Vákuumozás

Vákuum használata kompozit gyártásnál

Untitled document

Vákuum használata poliészter és epoxi kompozitok gyártásánál.

 

Az erősített kompozit műanyagokban az erősítőanyag szálai között a műgyanta teremt kapcsolatot és ez biztosítja az erő átadását is. A cél az, hogy csak a minimálisan szükséges mennyiségű gyantát juttassuk a kompozitba. Ez a cél leginkább a vákuuminfúziós eljárások valamelyikével érhető el.

  1. Kézi laminálás után a fölösleges gyanta kiszívása
  2. A gyanta beinjektálása a szárazon összerakott erősítő anyagba

Vákuumfóliás eljárások:

  1. Kézi laminálás után a fölösleges gyanta kiszívása

Alapesetben a laminálás (az erősítőanyag gyantával való átitatása) a szerszámra (forma, sablon) kézzel történik, majd ez után vákuum segítségével kiszívják a felesleges gyantát, azért, hogy minél magasabb legyen a késztermékben az erősítőanyagnak a gyantához (mátrix anyag) viszonyított aránya. Az eljárás lépései a következők:

    1. A szerszám formaleválasztózása után a gél réteg felvitele( ha szükséges)
    2. A gél megkötése után a laminátum elkészítése
    3. Letépő szövet felhelyezése (segítségével a termék kikeményedése után a vákuum által kiszorított felesleges gyantát a szövettel együtt elválasztjuk a terméktől.)
    4. Lyukacsos fólia felhelyezése
    5. A vákuum végtelenítő szalaggal a fóliát mindenütt hozzáragasztjuk a szerszám széléhez.
    6. Ráhelyezzük a vákuumfilcet (ez magába szívja a vákuum által kiszorított, a letépő szöveten és a lyukacsos fólián átszivárgott felesleges gyantát).
    7. Az egészet lefedjük a vákuumfóliával, melybe beillesztjük a vákuumszelepet, majd a széleit hozzáragasztjuk a szerszámhoz a vákuum ragasztó (tömítő) szalaggal

Ezzel a módszerrel csak a termék egyik (szerszám felőli) oldala lehet gélezett. (1. ábra)

1.ábra:  Kézi laminálás után a fölösleges gyanta kiszívása

 

  1. A gyanta beinjektálása a szárazon összerakott erősítő anyagba (gyantainfúzió)

 

2.ábra.  A vákuum infúzió elvi vázlata

 

Ebben az estben már lehetőség van az egy részes forma és a rétegeit záró vákuumfólia helyett akár kétrészes -  a termék mindkét oldalát definiáló – formát is alkalmazni (RTM). A szerszámba csak az erősítő anyagot helyezzük be , a műgyantát a szerszám lezárása után a vákuum szívja be, vagy injektálják, vagy ezek kombinációja.

A 3. ábrán azt lehet látni, hogy a sablon szélein elhelyezett gyantavezető csövekből hogyan halad a gyanta - a nyomáskülönbség hatására - a szerszám közepére helyezett vákuumcső felé, miközben kiszorítja az erősítőanyag szálai között lévő levegőt. A gyantabetáplálás addig tart, míg az elszívó csonknál kiáramló gyanta légbuborékmentes nem lesz.

 

3.ábra A gyanta vákuummal való beszívása a szárazon összerakott erősítő anyagba (perifériás injektálás)

 

Az eljárás lépései a következők:

  1. A szerszám (sablon) formaleválasztózása után a gél réteg felvitele (kétrészes forma esetén mindkét felét lehet gélezni, ha szükséges)
  2. Az erősítőanyagok elhelyezése a sablonba (ez lehet üveg, karbon, kevlár, stb.)

Ha nem kétrészes a szerszám, a vákuumvezető (spirál) cső elhelyezése

       3.  Letépő szövet felhelyezése

Ha nem kétrészes a szerszám, elhelyezzük a vákuum, és a mátrixanyag  (gyanta)  egyenletes áramlását, eloszlását segítő gyantavezető hálót és a gyantabevezető csöve(ke)t. Formától függően több féle lehetőségünk van a gyanta bevezetésére. (5. ábra)

       4.  Az egészet lezárjuk vákuumfóliával, vagy a kétrészes szerszám záró részével. A fólia alkalmazása esetén természetesen be kell építeni előbb a vákuumszelepet, a kétrészes forma záró része már eleve úgy van kialakítva.

4.  ábra   Gyantainfúzió vázlata egyrészes szerszámban, vákuumfóliával

5.ábra  Gyanta beömlési lehetőségek

  1. RTM: (Resin Transfer Molding)

Ezen eljáráshoz már kétoldalas szerszám szükséges, melynek mindkét oldala lehet gélezett. Vákuum és nyomás egyszerre alkalmazható.

Természetesen a nyomás alatti eljárásoknál célszerű kétrészes szerszámokat alkalmazni az eddig tárgyalt egyrészes – csak a termék egyik oldalát definiáló – szerszámok helyett. A vákuum-injektálás is kivitelezhető kétrészes szerszámban. A nagyobb sorozatban gyártott poliészter és epoxi kompozit alkatrészeket pl. a korszerű kamion–vezetőfülkéket, autóbusz és személyautó karosszériaelemeket manapság leginkább SMC típusú kompozit elő-gyártmányokból sajtolják. (SMCSheet Molding Compound: lemezformájú kompozit előgyártmány (prepreg”) tekercs alakban tárolva.

A vákuuminfúziós eljárásoknak  számtalan , egymáshoz hasonló, ám egy-egy lényeges részében eltérő formája alakult ki a technológia fejlődése során. Az RTM csak egy az elsők, a legelterjedtebbek közül.

További eljárások a teljesség igénye nélkül:

És végül az injektálás 16 parancsolata:

  1. Mindent gondosan, jól készítsünk elő!
  2. Körültekintően válasszuk ki a gyantát és a vázanyagot!
  3. Gondosan egyensúlyozzuk ki a szendvicsszerkezetet!
  4. Használat előtt ellenőrizzük a gyantát és a vázanyagot!
  5. Teszteljük az impregnálás sebességét!
  6. Kerüljük a túl sok gyantát!
  7. Kevés ragasztót használjunk a száraz vázanyag rögzítéséhez!
  8. Ellenőrizzük a vákuumot! Harminc perc alatt 100 mBar-nál kevesebbet romolhat.
  9. A teljes kikötésig tartsuk fenn a vákuumot!
  10. Ne lépjünk a száraz laminátra (mert piszkos lesz, és csúszik is)!
  11. Lassan impregnáljunk!
  12. Ne injektáljunk alacsony hőmérsékleten!
  13. Amíg vannak száraz területek, addig folytassuk az injektálást!
  14. Ne melegítsük túl, és ne hagyjuk túlmelegedni, mert leválik a ragasztócsík!
  15. Ne használjunk vágott szálas paplant!
  16. Ne járjunk a térhálósodó anyagon!