مقدمه:
از جمله عیوبی که درهنگام استفاده از رزین های ترموست به عنوان ماتریس در ساخت قطعات کامپوزیتی وجود دارد می توان به تردی(Brittleness) ، سیکل پخت طولانی (Cure cycle) و عدم امکان بازیافت ضایعات و قطعات ضایعاتی اشاره کرد.
به منظور رفع این محدودیت ها، بهبود خواص مکانیکی و کاهش مشکلات موجود در فرآیند ساخت قطعات کامپوزیتی، مطالعه بر روی رزین های ترموپلاستیک از سال 1980 بسیار مورد توجه قرار گرفته است(الیاف هیبریدی و انواع آن). از طرفی ویسکوزیته بالای رزین های ترموپلاستیک (500 تا 5000 پاسکال ثانیه) خود به بروز مشکلاتی در فرآیند ساخت منجر میگردد.
عدم آغشته سازی(Impregnation) کامل و یکنواخت الیاف تقویت کننده با رزین مذاب یکی از جدی ترین مشکلات فرآیند ساخت قطعات کامپوزیتی با پایه ترموپلاستیک میباشد. معمولا برای غلبه بر این مشکل میبایست دما و فشار فرآیند تا حد زیادی افزایش یابد که این خود سبب افزایش هزینه های فرآیند ساخت می شود.
از این رو فرآیندهای جدید ساخت به استفاده از نخ های هیبریدی در ساخت قطعات کامپوزیتی روی آورده است. در این فرآيند به دلیل اختلاط مناسب الیاف تقویت کننده و الیاف ترموپلاستیک در ساختار نخ هیبریدی، الیاف ترموپلاستیک پس از ذوب مسیر بسیار کوتاهی را جهت آغشته سازی الیاف تقویت کننده طی خواهد کرد. بنابر این قطعات تولید شده با آغشته سازی و یکنواختی مناسب و در عین حال در فشار و دمای پایین تولید میشود. طول مسیر حرکت مذاب ترموپلاستیک به منظور آغشته کردن الیاف شیشه، در نخ های کومینگل(Commingle) حدود 50 میکرون میباشد.
قرارگیری چندین نوع الیاف دریک بافت تشکیل بافت هیبریدی می دهد. از انواع این بافتها می توان به هیبرید کربن، هیبرید آرامید اشاره کرد. استفاده از الیاف هیبریدی بدلیل اقتصادی بودن آن یک روش برای تولید قطعات ترموپلاستیک محسوب می شود. یک نخ هیبریدی از اختلاط و یا چینش الیافی مانند الیاف شیشه به عنوان تقویت کننده و الیاف ترموپلاستیک مانند پلی پروپیلن به عنوان ماتریس تشکیل شده است. نخ هیبریدی به نوعی یک محصول نیمه نهایی (Semi finished product) محسوب میشود.
انواع الیاف هیبریدی
نخ های هیبریدی از جنبه چینش الیاف تقویت کننده و الیاف ماتریس در کنار یکدیگر به انواع مختلفی تقسیم میشوند. در ادامه به چند نوع چینش پرکاربرد الیاف هیبریدی اشاره میشود. جدول 1چهار نوع چینش الیاف هیبریدی را نشان میدهد.
جدول 1: انواع ساختمان نخ های هیبریدی
نخ هیبریدی کنارهم(side by side)
در این نوع نخ، الیاف تقویت کننده و ترموپلاستیک به طور موازی در کنار یکدیگر قرار میگیرند(شکل 1). در این نوع نخ، الیاف تقویت کننده و الیاف ترموپلاستیک به طور موازی در کنار یکدیگر قرار می گیرند و یا به عبارتی به موازات یکدیگر پیچیده میشوند. در این نمونه از نخ های هیبریدی، اختلاط رشته ای میان الیاف ها دیده نمیشود. هرچند که برای در کنار هم جفت شدن و بر هم نخوردن ساختار ممکن است تاب مختصری به نخ هیبرید داده شود. تولید این نوع نخ توسط یک ماشین فاخ پیچی ساده نساجی انجام میشود.
شکل1: نخ هیبریدی ساید بای ساید (کنار هم)
نخ هیبریدی کومینگل(Commingled(COM))
در این نوع نخ الیاف تقویت کننده و ماتریس به کمک جت هوا با همدیگر مخلوط شده و در هم پیچیده میشود. تولید نخ های هیبریدی کومینگل معمولا به کمک فن آوری تکسچرایزینگ هوا (Air textured Commingled) انجام میشود(شکل 2 و 3).
شکل2: نخ هیبریدی air textured comingled
شکل3: کامینگلد
در این روش الیاف نخ تقویتی و الیاف نخ ترموپلاستیک اختلاط بیشتری پیدا میکنند. در واقع در نخ هیبرید Commingle، الیاف ترموپلاستیک و تقویتی بصورت تک به تک با هم تماس دارند و به جای قرار گرفتن یک نخ ترموپلاستیک و یک نخ تقویتی بصورت موازی در کنار هم(SBS) ، فیلامنت های هر نخ از هم باز شده و با هم مخلوط می شوند. ساخت این نوع نخ به جت هوا(Air jet) نیاز دارد.
در نخ COM آغشتگی بهتری بوجود میآید و هر تک لیف تقویتی کامپوزیت در میان رزین واقع میشود. در حالی که در نخ SBS احتمال نفوذ رزین در میان الیاف کمتر بوده و آغشتگی کلی الیاف کمتر است.
نخ هیبریدی (KEMAFIL technology(KEM))
در این نوع نخ هیبریدی، نخ فیلامنتی ترموپلاستیک در وسط و نخ فیلامنتی تقویت کننده پیرامون آن و بصورت موازی با یکدیگر قرار گرفته اند. دسته ای از فیلامنت های ترموپلاستیک بصورت غلاف، نخ هیبریدی مذکور را احاطه میکنند.
شکل 4: نخ هیبریدی kem
نخ هیبریدی بافته(Braided hybrid Yarn)
در این نوع نخ هیبریدی الیاف تقویت کننده و الیاف ترموپلاستیک به روش خاصی بافته می شود. این نوع نخ را می توان با چند نخ و با زاویه های متنوعی بافت. شکل شماره 5 این نوع نخ که خود ترکیبی از نخ های بافته شدهی ترموپلاستیک و نخ های تقویت کننده هستند را نشان می دهد. این نوع نخ بصورت مدور و رشته ای و یا بصورت پارچه ای بافته می شود. فرآیند Braiding از روش های قدیمی نساجی است که برای تولید محصولاتی مانند طناب استفاده میشود. این فرآیند به طور کلی به دو دسته دو بعدی و سه بعدی تقسیم میشود. در فرآیند دو بعدی نخ های هیبریدی پیرامون یک هسته مرکزی بافته میشود. در صورتیکه در فرآیند سه بعدی، یک ساختار کاملا یکپارچه بدون استفاده از هسته مرکزی تولید میشود(شکل 6).
شکل5: نخ هیبریدی پارچه ای بصورت استوانه ای و پارچه ای
شکل6: 3D Braiding
نخ هیبریدی(Friction Spinning(fs))
در این نوع از نخ های هیبریدی، با استفاده از فرآیند ریسندگی اصطکاکی، الیاف تقویت کننده هسته نخ هیبریدی را تشکیل میدهد و الیاف ترموپلاستیک بعنوان غلاف پیرامون هسته مرکزی پیچیده میشود(شکل 7).
شکل7: نخ هیبریدیfs
نخ هیبریدی(Schappe technology(SCH))
در این نوع نخ ها که به کمک فن آوری Schappe تولید می شود. مخلوطی از الیاف کوتاه و استیپل تقویت کننده و ترموپلاستیک، توسط فیلامنت هایی از نوع ترمو پلاستیک در برگرفته شده است. این نوع نخ نیز همانند نخ های هیبریدی تکسچرایز شده توسط فشار هوا از درجه اختلاط بالایی بین الیاف تقویت کننده و ترموپلاستیک برخوردار است. برخی منابع این نوع نخ هیبریدی را در دسته بندی نخ های کومینگل جای داده اند(شکل 8).
شکل8: نخ هیبریدی SCH و COM
به این مقاله امتیاز بده
[ratings]
مقاله قبلی سایت را می توانید اینجا بخوانید
همچنین شما دوست عزیز و متخصص نیز می توانید مقالات خود را با اسم خودتون (شرکت، اشخاص و مخترعان) به همراه تبلیغ محصولات و خدمات خود در آخر آن در سایت تخصصم اینه به رایگان منتشر نمایید. اینجا کلیک کنید تا شرایط نوشتن و فرستادن مقاله را مشاهده نمایید.
در فرم زیر نیز می توانید ایمیل خود را برای دریافت آخرین مقاله های سایت وارد نمایید.
