사전 준비

Pre-preg

프리프레그는 에폭시, 페놀수지, 심지어 액상고무 또는 [1]수지와 혼합된 열가소성 수지와 같은 부분 경화된 고분자 매트릭스와 "임팩트" 섬유로 만들어진 복합 재료입니다.섬유는 종종 짜임새의 형태를 취하며 매트릭스를 사용하여 섬유들을 함께 접합하거나 제조 과정에서 다른 부품에 접합합니다.보온 세트 매트릭스는 취급이 용이하도록 부분적으로만 경화됩니다. 이 B-Stage 재료는 완전한 경화를 방지하기 위해 냉장 보관해야 합니다.B-Stage 프리프레그는 열이 완전한 중합 속도를 가속화하므로 항상 냉각된 영역에 저장됩니다.따라서 프리프레그로 만들어진 복합구조물은 대부분 경화를 위해 오븐이나 오토클레이브가 필요합니다.프리프레그 재료의 주요 아이디어는 섬유를 따라 이방성 기계적 특성을 사용하는 것이며, 폴리머 매트릭스는 섬유를 단일 시스템에 유지하여 충전 특성을 제공합니다.

프리프레그는 섬유를 평탄한 가공면, 혹은 오히려 공업공정에서 함침시킨 후 열간주입공정에서 문제가 될 수 있는 형태로 형성할 수 있다.프리프레그는 또한 섬유질을 대량으로 함침시킨 후 냉각된 영역(20°C 이하)에 장기간 저장하여 나중에 경화시킬 수 있다.또한 이 프로세스는 핫 인젝션 프로세스에 비해 시간이 걸릴 수 있으며 프리프레그 준비에 대한 부가가치는 자재 공급업체의 단계에 있습니다.

응용 분야

이 기술은 항공 산업에 활용될 수 있다.원칙적으로 prepreg는 배치 크기를 처리할 수 있습니다.항공기, 특히 소형 항공기 모터에 적용성이 높은 섬유 유리는 이러한 산업에서 탄소섬유가 더 높은 비율로 채용되고 있으며, 이에 대한 수요는 증가하고 있다.예를 들어, Airbus A380의 특성은 질량 분율로 처리된다.이 질량 분율은 약 20%이며 에어버스 A350X는WB는 탄소 섬유 프리프레그의 약 50% 질량 비율입니다.탄소 섬유 프리프레그는 에어버스 비행대의 에어포일에 20년 이상 사용되어 왔다.

자동차 산업에서 프리프레그의 사용은 자동 테이프 레이업 및 자동 파이버 배치와 같은 다른 기술에 비해 상대적으로 제한된 양으로 사용됩니다.그 주된 이유는 금형에 사용되는 화합물뿐만 아니라 프리프레그 섬유의 상대적으로 높은 비용 때문입니다.이러한 도구의 예로는 BMC 또는 SMC가 있습니다.

프리프레그 사용

프리프레그의 컨셉을 채용한 제품은 다음과 같은 것이 많다.

해당하는 파이버 타입

임플란트 [2]전 섬유의 준비에 최적인 파이버 타입이 많이 있습니다.이들 후보 중 가장 일반적인 파이버는 다음 파이버입니다.

매트릭스

하나는 경화 온도와 수지의 종류에 따라 매트릭스 시스템을 구분합니다.경화 온도는 유리 전이 온도와 작동 온도에 큰 영향을 미칩니다.군용 항공기는 주로 180°C 시스템을 사용한다.

구성.

프리프레그 매트릭스는 수지와 경화제의 혼합물로 구성되어 있으며 경우에 따라 가속기도 있습니다.[3]-20°C에서 얼리면 수지가 경화제와 반응하지 않습니다.콜드 체인이 중단되면 반응이 시작되고 프리프레그를 사용할 수 없게 됩니다.상온에서 일정 시간 보관할 수 있는 고온 프리프레그도 있습니다.그런 다음 이러한 프리프레그는 고온의 고압 클레이브에서만 경화시킬 수 있습니다.

수지 타입

주로 에폭시 수지를 기반으로 하는 수지입니다.비닐 에스테르 기반의 프리프레그도 이용 가능합니다.비닐에스테르 수지는 아민가속기 또는 코발트로 미리 가속해야 하므로 상온에서 에폭시계 프리프레그보다 처리시간이 짧다.촉매(경화제라고도 함)는 메틸에틸케톤과산화물(MEKP), 아세틸아세톤과산화물(AAP) 또는 시클로헥사논과산화물(CHP)과 같은 과산화물을 포함합니다.비닐에스테르 수지는 높은 충격 응력 하에서 사용됩니다.

수지 특성

수지 및 섬유 성분의 특성은 경화 중 VBO(Vacuum-bag-only) 프리레그 미세 구조의 진화에 영향을 미칩니다.그러나 일반적으로 광섬유 특성 및 광섬유 바닥 아키텍처는 표준화되지만 매트릭스 특성은 프리프레그와 프로세스 [4]개발을 모두 촉진합니다.따라서 미세구조 진화가 수지 특성에 미치는 의존성은 이해해야 할 중요한 요소이며 수많은 저자들에 의해 연구되어 왔습니다.건조 프리프레그 영역이 존재하기 때문에 저점도 레진이 필요할 수 있습니다.그러나 VBO 프리프레그 시스템은 치료 초기에 비교적 점성을 유지하여 침투를 방지하고 공기 대피를 위해 충분한 건조 영역을 유지하도록 설계되어 있다고 Ridgard는 설명합니다.VBO 시스템에서 공기를 배출하는 데 사용되는 실온 진공 홀드는 몇 시간 또는 며칠 만에 측정될 수 있기 때문에 수지 점도가 공기 배출 [5]경로를 조기에 밀폐할 수 있는 "냉류"를 억제하는 것이 중요합니다.그러나 전체 점도 프로파일은 최종 부분에 [6]퍼베이시브 건조 영역이 남아 있지 않도록 경화 온도에서 충분한 흐름을 허용하여 프리프레그를 완전히 함침시켜야 합니다.또한 Boyd와 Maskell은[7] 낮은 압밀 압력에서 기포 형성 및 성장을 억제하기 위해 프리프레그의 점성과 탄성 특성을 경화 중에 발생하는 특정 처리 파라미터에 맞춰 조정해야 하며 궁극적으로 가해진 압력의 대부분이 수지로 전달되도록 해야 한다고 주장한다.전체적으로 VBO 수지의 레올로지 진화는 가스에 의해 유발되는 공극과 흐름 부족에 의해 유발되는 공극의 감소 균형을 이루어야 한다.

처리.

상온에서 수지는 매우 느리게 반응하며 냉동 시 수년간 안정 상태를 유지합니다.따라서 프리프레그는 [8]고온에서만 경화됩니다.고온 프레스 기술 또는 고압 클레이브 기술로 가공할 수 있습니다.압력을 통해 두 기술 모두 섬유 부피 비율을 증가시킵니다.

고압 클레이브 기술로 최고의 품질을 생산할 수 있습니다.압력과 진공의 조합으로 인해 구성 요소가 매우 낮은 공기 [9]주입량을 갖게 됩니다.

경화 후에는 완전한 가교 역할을 하는 템퍼링 프로세스가 뒤따를 수 있습니다.

재료의 진보

최근 OOA([10]Out of autoclave) 프로세스의 발전으로 복합 구조물의 성능을 개선하고 비용을 절감할 수 있습니다.새로운 OOA 공정은 대기압에 진공 백 전용(VBO)을 사용하여 항공우주 기본 구조에 필요한 1% 미만의 보이드 함량을 제공합니다.공군 연구소의 재료 과학자들에 의해 주도되는 이 기술은 대형 구조 오토클레이브의 건설 및 설치 비용을 절감하고 100대의 소규모 항공기 생산을 경제적으로 가능하게 [11]할 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Chawla, Krishan K. (2012). Composite Materials. New York, NY: Springer New York. Bibcode:2012coma.book.....C. doi:10.1007/978-0-387-74365-3. ISBN 978-0-387-74364-6. S2CID 199491314.
  2. ^ Rusnákov, S (2018). "Overview of production of pre-preg, prototype and testing". IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. XXIII International Conference on Manufacturing (Manufacturing 2018). 448 (1): 012069. Bibcode:2018MS&E..448a2069R. doi:10.1088/1757-899X/448/1/012069.{{cite journal}}: CS1 유지보수: 위치(링크)
  3. ^ Scola, Daniel A.; Vontell, John; Felsen, Marvin (August 1987). "Effects of ambient aging of 5245C/graphite prepreg on composition and mechanical properties of fabricated composites". Polymer Composites. 8 (4): 244–252. doi:10.1002/pc.750080406. ISSN 0272-8397.
  4. ^ BOEING CO SEATTLE WA (1963-02-01). "Dyna Soar Testing for the Boeing Company". Fort Belvoir, VA. doi:10.21236/ad0336996. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  5. ^ Helmus, Rhena; Centea, Timotei; Hubert, Pascal; Hinterhölzl, Roland (2015-06-24). "Out-of-autoclave prepreg consolidation: Coupled air evacuation and prepreg impregnation modeling". Journal of Composite Materials. 50 (10): 1403–1413. doi:10.1177/0021998315592005. ISSN 0021-9983. S2CID 136977442.
  6. ^ 인용 오류입니다.수정 [verification needed]방법은 인라인 코멘트를 참조해 주세요.
  7. ^ K., Mazumdar, Sanjay (2002). Composites manufacturing : materials, product, and process engineering. Boca Raton, Fla.: CRC Press. ISBN 978-0849305856. OCLC 47825959.
  8. ^ Pinkerton, Erin (2014). "Pairing Up in Prepreg; Gurit Partners with NAC to Grow Business in Prepreg Market" (PDF). cdn.coverstand.com. Louisville, KY: Innovative Publishing. pp. 32–33. Archived (PDF) from the original on October 8, 2021. Retrieved October 8, 2021.
  9. ^ Murashov, V. V. (March 2012). "Control of multilayer glued constructions of polymeric composite materials". Polymer Science, Series D. 5 (2): 109–115. doi:10.1134/s1995421212020104. ISSN 1995-4212. S2CID 137124767.
  10. ^ Centea, T.; Hubert, P. (March 2011). "Measuring the impregnation of an out-of-autoclave prepreg by micro-CT". Composites Science and Technology. 71 (5): 593–599. doi:10.1016/j.compscitech.2010.12.009. ISSN 0266-3538.
  11. ^ "Out-of-autoclave prepregs: Hype or revolution?". Composites World. Retrieved 2011-01-03.