nhau. Tết 3 chiều sợi có thể được thực hiện bằng cách sử dụng 4 bước, hai bước hoặc Interlock bước Multilayer hàng Braiding.Four hoặc bện cột sử dụng một chiếc giường bằng phẳng có chứa các hàng và cột của các hãng hàng sợi tạo thành hình dạng của phôi mong muốn. Tàu sân bay bổ sung được thêm vào bên ngoài của mảng, vị trí chính xác và số lượng trong đó phụ thuộc vào hình dạng phôi chính xác và cơ cấu cần thiết. Có bốn trình tự riêng biệt của hàng và cột chuyển động, mà hành động để đan các sợi và sản xuất phôi bện. Các sợi được máy móc buộc vào cấu trúc giữa từng bước củng cố cấu trúc trong một quá trình tương tự như việc sử dụng một cây lau trong-weaving.Two bước bện là không giống như quá trình bốn bước, vì hai bước bao gồm một số lượng lớn các loại sợi cố định theo hướng dọc trục và một số ít sợi bện. Quá trình này bao gồm hai bước, trong đó các tàu sân bay tết di chuyển hoàn toàn thông qua các cấu trúc giữa các tàu sân bay trục. Trình tự này tương đối đơn giản của chuyển động có khả năng hình thành preforms của hình dạng cơ bản bất kỳ, bao gồm cả các hình dạng tròn và rỗng. Không giống như quá trình bốn bước, hai bước quá trình không yêu cầu nén chặt cơ khí chuyển động liên quan trong quá trình cho phép braid được kéo chặt chẽ bởi sức căng sợi một mình. Các loại cuối cùng của bện nhiều lớp lồng vào nhau bện bao gồm một số tiêu chuẩn braiders tròn được nối lại với nhau để tạo thành một khung hình trụ bện. Khung này có một số bài hát bện song song xung quanh chu vi của xi lanh, nhưng cơ chế cho phép việc chuyển giao tàu sân bay sợi giữa các bài hát liền kề tạo thành nhiều lớp vải bện bằng sợi lồng vào nhau để lớp liền kề. Khóa liên động đa bím tóc khác nhau từ cả hai bước bốn và hai bím tóc sợi lồng vào nhau chủ yếu trong mặt phẳng của cấu trúc và do đó không làm giảm đáng kể các tài sản trong mặt phẳng của phôi. Bước bốn và hai quá trình bước sản xuất một mức độ lớn hơn interlinking như sợi bện du lịch thông qua độ dày của phôi, nhưng do đó đóng góp ít hơn đến việc thực hiện trong máy bay của phôi. Một bất lợi của các thiết bị khóa liên động đa lớp mà do sự chuyển động hình sin thông thường của các tàu sân bay sợi để tạo thành phôi, thiết bị không thể có mật độ sợi tàu sân bay đó là có thể với bước hai và bốn máy bước.

3.         Preforms sợi dệt kim có thể được thực hiện với các phương pháp truyền thống sợi dọc và sợi ngang] dệt kim, vải sản xuất thường được coi như vải hai chiều, nhưng máy với hai giường kim có khả năng sản xuất các loại vải đa lớp với khoai mỡ mà đi qua giữa các lớp. Những phát triển trong điều khiển điện tử để lựa chọn kim và chuyển giao vòng lặp đan, và trong các cơ chế phức tạp cho phép các lĩnh vực cụ thể của vải được tổ chức và phong trào của họ kiểm soát. Điều này đã cho phép vải để hình thành chính nó vào hình dạng phôi yêu cầu ba chiều với tối thiểu hao hụt nguyên liệu.

4.         Khâu được cho là đơn giản của kỹ thuật sản xuất dệt may và có thể được thực hiện với sự đầu tư nhỏ nhất trong máy móc chuyên ngành. Về cơ bản các quá trình khâu bao gồm chèn một cây kim, mang theo sợi chỉ khâu, thông qua một ngăn xếp của các lớp vải để tạo thành một cấu trúc 3D. Những lợi thế của khâu rằng nó có thể để cả hai khâu vải khô và prepreg, mặc dù bám dính của prepreg làm cho quá trình khó khăn và thường tạo ra nhiều thiệt hại trong vật liệu prepreg hơn so với vải khô. Khâu cũng sử dụng hai chiều vải tiêu chuẩn phổ biến trong sử dụng trong ngành công nghiệp tổng hợp, do đó là một cảm giác quen thuộc liên quan đến các hệ thống vật liệu. Việc sử dụng các tiêu chuẩn vải cũng cho phép một mức độ linh hoạt trong cấu trúc bố cục của các thành phần hơn là có thể với các quy trình dệt khác, có hạn chế về định hướng sợi có thể được sản xuất.

Quy trình sản xuất khuôn mẫu

Có hai loại khác biệt của quá trình đúc bằng cách sử dụng FRP nhựa, điều này bao gồm composite đúc và ẩm ướt khuôn. Composite đúc sử dụng Prepreg FRP, có nghĩa là các sản phẩm nhựa là sợi được tăng cường trước khi được đưa thông qua quá trình đúc hơn nữa. Sheets Prepreg FRP được làm nóng hoặc nén theo những cách khác nhau để tạo ra các hình dạng hình học. Wet đúc kết hợp tăng cường chất xơ và ma trận hoặc chống lại trong quá trình đúc. Các hình thức khác nhau của khuôn composite và ẩm ướt, được liệt kê dưới đây.

Composite đúc

Tờ cá nhân của vật liệu prepreg đặt lên và đặt trong một khuôn kiểu phụ nữ cùng với một bàng quang giống như bong bóng. Loại nấm này được đóng lại và được đặt trong một báo chí nước nóng. Cuối cùng, bàng quang là áp lực buộc các lớp vật liệu chống lại các bức tường mốc. Một phần được xử lý và loại bỏ từ khuôn nóng. Bàng quang đúc là một quá trình đúc khép kín với một chu kỳ chữa bệnh tương đối ngắn từ 15 đến 60 phút làm cho nó lý tưởng cho các hình dạng phức tạp rỗng hình học với chi phí cạnh tranh. 

Nén ép

Một "phôi" hoặc "phí", SMC , BMC hoặc vải đôi khi prepreg, được đặt vào khoang nấm mốc. Loại nấm này được đóng cửa và vật liệu này được nén & chữa trị bên trong áp lực và nhiệt.Khuôn nén cung cấp các chi tiết tuyệt vời cho các hình dạng hình học khác nhau, từ mô hình và cứu trợ chi tiết đường cong phức tạp và các hình thức sáng tạo, cơ khí chính xác tất cả trong một thời gian bảo dưỡng tối đa là 20 phút.

Hấp / túi chân không

Tờ cá nhân của vật liệu prepreg là thoải mái và được đặt trong một khuôn mở. Vật liệu được bao phủ với các bộ phim phát hành, vật liệu thoát ra / tạm nghỉ và một túi chân không .Chân không được kéo trên một phần và toàn bộ khuôn được đặt vào nồi hấp (áp lực nước nóng). Một phần được xử lý với một chân không liên tục để trích xuất các khí entrapped từ gỗ. Đây là một quá trình rất phổ biến trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ bởi vì nó có đủ khả năng điều khiển chính xác quá trình đúc do một chu kỳ chữa bệnh dài chậm có nghĩa là bất cứ nơi nào 1-2 giờ. Điều khiển chính xác tạo ra các hình thức gỗ hình học chính xác cần thiết để đảm bảo sức mạnh và an toàn trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, nhưng nó cũng là chậm và nhiều lao động, có nghĩa là chi phí thường giới hạn ngành công nghiệp hàng không vũ trụ.

Tấm vật liệu prepreg được bao bọc xung quanh một trục gá thép hoặc nhôm. Các vật liệu prepreg được đầm bằng nylon hoặc băng cello polypropylene. Bộ phận thường hàng loạt chữa khỏi bằng cách treo cổ trong lò vi sóng. Sau khi chữa trị cello và trục gá được gỡ bỏ để lại một ống carbon rỗng. Quá trình này tạo ra ống carbon rỗng mạnh mẽ và mạnh mẽ.

Wet layup

Gia cố sợi vải được đặt trong một khuôn mở và sau đó bão hòa với một nhựa] ướt bằng cách đổ nó trên vải và làm việc vào vải và nấm mốc. Loại nấm này sau đó còn lại để nhựa sẽ chữa bệnh, thường là ở nhiệt độ phòng, mặc dù nhiệt đôi khi được sử dụng để đảm bảo một quá trình bảo dưỡng thích hợp. Sợi thủy tinh được sử dụng phổ biến nhất cho quá trình này, kết quả được biết đến rộng rãi như sợi thủy tinh, và được sử dụng để làm cho sản phẩm phổ biến như ván trượt, ca nô, thuyền kayak và Ban lướt sóng.

Chopper súng.

Sợi liên tục của sợi thủy tinh được đẩy thông qua một khẩu súng cầm tay mà cả hai sườn sợi và kết hợp chúng với một loại nhựa xúc tác như polyester. Kính cắt nhỏ ngâm tẩm được bắn lên bề mặt của nấm mốc trong bất cứ chiều dày thiết kế và nhà điều hành con người nghĩ là thích hợp. Quá trình này là tốt cho lớn sản xuất chạy với chi phí kinh tế, nhưng sản xuất các hình dạng hình học với cường độ ít hơn so với các quá trình đúc khác và có khả năng chịu nghèo chiều

Filament quanh co

Máy kéo các bó sợi thông qua một bồn tắm ướt của nhựa và vết thương trên một trục gá thép quay trong các bộ phận định hướng cụ thể được chữa khỏi nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ cao. Trục gá là chiết xuất, để lại một hình dạng hình học cuối cùng nhưng có thể được để trong một số trường hợp.

Bó sợi và vải khe được kéo qua một bồn tắm ướt của nhựa và tạo thành hình dạng một phần thô. Vật liệu bão hòa là đẩy từ một chết khép kín nước nóng chữa trong khi tiếp tục kéo qua chết. Một số sản phẩm cuối cùng của quá trình pultrusion hình dạng cấu trúc, tức là dầm I, góc, kênh và tấm phẳng. Những vật liệu này có thể được sử dụng để tạo ra tất cả các loại cấu trúc sợi thủy tinh chẳng hạn như thang, nền tảng, lan can bể hệ thống, đường ống và máy bơm hỗ trợ.

RTM VARTM

Các loại vải được đặt vào trong một khuôn nhựa ướt sau đó được tiêm vào. Nhựa thông thường là áp lực và buộc vào một hốc dưới chân không trong quá trình RTM (Resin Transfer Molding). Resin được hoàn toàn kéo vào khoang dưới chân không trong quá trình VARTM (nhựa hút chân không hỗ trợ chuyển giao Molding). Quá trình đúc này cho phép dung sai chính xác và chi tiết hình nhưng đôi khi có thể không đầy đủ ướt vải dẫn đến những điểm yếu trong hình dạng cuối cùng.

Ưu điểm và hạn chế

FRP cho phép sự liên kết của các sợi thủy tinh của nhựa nhiệt cho phù hợp với các chương trình thiết kế cụ thể. Quy định rõ định hướng của sợi gia cố có thể làm tăng sức mạnh và khả năng chống biến dạng của polyme. Kính cốt thép polyme là mạnh nhất và hầu hết các điện trở biến dạng lực lượng khi các sợi polyme là song song với lực lượng được tác động, và là yếu nhất khi các sợi vuông góc. Vì vậy, khả năng này là cùng một lúc cả một lợi thế hay hạn chế tùy thuộc vào ngữ cảnh sử dụng. Điểm yếu của các sợi vuông góc có thể được sử dụng cho bản lề và các kết nối tự nhiên, nhưng cũng có thể dẫn đến thất bại vật chất khi quá trình sản xuất không đúng định hướng các sợi song song với lực lượng dự kiến. Khi lực lượng được tác động vuông góc với định hướng của sợi sức mạnh và độ đàn hồi của polymer là ít hơn so với ma trận một mình. Trong thành phần nhựa đúc làm bằng thủy tinh polyme cốt thép như UP và EP, định hướng của sợi có thể được định hướng trong kiểu dệt hai chiều và ba chiều. Điều này có nghĩa là khi các lực lượng có thể vuông góc với một định hướng, họ là song song với định hướng khác, điều này giúp loại bỏ tiềm năng cho các điểm yếu trong polymer.

Hình thức phá hủy

          Lực lượng độ bền kéo căng ma trận nhiều hơn so với các sợi, gây ra các vật liệu ngang với các giao diện giữa ma trận và sợi.

          Lực kéo đứt gần cuối của sợi vượt quá dung sai của ma trận, tách các sợi từ ma trận.

          Lực lượng độ bền kéo cũng có thể vượt quá dung sai của các sợi gây ra các sợi tự gãy xương dẫn đến thất bại vật liệu.

Vật liệu yêu cầu

Ma trận cũng phải đáp ứng các yêu cầu nhất định để đầu tiên phù hợp cho quá trình FRP và đảm bảo tăng cường thành công của chính nó. Ma trận phải có khả năng đúng bão hòa, và liên kết với các sợi trong một khoảng thời gian bảo dưỡng phù hợp. Ma trận tốt hơn trái phiếu hóa học với tăng cường chất xơ cho độ bám dính tối đa. Ma trận cũng phải hoàn toàn phong bì sợi để bảo vệ chúng khỏi các vết cắt và notches sẽ làm giảm sức mạnh của họ, và để chuyển lực lượng để các sợi. Các sợi cũng phải được giữ tách biệt với nhau rằng nếu thất bại xảy ra nó được địa phương hóa càng nhiều càng tốt, và nếu không xảy ra các ma trận cũng phải debond từ sợi vì lý do tương tự. Cuối cùng, ma trận bằng nhựa vẫn còn ổn định về mặt hóa học và vật lý trong và sau quá trình gia cố và tạo hình. Để phù hợp cho gia cố vật liệu sợi các chất phụ gia phải tăng cường độ chịu kéo và mô đun đàn hồi của ma trận và đáp ứng các điều kiện sau đây, sợi vượt quá nội dung chất xơ quan trọng, sức mạnh và độ bền của sợi chính nó vượt quá sức mạnh và độ cứng của ma trận một mình và có phải là tối ưu liên kết giữa các sợi và ma trận

Sợi thủy tinh là gì

FRPs sử dụng sợi thủy tinh dệt may, sợi dệt khác từ các hình thức khác của sợi thủy tinh được sử dụng cho các ứng dụng cách điện. Dệt sợi thủy tinh bắt đầu như sự kết hợp của SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , CaO, MgO ở dạng bột khác nhau . Các hỗn hợp này sau đó được nung nóng thông qua một quá trình tan chảy trực tiếp với nhiệt độ khoảng 1.300 độ C, sau đó chết được sử dụng để extrude sợi sợi thủy tinh đường kính khác nhau, từ 9 đến 17 micromet. Những sợi này được vết thương vào chủ đề lớn hơn và kéo thành sợi lên bobbins cho vận chuyển và xử lý tiếp. Sợi thủy tinh là đến nay các phương tiện phổ biến nhất để củng cố nhựa và do đó được hưởng một sự giàu có của các quá trình sản xuất, một số trong đó được áp dụng aramid và sợi carbon và do chất xơ được chia sẻ của họ.

Lưu động là một quá trình mà sợi được xe thành chủ đề đường kính lớn hơn. Những đề tài này sau đó thường được sử dụng cho dệt gia cố vải thủy tinh và thảm, và trong các ứng dụng phun.

Vải sợi web dạng vải củng cố tài liệu có hướng sợi dọc và sợi ngang. Thảm Fibre web, hình thức không dệt chiếu của sợi thủy tinh. Mats được sản xuất trong các kích thước cắt sợi cắt nhỏ, hoặc chiếu liên tục bằng cách sử dụng các sợi liên tục. Xắt nhỏ sợi thủy tinh được sử dụng trong quá trình mà độ dài của đề thủy tinh được cắt giữa mm 3 và 26, các chủ đề sau đó được sử dụng trong sản xuất nhựa phổ biến nhất dành cho quá trình đúc. Kính sợi sợi ngắn sợi ngắn 0,2-0,3 mm sợi thủy tinh được sử dụng để củng cố phổ biến nhất cho ép phun nhựa nhiệt.

Sợi carbon.

Sợi các bon được tạo ra khi polyacrylonitrile sợi (PAN), nhựa Pitch, hoặc Rayon carbonized (thông qua quá trình oxy hóa và nhiệt phân nhiệt) ở nhiệt độ cao. Thông qua quá trình tiếp tục graphitizing hoặc kéo dài sức mạnh sợi đàn hồi có thể được nâng cao tương ứng. Sợi carbon được sản xuất trong đường kính tương tự như sợi thủy tinh với đường kính khác nhau, từ 9 đến 17 micromet. Những sợi vết thương vào chủ đề lớn hơn cho giao thông vận tải và quá trình sản xuất hơn nữa. [ 2 ] Hơn nữa quá trình sản xuất bao gồm dệt, bện vào vải carbon, vải và thảm tương tự với những mô tả cho kính sau đó có thể được sử dụng trong quá trình tăng cường thực tế.

Sợi aramid là gì?

Sợi Aramid phổ biến nhất được biết đến Kevlar, Nomex và Technora. Aramit được chuẩn bị bởi các phản ứng giữa một nhóm amin và một axit cacboxylic halogen nhóm (aramid), [ 1 ]thường này xảy ra khi một polyamide thơm được tách từ một nồng độ chất lỏng acid sulfuric vào một sợi tinh thể. [ 2 ] sợi sau đó tách thành chủ đề lớn hơn để dệt thành sợi dây thừng lớn hoặc vải dệt thoi (Aramid). [ 1 ] sợi Aramid được sản xuất với các lớp khác nhau dựa trên chất lượng cho sức mạnh và độ cứng khác nhau, để vật liệu có thể được phần nào phù hợp với thiết kế cụ thể nhu cầu quan tâm, chẳng hạn như cắt vật liệu khó khăn trong quá trình sản xuất.

Tăng cường Vật liệu      Matrix Vật liệu thường gặp nhất Tài sản được cải thiện

Kính sợi            UP, EP, PA, PC, POM, PP, PBT, VE     Sức mạnh, độ đàn hồi, nhiệt kháng

Gỗ sợi PE, PP, ABS, HDPE, PLA         Sức mạnh uốn, mô đun độ kéo, Độ bền kéo

Carbon và sợi Aramid    EP, UP, VE, PA            Độ đàn hồi, cường độ bền kéo, độ bền nén, sức mạnh điện.

Vô cơ Hạt         Semicrystalline nhựa nhiệt dẻo, UP        Đẳng hướng co rút, mài mòn, cường độ nén

Ứng dụng

Nhựa được gia cố bằng sợi tốt nhất phù hợp cho bất kỳ chương trình thiết kế đòi hỏi tiết kiệm trọng lượng, cơ khí chính xác, dung sai hữu hạn, và đơn giản hóa các bộ phận trong cả sản xuất và hoạt động. Một polymer đúc vật phẩm rẻ hơn, nhanh hơn, và dễ dàng hơn để sản xuất hơn so với nhôm đúc hoặc vật phẩm thép, và duy trì dung sai tương tự và đôi khi tốt hơn và sức mạnh vật chất. Mitsubishi Lancer Evolution IV cũng được sử dụng FRP cho các tài liệu hướng gió của nó.

Nhựa gia cường sợi cacbon(CFRP)(Carbon Fibre Reinforced Polymers)

          Ưu điểm so với một bánh lái truyền thống được làm từ nhôm tấm là:

          Giảm 25% trọng lượng

          Giảm 95% trong các thành phần bằng cách kết hợp các bộ phận và các hình thức đơn giản các bộ phận đúc.

          Nói chung, giảm chi phí sản xuất và hoạt động, nền kinh tế của các bộ phận kết quả trong chi phí sản xuất thấp hơn và tiết kiệm trọng lượng tạo ra tiết kiệm nhiên liệu, giảm chi phí hoạt động bay máy bay.

FRP có thể được áp dụng để tăng cường các dầm, cột và tấm trong các tòa nhà. Nó có thể tăng sức mạnh của các thành viên cấu trúc ngay cả sau khi đã bị hư hỏng do điều kiện tải.

Để tăng cường chùm, hai kỹ thuật được áp dụng. Đầu tiên là để dán tấm FRP dưới cùng (nói chung là khuôn mặt căng thẳng) của chùm tia. Điều này làm tăng sức mạnh của khả năng làm lệch chùm tia, của dầm và độ cứng (tải cần thiết để làm cho đơn vị lệch). Ngoài ra, dải FRP có thể được dán trong hình dạng 'U' xung quanh các cạnh và đáy của một chùm tia, kết quả trong kháng chiến chống cắt cao hơn.

Cột trong xây dựng có thể được bao bọc với FRP để đạt được sức mạnh cao hơn. Điều này được gọi là gói các cột. Kỹ thuật này hoạt động bằng cách hạn chế việc mở rộng bên của cột.

Tấm có thể được tăng cường bằng cách dán FRP dải ở phía dưới (mặt căng thẳng). Điều này sẽ dẫn đến hiệu suất tốt hơn, kể từ khi cuộc kháng chiến căng của tấm được bổ sung bởi độ bền kéo của FRP.

Trong trường hợp của dầm và tấm, hiệu quả của FRP tăng cường phụ thuộc vào hiệu suất của nhựa được lựa chọn cho liên kết.

Sợi thủy tinh gia cố polymer(GFRP)(Glass Fibre Reinforced Polymers)

Đa tạp lượng động cơ được làm từ sợi thủy tinh gia cố PA 66.

          Ưu điểm này đã bỏ qua đa tạp nhôm là:

          Giảm 60% trọng lượng

          Cải thiện bề mặt chất lượng và khí động học

          Giảm các thành phần bằng cách kết hợp các bộ phận và các hình thức thành các hình dạng đơn giản đúc.

Bàn đạp ly hợp khí và ô tô được làm từ sợi thủy tinh gia cố PA 66 (DWP 12-13)

          Lợi thế hơn nhôm có dán tem là:

          Bàn đạp có thể được đúc là đơn vị duy nhất kết hợp cả hai bàn đạp và liên kết cơ khí đơn giản hóa việc sản xuất và hoạt động của thiết kế.

          Sợi có thể được định hướng để tăng cường chống lại áp lực cụ thể, tăng độ bền và an toàn.

FRP được sử dụng trong các thiết kế đòi hỏi phải có biện pháp sức mạnh, môđun đàn hồi mà không được gia cố bằng chất dẻo và lựa chọn các vật liệu khác hoặc bị bệnh phù hợp cho máy móc hoặc kinh tế. Điều này có nghĩa là việc xem xét thiết kế chủ yếu để sử dụng FRP là để đảm bảo rằng vật liệu được sử dụng kinh tế và trong một cách mà lợi dụng cải tiến cấu trúc của nó đặc biệt. Điều này tuy nhiên không phải luôn luôn như vậy, định hướng của sợi cũng tạo ra một vuông góc với điểm yếu về vật chất cho các sợi. Vì vậy, việc sử dụng tăng cường chất xơ và định hướng của họ ảnh hưởng đến sức mạnh, độ cứng, độ đàn hồi của một hình thức cuối cùng và do đó hoạt động của bản thân sản phẩm cuối cùng. Định hướng theo hướng của các sợi, một chiều, 2 chiều, 3 chiều trong suốt quá trình sản xuất ảnh hưởng đến mức độ sức mạnh, tính linh hoạt, và độ đàn hồi của sản phẩm cuối cùng. Sợi định hướng theo hướng của lực lượng hiển thị kháng lớn hơn để biến dạng từ các lực lượng này và ngược lại, do đó các khu vực của một sản phẩm mà phải chịu được lực sẽ được gia cố bằng sợi trong cùng một hướng, và các khu vực đòi hỏi sự linh hoạt, chẳng hạn như bản lề tự nhiên, sẽ sử dụng các sợi trong một hướng vuông góc với lực lượng. Sử dụng kích thước hơn tránh được điều này hoặc kịch bản và tạo ra các đối tượng tìm cách tránh bất kỳ điểm yếu cụ thể do định hướng theo một hướng của sợi. Các thuộc tính của tính linh hoạt, sức mạnh và độ đàn hồi cũng có thể được phóng to hoặc giảm bớt thông qua các hình dạng hình học và thiết kế của sản phẩm cuối cùng. Điều này bao gồm xem xét thiết kế chẳng hạn như bảo đảm độ dày tường thích hợp và tạo ra hình dạng hình học đa chức năng có thể được đúc như là phần duy nhất, tạo ra hình dạng có nhiều vật liệu và tính toàn vẹn cấu trúc bằng cách giảm các khớp, kết nối, và phần cứng.

Xử lý và tái chế FRP như thế nào?

Là một tập hợp con của nhựa nhựa FRP chịu trách nhiệm cho một số các vấn đề và mối quan tâm trong xử lý chất thải và tái chế nhựa. Nhựa đặt ra 1 thách thức cụ thể trong quá trình tái chế bởi vì họ được bắt nguồn từ polyme và monome thường không thể được tách ra và trở về trinh nữ quốc gia của họ, điều này lý do không phải tất cả các chất dẻo có thể được tái chế để tái sử dụng, trong thực tế, một số ước tính yêu cầu bồi thường chỉ có 20% 30% chất dẻo có thể được vật liệu tái chế ở tất cả. Chất dẻo gia cố sợi và ma trận của họ chia sẻ những mối quan tâm xử lý và môi trường. Ngoài những mối quan tâm, thực tế là các sợi chính họ là khó khăn để loại bỏ từ ma trận và bảo tồn, tái sử dụng có nghĩa là FRP khuếch đại những thách thức này. FRP vốn khó khăn để tách biệt vào các cơ sở vật chất, đó là thành sợi và ma trận, và ma trận vào nhựa có thể sử dụng riêng biệt, polyme, monome. Đây là những tất cả các mối quan tâm cho việc thiết kế môi trường thông báo ngày hôm nay, nhưng nhựa thường cung cấp tiết kiệm tiết kiệm năng lượng và kinh tế so với các vật liệu khác, cũng với sự ra đời của mới ma trận thân thiện với môi trường hơn như nhựa sinh học và phân hủy nhựa uv, FRP tương tự sẽ đạt được môi trường nhạy cảm.