| Тип пленки | Материал основы | Температура, °C | Удлинение, % | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| Низкотемпературная нейлоновая | Полиамид (PA) | До 120 | 350-450 | Вакуумная инфузия, ручное формование |
| Среднетемпературная полиолефиновая | Полиолефин (PO) | 150-180 | 400-450 | Инфузия с термообработкой, печное формование |
| Высокотемпературная | Нейлон модифицированный | 200-205 | 300-400 | Автоклавное формование, препреги |
| Многослойная PE/PA/PE | Полиэтилен-полиамид | До 100 | До 1000 | Многоразовое применение, крупные детали |
| Материал | Структура | Плотность, г/м² | Толщина, мм | Функциональное назначение |
|---|---|---|---|---|
| Сетка экструдированная PE | Полиэтилен с ромбовидными ячейками | 160-200 | 1,5-3,0 | Распределение смолы, отвод воздуха |
| Сетка вязаная полиэфирная | Трикотажная вязка | 150-200 | 2,0-4,0 | Эффективная пропитка сложных форм |
| Жертвенная ткань Peel Ply | Полиамидное волокно | 83-120 | 0,2-0,4 | Формирование поверхности, разделение слоев |
| Дренажная ткань | Нетканый материал | 100-250 | 1,0-2,5 | Впитывание излишков смолы, вакуумирование |
| Материал | Основа | Толщина, мм | Температура, °C | Особенности применения |
|---|---|---|---|---|
| Жгут низкотемпературный | Синтетический каучук | 3-4 | До 120 | Инфузия, формование при комнатной температуре |
| Жгут среднетемпературный | Каучук модифицированный | 3-4 | 150-180 | Процессы с нагревом, ветроэнергетика, судостроение |
| Жгут высокотемпературный | Термостойкий каучук | 3-4 | 200-205 | Автоклавное формование, авиационные детали |
| Разделительная пленка перфорированная | Полиэтилен | 0,03-0,05 | До 100 | Разделение жертвенной ткани и сетки |
Содержание статьи
Назначение вакуумных расходных материалов
Технология вакуумной инфузии представляет современный метод производства полимерных композиционных материалов, где критическое значение имеет правильный подбор вспомогательных материалов. Расходные компоненты обеспечивают герметичность вакуумного мешка, равномерное распределение связующего в армирующем наполнителе и формирование требуемого качества поверхности готового изделия.
Процесс инфузии основан на создании разрежения внутри замкнутого объема, где под действием перепада давлений смола втягивается в сухой пакет армирующих материалов. Для реализации технологии применяют систему взаимосвязанных компонентов: вакуумную пленку, герметизирующие элементы, распределительные сетки, жертвенные ткани и разделительные слои. Каждый материал выполняет специфическую функцию в технологическом цикле.
Вспомогательные материалы позволяют получать композиты с содержанием пор менее одного процента, что обеспечивает высокие механические характеристики ламината. Правильная сборка вакуумного пакета предотвращает образование воздушных включений и обеспечивает оптимальное соотношение смола-наполнитель в диапазоне сорока-шестидесяти процентов по массе.
Вакуумные пленки: типы и характеристики
Полиамидные нейлоновые пленки
Нейлоновые пленки составляют основную группу материалов для вакуумного формования композитов. Эти пленки изготавливаются из полиамида и характеризуются многослойной структурой, обеспечивающей необходимую прочность и эластичность. Низкотемпературные варианты рассчитаны на процессы с максимальной температурой отверждения до ста двадцати градусов Цельсия и применяются при вакуумной инфузии с эпоксидными и полиэфирными связующими холодного отверждения.
Высокотемпературные нейлоновые пленки выдерживают температуры до двухсот пяти градусов Цельсия и предназначены для автоклавного формования препрегов согласно ТУ 2255-009-30189225-2015. Толщина таких пленок составляет от пятидесяти до семидесяти пяти микрометров. Важным параметром является коэффициент удлинения на разрыв, который для низкотемпературных пленок достигает четырехсот процентов, что позволяет формовать детали сложной геометрии без разрыва мешка.
Многослойные композитные пленки
Комбинированные пленки типа полиэтилен-полиамид-полиэтилен обладают повышенной эластичностью с удлинением до тысячи процентов. Такие материалы применяются для многократного использования при формовании крупногабаритных изделий в судостроении и ветроэнергетике. Трехслойная структура обеспечивает герметичность при разрежении до одной атмосферы и устойчивость к проколам от острых краев армирующих тканей.
Перед применением полиамидные пленки необходимо кондиционировать при влажности не менее сорока пяти процентов в течение двенадцати часов. Это предотвращает растрескивание материала при натяжении в процессе вакуумирования. Альтернативно допускается увлажнение пленки другими способами согласно технологической документации производителя.
Распределительные сетки и дренажные материалы
Экструдированные полиэтиленовые сетки
Экструдированные сетки представляют собой отлитые полимерные листы с регулярной структурой ромбовидных ячеек. Материал изготавливается из полиэтилена методом экструзии с последующим формированием отверстий. Плотность таких сеток составляет от ста шестидесяти до двухсот граммов на квадратный метр, толщина варьируется в диапазоне полутора-трех миллиметров.
Основное назначение экструдированных сеток заключается в создании проводящих каналов для распределения связующего по поверхности армирующего пакета. Материал совместим с полиэфирными, винилэфирными и эпоксидными смолами при температурах до ста двадцати градусов. Сетки характеризуются высокой механической прочностью и обеспечивают стабильную толщину каналов распределения по всей площади изделия.
Вязаные полиэфирные сетки
Вязаные распределительные сетки изготавливаются трикотажным способом из полиэфирных нитей. Эти материалы обладают превосходной драпируемостью, что критично при формовании изделий сложной пространственной геометрии. Плотность вязаных сеток составляет сто пятьдесят-двести граммов на квадратный метр при толщине два-четыре миллиметра. Трикотажная структура позволяет материалу повторять сложные контуры оснастки без образования складок и воздушных мостов.
Дренажные впитывающие ткани
Дренажные нетканые материалы выполняют двойную функцию в процессе инфузии. Во-первых, они обеспечивают эффективное удаление воздуха из вакуумного мешка через систему каналов. Во-вторых, материал впитывает избыточную смолу, предотвращая формирование участков с повышенным содержанием связующего. Плотность дренажных тканей варьируется от ста до двухсот пятидесяти граммов на квадратный метр в зависимости от толщины формуемого ламината.
Герметизирующие жгуты и ленты
Структура и состав герметиков
Герметизирующий жгут представляет однокомпонентную термопластичную массу на основе синтетического каучука с наполнителями, определяющими технологические свойства материала. Жгут имеет двусторонний клеевой слой и поставляется на антиадгезионной подложке в виде ленты толщиной три-шесть миллиметров и шириной десять-пятнадцать миллиметров. Основное назначение — создание герметичного соединения между вакуумной пленкой и оснасткой или между слоями пленки.
Материал обеспечивает высокую адгезию ко всем типам вакуумных пленок, металлическим и композитным поверхностям оснастки. В процессе формования жгут частично вулканизируется под действием температуры и давления, однако после завершения цикла легко удаляется с поверхности формы без остаточных загрязнений. Рулоны герметизирующих жгутов имеют длину от семи с половиной до пятнадцати погонных метров.
Температурные классификации
Жгуты классифицируются по максимальной рабочей температуре на три основные группы. Низкотемпературные герметики рассчитаны на процессы до ста двадцати градусов и применяются при инфузии и вакуумном формовании при комнатной температуре. Среднетемпературные жгуты выдерживают нагрев до ста восьмидесяти градусов и используются в производстве лопастей ветрогенераторов и судостроении. Высокотемпературные варианты работают при температурах до двухсот пяти градусов и предназначены для автоклавного формования в авиационно-космической промышленности согласно ТУ 2513-006-30189225-2015.
Герметизирующий жгут укладывается на обезжиренную поверхность оснастки антиадгезионной бумагой наружу по периметру формообразующей поверхности. После снятия защитного слоя вакуумная пленка прикатывается к жгуту с формированием необходимых складок. Критически важно обеспечить отсутствие воздушных пузырей и неплотностей, так как от тщательности укладки зависит герметичность всего вакуумного пакета.
Жертвенные и разделительные ткани
Жертвенные ткани Peel Ply
Жертвенная ткань представляет полиамидный текстильный материал со специальной пропиткой, обеспечивающей низкую адгезию к отвержденному связующему. Основное назначение материала — формирование текстурированной внутренней поверхности композитной детали с контролируемой шероховатостью. Такая поверхность оптимальна для последующих операций вторичного склеивания, нанесения защитных покрытий или декоративной отделки.
Плотность жертвенных тканей Peel Ply составляет от восьмидесяти трех до ста двадцати граммов на квадратный метр при толщине две-четыре десятых миллиметра. Материал поставляется в рулонах различной ширины от семи сантиметров до полутора метров. После завершения процесса отверждения жертвенная ткань легко отделяется от поверхности изделия вместе с распределительной сеткой и другими технологическими слоями. Материал укладывается непосредственно на армирующий пакет с перехлестом десять-двадцать миллиметров.
Перфорированные разделительные пленки
Разделительная пленка выполняет функцию барьера между жертвенной тканью и распределительной сеткой. Материал изготавливается из полиэтилена толщиной тридцать-пятьдесят микрометров и имеет регулярную систему перфорированных отверстий. Перфорация обеспечивает прохождение связующего к армирующему наполнителю при одновременном предотвращении проникновения смолы в распределительную сетку. Это позволяет легко удалить технологические слои после полимеризации композита.
Комбинированные материалы
Современные разработки включают интегрированные материалы, объединяющие функции жертвенной ткани, перфорированной пленки и распределительной сетки в единой структуре. Такие комбинированные материалы значительно сокращают время сборки вакуумного пакета и снижают вероятность технологических ошибок при укладке множественных слоев. Интегрированные системы особенно эффективны при производстве крупногабаритных изделий несложной геометрии.
Подбор материалов для различных методов
Вакуумная инфузия при комнатной температуре
Для процессов инфузии с отверждением при температуре окружающей среды применяют низкотемпературные нейлоновые пленки толщиной пятьдесят-шестьдесят пять микрометров с удлинением триста пятьдесят-четыреста пятьдесят процентов. Распределительные сетки выбирают плотностью сто шестьдесят граммов на квадратный метр для тонкостенных изделий и двести граммов для толстых ламинатов. Герметизирующие жгуты используют с рабочей температурой до ста двадцати градусов толщиной три-четыре миллиметра.
Формование с термообработкой
Процессы с печным отверждением при температуре до ста восьмидесяти градусов Цельсия требуют применения среднетемпературных полиолефиновых пленок. Распределительные сетки должны сохранять стабильность при нагреве, для чего выбирают полиэфирные вязаные варианты плотностью сто пятьдесят-двести граммов на квадратный метр. Герметизирующие жгуты применяют среднетемпературного класса с рабочей температурой до ста восьмидесяти градусов.
Автоклавное формование препрегов
Автоклавные технологии с температурами отверждения сто восемьдесят-двести пять градусов Цельсия и избыточным давлением шесть-восемь атмосфер требуют высокотемпературных вакуумных пленок усиленной конструкции. Применяют нейлоновые пленки толщиной шестьдесят пять-семьдесят пять микрометров с умеренным удлинением триста-четыреста процентов для обеспечения стабильности размеров при высоком давлении. Герметизирующие жгуты выбирают высокотемпературного класса толщиной три-четыре миллиметра с рабочей температурой до двухсот пяти градусов согласно техническим условиям производителей.
При выборе вспомогательных материалов необходимо учитывать совокупность факторов: температурный режим процесса, тип применяемого связующего, геометрию формуемого изделия, требования к качеству поверхности. Несоответствие характеристик материалов технологическому процессу приводит к браку деталей из-за разрыва вакуумного мешка, неполной пропитки армирующего наполнителя или повышенной пористости ламината.
