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复合材料-第II部分:变化之风搅拌材料R&D

我们对在巴黎举行的大型复合材料展览会的评论的第二部分重点讨论了材料和增强材料方面的新闻。它们包括用于大型零件(例如风轮叶片)的更轻,更坚固的增强材料,并通过热塑性塑料来加速发展,以加速生产。

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今年春季在巴黎举行的大型国际复合材料展览会上,JEC推出的许多树脂和增强材料旨在使成型过程更快,更高效,尤其是对于大型零件(例如风叶片)。热塑性塑料的助熔剂的持续流动反映了这一趋势,因为热塑性复合材料通常比热固性塑料加工速度更快,并且成本更低。在展会上还突出的是用于高温的新型热固性塑料以及基于玄武岩或碳纤维的新型增强材料,其重量和玻璃相比具有其他优势。

 

玄武岩& other fiber news

玄武岩纤维是一种很有前途的新增强材料,现在变得越来越容易获得。俄罗斯的Kamenny Vek已启动了一座新的熔炉,其现有产能250万磅/年,将增加1000万磅/年。玄武岩比E玻璃强20%至30%,但仅重5%,因此使用它可以节省重量和成本。玄武岩生产商还声称,与玄武岩不同,复合材料中的玻璃纤维需要更频繁地维护废物焚化炉。

Kamenny Vek推出了一种新的600 tex玄武岩纤维带,并正在与芬兰的Ahlstrom Glassfibre Oy合作开发用于玄武岩纤维的多功能(多树脂)上浆剂。目标是为风车叶片等很大的零件减轻重量。 Ahlstrom表示,今年将在所有标准商业编织中的玄武岩织物上使用这种新型浆纱,其价格与以前为单一树脂(如环氧,乙烯基酯和聚酯)制成的玄武岩织物的价格相同。 

Technobasalt是一家成立了两年的乌克兰公司,于2004年在乌克兰的Slavuta开始生产玄武岩纤维,该公司生产的连续和切碎玄武岩纤维年产量为130万磅/年。

荷兰的Basaltex最近推出了基于荷兰姊妹公司Masureel编织的玄武岩织物的预浸料。该织物的密度为180至1200 g / m2(gsm)以上,并用阻燃聚酯/聚氨酯浸渍并切成条带。另外一种新的混合型50/50玻璃/玄武岩lenoweave(类似纱布的开放式编织)织物,用于稀松布或增强织物。

Xamax Industries(前身为Sterling Paper)推出了一种ba盐纤维面纱,以保护玻璃纤维拉挤成型件免受划痕,灼伤和其他损害。

JEC也看到了新的碳纤维产品。霍林斯值得&Vose推出了镀镍碳纤维面纱,以防雷击。据报道,使用面纱8000839的复合板已经通过了最高级别的飞机防雷保护(1A区)。

3D碳纤维预成型件的编织工正在处理较厚的部分。瑞典的Biteam AB现在可编织横截面最大为25 x 25 mm的零件,但计划在今年推出新机器时编织横截面大三倍,最长5米的梁。

荷兰的Stork Sp Aerospace展示了一种编织的碳纤维飞机起落架部件,其厚度约为40毫米,已经过喷气战斗机的测试。与通常的锻钢不同,复合材料没有腐蚀问题,交货时间短得多。诀窍不在于捕获气泡。鹳与荷兰航空航天实验室合作,使用先进的超声波3D“C scans”以发现甚至很小的气泡。

在更多实际的碳纤维应用中,三菱化学’的功能产品部开发了一种硅烷涂层碳纤维,该碳纤维正在评估用于汽车制动盘。据报道,未涂覆的碳纤维不是’•适用于潮湿天气的制动器。

JEC的一些新产品展示了制造更重,更轻的碳纤维丝束的能力。体重增加,SGL’德国的Carbon Group推出了首批50k碳纤维丝束,可从SGL Technic购买。

在相反的极端情况下,一些国家的供应商一直在研究将较重的丝束散布成更薄,更轻的带子的方法,因为较重的丝束的制造效率更高。瑞典的Oxeon AB宣称能够从12k,24k或48k的碳纤维丝束制造轻至40 gsm的TeXero单向胶带成为一项突破。

 

热塑性塑料新闻

解决用热塑性树脂浸渍连续纤维的困难的一种解决方案是将热塑性纤维和增强纤维混合成可模制的织物。例如,法国的Schappe Techniques和德国的迪堡的模塑商Thermofusion GmbH赢得了JEC’电动高尔夫球车,该电动高尔夫球车由体积百分比为45%的尼龙12纤维和55%碳纤维制成的可编织预成型坯制成。热塑性预浸料是通过将尼龙和碳纤维编织在一起,然后在封闭的管子内将预成型件进行气囊成型而制成的。该推车的第一版于去年推出,使用环氧树脂,成型周期超过1小时。当对产品的需求猛增时,它以约10分钟的循环时间转化为热塑性塑料。

PPG Industries使用混合有玻璃的专有热塑性纤维作为制造预成型件的粘合剂。可以将两种新的PPG粗纱PF 7009B和PF7024A切成预成型模具,加热以熔化粘合剂,然后冷却以保持其形状。

在其他热塑性塑料新闻中,Phoenix TPC Inc.推出了重量仅为25至30 gsm的超薄热塑性塑料预浸料。 Polystrand Inc.展示了一种新的刚性三明治,该三明治是通过将其PP预浸料和连续玻璃应用于木板刨花板上制成的轻质结构面板而制成的。

热塑性塑料还出现在新型挤出蜂窝芯材料中。据说,比利时索尔维集团(Solvay Group)的Nidacell蜂窝是首个以一步法挤出的蜂窝。苏威正在中试生产260毫米宽的蜂窝板。该过程将一块平板挤出,将其切成平行的条,并在条之间吹断断续续的空气,以打开小室并将条粘贴在一起,形成厚度为0.5至30毫米的蜂窝。

索尔维已尝试使用PVC,PP,PE和工程热塑性塑料进行此过程。单元的大小和形状可以变化。索尔维最近获得了法国Chevigny St. Sauveur的Renolit Ondex Co.的许可,可生产PVC Nidacell蜂窝进行评估。它可以填充聚氨酯泡沫和/或在两面都蒙皮,以制成刚性夹心板。

法国的Nidaplast 蜂窝s推出了Nidapan挤压成型的六边形PP蜂窝状蜂窝芯,在玻璃纤维/ PP纤维增强材料的两侧进行了热焊接。它的厚度为5至150毫米,用于加固胶合板以防止翘曲。 Nidaplast还推出了一种经济的蜂窝芯,称为Nestaplast,上面覆盖有热封膜。

德国ESC扩展结构复合材料有限公司展示了其低成本3D环氧填充芯系统。它是由PET泡沫制成的开放式六边形的柔性网络,其中填充有环氧树脂,然后覆盖有玻璃纤维,芳纶纤维和高强度PE纤维,以增加刚度。据说结果非常悬垂且轻巧,适合RTM以及船体和航空零件的真空注射。

 

更多新纤维& cores

新的玻璃纤维产品包括PPG引入的两种直接拉伸E玻璃纤维(2025和2026),用于拉挤成型和缠绕长丝。

约翰斯·曼维尔(Johns Manville)展示了用于高速SMC成型的新型MultiStar 267粗纱和用于汽车头枕的新型碎玻璃毡MultiStar Mat ES33-0-125。

法国的Saint-Gobain Vetrotex展示了其新型Uniconform连续纤维毡,该毡可在美国进行采样.Uniconform是一种柔软,可变形的毡,重量为600至1200 gsm。它’该公司表示,通过机械而不是化学方式粘合,可以使连续玻璃更好地适应模具的凹凸。因为它没有合成缝合线,所以它’也适用于半透明零件。

欧文斯科宁(Owens Corning)展示了一种名为AcoustiMax的新型轻质玻璃垫,该垫旨在提高汽车内饰部件(如车头衬里,行李箱衬里,门,座椅靠背和包装托盘)的吸声效果。

Ultracor Inc.首次展示了其UltraFlex蜂窝。由碳纤维和环氧树脂,氰酸酯或酚醛制成,Ultraflex具有独特的形状,如嵌套的枫叶,使其顺应弯曲和弯曲而不会塌陷。

另一种核心材料是填充有空心玻璃球的极低密度的环氧树脂复合泡沫糊剂,用于填充空客A380喷气发动机压缩机的风扇叶片。亨斯迈先进材料公司与这款联合开发的劳斯莱斯发动机公司和Univ公司一起,凭借Araldite 1641产品获得了JEC航空航天创新奖。英国谢菲尔德(Sheffield)的风扇叶片通常填充有蜂窝状材料,可起到消音的作用,但这种糊剂更易于涂抹,并且据说可以提供更好的消音效果和较小的振动。

 

新树脂及更多

对于无苯乙烯手糊,德国Cognis开发了新的甲基丙烯酸酯单体,商品名为Bisomer,作为不饱和聚酯中的苯乙烯替代品。其他化工公司也开始向聚酯复合材料制造商销售甲基丙烯酸酯单体稀释剂。

几家公司推出了具有高温或耐火性能的新型环氧树脂。亨斯迈展示了一种新型的多功能环氧树脂,MY0600,由间氨基苯酚制成,可提供较长的适用期以及在航空航天零件中具有高模量。

法国的Mader与United Paint and Chemical Corp.合资成立了公司,’据说是第一种通过M1F1分类的复合材料涂料,具有极低的烟雾和低火焰蔓延。当它燃烧时,唯一的排放物是水蒸气。到目前为止,复合涂料的最高火焰分类为M1F2或F3。 Mader使用获得专利的方法将耐火填料接枝到聚合物上。该产品针对汽车。

日本的宇部工业最近将NASI的商品化(获得NASA许可)称为PETI-330,该产品具有低粘度和高温性能的独特组合。它可在625 F左右的温度下固化,在RTM成型或航空航天或发动机应用的碳纤维预浸料中可承受572 F的高温。

 

认识苯并恶嗪

汉高 ’位于加利福尼亚州Bay Point的航天集团开发了一种新的增韧的热固性树脂,该树脂以苯并恶嗪为基础,具有低粘度和较长的适用期,可用于制造航空航天零件。这个新的树脂系列具有比环氧树脂更好的高温和热/湿性能,性能接近双马来酰亚胺(BMI),但价格便宜得多。苯并恶嗪在室温下也稳定,不需要冷藏或冷冻。

Benzoxazines (a subclass of phenolics) have been known for decades and used in the electronics industry but were not previously marketed for structural aerospace applications. 汉高 ’该树脂的实验室名称是Epsilon。它’s available as a one-part, semi-solid resin for structural prepregs and in liquid two-part formulations for RTM. 汉高 ’的第一个商业应用是用于航空航天工具。

在其他新型模具制造材料中,Hexcel Corp.展示了一种称为HexTool的高温预浸料。它由碳纤维和Hexcel组成’s HexPly M61 BMI树脂。据说它非常坚韧且准各向同性,允许复杂的模具形状。它可以快速加热和冷却,并且可以机加工,因此模具易于​​维修或修改。

据报道,使用法国Euromere公司的新型FSP纤维填充腻子可以更快地制造模具并具有更好的表面光洁度。它基于间苯二甲酸聚酯或乙烯基酯,密度为0.6至0.8 g / cc,是标准腻子的一半。

Several companies showed recently developed water-based mold releases. 汉高 introduced Frekote 901WB last year for large composite parts. Chem-Trend offers Chemlease Hydrolease for multiple releases and Class A finish. And Axel Plastics showed XtendW-7837D, for producing wind blades with a matte finish.

 

风叶片材料

其他新产品也针对风能叶片的新兴领域量身定制。正如四月份报道的那样,欧文斯科宁(Owens Corning)推出了WindStrand单端粗纱和由特殊玻璃制成的针织面料,这种特殊玻璃的强度比E玻璃高35%,刚度高17%。它们允许生产更大的叶片,而无需使用更昂贵的碳纤维。

英国的Gurit(以前是SP Systems)推出了较厚的Sprint Triax预浸料(150至200 mm),以提高风力涡轮机外壳等大型部件的强度。 Sprint Triax是三层环氧膜的预浸料,在两个表面上都有织物。环氧是一种新配方,设计用于在真空袋中加热和压缩时填充织物,而无需高压灭菌器。

真空袋也越来越大,可以成型大型零件,例如无接缝的风叶。加利福尼亚州亨廷顿海滩的Airtech International Inc.推出了Big Blue L-100,这是一个12米宽,五层的带有粘合剂的真空袋。里奇蒙飞机产品公司的姊妹公司Aerovac即将在英国提供10.5米宽的胶卷。

 

新的RTM耗材

几家公司推出了用于树脂传递模塑的新运输介质,以在剥离层和真空袋之间使用。 PGI工业公司(前身为Polymer Group Inc.)推出了Flowmat,这是一种具有渠道的聚酯无纺布,可帮助树脂更快地注入。它由Nida-Core在美国发行。

汉高 ’新型的Hysol EA 9895是一种薄的聚酯湿剥离层,据报道其剥离力比传统剥离层低30%。