تزریق یک تیغه توربین بادی بزرگ با رزین اپوکسی مستلزم آن است که رزین به اندازه کافی گرم باشد تا به راحتی در حصیر فیبر جریان یابد، اما نه آنقدر داغ که شروع به سخت شدن زودرس کند. یک بخاری غوطهوری PTFE در دیگ رزین باید گرمای ملایم، یکنواخت و بهطور اساسی بدون فلز{1}}برای جلوگیری از کاتالیزور واکنشهای ناخواسته فراهم کند. در فرآیند قالب گیری انتقال رزین با کمک خلاء (VARTM)، کیفیت کامپوزیت نهایی به همان اندازه که به خود خلاء بستگی دارد به دمای رزین پایدار نیز بستگی دارد.
نقش پیش گرم کردن در VARTM
در VARTM، رزین در یک دیگ تغذیه نگه داشته می شود، گاهی اوقات در خلاء، و سپس به یک قالب حاوی تقویت کننده الیاف خشک کشیده می شود. پیش گرم کردن رزین ویسکوزیته آن را کاهش می دهد و به آن اجازه می دهد تا الیاف را به سرعت و به طور کامل خیس کند. دمای هدف معمولی بسته به سیستم رزین از 30 درجه تا 60 درجه متغیر است. با این حال، بسیاری از رزینهای ترموست-بهویژه اپوکسیها، پلیاسترها، و استرهای وینیل{6}}حاوی کاتالیزورها یا سختکنندههایی هستند که هم به دما و هم به آلایندههای شیمیایی بسیار حساس هستند.
چرا هیترهای PTFE برای پیش گرم کردن رزین ترجیح داده می شوند؟
اگر از یک بخاری غوطه وری با روکش فلزی معمولی- (مس، فولاد ضد زنگ، یا Incoloy) استفاده شود، یون های فلزی مانند مس یا آهن می توانند در رزین حل شوند. این یون ها به عنوان کاتالیزورهای ناخواسته عمل می کنند و واکنش گرمازایی را تسریع می کنند. نتیجه کوتاه شدن عمر گلدان، ضخیم شدن زودرس و به طور بالقوه گرمازدگی شدید داخل دیگ رزین است. الفپیش گرمایش رزین VARTM بخاری PTFEراه حل به طور کامل از این امر جلوگیری می کند. پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) از نظر شیمیایی بی اثر است و هیچ یون فلزی کاتالیزوری آزاد نمی کند. این به مهندسان فرآیند یک پنجره کاری قابل پیش بینی و پایدار برای تزریق می دهد.
چگالی کم وات از ژل شدن موضعی جلوگیری می کند
یکی از ویژگی های مهم طراحی هیترهای غوطه وری PTFE برای پیش گرمایش رزین، چگالی وات کم است. چگالی وات استاندارد برای این کاربرد کمتر یا مساوی 0.5 W/cm² است. در این سطح، گرما در سطح وسیعی پخش می شود، بنابراین رزین بلافاصله در مجاورت غلاف بخاری بیش از حد گرم نمی شود. گرمای بیش از حد موضعی در غیر این صورت باعث ژل شدن رزین کاتالیز شده به نقاط سخت و نامحلول می شود. این نقاط سخت می توانند شکسته شوند، خطوط تزریق را مسدود کرده و پر شدن قالب را خراب کنند. چگالی کم وات گرمایش یکنواخت رزین را بدون تخریب حرارتی تضمین می کند.
سطح تمیز و غیر چسبنده برای تغییرات دستهای-
سطح صاف و نچسب بخاری PTFE از چسبیدن و سخت شدن رزین بر روی بخاری جلوگیری می کند. بین تغییرات دسته ای یا قالب، بخاری را می توان به سرعت با یک پاک کردن حلال ساده یا جدا کردن هر لایه باقیمانده{2}} تمیز کرد. این کار زمان خرابی را کاهش می دهد و آلودگی متقابل بین فرمولاسیون های مختلف رزین را از بین می برد.
نکته فرآیند: از کنترلکننده دمای سطح شیب دار-خیساندن استفاده کنید
یک کنترلکننده خاموش{0} استاندارد میتواند باعث افزایش حرارتی شود که در مورد رزینهای کاتالیز شده خطرناک است. اکیداً توصیه میشود که یک کنترلکننده دمای خودکار با نمایه سطح شیب-خیساندن. عملکرد رمپ به آرامی دمای رزین را (مثلاً 1-2 درجه در دقیقه) از محیط به دمای تزریق هدف افزایش می دهد. سپس خیساندن آن دما را ثابت نگه می دارد. این رویکرد ملایم از شوک حرارتی جلوگیری می کند و از نقاط داغ موضعی که می توانند گرمازدگی زودرس را ایجاد کنند، جلوگیری می کند. در ساخت کامپوزیت، چند درجه بیش از حد بالاست و رزین به یک بلوک جامد در داخل گلدان تبدیل میشود{11}}یک رویداد پرهزینه و خطرناک.
مدیریت خطرات واکنش گرمازا
درمان اپوکسی گرمازا است. هنگامی که واکنش شروع می شود، گرمای خود را تولید می کند. بخاری غوطه ور نباید انرژی اضافی اضافه کند که می تواند یک واکنش فرار را آغاز کند. به همین دلیل، بخاریهای PTFE برای پیشگرمسازی رزینی اغلب به حفاظت در برابر دمای بیش از حد، مانند یک ترموکوپل جداگانه یا یک فیوز حرارتی مجهز هستند. اگر دمای رزین از حد مطمئن (معمولاً 70 تا 80 درجه برای اکثر اپوکسی ها) فراتر رفت، کنترل کننده باید بتواند به طور خودکار گرمایش را خاموش کند. بنابراین، انتخاب بخاری و استراتژی کنترل دما از هم جدا نیستند.
نتیجه گیری: گرمایش دقیق برای کامپوزیت های بی عیب و نقص
بخاریهای غوطهوری PTFE منبع گرمایی دقیق و غیر آلودهکنندهای را ارائه میکنند که به VARTM اجازه میدهد کامپوزیتهای بیعیب و بدون حباب- تولید کند. با حذف کاتالیز یون فلزی، حفظ چگالی وات پایین برای جلوگیری از ژل شدن، و ارائه یک سطح نچسب قابل تمیز کردن، سه خطر حرارتی اولیه در پیش گرم کردن رزین را برطرف می کنند. در قالبگیری VARTM، کنترل دما به اندازه خود خلاء بسیار مهم است-بدون هر دو، کامپوزیت از حفرهها، لکههای خشک یا درمان ناقص رنج میبرد. یک بخاری PTFE که به درستی مشخص شده است، همراه با یک کنترلر رمپ-خیساندن، تولید قطعات قابل تکرار و کیفیت بالا را تضمین میکند.
