| Параметр | Значение | Единица измерения | Примечание |
|---|---|---|---|
| Остаточное давление оптимальное | 2–200 | Па | Чем ближе к 2 Па, тем выше вероятность образования паров |
| Глубина вакуума типовая | 0,9–1,0 | бар | Разрежение относительно атмосферного давления, остаточное давление около 10 мбар |
| Допустимое давление для полиэфирных смол | Не менее 50 | мм рт. ст. | Ниже 50 мм рт. ст. стирол начинает закипать при комнатной температуре |
| Вязкость связующего оптимальная | 400–700 | мПа·с (сПз) | Для качественной пропитки армирующих волокон |
| Вязкость связующего максимальная | Не более 600 | мПа·с (сПз) | Выше 600 мПа·с материал пропитывается медленно, образуются пустоты |
| Температура отверждения холодного цикла | 18–25 | °C | Комнатная температура для большинства составов |
| Температура отверждения горячего цикла | 60–100 | °C | Короткий цикл отверждения для ускорения процесса |
| Жизнеспособность смолы минимальная | Не менее 5 | часов | Для крупногабаритных изделий требуется больший запас времени |
| Температура стеклования композита | Tэксп + 30 | °C | Должна превышать температуру эксплуатации минимум на 30°C |
| Проверка герметичности мешка | Падение не более 10 | мм рт. ст. за 5 мин | Тест после отключения насоса на 5 минут |
| Тип смолы | Вязкость, мПа·с | Температура отверждения, °C | Особенности и применение |
|---|---|---|---|
| Эпоксидные смолы общего назначения | 400–700 | 20–25 (холодное), 60–100 (горячее) | Высокая прочность, отличная адгезия, не закипают даже при 1 мм рт. ст., подходят для углеродного и стеклянного волокна |
| Эпоксидные модифицированные | 300–600 | 20–25 (холодное) | Пониженная вязкость за счет разбавителей, увеличенная жизнеспособность до 8–12 часов, для крупногабаритных деталей |
| Полиэфирные ненасыщенные смолы | 400–600 | 18–25 | Содержат стирол (35–45%), закипают при давлении ниже 50 мм рт. ст., низкая стоимость, широкое применение в судостроении |
| Винилэфирные смолы | 350–500 | 20–25 | Промежуточные свойства между полиэфирными и эпоксидными, высокая химическая стойкость, применяются в RTM и инфузии |
| Эпоксивинилэфирные смолы | 400–650 | 60–100 | Эпоксидная основа, содержание стирола 35%, повышенная химическая стойкость в широком диапазоне pH |
| Смолы на основе ЭД-20 с разбавителями | 500–800 | 20–25 | Базовая смола с моноэпоксидными разбавителями, требует проверки прочностных характеристик, бюджетный вариант |
| Высокотемпературные эпоксидные | 300–500 | 120–180 | Температура стеклования 150–200°C, применяются в авиационной промышленности, автоклавное формование |
| Малотоксичные эпоксидные | 350–550 | 20–25 | Пониженная эмиссия летучих веществ, для производства крупных деталей в закрытых помещениях, соответствие экологическим нормам |
| Материал | Характеристики | Назначение | Типовые параметры |
|---|---|---|---|
| Вакуумная пленка многослойная | Структура PE/PA/PE, удлинение до 1000% | Создание герметичного вакуумного мешка вокруг изделия | Температура до 120°C, разрежение до 1 атм, толщина 50–70 мкм |
| Вакуумная пленка высокотемпературная | Устойчивость до 204°C | Формование препрегов, автоклавные процессы | Температура 120–204°C, повышенная прочность |
| Герметизирующий жгут | Липкая лента двусторонняя | Приклеивание вакуумного мешка к матрице, обеспечение герметичности | Толщина 1,5–4 мм, рабочая температура до 180°C |
| Жертвенная ткань нейлоновая | Полиамидное полотно, не прилипает к смоле | Формирование текстурированной поверхности для последующей склейки или окраски | Поверхностная плотность 80–120 г/м², ширина 100–1500 мм |
| Жертвенная ткань полиэфирная | Устойчивость к фенольным смолам | Применение со специфическими связующими | Поверхностная плотность 85 г/м² |
| Перфорированная разделительная пленка | 9 отверстий на 1 см² | Разделение ламината от распределительной сетки, обеспечение гладкой поверхности | Толщина 30–50 мкм, укладывается встык без перекрытия отверстий |
| Проводящая (инфузионная) сетка полиэтиленовая | Структура спаянная или экструдированная | Подача и равномерное распределение смолы в ламинате | Плотность 160–200 г/м², температура до 120°C, допускается перехлест 30–50 мм |
| Дренажная ткань | Поглощающий материал | Удаление воздуха из вакуумного мешка, впитывание излишков смолы | Предотвращает прокол мешка вакуумной сеткой при малой толщине пленки |
| Спиральная трубка полиэтиленовая | Гибкая трубка с открытой спиралью | Передача смолы на распределительную сетку через зазоры между витками спирали | Диаметр 6/8 мм, замыкается в кольцо по периметру |
| Вакуумные соединительные трубки | Прозрачные гибкие шланги | Организация вакуумных каналов и подвода смолы | Диаметр 6–12 мм, устойчивость к смолам и растворителям |
| Ловушка для смолы | Емкость с фильтром | Сбор излишков связующего, защита вакуумного насоса от захвата смолы | Объем 0,5–5 л, интеграция с регулятором вакуума |
- Принцип вакуумной инфузии композитов
- Физические основы процесса создания разрежения
- Технологическая последовательность операций
- Требования к технологической оснастке
- Параметры связующих композиций
- Укладка армирующих материалов
- Организация вакуумного мешка
- Контроль герметичности системы
- Процесс пропитки и отверждения
- Контроль качества готового композита
Принцип вакуумной инфузии композитов
Вакуумная инфузия представляет технологический процесс формования полимерных композиционных материалов, основанный на использовании атмосферного давления для пропитки армирующего наполнителя связующим. Метод относится к закрытым технологиям производства композитов и является разновидностью литья с применением разрежения в формовочной полости.
Сущность процесса заключается в создании разности давлений между окружающей средой и герметизированной рабочей областью. Армирующий материал укладывается в матрицу открытого типа, после чего конструкция герметизируется вакуумной пленкой. При откачке воздуха из замкнутого объема возникает перепад давления, который обеспечивает втягивание жидкого связующего в поры армирующего материала. Процесс продолжается до полного заполнения всех пустот между волокнами, после чего происходит отверждение полимерной матрицы.
Технология получила развитие в аэрокосмической промышленности, где была применена компанией Lockheed Martin Space Systems для производства приборных отсеков ракетных комплексов Trident II D5. Метод обеспечивает снижение производственных затрат при сохранении высоких механических характеристик готовых изделий. В настоящее время вакуумная инфузия применяется в авиастроении, судостроении, ветроэнергетике и автомобильной промышленности для изготовления крупногабаритных силовых элементов конструкций.
Физические основы процесса создания разрежения
Движущей силой процесса вакуумной инфузии является разность между атмосферным давлением и давлением в герметизированной полости. Максимальная теоретическая разность давлений составляет 101325 Па, что соответствует абсолютному вакууму. На практике в рабочей полости поддерживается остаточное давление в диапазоне от 2 до 200 Па, что обеспечивает перепад около 100 кПа.
Скорость пропитки армирующего материала определяется законом Дарси для фильтрации жидкости через пористую среду. Основными факторами, влияющими на скорость процесса, являются вязкость связующего, проницаемость армирующего материала, величина перепада давления и площадь сечения потока. Снижение вязкости связующего и увеличение разрежения приводит к ускорению пропитки, в то время как переход от тканых материалов к однонаправленным лентам замедляет процесс вследствие снижения проницаемости укладки.
Оптимальное остаточное давление для большинства процессов инфузии находится в диапазоне 2-200 Па. При приближении к нижней границе возрастает вероятность образования паров компонентов связующего, что может привести к появлению пористости в композите. Давление 2 Па достигается одноступенчатыми пластинчато-роторными вакуумными насосами с производительностью от 20 до 28 м³/час.
Влияние давления на процесс пропитки
Величина остаточного давления в вакуумном мешке критически важна для качества пропитки. При недостаточном вакууме, когда остаточное давление превышает 100 мм рт. ст., армирующий материал сжимается недостаточно плотно, что приводит к повышенному содержанию связующего в композите и увеличению пористости. Типовая глубина вакуума составляет 0,9-1,0 бар разрежения относительно атмосферного давления, что соответствует примерно 10 мбар остаточного давления в вакуумном мешке.
Для полиэфирных связующих существует ограничение по глубине вакуума. Стирол, входящий в состав полиэфирных смол в количестве от тридцати пяти до сорока пяти процентов, начинает закипать при комнатной температуре, если давление в вакуумном пакете падает ниже 50 мм рт. ст. Это приводит к образованию пузырей и пористости в структуре композита. Эпоксидные связующие лишены данного недостатка и не закипают даже при давлении 1 мм рт. ст., что обеспечивает более глубокий вакуум и лучшее качество пропитки.
Технологическая последовательность операций
Процесс вакуумной инфузии включает несколько последовательных этапов, каждый из которых критически важен для получения качественного композита. Первым этапом является подготовка технологической оснастки, включающая очистку формообразующей поверхности и нанесение разделительного покрытия. Оснастка должна обеспечивать сохранение геометрии при многократном использовании и быть химически инертной к применяемым материалам.
Второй этап представляет укладку армирующих материалов в соответствии с проектной документацией. Каждый слой должен иметь полный контакт с предыдущим слоем и поверхностью оснастки. Недопустимо образование воздушных зазоров, которые в дальнейшем могут стать концентраторами напряжений или заполниться избыточным количеством связующего, снижая прочность изделия.
Третий этап включает укладку технологических слоев. На армирующий материал последовательно укладывается жертвенная ткань, перфорированная разделительная пленка и проводящая сетка для распределения связующего. Одновременно организуются каналы подачи связующего и линии эвакуации воздуха с использованием спиральных и экструдированных трубок.
Стратегия размещения каналов пропитки
Определение оптимального расположения точек подачи связующего и линий эвакуации воздуха представляет сложную инженерную задачу, зависящую от геометрии изделия, типа и ориентации армирующих материалов, вязкости связующего. Для крупногабаритных деталей обычно применяется кольцевая схема, при которой вакуумный канал располагается по периметру матрицы, а точки подачи связующего размещаются внутри вакуумного кольца. Движение смолы осуществляется от центра к периметру, что исключает натекание воздуха в систему.
Перед запуском процесса инфузии крупных изделий рекомендуется проведение численного моделирования для разработки оптимальной стратегии пропитки. Моделирование позволяет определить количество и расположение точек подачи, конфигурацию распределительных каналов, последовательность открытия входных портов и прогнозируемое время заполнения. Опыт предыдущих формований и анализ зафиксированных параметров процесса помогают минимизировать дефекты и оптимизировать технологию.
Требования к технологической оснастке
Технологическая оснастка для вакуумной инфузии должна соответствовать ряду специфических требований, обусловленных особенностями процесса. Материал оснастки обеспечивает сохранение формообразующей поверхности при многократном использовании в условиях механических нагрузок от атмосферного давления и температурных воздействий при отверждении связующего.
Формообразующая поверхность должна допускать нанесение антиадгезионного покрытия, обеспечивающего отделение готового изделия без повреждения поверхности. Материал оснастки химически нейтрален к компонентам связующего и не вступает в реакции, которые могут привести к изменению свойств композита или повреждению оснастки.
Формообразующая обшивка оснастки должна сохранять герметичность при вакуумном формовании во всем температурном диапазоне эксплуатации. Выводы крепежных элементов на рабочие поверхности не допускаются, так как они нарушают герметичность системы и могут стать источником утечки вакуума. Перед началом работы оснастка подлежит тщательному осмотру на наличие повреждений, трещин и сколов с последующим устранением дефектов.
Отбортовка и фланцевая зона
Важнейшим элементом оснастки является отбортовка - площадка шириной от семидесяти до ста миллиметров по периметру матрицы. Отбортовка служит для размещения герметизирующего жгута и обеспечения надежной герметизации вакуумного мешка. Поверхность отбортовки должна быть ровной, гладкой и очищенной от загрязнений. Перед приклеиванием герметизирующего жгута поверхность обрабатывается обезжиривающими составами для обеспечения максимальной адгезии.
Параметры связующих композиций
Процесс вакуумной инфузии предъявляет специфические требования к свойствам связующих композиций. Три критических параметра определяют пригодность связующего для инфузии: вязкость, жизнеспособность и экзотермичность реакции отверждения.
Вязкость связующего при рабочей температуре не должна превышать 400-700 мПа·с для обеспечения качественной пропитки многослойных армирующих материалов. Высоковязкие составы с вязкостью выше 600 мПа·с пропитывают материал медленно и склонны к образованию незаполненных пустот как внутри композита, так и на его поверхности. Для сравнения, вязкость немодифицированных базовых эпоксидных смол типа ЭД-20 начинается с 12000 сПз, что делает невозможным их применение без специальных разбавителей.
Жизнеспособность и время гелеобразования
Жизнеспособность связующего особенно критична при пропитке крупногабаритных изделий, где необходимо обеспечить завершение процесса до начала желатинизации. Минимальное время гелеобразования для инфузионных смол составляет пять часов, а для особо крупных конструкций может потребоваться восемь-двенадцать часов. Вязкость связующего начинает возрастать задолго до момента гелеобразования, поэтому состав выбирается с достаточным запасом по времени жизнеспособности.
Быстрое гелирование смолы приводит к тому, что инфузия не успевает достичь удаленных участков формы, в результате чего образуются непропитанные зоны. Для крупногабаритных деталей применяются специализированные инфузионные системы с пролонгированным временем жизнеспособности и низкой начальной вязкостью.
Экзотермический пик при отверждении
При вакуумной инфузии связующим пропитывается сразу весь набор армирующих материалов, толщина которого может достигать десяти миллиметров и более. Высокий экзотермический пик может привести к перегреву массы полимера, что вызывает разрушение матрицы, расплавление пластиковых трубок и вакуумной пленки, а в крайних случаях создает пожароопасную ситуацию. Для инфузии разработаны специальные связующие композиции с низким экзотермическим пиком, у которых реакция полимеризации протекает медленно с минимальным высвобождением тепла.
Укладка армирующих материалов
Качество укладки армирующих материалов определяет механические характеристики готового композита и эффективность процесса пропитки. Армирующие полотна раскраиваются в соответствии с технологической документацией с учетом ориентации волокон для обеспечения требуемой прочности и жесткости в расчетных направлениях.
Слои укладываются последовательно до достижения проектной толщины стенки изделия. Технология вакуумной инфузии позволяет использовать клеевые аэрозольные составы для временной фиксации тканей на вертикальных и наклонных участках оснастки. Применение фиксирующих спреев предотвращает смещение слоев в процессе укладки последующих материалов и размещения технологических компонентов.
Направление волокон в каждом слое определяется расчетом напряженно-деформированного состояния конструкции. Типичные схемы укладки включают однонаправленные слои с ориентацией 0 и 90 градусов, а также диагональные слои под углами плюс-минус 45 градусов. Чередование слоев различной ориентации обеспечивает изотропию свойств в плоскости изделия и оптимальное распределение нагрузок.
Предотвращение дефектов укладки
Критически важным является обеспечение полного контакта между слоями армирующего материала и между первым слоем и поверхностью оснастки. Образование воздушных зазоров, называемых мостами, недопустимо, поскольку в процессе вакуумирования эти области не будут прижаты к оснастке. В лучшем случае зазоры заполнятся избыточным количеством связующего, что снизит прочностные характеристики, в худшем - образуют полости, являющиеся концентраторами напряжений и источниками разрушения при эксплуатационных нагрузках.
Для тканых материалов в местах стыков допускается как встык, так и с небольшими перехлестами. При использовании однонаправленных лент перехлесты должны быть минимизированы для предотвращения локального увеличения толщины и неравномерности содержания волокна по площади изделия.
Организация вакуумного мешка
Формирование вакуумного мешка является одной из наиболее ответственных операций технологического цикла. Вакуумная пленка должна обеспечивать полную герметичность системы при сохранении достаточной эластичности для облегания сложных геометрических форм изделия.
Расчет необходимого размера вакуумной пленки критически важен для успешного выполнения процесса. Недостаточный размер приводит к натяжению пленки и образованию мостов, что может стать причиной разрыва в процессе создания вакуума или отверждения связующего. Рекомендуется предусматривать запас вакуумного материала в тридцать-сорок процентов от площади поверхности для изделий сложной формы.
Технология установки вакуумного мешка
Процесс установки вакуумного мешка начинается с размещения герметизирующего жгута по периметру отбортовки оснастки. Защитная бумажная лента на жгуте временно остается на месте, что позволяет предварительно позиционировать вакуумную пленку без преждевременного приклеивания. Пленка раскладывается над оснасткой с запасом материала, после чего защитная лента удаляется на отдельных участках для поэтапного приклеивания.
Избыточная вакуумная пленка аккуратно закладывается в складки в местах наибольшей кривизны поверхности. Формирование складок требует определенного навыка и опыта для обеспечения равномерного распределения материала без натяжения. После полного приклеивания пленки к герметизирующему жгуту складки дополнительно фиксируются малыми участками жгута для предотвращения их распрямления под действием вакуума.
Интеграция штуцеров и портов
В вакуумную пленку интегрируются штуцеры для подключения вакуумных линий и подачи связующего. Штуцеры герметизируются с помощью специальных уплотнительных элементов и дополнительных участков герметизирующего жгута. Место прохода штуцера через пленку является потенциальной зоной утечки, поэтому требует особого внимания при герметизации.
Вакуумные линии подключаются через ловушку для смолы, которая предотвращает попадание связующего в вакуумный насос. Ловушка представляет емкость объемом от половины до пяти литров с фильтрующим элементом. Современные системы интегрируют ловушку с регулятором глубины вакуума, что упрощает настройку и контроль параметров процесса.
Контроль герметичности системы
Проверка герметичности вакуумного мешка является обязательной процедурой перед началом инфузии. Тест проводится после полной сборки вакуумной системы путем создания рабочего вакуума с последующим отключением насоса. Манометр, установленный на вакуумном резервуаре-улавливателе, позволяет контролировать изменение давления в системе.
Критерием приемлемой герметичности является падение вакуума не более чем на десять миллиметров ртутного столба за пять минут наблюдения. Превышение данного значения указывает на наличие утечек, которые должны быть обнаружены и устранены. Типичные места утечек включают недостаточно плотное прилегание жгута к поверхности оснастки, повреждения вакуумной пленки, негерметичность соединений штуцеров.
При наличии утечек в вакуумном мешке армирующий материал сжимается неравномерно, что приводит к образованию пористости в готовом композите. Увеличение пористости на один процент снижает прочностные характеристики приблизительно на десять процентов. Кроме того, утечки воздуха в процессе инфузии могут полностью остановить движение связующего, делая невозможным завершение пропитки.
Методы обнаружения утечек
Для обнаружения мест утечки при визуальном осмотре обращают внимание на участки вакуумного мешка, которые не полностью прилегают к поверхности армирующего материала. Характерными зонами утечек являются области прохождения штуцеров, углы и ребра изделия сложной формы, участки с множественными складками пленки.
Дополнительным методом обнаружения утечек является использование мыльного раствора, который наносится на подозрительные участки при работающем вакуумном насосе. Места утечек обнаруживаются по образованию пузырей. После локализации дефекта производится его устранение путем наложения дополнительных участков герметизирующего жгута или заплат из вакуумной пленки с перекрытием поврежденной зоны.
Процесс пропитки и отверждения
Перед началом пропитки связующее подвергается дегазации в вакуумной камере при давлении один бар в течение двадцати-тридцати минут. Дегазация удаляет растворенный воздух из жидкого связующего, что предотвращает образование пузырьков при последующей пропитке армирующего материала в условиях разрежения.
После дегазации емкость со связующим размещается вблизи оснастки, подготовленные трубки подачи вставляются в связующее, и краны подачи приоткрываются. Скорость подачи связующего регулируется таким образом, чтобы движение в распределительной сетке было постоянным, но не опережало скорость пропитки основных слоев армирующего материала. Слишком быстрая подача приводит к неравномерному распределению связующего и образованию непропитанных зон.
Контроль процесса пропитки
В процессе инфузии вакуумный насос работает непрерывно для поддержания постоянного разрежения в системе. Визуальный контроль продвижения фронта пропитки осуществляется через прозрачную вакуумную пленку. Для крупногабаритных деталей типичное время полной пропитки составляет от тридцати пяти минут до нескольких часов в зависимости от толщины пакета, типа армирующих материалов и вязкости связующего.
По завершении пропитки все краны подачи связующего перекрываются, но вакуумный канал остается открытым минимум тридцать минут для удаления избытков связующего и обеспечения полного заполнения всех пор. Грязная емкость с остатками связующего убирается, после чего перекрывается канал слива в ловушку. Вакуумный насос может быть отключен только после начала гелеобразования связующего.
Режимы отверждения композита
Отверждение связующего может проводиться при комнатной температуре или с применением термической обработки. Холодное отверждение при температуре восемнадцать-двадцать пять градусов Цельсия обеспечивает приемлемый цикл для большинства инфузионных систем. Полное отверждение при комнатной температуре достигается через двадцать четыре часа, после чего возможна разборка вакуумного пакета и удаление технологических материалов.
Для изделий, эксплуатируемых при повышенных температурах, или для сокращения производственного цикла применяется горячее отверждение при температуре шестьдесят-сто градусов Цельсия. Термическая обработка может проводиться в термокамере или с использованием нагревательных элементов, интегрированных в оснастку. Горячее отверждение обеспечивает получение максимальных прочностных характеристик и температуры стеклования полимерной матрицы.
Все связующие системы без исключения демонстрируют улучшение свойств при проведении постотверждения. Термическая обработка готового изделия при температуре, превышающей температуру основного отверждения на двадцать-тридцать градусов, обеспечивает набор максимальных прочностных свойств полимерной матрицы. Постотверждение особенно важно для ответственных конструкций в авиационной и аэрокосмической промышленности.
Контроль качества готового композита
После завершения отверждения и удаления вакуумного пакета производится контроль качества полученного композита. Визуальный осмотр позволяет выявить поверхностные дефекты, непропитанные участки, области с избыточным содержанием связующего. Поверхность изделия со стороны вакуумного мешка имеет текстуру, определяемую жертвенной тканью, что обеспечивает необходимую шероховатость для последующих операций склейки, шпатлевания или нанесения лакокрасочных покрытий.
Неразрушающий контроль внутренней структуры композита проводится ультразвуковыми методами для обнаружения расслоений, пористости и непропитанных зон. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет выявить внутренние дефекты на всей толщине изделия без нарушения его целостности. Для ответственных конструкций может применяться рентгеновский контроль, обеспечивающий визуализацию внутренней структуры композита.
Механическая обработка изделия
Готовое изделие подвергается механической обработке согласно технологической документации. Обработка включает удаление технологических припусков армирующего материала по периметру детали, сверление монтажных отверстий, фрезерование сопрягаемых поверхностей. При механической обработке композитов применяются специальные режимы резания и инструмент с алмазным напылением для предотвращения расслоения и обеспечения чистоты обработанной поверхности.
Особое внимание уделяется обработке кромок и отверстий, которые являются зонами концентрации напряжений при эксплуатационных нагрузках. Качество обработки кромок определяет долговечность и надежность композитной конструкции. Современные технологии предусматривают использование систем числового программного управления для обеспечения точности размеров и геометрии обработанных поверхностей.
Часто задаваемые вопросы
Вакуумная инфузия обеспечивает повышение прочностных характеристик композита в полтора-два раза по сравнению с ручной выкладкой. Это достигается за счет оптимального соотношения волокна к смоле, снижения пористости и равномерного распределения связующего по всему объему изделия. Атмосферное давление обеспечивает плотное прилегание слоев и вытеснение воздуха, что невозможно достичь при ручном формовании.
Вязкость немодифицированной эпоксидной смолы ЭД-20 составляет около двенадцати тысяч сантипуаз, что значительно превышает допустимый диапазон четыреста-семьсот сантипуаз для инфузии. Высоковязкое связующее не способно проникнуть в поры армирующего материала под действием вакуума, что приводит к образованию непропитанных зон и пустот. Для вакуумной инфузии требуются специальные низковязкие составы или модифицированные системы с добавлением разбавителей.
Основными вспомогательными материалами являются: вакуумная многослойная пленка для создания герметичного мешка, герметизирующий жгут для приклеивания пленки к оснастке, жертвенная ткань для формирования текстуры поверхности, перфорированная разделительная пленка, проводящая сетка для распределения связующего, спиральные трубки для организации каналов подачи смолы и эвакуации воздуха. Все эти материалы являются расходными и удаляются после завершения процесса.
Оптимальное остаточное давление определяется типом связующего и его склонностью к образованию паров. Для эпоксидных связующих можно создавать глубокий вакуум до двух паскалей, так как они не закипают даже при остаточном давлении один миллиметр ртутного столба. Для полиэфирных смол давление не должно опускаться ниже пятидесяти миллиметров ртутного столба во избежание закипания стирола. Оптимальный диапазон для большинства процессов составляет от двух до двухсот паскалей остаточного давления.
Минимальная жизнеспособность инфузионного связующего должна составлять не менее пяти часов при рабочей температуре. Для крупногабаритных изделий требуется увеличение жизнеспособности до восьми-двенадцати часов для обеспечения полной пропитки всех участков до начала желатинизации. Важно учитывать, что вязкость связующего начинает возрастать задолго до момента гелеобразования, поэтому состав выбирается с запасом по времени жизнеспособности.
Дегазация связующего в вакуумной камере удаляет растворенный воздух из жидкого полимера. При создании вакуума в процессе инфузии недегазированное связующее может начать выделять пузырьки воздуха, что приведет к образованию пористости в структуре композита. Дегазация проводится при давлении один бар в течение двадцати-тридцати минут до полного прекращения выделения пузырьков из объема связующего.
Утечки в вакуумном мешке приводят к нескольким типам дефектов. Основной проблемой является образование пористости вследствие неравномерного сжатия армирующего материала и попадания воздуха в зону пропитки. Увеличение пористости на один процент снижает прочность композита примерно на десять процентов. Кроме того, значительные утечки могут полностью остановить движение связующего, делая невозможным завершение пропитки удаленных участков изделия.
Винилэфирные смолы представляют ненасыщенные полиэфиры с улучшенными свойствами, занимающие промежуточное положение между полиэфирными и эпоксидными смолами. Эпоксивинилэфирные смолы имеют эпоксидную основу и содержат стирол в количестве около тридцати пяти процентов. Оба типа обладают высокой химической стойкостью, но эпоксивинилэфирные смолы демонстрируют лучшую стойкость в широком диапазоне значений pH и более высокую температуру стеклования.
