拉挤成型中的纤维:拉挤成型制造揭秘

拉挤成型中的纤维:拉挤成型制造揭秘

有一系列材料和组件可用于生产纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料。 

从纤维到树脂再到固化聚合物,有多种选择可供选择。因此,工程师了解制造过程以及每个元素对最终产品的影响非常重要。

FRP 的关键可定制特性之一是纤维。当然,聚合物和树脂是 FRP 制造的另一个高度可定制的组成部分,但这是另一个博客的主题。

除了讨论 FRP 制造中可用的不同纤维外,本文还将举例说明可由不同纤维制成的最终产品,并简要说明拉挤成型制造工艺。 

拉挤工艺 - FRP 是如何制造的

FRP 制造有两种主要形式:挤压成型和拉挤成型。挤出将纤维推过树脂浴,而拉挤成型则相反:它拉动。

除了这一关键差异之外,拉挤成型的成本也更低,并且具有更有利的材料特性,例如耐腐蚀性、更高的拉伸强度和更低的部件重量。

拉挤 FRP 是通过将纤维增强材料拉过树脂浴来制造的。一旦饱和,纤维就会被送入预成型工具,去除多余的树脂并开始产品成型过程。

此后,饱和纤维被拉入模具并固化,准备切割和运出。 

拉挤纤维的类型

工程师可以使用多种光纤,每种光纤都有其独特的特性。项目的最佳选择取决于您的目标和最终产品所需的性能规格。

玻璃纤维

以下是对 FRP 制造中最常用的三种纤维增强材料的解释及其实际应用示例。

玻璃纤维是通过将原材料(硅砂是主要成分)熔化成极其纤细的细丝而制成的。

这些单一的细丝被捆绑在一起形成股线或粗纱,然后将它们拉过树脂浴并固化以制造玻璃钢。

玻璃纤维是几乎所有行业中 FRP 中使用的最常见和最便宜的纤维增强材料,也是最古老的。有大量证据表明大约 4500 年前古埃及人使用玻璃纤维来加固容器和罐子。

如今,玻璃纤维在世界各地生产,用途广泛,但作为 FRP 复合材料的增强材料广受欢迎。

当用于 FRP 时,玻璃纤维可提高拉伸强度、尺寸稳定性以及蠕变、冲击和耐化学性。  

此外,还有一系列具有特定性能特征的特种玻璃纤维。无碱玻璃是其中之一,是一种特殊的电绝缘体。 

尽管玻璃纤维重量极轻,但它比碳纤维(第二种最常见的纤维增强材料)更重且硬度更低。

但是,它更耐冲击并且具有更大的断裂伸长率性能,因此如果您需要具有高耐冲击性的低成本产品,玻璃纤维增​​强材料是一个不错的选择。

玻璃纤维终端产品

作为市场上最常见的纤维增强材料,它在几乎所有行业都有应用。玻璃纤维的使用示例包括:

  • 用于天线外壳、工具手柄、光纤电缆、非导电梯轨等的玻璃纤维管道和管子。
  • 玻璃纤维窗户增强件具有出色的结构和热性能。
  • 海洋应用,特别是 用于造船。
  • 风力涡轮机叶片和可再生能源领域所需的其他部件。

碳纤维

碳含量为90% 或以上的纤维被归类为碳纤维,由一系列前体制成。

然后对这些前体纤维(人造丝、沥青、木质素或聚丙烯腈 [PAN] 仅举几个例子)进行处理、加热、拉伸和碳化,制成用于 FRP 制造的碳纤维。 

与大多数其他纤维相比,碳纤维具有更高的拉伸强度和更轻的重量,但抗冲击性较差,并且在与金属直接接触时会引起腐蚀。

可以通过应用玻璃纤维或环氧树脂的保护层来克服腐蚀问题,但对于具有金属部件的项目要牢记这一点。

根据所使用的前体,所得碳纤维将具有不同的性能特性,但上面列出的一般特性适用于所有迭代。

如果您对碳纤维有任何具体问题或需要准确的性能统计数据,请联系Tencom 的一位专家。

碳纤维终端产品

碳纤维是仅次于玻璃的 FRP 制造中第二受欢迎的增强材料。碳纤维 FRP 的一些示例包括:

  • 汽车车身部件,例如用于高性能超级跑车(如 Corvettes 和兰博基尼)的部件。
  • 燃料电池汽车的氢气罐
  • 运动和娱乐用品,例如钓鱼竿、高尔夫球杆、网球棒、曲棍球棒和自行车。

芳纶纤维(凯夫拉)

芳纶纤维是由聚酰胺纤维形成的合成纤维。芳纶纤维因其在防弹背心中的应用而闻名,通常被称为凯夫拉尔。

正如您对以防弹特性着称的材料所期望的那样,芳纶纤维具有出色的抗冲击性

此外,它的伸长率高于碳(虽然低于玻璃),耐高温,具有出色的耐腐蚀性,重量轻且模量高,使其成为一系列应用的理想增强材料。

芳纶纤维终端产品

  • 防弹保护。不仅用于背心,还用于装甲军用和民用车辆。
  • 需要抗冲击性的自行车轮胎等体育用品。
  • 手机和其他便携式设备的电子外壳。

结论

通过查看拉挤成型制造和一些可用的纤维增强材料,很明显可以根据您的特定需求提供大量定制选项。

无论您的项目是什么,为您的项目选择合适的纤维增强材料都可以让您以更低的成本获得高性能的产品。

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    投稿 2022年11月19日

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