Одним из перспективных современных методов получения композитных материалов является вакуумная инфузия – такая технология имеет ряд важных преимуществ по сравнению с другими вариантами. С ее помощью можно получить изделия отличного качества и сложной конфигурации, не уступающие по своим характеристикам металлическим или пластиковым аналогам.
В качестве связующего элемента при вакуумной инфузии используют полимерные смолы
В то же время одной из особенностей такого метода производства является необходимость в применении качественных материалов, а также строгое соблюдение правил технологического процесса. Ниже мы рассмотрим, какие материалы используются при такой технологии и какие разновидности их существуют.
Особенности метода вакуумной инфузии
Методика вакуумной инфузии предполагает пропитывание специальной армирующей ткани связующим составом. В полном соответствии с наименованием технологии процесс проходит в условиях пониженного давления, создаваемого при помощи компрессора, который откачивает воздух из рабочей области.
При таких условиях обеспечивается наиболее качественное заполнение смолой всех пор и пустот армирующего материала.
На практике это выглядит так. Готовится матрица, повторяющая форму будущего изделия. В нее укладывают один или несколько слоев армирующей ткани, обычно для этого выбирают стеклоткань или аналогичные материалы. С помощью специальной пленки монтируют вакуумный мешок – чаще всего вырезанную по размеру пленку приклеивают по периметру матрицы при помощи герметизирующего жгута.
При помощи полиэтиленовых трубок с одной стороны к вакуумному мешку подсоединяют компрессор, а с другой организуют подачу связующего компонента, в качестве которого выступают различные полимерные смолы на эпоксидной основе. Чтобы готовое изделие впоследствии можно было без проблем отделить от формы и вакуумной пленки, используют специальные разделяющие материалы.
При откачивании воздуха из мешка внутри образуется зона пониженного давления, за счет чего вакуумная пленка плотно прижимает армирующую ткань к поверхности матрицы. Также из-за разницы внешнего и внутреннего давления смола по трубке поступает в рабочую зону и начинает пропитывать ткань. После того, как пропитывание завершено, трубки для воздуха и смолы перекрывают и оставляют до полной полимеризации связующего состава.
Какие материалы и оборудование используют при вакуумной инфузии
В роли армирующего материала чаще всего применяют стеклоткань или углеткань
При такой технологии используют ряд материалов, от качества каждого из которых зависит итоговый результат. Так, основой или своеобразным каркасом будущего изделия является армирующая ткань, которую пропитывают связующим составом. В качестве армирующего материала применяют стеклоткань или ее аналоги, нарезанные по размеру куски укладывают в матрицу в несколько слоев.
Чтобы впоследствии изделие без проблем извлекалось из формы, на поверхность матрицы наносят специальный разделительный состав – жидкий или в виде аэрозоля. Для этой же цели поверх армирующего материала укладывают жертвенную ткань – так технологи называют слой, который должен отделить будущее изделие от расположенных выше слоев материалов.
Поверх жертвенной ткани укладывают разделительную пленку, слой дренажного материала и распределительную сетку, служащую для равномерной подачи связующего состава к разным участкам матрицы. При необходимости перечисленные выше слои фиксируют с применением обычного упаковочного скотча.
При подготовке к инфузии потребуется спиральная трубка, с помощью которой организуют вакуумную магистраль для равномерного откачивания воздуха. Также ее используют для создания системы подачи смолы.
Когда система смонтирована, а все технологические слои уложены, монтируют вакуумный мешок – для этого применяют многослойную пленку, которую приклеивают по периметру матрицы. Для этого используют герметизирующий жгут, представляющий собой самоклеящуюся бутилкаучуковую ленту с нанесенным с обеих сторон липким слоем.
Выбор основных материалов для вакуумной инфузии
Все используемые при вакуумной инфузии материалы непосредственно влияют на протекание процесса и качество готового изделия. Однако есть несколько разновидностей, требующих особого внимания и профессионального подхода.
Выбор армирующей ткани
Количество слоев и тип армирующего материала зависят от толщины будущего изделия и требований к его прочности. Применяемые при вакуумной инфузии армирующие материалы можно разделить на несколько больших групп:
- стеклоткани;
- ткани на основе углеволокна;
- арамиды (кевлар);
- базальтовые ткани;
- смешанные материалы.
Сочетание армирующих материалов разных типов позволяет сочетать в одном изделии свойства различных видов тканей. Также можно использовать местные вставки из других материалов для усиления отдельных участков изделия.
Выбор связующего компонента
Сегодня существует большой выбор всевозможных смол на эпоксидной основе, однако не все из них могут применяться при вакуумной инфузии. Используемые полимерные составы должны иметь ряд важных характеристик:
- Низкая степень вязкости – материалы с высокой вязкостью хуже пропитывают армирующую ткань.
- Низкая степень нагревания при отверждении – известно, что при использовании эпоксидной смолы происходит химическая реакция с выделением температуры. Сильный нагрев может негативно сказаться на состоянии других используемых материалов или повредить их.
- Длительное время полимеризации – поскольку процесс вакуумной инфузии протекает достаточно медленно, следует выбирать смолу, которая не затвердеет до момента окончательного пропитывания ткани.
Выбор материалов для герметизации
Ключевым требованием при пропитывании ткани и полимеризации смолы является стабильное поддержание пониженного давления в рабочей зоне. Поэтому выбор материалов, которые предполагается использовать в качестве герметизирующего жгута, имеет большое значение.
Чтобы обеспечить хороший результат, следует тщательно выбирать используемые для приклеивания вакуумной пленки решения. Например, хорошо показали себя в этом качестве материалы от отечественного производителя «Стройполимер» Липлент-О или Липлент-О (шнур).
Они выполнены из бутилкаучуковых составов, выпускаются различной толщины и ширины. Применяемый при их изготовлении материал в состоянии выдерживать нагрузку при пониженном давлении, а нанесенный с обеих сторон клеящий состав обеспечивает отличную адгезию с любыми вакуумирующими пленками и с материалом матрицы. По окончании работ материал легко удаляется, не оставляя следов на поверхностях.
