A-11 لاصق تمهيدي يُعالج عند درجات حرارة منخفضة

لصاقة ألياف الكربون المعالجة عند درجات حرارة منخفضة: حل تصنيع فعال في مجالات الطاقة الجديدة والنقل بالسكك الحديدية

كانت التوازن بين "التشكيل الفعّال" و"الأداء المستقر" دائمًا تحديًا في تصنيع المكونات الهيكلية الكبيرة المصنوعة من المواد المركبة في مجالات مثل المركبات الكهربائية، والطاقة الريحية، والسكك الحديدية عالية السرعة، وغيرها. يعتمد مادة الوشاح المسبق المعالج بألياف الكربون التي نقدمها على سلسلتين لدرجات حرارة المعالجة، وهما 80 ℃ و90 ℃، وتغطي شكلين: وشاح ألياف كربونية أحادية الاتجاه، ووشاح نسيجي من ألياف الكربون. وبفضل قابلية الترطيب الممتازة، والمرونة العالية، والخصائص الميكانيكية القوية، فإن هذه المادة تتوافق مع عمليتي التشكيل بالضغط الساخن وبدون الضغط الساخن. وتوفر خيارات مواد منخفضة الاستهلاك للطاقة، وفعّالة، وعالية الجودة للمكونات الهيكلية الكبيرة مثل أغطية حزم بطاريات المركبات الكهربائية، وشفرات توربينات الرياح، وأجزاء هياكل القطارات عالية السرعة، مما يكسر القيود المفروضة من قبل المواد التقليدية المسبقة المُعالَجة ذات درجة الحرارة العالية من حيث تكلفة التشكيل وملاءمة العملية.

الميزة الأساسية: تقدم ثلاثية في انخفاض استهلاك الطاقة، والقدرة العالية على التكيف، والأداء المستقر

1. المعالجة عند درجات حرارة منخفضة (80 ℃/90 ℃) تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة وتكاليف الإنتاج

مقارنةً بالأنسجة الكربونية التقليدية التي تتطلب درجات حرارة معالجة تزيد عن 120 ℃، فإن السلسلتين الأساسيتين لهذا المنتج (سلسلة المعالجة عند 80 ℃ وسلسلة المعالجة عند 90 ℃) تقللان جذريًا من استهلاك الطاقة أثناء عملية التشكيل. على سبيل المثال، في إنتاج أغطية حزم بطاريات المركبات الكهربائية، عند استخدام سلسلة المعالجة عند 80 ℃، ينخفض استهلاك الطاقة لدفعة واحدة من التشكيل بنسبة تزيد عن 40٪ مقارنةً بالأنسجة التقليدية ذات درجة الحرارة العالية؛ وعلى الرغم من أن سلسلة المعالجة عند 90 ℃ تستهلك طاقة أعلى قليلاً، إلا أنها تتوافق مع أنظمة راتنجات أكثر لتلبية متطلبات الأداء الميكانيكي الأعلى لأجزاء شفرات توربينات الرياح وهياكل قطارات السرعة العالية.

إن المعالجة عند درجات الحرارة المنخفضة لا تقلل فقط من تكاليف استهلاك الطاقة، بل تقلل أيضًا من تآكل المعدات ومخاطر الإنتاج. من ناحية، يمكن أن يُطيل البيئة ذات درجة الحرارة المنخفضة عمر معدات التسخين (مثل علب الضغط الساخن وآلات التشكيل) ويقلل من تكاليف صيانة معدات المؤسسة؛ ومن ناحية أخرى، يساعد تجنب تشوه المواد الناتج عن ارتفاع درجات الحرارة على جعل هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص للمكونات الهيكلية الكبيرة مثل شفرات توربينات الرياح التي يزيد طولها عن 10 أمتار. كما أن المعالجة عند درجة حرارة منخفضة تقلل من إجهاد الحرارة في المناطق المختلفة، وتقلل من احتمالية تشقق الأجزاء أو تشوهها، وبالمثل فإن عملية المعالجة عند درجة حرارة منخفضة لا تتطلب وقت تسخين مسبق طويل، مما يقلص دورة إنتاج الدفعة الواحدة بنسبة 25٪، ما يجعلها ملائمة لإيقاع الإنتاج "الضخم والسريع التسليم" في قطاعات مثل المركبات الكهربائية والطاقة الريحية.

2. تغطية منتجات متعددة الأشكال، مُعدّة وفقًا لمتطلبات الأداء للمكونات الهيكلية المختلفة

تشمل عائلة المنتجات شرائط ألياف الكربون أحادية الاتجاه ومادة نسيج ألياف الكربون المشبعة، والتي يمكن اختيارها بشكل مرن وفقًا لخصائص الإجهاد ومتطلبات التشكيل للمكونات الهيكلية في المجالات المختلفة، مما يحقق الميزة التصميمية المتمثلة في "الملاءمة حسب الطلب".

مسبق التشرب بألياف الكربون أحادية الاتجاه: يعتمد ترتيبًا أحادي الاتجاه لألياف الكربون عالية الاستقامة، مع اتساق في اتجاه الألياف يزيد عن 99.5٪، وخصائص ميكانيكية محورية متميزة. مناسب للمكونات الهيكلية التي تحتاج إلى تحمل أحمال أحادية الاتجاه، مثل العارضة الحاملة لأغطية حزم بطاريات المركبات الكهربائية، والعارضة الرئيسية لشفرات توربينات الرياح، والمكونات الداعمة الطولية لهياكل القطارات فائقة السرعة. ويتم التحكم بدقة في كثافته بحيث لا تقل عن 5٪ لضمان توزيع موحد للألياف. ويمكن أن تصل مقاومة الشد عند 0° إلى أكثر من 1700 ميجا باسكال، ومعامل الشد عند 0° يتجاوز 115 جيجا باسكال، مما يمكنه من تلبية المتطلبات الأساسية الخاصة بـ"الخفّة + القوة العالية" للمكونات الهيكلية الكبيرة.

ورق كربون ألياف مسبق التشرب: يعتمد على أقمشة عادية ومتداخلة، ويتميز بخصائص ممتازة من حيث التماثل في المستوى والمقاومة الأقوى للصدمات والقص. مناسب للمكونات ذات الأشكال المعقدة والتي تتطلب قوى متعددة الاتجاهات، مثل دروع الهيكل لمركبات الطاقة الجديدة، وجذور شفرات توربينات الرياح، وأطر المقصورات الداخلية للقطارات عالية السرعة. ويُحسّن هيكل القماش مرونة المادة المشربة مسبقًا، مما يسمح لها بالالتصاق بشكل وثيق بأسطح القوالب المعقدة. وبعد الصب، تكون نعومة سطح القطع عالية، دون الحاجة إلى معالجة تلميع إضافية، مما يقلل أكثر من تكاليف عملية الإنتاج.

يمكن استخدام شكلين من الورق المسبق التشرب بشكل منفصل أو بالدمج للطبقات. على سبيل المثال، يمكن أن تعتمد شفرات توربينات الرياح تصميم "ورق مسبق التشرب باتجاه واحد (العارضة الرئيسية) + ورق مسبق التشرب من القماش (جذر الشفرة)"، مما يوازن بين مقاومة الشد المحوري ومقاومة القص عند الجذر، ويستفيد تمامًا من مزايا الأشكال المختلفة للمنتجات.

3. تضمن قابلية الترطيب الممتازة والملاءمة جودة تشكيل المكونات الهيكلية الكبيرة

يحقق هذا الراتنج المُشبّع مسبقًا من ألياف الكربون المُعالج بدرجة حرارة منخفضة تغليفًا كاملًا لألياف الكربون من خلال تحسين تركيبة الراتنج وعملية التسرب. يستخدم نظام الراتنج راتنج إيبوكسي مُعدّل، يتميز بسيولة جيدة وتوافق عالٍ مع ألياف الكربون. يتغلغل في جميع حزم ألياف الكربون، مما يُقلل من فقاعات السطح البيني والعيوب، ويحقق تجانسًا في التسرب يزيد عن 99%. لا تُحسّن قابلية البلل الممتازة الخواص الميكانيكية للمواد المركبة فحسب، بل تُعزز أيضًا الاستقرار البيئي. في دورات درجات الحرارة العالية والمنخفضة لمركبات الطاقة الجديدة (-40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية) والبيئات الخارجية الرطبة والحارة لطاقة الرياح، يمكن أن يصل معدل الاحتفاظ بالأداء الميكانيكي للمكونات إلى أكثر من 88%.

الامتثال والملاءمة هما مؤشّران رئيسيان لتشكيل المكونات الهيكلية الكبيرة، ويُظهر هذا المنتج أداءً متميزًا في هذا الصدد. سواء كان الأمر يتعلق بغطاء حزمة بطاريات المركبات الكهربائية المسطحة أو مكوّن هيكل قطارات السرعة العالية ذات المنحنيات المعقدة، فإن مادة الـprepreg تلتصق بإحكام بسطح القالب دون أن تتشكّل طيات أو فقاعات. وعلى سبيل المثال عند تشكيل ألواح جدار جسم قطار السرعة العالية الجانبي (بنصف قطر انحناء يزيد عن مترين)، فإن درجة الالتصاق تصل إلى 99.2٪، ويتم التحكم في الخطأ البُعدي للمكونات المصنّعة ضمن نطاق ±0.5 مم، وهو أقل بكثير من المعيار الصناعي المتمثل في ±1 مم، مما يقلل من الحاجة إلى عمليات التعديل أثناء التجميع اللاحق.

4. متوافق مع كل من عمليتي الضغط الساخن وغير الساخن، مما يقلل من عتبة متطلبات معدات الإنتاج

استجابةً للاختلافات في تكوين المعدات بين الشركات المختلفة، يكون المنتج متوافقًا تمامًا مع عمليتي تشكيل العلب بالضغط الساخن وبدون ضغط ساخن (مثل التشكيل بالضغط أو التشكيل باستخدام كيس فراغي)، دون الحاجة إلى تعديل إضافي للمعدات من قبل الشركات، مما يقلل بشكل كبير من عوائق الإنتاج.

التشكيل بالضغط الساخن: مناسب للمكونات التي تتطلب دقة وأداءً عاليين جدًا، مثل المكونات الهيكلية الرئيسية لهياكل قطارات السكك الحديدية عالية السرعة. يمكن أن يحسن التحكم الموحد في الضغط (0.5~1.5MPa) ودرجة الحرارة الناتج عن الضغط الساخن من تأثير امتصاص الراتنج في المادة الأولية (prepreg)، ويقلل من العيوب الداخلية، ويضمن أن تقلب الأداء الميكانيكي للأجزاء المصهوبة يكون أقل من 3%، مما يستوفي المعايير الصارمة لمعدات الفئة العليا.

التشكيل غير الساخن بالضغط: مثل التشكيل بالضغط، وهو مناسب للإنتاج الضخم لأغطية حزم بطاريات المركبات الكهربائية والرياح الشفرات، ويتميز بتكلفة استثمار منخفضة في المعدات وكفاءة إنتاج عالية؛ أما التشكيل باستخدام كيس فراغي فهو مناسب للمكونات ذات الدُفعات الصغيرة والمقاييس الكبيرة (مثل شفرات توربينات الرياح التي يزيد طولها عن 15 مترًا)، حيث يتم تحقيق تدفق الراتنج وإزالة الهواء من خلال ضغط سلبي ناتج عن الفراغ، مما يقلل تكاليف التشكيل بنسبة 30٪ مقارنة بتقنية خزان الضغط الساخن.

في كلتا العمليتين، يمكن للمنتج الحفاظ على تأثير تصلد مستقر — فسلسلة التصلد عند 80 ℃ تستغرق 60 دقيقة فقط في التشكيل بكيس فراغي؛ بينما يمكن لسلسلة التصلد عند 90 ℃ تقليل وقت التصلد إلى 45 دقيقة في التشكيل بالضغط، ما يوازن بين الكفاءة والجودة.

5. تصميم تمييزي، لبناء حواجز تنافسية في السوق

من بين منتجات البوليستر المبادئ ذات العلاج منخفض الحرارة في نفس الفئة، يتم من ناحية إجراء ابتكار تمييزي في صيغة الراتنج واختيار الألياف ونظام العلاج - على سبيل المثال، تُضاف مكونات فريدة مضادة للتقدم في السن إلى الراتنج، مما يطيل عمر المنتج في البيئات الخارجية لطاقة الرياح ليتجاوز 20 عامًا، وهو ما يفوق بكثير العمر المتوسط للمنتجات المماثلة البالغ 15 عامًا؛ ومن ناحية أخرى، نوفر خدمات مخصصة مرنة يمكنها تعديل درجة حرارة العلاج (مثل نماذج مخصصة عند 85 ℃)، وكثافة سطح الألياف (تغطية كاملة من 100 غ/م² إلى 800 غ/م²)، ومحتوى الراتنج (قابل للتعديل من 35% إلى 50%) وفقًا لمتطلبات العملاء، لتلبية الاحتياجات الشخصية في مختلف السيناريوهات المتخصصة مثل المركبات الكهربائية، وطاقة الرياح، والسكك الحديدية عالية السرعة، وتجنب الضغوط الناتجة عن المنافسة المتماثلة من حيث الأسعار.