Wytwarzanie kompozytów warstwowych metodą RFI

• Autorzy: Kozioł M. , Myalski J. , Bogdan A.

Warianty tytułu

EN

Manufacturing of laminar composites by RFI method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem artykułu jest pokazanie problematyki wytwarzania wybranych struktur kompozytowych metodą RFI. Na układzie laboratoryjnym wytworzono kompozyty na bazie następujących preform: laminat wzmocniony włóknem szklanym (10 warstw tkaniny 350 g/m2, splot płócienny krzyżowy), laminat z rdzeniem z pianki (okładka: 2 warstwy maty szklanej 350 g/m2, rdzeń: pianka PCW o grubości 10 mm, odpowiednio nacięty w dwóch prostopadłych kierunkach), laminat na bazie włókniny lnianej (gruba mata 1050 g/m2). Jako osnowy użyto żywicy poliestrowej. Wytworzone kompozyty oceniono pod względem jakościowym i mechanicznym. Stwierdzono, że metoda RFI pozwala na bardzo skuteczne i szybkie nasycenie preform. Metoda bardzo dobrze nadaje się do nasycania wielowarstwowych preform włókna szklanego. Laminaty RFI wykazują udział objętościowy, a w szczególności właściwości mechaniczne, na wyższym poziomie niż laminaty kontaktowe. Metoda RFI sprawdza się również przy nasycaniu laminatów przekładkowych z rdzeniem z pianki. Rowki i otwory obecne w arkuszu pianki znakomicie poprawiają warunki nasycania, jednak wpływają negatywnie na właściwości mechaniczne. Kompozyt wy-tworzony na bazie włókniny lnianej nasyca się bardzo dobrze. Jednakże, ze względu na niski poziom właściwości mechanicznych wymaga opracowania skutecznych promotorów adhezji, które spowodują poprawę tychże właściwości. Możliwe jest za-stosowanie tego typu kompozytu jako materiału rdzeniowego, zastępującego piankę. Do podstawowych problemów związanych z metodą RFI należy konieczność bardzo dokładnego uszczelnienia granicy folia-forma oraz dobre rozprowadzenie żywicy po preformie za pomocą prawidłowo rozmieszczonych kanałów. Zaniedbanie tych elementów prowadzi do niekorzystnych efektów ubocznych. Bardzo istotne jest rozmieszczenie wlewów i wylotów w układzie do nasycania. Metoda RFI jest technologią perspektywiczną i w niedalekiej przyszłości, obok techniki RTM, będzie podstawowym sposobem produkcji wyrobów kompozytowych. Wiąże się to głównie z rosnącymi wymogami w zakresie przepisów BHP i ochrony środowiska (eliminacja szkodliwych oparów z pomieszczeń produkcyjnych) oraz z rosnącą presją na jakość i powtarzalność wyrobów. Prze-prowadzone prace są częścią dużego programu badawczego, mającego na celu określenie "warunków brzegowych" dla wprowadzenia procesu RFI w konkretnych zastosowaniach przemysłowych.

EN

The paper presents a task of manufacturing of exemplary composite structures using RFI method. Following preforms were manufactured on laboratory RFI device: glass-fibre reinforced laminate (10 layers of 350 g/m2, plain weave fabric), foam core - glass fibre mat laminate (facing: 2 layers of glass-fibre mat of 350 g/m2, core: PVC foam 10 mm thick, properly incissed into two perpendicular directions), flax unweave cloth (thick mat of 1050 g/m2). Polyester resin was applied as the composites' matrix. Quality and mechanical properties of the manufactured composites were checked. It was claimed that RFI method gives very effective and fast impregnation of the preforms. The method is very suitable for impregnation of multilayer glass-fibre preforms. The RFI laminates have a fibre volume fraction and mechanical properties on higher level, when compared with equivalent hand lay-up laminates. RFI method fits also for manufacturing of foam core - glass-fibre mat laminates. Incissions and holes present in the core excellently improves the impregnation conditions, but at the same time, cause deterioration in mechanical properties of the laminate. The flax unweave cloth based composite soaks very well. However, it shows very low level of mechanical properties, and it demands to develop effective adhesion promotors, which would cause an increase in the properties. It is possible to apply the flax unweave-cloth composite as core material, replacing PVC or PUR foams. It has of about 100% higher mass dendity in comparison with the foam-core laminate, but at the same time, more than 200% higher flexural strength - it compensates the negative mass effect. To main problems of RFI technology belong amongst other: necessity of very precise sealing up the vacuum bag - mold frontier and good distribution of the resin along the preform, by means of properly placed ducts. Neglecting of these elements leads to unfavourable side effects. Very important is also arrangement of inlets and outlets in the mold. RFI method is very perspective technology and in near future, together with RTM technique, it will be the main way to manufacture composite products. It comes out of increasing requirements in term of safety and work-hygiene and the environmental protection (removing the harmful vapours from production-space) and increasing pressure on quality and repeatibillity of the products. The paper is a part of larger scientific programm aiming a determination of "boundary conditions" for introducing the RFI method into particular industrial applications.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt warstwowy; metoda RFI; kompozyt przekładkowy; kompozyt z włóknami naturalnymi

EN

laminar composite; RFI method; core-including composite; natural fibre composite

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 3
• Strony: 265--270
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozioł M.

autor

Myalski J.

autor

Bogdan A.

• Politechnika Śląska, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice,

Bibliografia

• [1] Qi B., Ness R., Tong L., A Stitched Blade-Stiffened RFI Composite Panel under Shear Loading, Journal of Reinforced Plastics and Composites 2002, 21, 255-276.
• [2] Dow M.B., Dexter H. B., Development of stitched, braided and woven composite structures in the ACT program and at Langley Research Center (1985 to 1997), raport NASA TP-97-206234, Langley 1997.
• [3] http://carscoop.blogspot.com (22.01.2009)
• [4] www.tpicomposites.com (22.01.2009)
• [5] www.armateurboatbuilding.com (22.01.2009)
• [6] Sapuan S.M., Maleque M.A., Design and fabrication of natural woven fabric reinforced epoxy composite for house-hold telephone stand, Materials and Design 2005, 26, 65-71.
• [7] Norma PN-EN ISO 14125: 2001/AC: 2003: Kompozyty tworzywowe wzmocnione włóknem, Oznaczanie właściwości przy zginaniu.
• [8] Kozioł M., Śleziona J., Charakterystyka płyt kompozytowych wytworzonych metodą RTM na bazie zszywanych preform włókna szklanego, Inżynieria Materiałowa 2008, XXIX, 2 (162), 109-113.
• [9] www.esi-group.com (22.01.2009)