Inleiding tot Out-of-Autoclave Prepreg Koolstofvezel

Prepregs' zijn een soort composietwapening zoals koolstofvezel of glasvezel waarin de geactiveerde harsmatrix al is geïmpregneerd.

Er zijn twee belangrijke methodes om prepreg composietmaterialen uit te harden: in een uithardingsoven en in een autoclaaf. Het verschil tussen deze twee apparaten is de druk; een autoclaaf is een drukkamer (zoals de luchtketel op een luchtcompressor) terwijl een hardingsoven alleen normale atmosferische druk binnenin heeft.

Omdat een autoclaaf een groot drukvat is, en vooral omdat het een drukvat is dat een grote deur moet hebben voor toegang, zijn het - noodzakelijkerwijs - grote en dure apparaten. In de industrie vind je zelden een autoclaaf voor minder dan 50.000 pond (60.000 euro, 70.000 dollar) en grotere vaten kosten vaak aanzienlijk meer. Het zijn ook zeer grote, zware apparaten die duur zijn in het gebruik en die regelmatig inspectie en onderhoud vereisen om hun veiligheid te garanderen.

Het uitharden van prepreg laminaten vereist een nauwkeurig gecontroleerde temperatuur (meestal 100-150°C), een goede luchtcirculatie en vacuümleidingen in de oven of autoclaaf zodat het vacuüm gedurende de uitharding op het onderdeel kan worden gehandhaafd.

Omdat de harsmatrix in een prepreg al is geactiveerd (d.w.z. gemengd met de verharder) tijdens het prepreggen, hardt de hars - theoretisch - al uit vanaf het moment van productie. Gelukkig zorgt de zeer lage reactiviteit van de harsen die meestal worden gebruikt in prepregs ervoor dat ze ongelooflijk langzaam uitharden bij kamertemperatuur, waardoor de prepreg kan worden opgeslagen en verwerkt bij kamertemperatuur voor een beperkte tijd, die bekend staat als de outlife van de prepreg. In het geval van de XPREG® XC110 prepreg die in deze handleiding wordt gebruikt, is deze levensduur minstens 6 weken.

Door de prepreg in een vriezer bij -20° te bewaren, kan de levensduur van de nog niet uitgeharde prepreg worden verlengd tot vele maanden of zelfs jaren. De tijd dat de prepreg veilig kan worden opgeslagen bij -20° staat bekend als de vrieslevensduur. In het geval van het XC110 systeem is de vrieslevensduur minstens 12 maanden.

Een groot voordeel van het werken met prepregs is dat het materiaal uiterst nauwkeurig kan worden gesneden in de verschillende delen die nodig zijn om het onderdeel te lamineren. Wanneer een onderdeel voor de eerste keer gelamineerd wordt, is het gebruikelijk om te beginnen met het maken van tijdelijke papieren of afplakband 'sjablonen' van de verschillende gevormde stukken. Deze tijdelijke sjablonen kunnen worden overgebracht op de prepreg, afgetekend en uitgesneden.

Als de stukken wapening eenmaal proefgepast zijn in de mal, worden de tijdelijke mallen vaak aangepast en verfijnd tot ze perfect passende stukken wapening produceren. Op dit punt kunnen de tijdelijke mallen worden overgebracht op duurzamer materiaal zoals plastic folie om te worden bewaard en steeds opnieuw te worden gebruikt.

Zodra je de snijsjablonen hebt gemaakt, wordt de omtrek meestal overgebracht op de prepreg door met een markeerpen rond de buitenkant van de snijsjabloon te tekenen.

In onbehandelde staat is prepreg versterkingsmateriaal uiterst gemakkelijk te hanteren en kan het meestal het beste met een scherp mes worden gesneden.

Prepregs kunnen met een schaar worden geknipt, maar de kleverige hars op het materiaal heeft de neiging zich op de schaar op te hopen, waardoor deze verstopt raakt en moet worden schoongemaakt.

Voordat u begint met het lamineren van uw eerste prepreg component, is het belangrijk om te overwegen welk type mallen geschikt zijn voor gebruik met prepreg verwerking. In deze handleiding gebruiken we een mal die zelf is gemaakt van prepreg koolstofvezel met behulp van onze XT135 tooling prepreg, die zeer geschikt is voor het maken van prepreg componenten.

Compatibiliteit van andere mogelijke malmaterialen is als volgt:

• Prepreg koolstofvezel - Volledig compatibel
• Hoge temperatuur epoxy - Volledig compatibel
• Gehard glas - Volledig compatibel (voor vlakke platen/panelen)
• Aluminium - Volledig compatibel
• Roestvrij staal - Volledig compatibel
• Vinylester (zoals Uni-Mould) - Semi-compatibel, kan de oppervlakteafwerking beïnvloeden en maximale uithardingstemperatuur moet worden overwogen
• tooling board van polyurethaan (PU) - Niet compatibel; bij verhoogde temperatuur remt polyurethaan de uitharding van epoxy's.

Voordat u de pre-preg in de mal plaatst, moet u eerst uw lossingsmiddel aanbrengen volgens de bijbehorende instructies. In dit geval is EasyLease gebruikt.

De daadwerkelijke hantering van de pre-preg is relatief eenvoudig, maar er moet goed op worden gelet dat het materiaal goed in de mal ligt. Werk over het algemeen vanuit het middelste laagste punt en werk systematisch naar buiten toe, zodat u geen hoeken of details overbrugt.

Lamineren kan met zogenaamde dibbers om de pre-preg in de mal te drukken. Deze hulpmiddelen kunnen met de hand worden gemaakt, kant-en-klaar worden gekocht of met de randen van andere hulpmiddelen, bijvoorbeeld het handvat van een schaar. Nogmaals, het is essentieel om ervoor te zorgen dat er geen bruggen of holtes zijn. Het aanbrengen van andere stukken rond strakke hoeken of details kan leiden tot kreukvorming van het materiaal of het loslaten ervan. In deze gebieden kunnen composiet knipscharen worden gebruikt om kleine sneden te maken, zodat het materiaal kan overlappen en zich aan de mal kan aanpassen.

Voor de gebogen rand van de mal wordt de pre-preg in een hoek van 45 graden op het weefpatroon gesneden. Dit is om te helpen bij het aanbrengen. Het materiaal zal veel beter buigen en draperen, wat betekent dat er alleen snijlijnen nodig zijn bij de scherpste hoeken. Het is de moeite waard op te merken dat 9 van de 10 defecten aan pre-preg onderdelen worden veroorzaakt door overbrugging van het laminaat en/of de vacuümzak, dus speciale zorg in deze fasen is essentieel voor een onderdeel van goede kwaliteit.

In deze fase wordt de mal ontlucht. Ontluchting helpt bij het verbeteren van de consolidatie van de stof, waardoor gaatjes en holtes op het oppervlak van het onderdeel worden voorkomen. Het is vooral belangrijk voor grotere onderdelen of onderdelen met meerdere lagen materiaal.

Om te ontluchten, brengt u eerst een laag geperforeerde releasefilm aan, vervolgens een laag ademend doek. De hele mal wordt vervolgens in een vacuümzak geplaatst en er wordt een vacuüm op de zak getrokken. Zoals normaal bij het aanbrengen van een vacuümzak, moet u ervoor zorgen dat de zakfolie strak in alle hoeken en details komt, zodat er geen overbrugging ontstaat. De zak wordt vervolgens minimaal 10 minuten onder volledig vacuüm gelaten om het ontluchtingsproces te voltooien. Eenmaal uit de zak gehaald, kunt u zien dat het materiaal veel beter tegen het oppervlak van de mal is geconsolideerd.

De ruglaag is een veel dikker materiaal van 416 g en is als zodanig iets moeilijker te lamineren en aan de mal aan te passen. Afgezien van dit verschil in dikte is het proces echter identiek aan de oppervlaktelaag - waarbij u er weer extra op let dat er geen overbrugging is over de details en hoeken van de mal.

Voor dit onderdeel is slechts één ruglaag nodig. Voor grotere en dikkere onderdelen kunt u indien nodig extra lagen gebruiken.

Nu de pre-preg volledig is aangebracht, kan het onderdeel vacuüm worden verpakt, klaar om te worden uitgehard. Dit begint met het aanbrengen van een niet-geperforeerde releasefilm op de pre-preg. Het is essentieel dat deze laag, net als het laminaat zelf, zorgvuldig op het oppervlak van de mal wordt gedrukt zonder bruggen. Eenmaal op het oppervlak van de mal, wrijft u met een doek om de releasefilm stevig op het materiaal te drukken. U kunt flash release tape gebruiken om de film indien nodig op zijn plaats te houden.

Voor dit formaat onderdeel is het alleen nodig om ademend materiaal aan de onderkant en rand van het onderdeel te hebben om een luchtweg te bieden. Het niet hebben van ademend materiaal op het materiaaloppervlak helpt eigenlijk bij complexe vormen, omdat het ademende materiaal de vacuümzak niet in de weg zit om in de strakke hoeken en details te komen.

De zak die wordt gemaakt is een enveloppezak waarbij de mal direct in de zak wordt geplaatst. Dit is gebruikelijk bij de productie van kleinere pre-preg onderdelen omdat het perfect mogelijk is om meerdere kleine onderdelen in één grote vacuümzak te plaatsen en ze allemaal samen uit te harden. Het verbindingsstuk voor de doorgaande zak wordt op een hoek van de ontluchter geplaatst om ervoor te zorgen dat er een ononderbroken luchtpad is.

Begin met het trekken van een gedeeltelijk vacuüm en stop waar nodig om de verpakkingsfolie te positioneren en te verplaatsen. In dit stadium is het essentieel om de folie in alle hoeken en uitsparingen van de mal te krijgen. Als het vacuüm toeneemt, wordt de overtollige folie in de vouw in de hoek getrokken om te voorkomen dat de folie elkaar overlapt. Als je zeker weet dat de zak goed gepositioneerd is, kun je een volledig vacuüm trekken. Als het vacuüm volledig is, voer dan een lektest uit van minstens 10 minuten.

Nu de zak naar beneden is getrokken en met succes op lekkage is getest, kan hij in de oven worden geplaatst om uit te harden. Plaats de zak voorzichtig in de oven en zorg ervoor dat de zak niet kan blijven haken of haken aan de randen, waardoor er een gaatje ontstaat. Sluit de vacuümleiding aan in de oven en sluit de pomp aan op de assemblage buiten. U kunt nu de pomp laten draaien zodat de zak tijdens het uitharden onder volledig vacuüm blijft.

Sluit de ovendeuren, zet de oven aan en programmeer de cyclus die je wilt gebruiken. Dit kan op de oven zelf of op een pc/laptop met behulp van de optionele programmeerkabel. We raden aan de cycli te volgen die beschreven staan in de Pre-preg TDS- en verwerkingsgids. U kunt nu de cyclus uitvoeren die u hebt geprogrammeerd of geselecteerd.

Laat het onderdeel na het uitharden in de oven volledig afkoelen tot kamertemperatuur voordat u het ontvormt. Als u dit niet doet, kunnen oppervlaktedefecten en doordrukken het cosmetische oppervlak van het onderdeel ruïneren. Haal het onderdeel uit de oven zodra het afgekoeld is en verwijder de beschermfolie. De loslaatfolie moet gemakkelijk los te trekken zijn. Gebruik in dat stadium wiggen of andere puntige voorwerpen om de randen van het onderdeel voorzichtig los te maken van de mal. Het kan nodig zijn om systematisch rond de mal te werken om het onderdeel gelijkmatig uit de mal te tillen totdat het loskomt.

Het ontvormde onderdeel moet dan alleen nog worden bijgesneden en afgewerkt met een geschikt roterend snijgereedschap en hardmetalen schuurgereedschap en -papier om het onderdeel een schone en mooie rand te geven. Het afgewerkte koolstofvezelonderdeel kan nu in gebruik worden genomen.