Prepegide põhialuste mõistmine

Prepreg-komposiitmaterjalid muutuvad komposiititööstuses üha tavalisemaks nende kasutusmugavuse, ühtlaste omaduste ja kvaliteetse pinnaviimistluse tõttu. Enne selle materjali kasutamiseks lubamist on prepregidest siiski palju aru saada.

Mõiste "prepreg" on tegelikult fraasi eelimpregneeritud lühend. Prepreg on vaiguga eelnevalt immutatud FRP tugevdus. Enamasti on vaik epoksiidvaikkuid siiski võib kasutada ka muud tüüpi vaiku, sealhulgas enamikku termoreaktiivseid ja termoplastilisi vaiku. Ehkki mõlemad on tehniliselt prepregmaterjalid, on termoreaktiivsed ja termoplastilised prepregid dramaatiliselt erinevad.

Termoplastilised prepregmaterjalid on komposiitarmatuurid (klaaskiud, süsinikkiud, aramiid jne), mis on eelnevalt immutatud termoplastilise vaiguga. Termoplastsete prepregmaterjalide tavalised vaigud hõlmavad PP, PET, PE, PPS ja PEEK. Termoplastsed prepregmaterjalid võivad olla ühesuunalised lindid või kootud või õmmeldud kangad.

Termoreaktiivsete ja termoplastsete prepregide peamine erinevus on see, et termoplastilised prepregmaterjalid on toatemperatuuril stabiilsed ja üldiselt ei ole nende säilivusaega. See on programmi otsene tulemus

Prepregi komposiittoodete valmistamisel kasutatakse sagedamini termoreaktiivseid preprege. Esmane vaigu maatriks on epoksü. Muud termoreaktiivsed vaigud valmistatakse prepregmaterjalideks, sealhulgas KMI ja fenoolvaikudeks.

Termoreaktiivse prepregi abil algab termoreaktiivne vaik vedelikuna ja immutab kiudude tugevdust täielikult. Liigne vaik eemaldatakse armatuurist täpselt. Vahepeal läbib epoksüvaik osaliselt kõvenemist, muutes vaigu oleku vedelast tahkeks. Seda nimetatakse "B-staadiumiks".

B-etapis on vaik osaliselt kõvenenud ja tavaliselt kleepuv. Kui vaik tõstetakse kõrgendatud temperatuurini, naaseb see enne täielikku kõvenemist korraks vedelasse olekusse. Pärast kõvenemist on b-etapis olnud termoreaktiivne vaik nüüd täielikult ristseotud.

Prepregmaterjalide kasutamise suurim eelis on võib-olla nende kasutusmugavus. Oletame näiteks, et keegi on huvitatud süsinikkiust ja epoksüvaigust lameda paneeli tootmisest. Kui nad kasutaksid vedelat vaiku suletud või avatud vormimisprotsessis, peavad nad saama kanga, epoksüvaigu ja epoksü kõvendi. Enamikku epoksükõvendajaid peetakse ohtlikuks ja vedelas olekus vaikudega tegelemine võib olla räpane.

Epoksüprepregi korral tuleb tellida ainult üks toode. Epoksüprepreg tuleb rullile ja sellel on kangas immutatud soovitud kogus vaiku ja kõvendit.

Enamikul termoreaktiivsetest prepregidest on kanga mõlemal küljel tagakile, mis kaitseb seda transiidi ja ettevalmistamise ajal. Seejärel lõigatakse prepreg soovitud kujule, alus kooritakse maha ja seejärel asetatakse prepreg vormi või tööriista. Seejärel rakendatakse kindlaksmääratud aja jooksul nii kuumust kui ka rõhku. Mõne kõige levinuma prepregi tüübi tahenemiseks kulub tund temperatuuril umbes 250 kraadi, kuid erinevad süsteemid on saadaval nii madalamal kui ka kõrgemal kõvenemistemperatuuril ja -ajal.

• Säilitusaeg: Kuna epoksü on B-etapis, tuleb seda enne kasutamist säilitada kas jahutatult või külmutatult. Lisaks võib üldine säilivusaeg olla madal.
• Kulude keelamine: Komposiitide tootmisel sellise protsessi abil nagu pulstrioon või vaakumfusioon ühendatakse toorkiud ja vaik kohapeal. Prepregmaterjalide kasutamisel tuleb esmalt eelnevalt toormaterjal premeerida. Kõige sagedamini tehakse seda mujal kui spetsialiseerunud ettevõttes, mis keskendub prepregidele. See lisandunud etapp tootmisahelas võib suurendada kulusid ja mõnel juhul lähevad materjalikulude kahekordseks.