工艺特点:更轻,更强,更便宜

双层真空袋渗透工艺最近的一个应用案例是在军事上,用于制造组合箱梁结构。空军指挥国际公司(ACI)创始人道格史密斯说,采用双层真空袋渗透工艺使得我们的产品“满足并大大超出客户对重量规格、强度和刚度要求。”ACI为客户制造的产品最终重达6.4 磅/2.9千克,而客户的要求为11.6 磅/5.3kg千克。该制件是采用巴顿马丁公司提供的6-oz/yd2(203公克)的2X2碳纤维斜纹布,6-oz/yd2 3K的碳纤维平纹布,以及Innegra纤维公司制备的3oz/yd2(102公克)碳纤维布作为闭孔泡沫加芯的外包材料,再由倒流介质将外层连接到真空袋。ACI公司对这个三明治结构材料进行渗透处理,采用的是最新开发的4505室温固化增韧环氧树脂进行渗透。该制件(重约35磅/16公斤)已经顺利通过48 英尺/1.2米的跌落测试。

可以说是双层真空袋渗透工艺实现了更高的纤维树脂配比比例。 史密斯说:“我们进行了大量的内部测试,寻找最适合我们的处理方法。”此外,只有通过实验,才能最终获得准确的树脂量,这就会避免生产过程中的树脂浪费。

ACI制备的大多数制件尺寸较小,大约在4英尺到8英尺(1.2米到2.4米)之间,但最近他们还利用该工艺为SYBO复合材料公司制备了一款超轻型18英尺/5.5米的奇特姆小船的船体。以前,该船身都是采用单层真空袋渗透的,但SYBO公司决定启用双袋渗透,如他们的首席执行官达纳格林伍德说:“因为如果我们制备的结构越轻,船就越能够进入别的船体无法涉入的浅水区捕鱼。原先该型号的船体重达320磅/145千克,通过优化芯材结构和其他材料之后,重量下降到280磅/127公斤。” 而双层真空袋渗透工艺使我们能够达到260 磅/118千克,并且在不会增加因一味为了达到减重,而减少材料致使性能受损。

SYBO公司还注意到另一个好处,即“对我们来说,在压实不够充分的地方放置增强剂是该工艺的关键之处。”增强器是一种有机硅橡胶,插在容易发生树脂淤积和袋袋容易桥接内外袋之间的位置。 SYBO公司使用的真空袋是由美国Airtech提供的 L – 100型真空包装膜,该材料拥有大型渗透项目所必须的超过350%的伸长率和强大的任性。

SYBO公司还使用亚什兰公司(美国俄亥俄州哥伦布市)的AME 6001乙烯基酯树脂,和Endurance公司的环氧树脂以及巴顿马丁和欧文斯科宁复合纤维材料进行树脂渗透。格林先生提示说:“在加工过程中,我们一直保持了19英寸以内的汞柱真空压力,为的是避免树脂气体释放。”因为高耐热性苯乙烯树脂倾向于在那个压力发生“煮”的现象。 “而这看上去就像真空袋发生漏气一样,但是并非如此。”渗透过程中降低真空袋中的压力可以帮助减少此类问题发生的可能性。要达到减少内袋真空压力的目标只有通过推动树脂以实现完全浸润。然后再使用外袋进行压实,以减少材料向周围移动和树脂蒸发的风险。

本文英文原文见(复材世界), 复材在线编辑部编译,有删改。

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