Prepregs definiëren

Prepreg composietmaterialen worden steeds gebruikelijker in de composietindustrie vanwege hun gebruiksgemak, consistente eigenschappen en hoogwaardige oppervlakteafwerking. Er is echter veel te begrijpen over prepregs voordat u zich ertoe verbindt dit materiaal te gebruiken.

prepreg

De term "prepreg" is eigenlijk een afkorting voor de uitdrukking vooraf geïmpregneerd. Een prepreg is een FRP-versterking die vooraf is geïmpregneerd met een hars. Meestal is de hars een epoxyhars, maar andere soorten harsen kunnen worden gebruikt, waaronder de meerderheid van thermohardende en thermoplastische harsen. Hoewel beide technisch prepregs zijn, zijn thermohardende en thermoplastische prepregs dramatisch verschillend.

Thermoplastische Prepregs

Thermoplastische prepregs zijn composietversterkingen (glasvezel, koolstofvezel, aramide, enz.) Die vooraf geïmpregneerd zijn met thermoplastische hars. Gebruikelijke harsen voor thermoplastische prepregs omvatten PP, PET, PE, PPS en PEEK. Thermoplastische prepregs kunnen worden geleverd in unidirectionele tape of in stoffen die geweven of gestikt zijn.

Het primaire verschil tussen thermohardende en thermoplastische prepreg is dat thermoplastische prepregs stabiel zijn bij kamertemperatuur en in het algemeen geen houdbaarheid hebben. Dit is een direct gevolg van de verschillen tussen thermohardende en thermoplastische harsen.

Thermohardende Prepregs

Vaker gebruikt bij de productie van prepregcomposieten zijn thermohardende prepregs. De gebruikte primaire harsmatrix is ​​epoxy. Van andere thermohardende harsen worden prepregs gemaakt, waaronder BMI en fenolharsen.

Met een thermohardende prepreg begint de thermohardende hars als een vloeistof en impregneert de vezelversterking volledig. Overtollige hars wordt precies uit de wapening verwijderd. Ondertussen ondergaat de epoxyhars gedeeltelijke uitharding, waardoor de toestand van de hars verandert van een vloeistof in een vaste stof. Dit staat bekend als het "B-stadium".

In het B-stadium is de hars gedeeltelijk uitgehard en gewoonlijk plakkerig. Wanneer de hars op een verhoogde temperatuur wordt gebracht, keert deze vaak kort terug naar een vloeibare toestand alvorens volledig uit te harden. Eenmaal uitgehard, is de thermohardende hars die zich in het b-stadium bevond nu volledig verknoopt.

Voordelen van Prepregs

Misschien is het grootste voordeel van het gebruik van prepregs hun gebruiksgemak. Stel bijvoorbeeld dat men geïnteresseerd is in het vervaardigen van een vlak paneel uit koolstofvezel en epoxyhars. Als ze vloeibare hars zouden gebruiken in een gesloten vorm- of open vormproces, zouden ze een stof, de epoxyhars en de verharder voor de epoxy moeten verkrijgen. De meeste epoxyverharders worden als gevaarlijk beschouwd en het omgaan met harsen in vloeibare toestand kan rommelig zijn.

Met een epoxy prepreg hoeft slechts één artikel te worden besteld. Een epoxy prepreg komt op een rol en heeft de gewenste hoeveelheid hars en verharder die al in de stof is geïmpregneerd.

De meeste thermohardende prepregs worden geleverd met een beschermfolie aan beide zijden van de stof om het te beschermen tijdens transport en voorbereidingen. De prepreg wordt vervolgens in de gewenste vorm gesneden, de rug wordt afgepeld en de prepreg wordt vervolgens in de vorm of het gereedschap gelegd. Zowel warmte als druk worden vervolgens gedurende de opgegeven tijd toegepast. Sommige van de meest voorkomende soorten prepregs hebben een uur nodig om uit te harden, bij ongeveer 250 graden F, maar verschillende systemen zijn beschikbaar bij zowel lagere als hogere uithardingstemperaturen en tijden.

Nadelen van Prepregs

• Houdbaarheid: Omdat de epoxy zich in een B-stadium bevindt, moet deze vóór gebruik gekoeld of ingevroren worden bewaard. Bovendien kan de totale houdbaarheid laag zijn.
• Verbod op kosten: Bij het vervaardigen van composieten via een proces zoals pultrusie of vacuüminfusie, worden de ruwe vezel en hars ter plaatse gecombineerd. Bij het gebruik van prepregs moet de grondstof eerst vooraf worden geregistreerd. Dit gebeurt meestal off-site bij een gespecialiseerd bedrijf dat zich richt op prepregs. Deze extra stap in de productieketen kan hogere kosten veroorzaken en in sommige gevallen bijna de materiaalkosten verdubbelen.