A-11 Preimpregnovaný materiál s nízkou teplotou tvrdnutí

Předimpregnované uhlíkové vlákno s nízkou teplotou vytvrzování: efektivní řešení pro formování v oblastech nových energetických zdrojů a železniční dopravy

Rovnováha mezi „efektivním lisováním“ a „stabilním výkonem“ byla vždy výzvou při výrobě velkých kompozitních konstrukčních dílů v oblastech nových energetických vozidel, větrné energie, vysokorychlostní železnice a dalších. Náš předimpregnovaný uhlíkový vlákno s nízkou teplotou vytvrzení je založen na dvou sériích vytvrzovacích teplot, 80 ℃ a 90 ℃, a pokrývá dva tvary – jednosměrného předimpregnovaného uhlíkového vlákna a tkaniny z předimpregnovaného uhlíkového vlákna. Díky vynikající smáčivosti, vynikající pružnosti a vysokým mechanickým vlastnostem je kompatibilní s procesy lisování za tepla i bez tepla. Poskytuje materiálové možnosti s nízkou spotřebou energie, vysokou účinností a vysokou kvalitou pro velké konstrukční díly, jako jsou kryty bateriových packů nových energetických vozidel, lopatky větrných turbín a díly karoserií vysokorychlostních vlaků, čímž překonává omezení tradičních předimpregnovaných hmot vytvrzovaných za vysoké teploty co do nákladů na lisování a přizpůsobitelnosti procesu.

Klíčová výhoda: Trojnásobný průlom v oblasti nízké spotřeby energie při formování, vysoké přizpůsobivosti a stabilního výkonu

1. Nízkoteplotní tvrzení při 80 ℃/90 ℃ výrazně snižuje energetickou náročnost a náklady výroby

Ve srovnání s tradičními preimpregnovanými uhlíkovými vlákny s teplotou tvrzení nad 120 ℃ zásadně snižují dvě hlavní řady tohoto produktu (řada s tvrzením při 80 ℃ a řada s tvrzením při 90 ℃) spotřebu energie během procesu formování. Například při výrobě krytů bateriových packů vozidel na elektřinu lze při použití řady s tvrzením při 80 ℃ dosáhnout snížení spotřeby energie při jedné formovací dávce o více než 40 % ve srovnání s tradičním vysokoteplotním preimpregnovaným materiálem; i když řada s tvrzením při 90 ℃ má mírně vyšší energetickou náročnost, je kompatibilní s větším množstvím pryskyřicových systémů, čímž splňuje vyšší požadavky na mechanický výkon u lopatek větrných turbín a dílů karoserií rychlodrážních vlaků.

Nízkoteplotní tuhnutí nejen snižuje náklady na spotřebu energie, ale také omezuje opotřebení zařízení a výrobní rizika. Na jedné straně může nízkoteplotní prostředí prodloužit životnost topných zařízení (např. horkovacích nádob nebo lisovacích strojů) a snížit tak provozní náklady podniku na údržbu; na druhé straně zabraňuje tepelné deformaci materiálu způsobené vysokou teplotou, což je obzvláště vhodné pro velké konstrukční díly, jako jsou lopatky větrných turbín s délkou přes 10 metrů. Nízkoteplotní tuhnutí snižuje teplotní napětí v různých oblastech, čímž redukuje pravděpodobnost vzniku trhlin a kroucení výlisků. Zároveň proces nízkoteplotního tuhnutí nevyžaduje dlouhou dobu předehřevu, čímž zkracuje výrobní cyklus jedné série o 25 % a lépe odpovídá výrobnímu tempu „ve velkém měřítku a rychlé dodání“ v odvětvích, jako jsou elektromobily a větrná energie.

2. Víceformátové pokrytí produktů, přizpůsobené požadavkům na výkon různých konstrukčních dílů

Rodina produktů zahrnuje jednosměrný prepreg z uhlíkových vláken a prepreg z tkaniny z uhlíkových vláken, které lze flexibilně vybírat podle charakteristik zatížení a požadavků na tvorbu konstrukčních dílů v různých oblastech, čímž se dosahuje návrhové výhody „přizpůsobení dle potřeby“.

Jednosměrný prepreg z uhlíkových vláken: Využívá uspořádání uhlíkových vláken s vysokou přímčarostí ve formě jednosměrného směru, se shodností směru vláken nad 99,5 % a vynikajícími osovými mechanickými vlastnostmi. Uplatnění nachází u konstrukčních dílů, které musí odolávat zatížení v jednom směru, například nosným příčkám krytu bateriového balíčku vozidel na nové palivové zdroje, hlavním nosníkům lopatek větrných turbín nebo podélným nosným komponentům těl vysokorychlostních vlaků. Jeho hustota je přísně kontrolována na hodnotě minimálně 5 %, aby bylo zajištěno rovnoměrné rozložení vláken. Tahová pevnost ve směru 0 ° dosahuje více než 1700 MPa a tahový modul ve směru 0 ° přesahuje 115 GPa, což splňuje klíčové požadavky „lehká hmotnost + vysoká pevnost“ pro velké konstrukční díly.

Předimpregnovaná tkanina z uhlíkových vláken: Založená na plátěném a saténovém pletení, má vynikající rovinné izotropní vlastnosti a vyšší odolnost proti nárazu a smyku. Je vhodná pro díly s komplexními tvary, které vyžadují více směrové namáhání, jako jsou ochrany podvozku vozidel s novými druhy energie, kořeny lopatek větrných turbín nebo vnitřní rámce vysokorychlostních vlaků. Struktura tkaniny zvyšuje pružnost předimpregnovaného materiálu, díky čemuž se může těsně přizpůsobit povrchu složitých forem. Po formování mají díly vysokou hladkost povrchu bez nutnosti dodatečného leštění, což dále snižuje náklady výrobního procesu.

Dva tvary předimpregnovaných materiálů lze použít samostatně nebo kombinovat pro vrstvení. Například lopatky větrných turbín mohou využívat konstrukci „jednosměrné předimpregnování (hlavní nosník) + tkaninové předimpregnování (kořen lopatky)“, která vyvažuje osovou pevnost a odolnost kořene proti smyku a plně využívá výhody různých forem produktů.

3. Vynikající smáčivost a přilnavost zajišťují kvalitu tvorby velkých konstrukčních dílů

Tento předimpregnovaný uhlíkový vlákno s nízkou teplotou vytvrzování dosahuje úplného zapouzdření uhlíkových vláken optimalizací formulace pryskyřice a procesu impregnace. Směs pryskyřice využívá modifikovanou epoxidovou pryskyřici, která má dobré tokové vlastnosti a vysokou kompatibilitu s uhlíkovými vlákny. Může proniknout do každého svazku uhlíkových vláken, čímž snižuje vznik pórů a vad na rozhraní a dosahuje rovnoměrnosti impregnace nad 99 %. Vynikající smáčivost nejen zlepšuje mechanické vlastnosti kompozitních materiálů, ale také zvyšuje jejich stabilitu v prostředí. Při cyklech vysokých a nízkých teplot u vozidel s novými druhy energie (-40 ℃ až 85 ℃) a ve venkovních vlhkých a horkých podmínkách u větrných elektráren zůstává míra zachování mechanických vlastností dílů stále nad 88 %.

Shoda a přilnutí jsou klíčovými ukazateli pro tvorbu velkých konstrukčních dílů, a tento produkt se v tomto ohledu vyznačuje vynikajícím výkonem. Ať už se jedná o rovný kryt baterie nového typu elektromobilu nebo o složitě tvarovanou součást karoserie vysokorychlostního vlaku, prepreg pevně přilne k povrchu formy bez záhybů či bublin. Například při tvorbě bočních stěn vysokorychlostního vlaku (s poloměrem křivosti více než 2 metry) dosahuje uhlíkový prepreg přilnavost 99,2 % a rozměrová odchylka vytvořených dílů je kontrolována v rozmezí ± 0,5 mm, což je výrazně pod průmyslovým standardem ± 1 mm, a tím se snižuje potřeba úprav během následné montáže.

4. Kompatibilní s procesy za tepla i bez tepla, čímž snižuje nároky na výrobní zařízení

V reakci na rozdíly v konfiguraci zařízení u různých podniků je produkt perfektně kompatibilní s procesy tváření za tepla i bez tvarování za tepla (např. lisování a formování ve vakuovém sáčku), aniž by podniky musely provádět dodatečné úpravy zařízení, čímž se výrazně snižují bariéry výroby.

Tváření za tepla: vhodné pro díly vyžadující extrémně vysokou přesnost a výkon, např. klíčové konstrukční prvky karoserie vysokorychlostních vlaků. Rovnoměrný tlak (0,5–1,5 MPa) a kontrola teploty při tváření za tepla dále zlepšují smáčecí účinek prepehu, snižují vnitřní vady a zajišťují, že kolísání mechanických vlastností lisovaných dílů je nižší než 3 %, což splňuje přísné normy vysoce výkonné techniky.

Nehorkové lisování: například kompresní lisování, vhodné pro sériovou výrobu krytů bateriových packů vozidel s novými druhy energie a lopatek větrných turbín, s nízkými náklady na zařízení a vysokou výrobní efektivitou; Lisování ve vakuovém sáčku je vhodné pro malé série a velkorozměrové díly (např. lopatky větrných turbín nad 15 metrů), při kterém dochází k toku pryskyřice a odvzdušnění pomocí vakua, čímž se snižují náklady na formování o 30 % ve srovnání s horkovým lisovacím tankem.

Při obou procesech může výrobek udržet stabilní účinek tvrdnutí – řada tvrdnoucí při 80 °C vyžaduje pouze 60 minut tvrdnutí při lisování ve vakuovém sáčku; Řada tvrdnoucí při 90 °C může zkrátit dobu tvrdnutí na 45 minut při kompresním lisování, čímž dosáhne rovnováhy mezi efektivitou a kvalitou.

5. Diferencovaný design, vytváření bariér konkurenceschopnosti na trhu

Mezi produkty předimpregnovaných materiálů stejné kategorie s nízkou teplotou vytvrzování se na jedné straně provádí diferencovaná inovace v oblasti formulace pryskyřice, výběru vláken a systému vytvrzování – například jsou do pryskyřice přidávány unikátní ingredience proti stárnutí, díky čemuž se životnost produktu ve venkovním prostředí v energetice zvětší na více než 20 let, což výrazně převyšuje průměrnou životnost podobných produktů, která činí 15 let; na druhé straně nabízíme flexibilní možnosti individuálního přizpůsobení, které umožňují upravit teplotu vytvrzování (např. modely s teplotou 85 °C), plošnou hustotu vláken (plný rozsah od 100 g/m² do 800 g/m²) a obsah pryskyřice (nastavitelný od 35 % do 50 %) podle požadavků zákazníka, aby byly splněny individuální potřeby různých segmentovaných aplikací, jako jsou vozidla na nové palivo, větrná energie a vysokorychlostní železnice, a tak byl vyhnuta cenová tlaku způsobenému homogenní konkurencí.