磁石は、複合材生産を支援: 柔軟な新しい技術高圧真空袋/Lay アップ プロセスを達成するため

注意: 使用前に関連するすべての材料安全データ用紙 (MSDS) を参照してください。個人用保護具 (保護メガネ、手袋、白衣、フルレングスのパンツ、閉じてつま先の靴) を使用します。 1. 材料 20.3 cm х 15.2 cm、ロータリー生地カッターで平織りからす繊維の 6 プライをカットします。注: 平織り生地は不織、ランダム マットを含む他の生地のタイプによって置き換えることができます。炭素繊維は、このメソッドで使用できます。 27.4 に 100 の重量比を用いた最初のエポキシ樹脂、tared バランスに INF (40 g) の重量を量ると、硬化剤を追加する INF (10.96 g) によって樹脂システムを準備します。(5 分) の完全分散まで (37 rad s-1) で主剤/硬化剤混合物に達するとかき混ぜる。注: (1) 樹脂の種類は、ウェット レイアップ真空バッグ プロセスに適した樹脂の任意の種類を代えることが。(2) エポキシ樹脂・硬化剤比率の選択は、樹脂と硬化剤の組み合わせによって異なります。(主剤/硬化剤混合物の重量の 3) の選択は、完成部品と樹脂を出血、ブラシ等の樹脂を残りの量など予想されるゴミの量の目的の繊維体積率に依存します。重量約 34 g、樹脂繊維比 40 に 60 を生地の 6 プライの体重を考慮して選ばれました。 エポキシ樹脂と硬化剤の混合の間に形成のすべての引っ掛けられた空気を削除する樹脂トラップでドガのガレージ (約 15 分)。 2. コンポジット ウェット レイアップ真空バッグ プロセスを使用して磁気圧力を製造 注:図 1複合レイアップの 2.1 2.15 のセクションで記述されている磁気圧力を適用する準備の簡略図を示しています。 実験に必要なすべての材料を準備します。 20-5 N52 ネオジム-鉄-ホウ素 (NdFeB) 永久磁石 (2.54 cm 長さ、2.54 cm 幅、1.27 cm 厚さ)、厚さ 4.76 mm 厚鋼トップ プレート上で磁化を配置します。極性を交互に 5 × 5 の正方形構成で磁石を配置します。配置と永久磁石の配置の間に注意が必要損傷の危険性もあります。 穴あきリリース フィルム (26.7 х 21.6 cm2) のちょうど真ん中に PTFE 離型剤でプレコート 0.3 mm 厚のアルミニウム caul プレート (20.3 х 15.2 cm2) を配置します。 12.7 mm 幅ポリエステル テープにテープ、caul の境界プレート リリース フィルムを使用します。 場所 6.35 mm 厚の表面に 43.2 × 27.9 cm2の領域の周囲の 12.7 mm 広い粘着テープ、61.0 × 61.0 cm2、鋼の下部ツール プレート。 生地を敷設する前に無孔 PTFE コーテッド ガラス繊維離型フィルム (76 μ m 厚) の層で覆われてツール プレートに樹脂のコートを適用します。生地の最初の層を飽和状態にするだけで十分な樹脂を適用します。 布の最初の層を配置、ローラ、し、余分なレジンを絞り出します。 生地の上に追加の樹脂の少量を注ぐとスキージと全体の面積を均等に分散し、繊維ベッドを完全に飽和させます。 手順 2.4 および 2.5 をすべての層 (この場合は 6 プライ).すべての層が樹脂で完全に飽和している各層に樹脂 (~8.5 g) の約同じ量を使用することを確認します。 場所 caul 版穿孔リリース フィルム、剥離フィルムの周囲 0.5 インチ広いポリエステル テープの層が続く、ファイバー母材の上に接続されています。 ファイバー母材に息抜き/ブリーダー布の 2 個を挿入し、息抜き布の上にツイスト ロック真空バルブの下の部分を配置します。弁が余分な樹脂との接触からバルブを保護するために飽和プリフォームから十分にずっとあることを確認します。 粘着性のテープの裏紙を取り出し、それを封印するテープに対してしっかりとそれを押しながらツール板の真空袋を置きます。 真空バルブ、圧力調整器、真空ポンプに接続されている他の側の先頭部分に掃除機のホースの片側を接続します。 バルブの下の部分が、バッグに小さなスリットを入れる穴に真空バルブの上部の部分を挿入し、軽くねじりますの下にバッグのしわが発生しないように、シャットします。 93 kPa (13.5 psi) の一定真空圧力に達すると治療と余分な樹脂の中に生成される任意の揮発性物質を削除するまでは、真空ポンプを起動します。真空システムが無料の漏れであることを確認します。 基本サポート ツール板の 4 つの端をクランプします。底ツール板は、磁気吸引力が移動し、上向きのプレートのため磁石の配置前に動きに対して固定する必要があります。 真空バッグの 60 ° C ~ 5 ° C/分のランプに入る率ツール プレートの温度の上昇が続く (セクション 2.1.1 で準備) 磁石のセットを配置し、常温で 45 分間を治すためにラミネートを許可します。注: (1) 硬化サイクルは選択した樹脂に依存です。(2) シリコーンゴム熱シートは、暖房用ツールのプレートの下に配置されます。 60 ° C で 8 h の硬化後真空バッグを削除し、複合材料積層板を脱型します。注: 磁気加圧により積層板の質の向上を評価するために、外部からの圧力を適用することがなく従来のウェット レイアップ真空バッグ プロセスを用いた積層板のシリーズを作製しました。これらの積層体の品質は、磁気圧力の下で作られたものと比較した.従来のウェット レイアップを用いた積層板の作製手順 2.1.2 に 2.15 真空バッグは、磁石の配置を除いて続いていた。各製造プロセスの再現性を評価するために 2 番目のラミネートを同一条件下で作製しました。 3. 磁気圧縮圧力の測定 機械試験機にロードセルの終わりにトップ プレートを取り付けます。 場所 N52 ネオジム-鉄-ホウ素磁石上部から十分な距離を (少なくとも 25 mm) で置かれる下部可動板の 1 つは、テストの開始にプレートを固定します。注: 磁気力の測定、上部と下部プレートは鋼などの磁性材料から成っている必要があります。 トップ プレートの方へ 1-2 mm/分の低速で底板を上方に移動し、6 Hz のサンプリング レートでリニア可変差動トランス (LVDT) から対応する変位を計測しながら生成した磁力を記録します。注: (1) このテストの速度は、磁石によって生成されるフォースは間の空隙に指数関数的に依存するため重要です。(2) すべての磁気測定は、室温で実行されます。 磁石の上面トップ プレートに触れるまで磁気圧縮力を監視し続けます。 磁気圧縮圧力を磁力磁石の断面積で割って計算します。 4. 樹脂の燃焼・熱重量分析 (TGA) 樹脂の燃焼オフ それぞれからカットの 3 つの標本は、ASTM D2584 11 仕様41に従ってテスト書き込みを樹脂のラミネートします。 別磁器るつぼ内各試験片を置き、るつぼと同様に供試体の重量に注意してください。 るつぼ炉でサンプルを含む場所、炉をオンに、600 ° c の炉の温度を上げる、書き込みオフ約 4 時間のためにガレージを許可します。 炉を切り、慎重に炉の扉を開く、るつぼを削除する前に室温に冷却すること。 クールダウン後、炉から、るつぼを削除し、回収したガラス繊維の重量を量る。注: 繊維は樹脂燃焼オフの間に体重を失う可能性があります。彼らが高温にさらされる繊維の減量の量は、熱重量分析 (TGA) によって決定できます。 熱重量分析 (TGA) TGA を用いた大気圧空気中の温度の増加の関数として繊維の減量を測定します。プラチナのフライパンで繊維のおよそ 30 mg を置き、TGA デバイスにそれをロードします。 15 ° C/分の速度で 600 ° c から 25 ° C 温度を上げて、4 h の温度を保持し、重量のパーセントの減少を計算します。繊維の重量損失のパーセントは、繊維体積率、空隙率計算の中に占めています。注: 600 ° C、平織りとランダム マットの減量で TGA のテスト結果によると本研究で用いたプリフォームは、0.2% 5.46%、それぞれ。 5. ボイドと繊維量分数計算 複合試験片、マトリックス、および繊維の密度を決定します。 一括合成試料の密度を決定するのに懸濁液法42を使用します。注: このメソッドの 2.49 g/cm3の密度と透明な重い液体は、複合試験片は最初浮かぶ重い液体に浸漬するときに使用されます。 3 mL の水を追加することによって重い液体の密度を下げるし、複合試験片がゆっくりと重い液/水混合物の中断を開始するまで、この手順を繰り返します 5 分 105 rad s-1磁気攪拌による溶液の混合します。 供試体は重い液体と水の混合物で中断されたまま、液の濃度が調整されています、一度比重カップを使用して液の濃度を測定します。 ボイドレス樹脂標本を同じ治療法を使用して手順 2.14 と 2.15 で与えられたサイクル ・ 5.1.1.1 5.1.1.2 と同じ手順を使用して硬化樹脂標本の密度を決定を準備します。注: の密度硬化 INF、EPON 標本 1.152 ± 0.003 g/cm3と 1.171 ± 0.003 g/cm3、それぞれ。 10 cm3カップと窒素ピクノ メーター43を使用して、繊維密度を取得します。注: 平織りとランダム マット生地の密度は、2.600 ± 0.003 g/cm3と 2.470 ± 0.004 g/cm3、それぞれ。 繊維や ASTM D2584 1141によると樹脂の重量分率を計算します。 次の ASTM D3171 15 手順44 void と繊維体積率を計算します。(1)(2)(3)どこ樹脂の体積は、は、繊維体積率、ボイド率は、複合材料の密度は、樹脂の密度である繊維の密度であるは、サンプルの重量、および繊維重量です。注: ボイド ボリューム内容の不確実性は、±0.2145に計算されます。このレベルの精度は、積層物がある 1% 未満の低ボイド コンテンツにも複合材料積層板のために十分です。 6. スキャンの電子顕微鏡 (SEM) イメージング それぞれからの 2 つのカット 25.4 mm × 6.4 mm 標本は、積層物および SEM イメージング用速硬化アクリルに埋め込みます。注: 標本は、イメージング用 25.4 mm の試料の長さに沿って積層板の側面 (板厚面) に公開するように埋め込まれています。 30 から 0.04 μ m に至るまで砥粒サイズと埋め込み合成サンプルの表面研磨用研磨機を使用します。 導電性の層を提供するために準備された試料の上に金/パラジウムのスパッタ コート約 5 nm。 サンプル ホルダーに試料を取り付けて、SEM のチャンバーに入れてください SEM イメージング 20 加速電圧などのパラメーターを設定 kV と 25.5 mm の作動距離。 35 X で積層板や様々 な場所で高倍率の複数の画像をキャプチャします。注: 選択した倍率は、積層の厚さの視覚的な比較と同様に、断面積が大きいボイドの評価を使用できます。これらの画像を使用して積層の厚さの正確な測定が可能です。 7. 曲げ特性のキャラクタリゼーション カット 7 各複合から 12.7 ミリメートル広い標本のセットは、ASTM D790 1546ダイヤモンド砥粒の鋸を使用してによると三点曲げ曲げ試験用ラミネート フローリングします。 幅とキャリパーの各試験片の厚さを測定します。 厚比 24:1 スパンを使用し、3 点曲げ試験治具の支持スパンを調整します。3 点曲げ曲げ試験治具に試験片の場所は、機械的検査器で組み立てられました。 2 mm/分のクロスヘッド速度で曲げテストを実行し、試験片の荷重-変形挙動を記録します。 すべての標本を確認し、結果の再現性の確保のため上記の手順を繰り返します。 実験が終わったら、標本39,40の曲げ弾性率と同様に、曲げ耐力を計算します。