Υψηλής Απόδοσης Προεμπρέγματα Ινών Αραμιδίου & Υβριδικών Ινών | Weihai Dushi

Βασική ταξινόμηση: Ακριβής διαίρεση με βάση την επιδοσιακή προσανατολισμένη και τις περιπτώσεις χρήσης

Το προεμποτισμένο αραμίδιο έχει ένα πλούσιο σύστημα κατηγοριών, το οποίο μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις κύριες κατηγορίες με βάση τον τύπο ρητίνης, τον τύπο ίνας, τις λειτουργικές χαρακτηριστικές και τη διάταξη. Κάθε προϊόν επικεντρώνεται σε διαφοροποιημένες περιπτώσεις χρήσης, επιτυγχάνοντας ακριβή προσαρμογή στις ανάγκες διαφορετικών βιομηχανιών.

1. Διαίρεση λειτουργικών ορίων με βάση τον τύπο ρητίνης: θερμοσκληρυνόμενες και θερμοπλαστικές

Το σύστημα ρητίνης είναι το βασικό στοιχείο που καθορίζει τα χαρακτηριστικά διαμόρφωσης και το εύρος εφαρμογής του προεμποτισμένου αραμιδίου, το οποίο μπορεί να χωριστεί σε δύο βασικές κατηγορίες. Οι δύο κατηγορίες παρουσιάζουν ξεκάθαρες διαφορές ως προς τον μηχανισμό σκλήρυνσης και την επιδοσιακή προσέγγιση:

• Προεμποτισμένο Αραμίδιο Θερμοσκληρυνόμενο: Βασισμένο σε εποξειδική ρητίνη, φαινολική ρητίνη, ρητίνη κυανικού εστέρα κ.λπ., απαιτεί μη αναστρέψιμη διασύνδεση και σκλήρυνση μέσω θέρμανσης και πίεσης. Προς το παρόν αποτελεί την κυρίαρχη κατηγορία στην αγορά, με ποσοστό άνω του 85% έως το 2024. Ανάμεσα σε αυτά, τα προϊόντα βασισμένα σε εποξειδική ρητίνη χρησιμοποιούνται ευρέως σε δομικά στοιχεία αεροδιαστημικών, υψηλής απόδοσης προστατευτικός εξοπλισμός και άλλες εφαρμογές λόγω της εξαιρετικής συνοχής και ισορροπημένων μηχανικών ιδιοτήτων (η εφελκυστική αντοχή μπορεί να φτάσει τα 280MPa ή περισσότερα). Τα προϊόντα βασισμένα σε φαινολική ρητίνη επικεντρώνονται στην εξαιρετική αντοχή στη φωτιά και στη θερμότητα, με χαμηλή πυκνότητα καπνού κατά την καύση, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για την εσωτερική διακόσμηση συρμών σιδηροτροχιών και ανθεκτικά στη φωτιά εξαρτήματα πλοίων. Τα προϊόντα βασισμένα σε ρητίνη κυανικού εστέρα έχουν χαμηλές διηλεκτρικές ιδιότητες, με διηλεκτρική σταθερά ≤ 2,8, και είναι κατάλληλα για υψηλής συχνότητας εφαρμογές όπως καλύμματα ραντάρ και κεραίες 5G. Οι βασικοί χαρακτηριστικοί τύποι αυτού του προ-σχήματος από ίνες Aramid είναι η σταθερή δομή και η εξαιρετική αντοχή στην ιώδη παραμόρφωση μετά τη σκλήρυνση, αλλά ο κύκλος μόρφωσης είναι σχετικά μεγάλος (συνήθως 40-90 λεπτά) και η ανακύκλωση είναι δύσκολη.
  
• Θερμοπλαστική προεμποτισμένη ίνα αραμίδιου: Χρησιμοποιώντας τήξιμο ρητίνες όπως το πολυαιθέρας-αιθέρας-κετόνη (PEEK), πολυαμίδιο (PA) και πολυφαινυλένιο θείο (PPS), διαθέτει αντιστρέψιμες ιδιότητες «θέρμανση μαλάκωση ψύξη σκλήρυνση» και έχει αναπτυχθεί γρήγορα τα τελευταία χρόνια, με ποσοστό αγοράς 15% έως το 2024. Τα σημαντικά του πλεονεκτήματα είναι η υψηλή απόδοση διαμόρφωσης, η οποία μειώνει τον χρόνο κύκλου κατά περισσότερο από 60% σε σύγκριση με τα θερμοσκληρυνόμενα προϊόντα. Ο χρόνος διαμόρφωσης μιας μοναδικής παρτίδας μπορεί να ελεγχθεί σε ενδιάμεσο χρόνο 15-30 λεπτά, ενώ μπορεί να ανακυκλωθεί και να επαναχρησιμοποιηθεί, πληροί δηλαδή τις ανάγκες μαζικής παραγωγής για προστασία συσσωρευτή οχημάτων νέας ενέργειας, εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας και ούτω καθεξής. Για παράδειγμα, η πλάκα καλύμματος συσσωρευτή αυτοκινήτου φτιαγμένη από προεμποτισμένη ίνα αραμίδιου βασισμένη σε PA έχει αντοχή σε κρούση 120 kJ/m², είναι 45% ελαφρύτερη από τις παραδοσιακές μεταλλικές πλάκες καλύμματος. Μετά από σύγκρουση, ζημιές μπορούν να επισκευαστούν με θέρμανση.
  

2. Ανάλογα με τον τύπο ίνας αραμίδιου: διαφοροποίηση πηγής βασικών χαρακτηριστικών

Οι ιδιότητες του υλικού της ίνας αραμίδιου παρέχουν διαφορετικά υποστρώματα επιδόσεων για την προεμποτισμένη ίνα αραμίδιου, κυρίως σε τρεις κατηγορίες, προσαρμοσμένες σε διαφορετικές απαιτήσεις αντοχής και κόστους:

• Προεμποτισμένη ύλη με βάση παρα-αραμίδιο (PPTA): Η πιο συνηθισμένη υψηλής τάξης κατηγορία, με εφελκυστική αντοχή ίνας άνω των 3,6 GPa, μέτρο ελαστικότητας 120 GPa και αντοχή σε κρούση περισσότερο από 5 φορές αυτή του χάλυβα. Χρησιμοποιείται κυρίως στις αεροδιαστημικές, αμυντικές και στρατιωτικές βιομηχανίες με αυστηρές απαιτήσεις απόδοσης. Για παράδειγμα, η προεμποτισμένη ίνα αραμίδιου Kevlar® της DuPont με ίνες 49 χρησιμοποιείται ευρέως για την ενίσχυση πλευρικών δοκών αεροσκαφών και πολεμικών κρανών, με βαθμολογία αντοχής σε σφαίρες έως NIJ III.
  
• Προεμποτισμένη ύλη με βάση μετα-αραμίδιο (PMIA): Με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και πυραντίσταση ως βασικό χαρακτηριστικό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα σε θερμοκρασίες άνω των 200 ℃. Μετά από βύθιση σε διάλυμα 50% θειικού οξέος για 1000 ώρες, ο ρυθμός επιδείνωσης των μηχανικών ιδιοτήτων είναι λιγότερος από 8%, κάνοντάς τον κατάλληλο για προστασία χημικών αγωγών, υλικά υψηλής θερμοκρασίας φίλτρωσης και άλλες εφαρμογές. Το Teijinconex, όπως το Emperor's aramid ® Prepreg φτιαγμένο από ίνες, χρησιμοποιείται ως επένδυση αντοχής στη διάβρωση για δεξαμενές αποθήκευσης χημικών.
  
• Co aramid βασισμένο prepreprereg: Συνδυάζει τα πλεονεκτήματα του para aramid και του meta aramid, με μείωση κόστους πάνω από 30% σε σύγκριση με καθαρό para aramid, και εφελκυστική αντοχή 2,8 GPa. Είναι κατάλληλο για εξοπλισμό υψηλού επιπέδου, αυτοκινητιστικά εσωτερικά και άλλες εφαρμογές ευαίσθητες στο κόστος μεσαίου έως υψηλού επιπέδου, όπως ρακέτες μπαντμίντον και πλαϊνά καθισμάτων αγώνων.
  

3. Διάταξη Ινών: Σχεδιασμός Διαφοροποίησης Μηχανικής Απόδοσης Μονόδρομης και Πλεξούδας

Η διάταξη των ινών αραμίδιου καθορίζει άμεσα τις κατευθυνόμενες μηχανικές ιδιότητες του προεμπρέγματος ινών αραμίδιου, δημιουργώντας δύο βασικές κατηγορίες για διαφορετικά σενάρια τάσης:

• Μονόδρομο προεμπρέγμα ινών αραμίδιου: Οι ίνες αραμίδιου είναι διατεταγμένες παράλληλα κατά μήκος ενός ενιαίου άξονα, με συνέπεια κατεύθυνσης άνω του 99,6%, με αποτέλεσμα τις ιδανικές μηχανικές ιδιότητες του υλικού κατά μήκος του άξονα της ίνας. Το μέτρο εφελκυσμού μπορεί να ξεπεράσει τα 110 GPa, ενώ οι εγκάρσιες ιδιότητες είναι σχετικά ασθενέστερες. Αυτό το είδος προϊόντος χρησιμοποιείται κυρίως για δομικά στοιχεία που μπορούν να αντέξουν μονόδρομες φορτίσεις, όπως στρώσεις επαφής πτερύγων αεροσκαφών, προστασία άκρων πτερυγίων ανεμογεννητριών, ταινίες ενίσχυσης γεφυρών, κ.λπ. Μέσω σχεδιασμού πολυκατευθυντικής διάταξης, μπορούν να επιτευχθούν πολύπλοκες απαιτήσεις φόρτισης. Η επιφανειακή πυκνότητα καλύπτει το εύρος από 50 g/㎡ έως 400 g/㎡ και μπορεί να επιλέγεται με ακρίβεια ανάλογα με το μέγεθος του φορτίου. Για παράδειγμα, το άκρο πτερυγίου ανεμογεννήτριας 10 MW κατασκευάζεται από μονόδρομη προ-εμποτισμένη ρητίνη από ίνες αραμίδιου 200 g/㎡, η οποία μπορεί να βελτιώσει την αντοχή του πτερυγίου σε πλήγμα από κεραυνό κατά 60%.
  
• Ύφανση προ-εμποτισμένης ρητίνης από ίνες αραμίδιου: Οι ίνες αραμίδιου πλέκονται μεταξύ τους και δημιουργούνται σε απλό πλεξίματο, πλεξίματο σαμπρέ, πλεξίματο σατέν και άλλους τρόπους, με πολυκατευθυντική ισορροπημένη κατανομή μηχανικών ιδιοτήτων και βελτιωμένη ευκαμψία και αντοχή στο κόψιμο. Τα προϊόντα με απλό πλεξίματο έχουν πυκνή δομή και ισχυρή αντοχή στη φθορά, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για προστατευτικό εξοπλισμό όπως γιλέκα ανθεκτικά σε σφαίρες και γάντια ανθεκτικά σε μαχαίρωση· Τα προϊόντα με πλεξίματο σαμπρέ έχουν εξαιρετική ευελιξία και προσαρμόζονται σε πολύπλοκες καμπύλες επιφάνειες. Χρησιμοποιούνται για το αντικρούσμιο στρώμα σε καταρράκτες πλοίων και τη δοκό αντισύγκρουσης σε αυτοκινητικές πόρτες· Τα πλεκτά προϊόντα σατέν χαρακτηρίζονται από υψηλή αντοχή στο σχίσιμο, με αντοχή σχισίματος έως 80 kN/m, κατάλληλα για εξαρτήματα εσωτερικού αεροδιαστημικών οχημάτων και υψηλής ποιότητας ύφασμα σκηνών. Προϊόντα με διαφορετικούς τρόπους πλεξίματος μπορούν να συνδυαστούν με διαφορετικές προδιαγραφές πυκνότητας νήματος, που κυμαίνονται από 100D έως 1000D, δημιουργώντας μια ποικιλία επιλογών από λεπτές υφές έως χοντρές δομές.
  

4. Προσαρμοσμένες παράγωγες κατηγορίες για ειδικά σενάρια με βάση λειτουργικά χαρακτηριστικά

Ως απάντηση σε ακραία περιβάλλοντα ή ειδικές ανάγκες, το Aramid fiber prepeg έχει αναπτύξει πολλές λειτουργικές υποκατηγορίες, γίνοντας ένας βασικός παράγοντας διεύρυνσης των ορίων εφαρμογής:

• Aramid fiber prepeg ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες: Με χρήση τροποποιημένης ρητίνης πολυϊμιδίου, η θερμοκρασία μακροχρόνιας χρήσης μπορεί να φτάσει τους 250-350 °C, ενώ ο βαθμός διατήρησης της εφελκυστικής αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες υπερβαίνει το 85%. Για παράδειγμα, το Kevlar® Prepreg της DuPont, κατασκευασμένο από ίνες 149 σε συνδυασμό με ρητίνη πολυϊμιδίου, χρησιμοποιείται για μονωτικά εξαρτήματα γύρω από κινητήρες αεροσκαφών και επένδυση σωλήνων εκτόξευσης πυραύλων.
  
• Aramid fiber prepeg ανθεκτικό στη φωτιά: βασιζόμενος στη φυσική ανθεκτικότητα στη φωτιά του meta-aramid, σε συνδυασμό με ανθεκτική σε φλόγα ρητίνη χωρίς αλογόνα, το επίπεδο αντοχής στη φωτιά μπορεί να φτάσει το επίπεδο UL94 V0, χωρίς εκλύσεις τοξικών αερίων κατά την καύση. Ο βαθμός πυκνότητας καπνού (SDR) είναι μικρότερος του 15, κατάλληλος για σενάρια με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις πρόληψης πυρκαγιάς, όπως τα εσωτερικά των συρμών του μετρό και οι διαχωριστικοί τοίχοι καμπίνας αεροσκαφών.
  
• Αντιστατική ίνα Aramid προεμπρέγνιση: Προσθήκη αγώγιμων γεμιστικών (όπως νανοσωλήνες άνθρακα) στη ρητίνη για τον έλεγχο της επιφανειακής αντίστασης μεταξύ 10⁶ - 10⁸ Ω, διατηρώντας την αντοχή σε κρούση, κατάλληλο για υπόγειο προστατευτικό εξοπλισμό σε ορυχεία άνθρακα, αντιστατικά περιβλήματα ηλεκτρονικών συσκευών και άλλα σενάρια.
  
• Προεμπρέγνιση ίνας Aramid με ανθεκτικότητα στις καιρικές συνθήκες: Στη ρητίνη προστίθενται αντι-UV και αντιγηραντικά συστατικά, και ο ρυθμός εξασθένισης των μηχανικών ιδιοτήτων είναι λιγότερος από 10% μετά από πέντε χρόνια έκθεσης σε εξωτερικό περιβάλλον. Είναι κατάλληλο για εξωτερικές πινακίδες, προστατευτικά καλύμματα υψηλής τάσης, εξοπλισμό αιολικής ενέργειας σε ανοικτή θάλασσα και άλλες εφαρμογές.
  

Βασικό πλεονέκτημα: Έξι βασικά χαρακτηριστικά που αναδιαμορφώνουν την εφαρμοστική αξία των υλικών
Το προκατασκεύασμα από ίνες aramid διακρίνεται ανάμεσα σε πολλά σύνθετα υλικά και γίνεται «υλικό πρώτης ανάγκης» για υψηλού επιπέδου προστασία και ακριβή κατασκευή, λόγω των συνολικών πλεονεκτημάτων του σε αντοχή σε κρούση, ελαφρότητα, σταθερότητα και άλλες διαστάσεις. Αυτά τα χαρακτηριστικά μαζί δημιουργούν την αντικατάστατη θέση του στην αγορά.

1. Απόλυτη απόδοση σε αντοχή σε κρούση και κόψη

Η αντοχή σε κρούση είναι το βασικό πλεονέκτημα του προεμποτισμένου υλικού από ίνες αραμίδιου, και η υψηλή ανθεκτικότητα των ινών αραμίδιου και η δεσμευτική επίδραση της ρητίνης δημιουργούν συνεργικό αποτέλεσμα, κάνοντας το υλικό να έχει εξαιρετική ικανότητα απορρόφησης ενέργειας. Η αντοχή σε κρούση ενός συνηθισμένου προεμποτισμένου υλικού με βάση παρα-αραμίδιο μπορεί να φτάσει πάνω από 150 kJ/m², που είναι τρεις φορές περισσότερο από το προεμποτισμένο υλικό άνθρακα και οκτώ φορές περισσότερο από το χάλυβα. Στον τομέα της αντισφαίρισης, η αντισφαίριση πλάκα κατασκευασμένη από επίστρωση μονόδρομης προεμποτισμένης ύλης από ίνες αραμίδιου 100 g/m² μπορεί να αντέξει την επίθεση πιστολιών 9 mm και ζυγίζει μόνο το 1/5 των χαλυβδένιων πλακών με το ίδιο επίπεδο προστασίας· Στον αεροδιαστημικό τομέα, η χρήση αντικρούσματος στρώματος από προεμποτισμένη ύλη από ίνες αραμίδιου στο αεροσκάφος μειώνει την περιοχή δομικής ζημιάς κατά 70% όταν συμβεί πρόσκρουση με πουλιά· Στον τομέα της νέας ενέργειας, η χρήση αυτού του υλικού για την προστασία μπαταριών μπορεί σημαντικά να μειώσει τον κίνδυνο θερμικής αστάθειας μέσω δοκιμών ασφαλείας όπως το τρύπημα με βελόνα και η συμπίεση. Επιπλέον, η αντοχή του στο κόψιμο είναι επίσης εξαιρετικά εξαιρετική, με το επίπεδο αντοχής στο κόψιμο ενός υφασμένου προεμποτισμένου υλικού αραμίδιου 200 g/m² να φτάνει το επίπεδο 5 του EN 388, πολύ περισσότερο από τα συνηθισμένα υλικά ινών.

2. Άριστη ελαφρύτητα και μηχανική ισορροπία

Το προεμποτισμένο αραμίδιο συνδυάζει άριστα τα πλεονεκτήματα απόδοσης του ίνα αραμίδιου και της ρητίνης, επιτυγχάνοντας την τελική ισορροπία «υψηλής αντοχής + ελαφρύτητας». Η πυκνότητά του είναι μόλις 1,4-1,6 g/cm³, λιγότερο από το 1/5 του χάλυβα και το 1/2 του κράματος αλουμινίου, ενώ η εφελκυστική του αντοχή μπορεί να φτάσει τα 280-350 MPa, ανταγωνιζόμενη τον απλό χάλυβα. Στην αεροδιαστημική βιομηχανία, εξαρτήματα εσωτερικού αεροσκαφών και ενισχύσεις δομών που κατασκευάζονται με προεμποτισμένο αραμίδιο μπορούν να μειώσουν το βάρος κατά περισσότερα από 300 kg ανά αεροσκάφος, μειώνοντας άμεσα την κατανάλωση καυσίμου κατά 8% -10%. Στον αυτοκινητιστικό τομέα, η χρήση αυτού του υλικού σε αγωνιστικά αυτοκίνητα μειώνει το βάρος κατά 55% σε σύγκριση με αμαξώματα από κράμα αλουμινίου, ενώ αυξάνει την αντοχή σε κρούση κατά 40%. Στον τομέα του αθλητικού εξοπλισμού, ρόπαλα γκολφ που χρησιμοποιούν προεμποτισμένο υλικό βάσης 1K αραμίδιου μειώνουν το βάρος κατά 25%, αυξάνουν την ταχύτητα αιώρησης κατά 10% και την απόσταση χτυπήματος κατά 15 γιάρδες. Επιπλέον, έχει εξαιρετική ισορροπία μηχανικών ιδιοτήτων, με μέτρο κάμψης έως 80-110 GPa. Δεν παραμορφώνεται εύκολα μετά από μακροχρόνια χρήση και είναι κατάλληλο για διάφορα φορτιζόμενα δομικά σενάρια.

3. Προσαρμοστικότητα και αντοχή στο περιβάλλον σε όλα τα σενάρια

Το προεμποτισμένο ίνα αραμίδιου έχει ανθεκτικότητα στο περιβάλλον πολύ μεγαλύτερη από τα παραδοσιακά υλικά, καθιστώντας το αξιόπιστη επιλογή για σύνθετες συνθήκες λειτουργίας. Σε ό,τι αφορά την ανθεκτικότητα στη διάβρωση, το προεμποτισμένο μετα-αραμίδιο μπορεί να έχει διάρκεια ζωής άνω των 15 ετών σε περιβάλλοντα ισχυρών οξέων, ισχυρών αλκαλίων, αλμυρής ατμόσφαιρας και άλλα. Στον τομέα των θαλάσσιων σκαφών, το στρώμα προστασίας του κύτους που κατασκευάζεται από αυτό μπορεί να αντισταθεί στη διάβρωση από το θαλασσινό νερό και να επεκτείνει τον κύκλο συντήρησης κατά τρεις φορές σε σύγκριση με γαλβανισμένες χαλυβδόλωσεις· ως προς την ανθεκτικότητα στις καιρικές συνθήκες, τα προϊόντα που περιέχουν συστατικά ανθεκτικά στην υπεριώδη ακτινοβολία έχουν ποσοστό διατήρησης χρώματος άνω του 90% μετά από 5 χρόνια έκθεσης σε εξωτερικό περιβάλλον, χωρίς ρωγμές ή αποσάθρωση· ως προς την ανθεκτικότητα στη θερμοκρασία, τα προϊόντα υψηλής θερμοκρασίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν βραχυπρόθεσμα στους 350 °C και μακροπρόθεσμα στους 250 °C, διατηρώντας σταθερή απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες όπως σε βιομηχανικούς κλιβάνους και αεροσκάφη κινητήρες· ως προς την ανθεκτικότητα στην κόπωση, υπό δυναμικούς κύκλους φόρτισης, το ποσοστό διατήρησης της αντοχής στην κόπωση φτάνει το 90%, δηλαδή 12 ποσοστιαίες μονάδες πάνω από τον βιομηχανικό μέσο όρο. Μετά τη χρήση αυτού του υλικού, η διάρκεια ζωής των πτερυγίων ανεμογεννητριών μπορεί να επεκταθεί σε πάνω από 25 χρόνια.

4. Εξαιρετικά ευέλικτη δυνατότητα προσαρμογής

Το προεμποτισμένο αραμίδιο μπορεί να επιτύχει πλήρη προσαρμογή διαστάσεων, ακριβώς σύμφωνα με τις προσωπικές ανάγκες διαφορετικών βιομηχανιών. Το σύστημα ρητίνης μπορεί να ρυθμιστεί ανάλογα με την εφαρμογή, όπως ανθεκτική σε υψηλές θερμοκρασίες πολυϊμιδική ρητίνη για αεροναυπηγική και γρήγορα σκληραίνουσα εποξειδική ρητίνη για αυτοκίνητα· Η ακρίβεια ελέγχου περιεκτικότητας ρητίνης φτάνει το ±0,5%, διασφαλίζοντας τη συνέπεια της απόδοσης του προϊόντος· Οι τύποι ινών μπορούν να επιλεγούν ανάλογα με τις ανάγκες, με εύκαμπτους συνδυασμούς παρα-, μετα- ή συμ-αραμίδιων ινών· Το πλάτος υποστηρίζει προσαρμογή από 0,3 m έως 2,0 m, και για μεγάλα πλοία μπορούν να χρησιμοποιηθούν προϊόντα πλάτους 2,0 m, μειώνοντας τον αριθμό των αρμών σύνδεσης κατά περισσότερο από 60%· Οι λειτουργικές ιδιότητες μπορούν να συνδυαστούν και να επικαλυφθούν, όπως «αντιφλέγον + αντιστατικό», «ανθεκτικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες + ανθεκτικότητα σε διάβρωση» και άλλες σύνθετες λειτουργίες. Για παράδειγμα, το προεμποτισμένο αραμίδιο Aramid fiber prereg, μια σύνθετη λειτουργία που χρησιμοποιείται σε προστατευτικό εξοπλισμό υπόγειων ορυχείων άνθρακα, όχι μόνο πληροί τις απαιτήσεις αντιφλέγοντος επιπέδου UL94 V0, αλλά διαθέτει επίσης αντιστατικές ιδιότητες, διασφαλίζοντας ταυτόχρονα αντοχή σε κρούσεις.

5. Άριστη προσαρμογή διεργασίας και απόδοση μόρφωσης

Η προεμποτισμένη ίνα αραμίδιου είναι συμβατή με τις κύριες διεργασίες διαμόρφωσης σύνθετων υλικών, όπως θερμά πρέσα κανάτα, διαμόρφωση με συμπίεση, βακιά κενού και τύλιξη, και είναι κατάλληλη για διάφορες ανάγκες, από εξατομίκευση ενός τεμαχίου έως μαζική παραγωγή. Η διαδικασία διαμόρφωσης με συμπίεση είναι κατάλληλη για τυποποιημένα εξαρτήματα, όπως καλύμματα θηκών μπαταριών και πλάκες αντισφαιρικών φιαλών. Ο χρόνος παραγωγής σε μονή λειτουργία μπορεί να ελέγχεται εντός 15-30 λεπτών, με σφάλμα ακρίβειας διαστάσεων ≤± 0,2 mm. Η διαμόρφωση με θερμή πρέσα κανάτα είναι κατάλληλη για εξειδικευμένα εξαρτήματα αεροδιαστημικής, και ο εσωτερικός βαθμός ελαττωμάτων του προϊόντος είναι μικρότερος του 0,3% μέσω ελέγχου πίεσης 0,8-1,2 MPa και ελέγχου θερμοκρασίας 120-200 °C· η διαμόρφωση με τύλιξη είναι κατάλληλη για κυλινδρικά εξαρτήματα, όπως σωληνώσεις και δοχεία πίεσης. Η προσανατολισμένη διάταξη των ινών αραμίδιου επιτρέπει ο λόγος αξονικής και περιφερειακής αντοχής του προϊόντος να φτάνει το 4:1, καλύπτοντας τις απαιτήσεις μεταφοράς υπό υψηλή πίεση. Επιπλέον, η ημι-σκληρυμένη κατάσταση είναι εύκολο να κοπεί και να τοποθετηθεί, με ποσοστό απορριμμάτων μόλις 3% -5%, πολύ χαμηλότερο από το 15% -20% της παραδοσιακής υγρής διαμόρφωσης, μειώνοντας σημαντικά τα απόβλητα υλικού.

6. Πλεονεκτήματα κόστους και οφέλους σε όλο τον κύκλο ζωής

Αν και το αρχικό κόστος προμήθειας του προεμποτισμένου ινώδους υλικού Aramid είναι υψηλότερο από το κόστος παραδοσιακών υλικών, το πλεονέκτημα στο συνολικό κύκλο ζωής είναι σημαντικό. Στον τομέα της εθνικής άμυνας και της στρατιωτικής βιομηχανίας, τα ελαφριά χαρακτηριστικά του μπορούν να μειώσουν το κόστος μεταφοράς του εξοπλισμού κατά 40% και να βελτιώσουν την κινητικότητα του εξοπλισμού· Στον τομέα της νέας ενέργειας, η χρήση αυτού του υλικού για την προστασία μπαταριών έχει αυξήσει το ποσοστό επιτυχίας στα τεστ ασφαλείας κατά 80%, αποφεύγοντας τεράστιες απώλειες λόγω ατυχημάτων· Στον τομέα του βιομηχανικού εξοπλισμού, η αντοχή του στη διάβρωση μπορεί να επεκτείνει τον κύκλο συντήρησης του εξοπλισμού από 1 έτος σε 5 έτη, μειώνοντας το κόστος συντήρησης κατά 70%· Στην αεροδιαστημική βιομηχανία, η μείωση του βάρους ενός μεμονωμένου αεροσκάφους κατά 300kg μπορεί να εξοικονομήσει περίπου 1,2 εκατομμύρια юάν σε κόστος καυσίμου ετησίως. Η δυνατότητα ανακύκλωσης των θερμοπλαστικών προϊόντων μειώνει περαιτέρω το κόστος πρώτων υλών, με ποσοστό διατήρησης απόδοσης πάνω από 75% για τα ανακυκλωμένα υλικά, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή δευτερεύοντων δομικών στοιχείων.

Σημείο πώλησης διαδικασίας: ακριβής έλεγχος και αύξηση αξίας από τις πρώτες ύλες μέχρι τα τελικά προϊόντα

Η αριστεία του προεμπεγμένου ινοπλισμού αραμίδιου βρίσκεται στην ακριβή διαδικασία παραγωγής και στον πλήρη έλεγχο ποιότητας σε όλη τη διαδικασία. Το σύστημα διαδικασίας δεν εξασφαλίζει μόνο τη συνέπεια του προϊόντος, αλλά επιτυγχάνει και μια βέλτιστη ισορροπία μεταξύ απόδοσης και κόστους, αποτελώντας την πυρήνα υποστήριξης για τον ανταγωνισμό της κατηγορίας.

1. Βασική διαδικασία παραγωγής: Διπλή εγγύηση μεθόδου θερμής τήξης και μεθόδου εμποτισμού με διάλυμα

Ο κλάδος χρησιμοποιεί κυρίως δύο βασικές διαδικασίες εμποτισμού, οι οποίες μπορούν να επιλεγούν εύκολα ανάλογα με τον προσδιορισμό του προϊόντος και τις απαιτήσεις ποιότητας, ώστε να εξασφαλίζεται η σταθερότητα της απόδοσης του προεμπεγμένου ινοπλισμού αραμίδιου:

• Διαδικασία θερμής τήξης: Θερμάνετε τη ρητίνη σε θερμοκρασία 90-130 ℃ για να μειωθεί η ιξώδης, καλύψτε ομοιόμορφα τη ρητίνη στην επιφάνεια των αραμίδιων ινών μέσω κυλίνδρων ακριβούς θερμής πίεσης και, στη συνέχεια, ψύξτε γρήγορα σε θερμοκρασία δωματίου μέσω κυλίνδρων ψύξης για να ολοκληρωθεί η ημι-σκλήρυνση και η διαμόρφωση. Το βασικό πλεονέκτημα αυτής της διαδικασίας είναι η απουσία υπολειμμάτων διαλύτη, ο ακριβής έλεγχος του περιεχομένου ρητίνης έως ± 0,5% και η υψηλή συνέπεια στη διάταξη των ινών, γεγονός που την καθιστά ιδανική για την παραγωγή υψηλής ποιότητας προεμποτισμένων αραμίδιων ινών (prepreg) για αεροδιαστημικές εφαρμογές. Η σειρά προεμποτισμένων υλικών Kevlar από τη DuPont® χρησιμοποιεί όλη αυτή τη διαδικασία, ελέγχοντας την πίεση (0,6-1,0 MPa) και την ταχύτητα (4-8 m/min) του κυλίνδρου θερμής πίεσης μέσω υπολογιστικού ελέγχου, διασφαλίζοντας ότι το σφάλμα κατανομής ρητίνης ανά τετραγωνικό μέτρο προϊόντος είναι μικρότερο από 0,3%.
  
• Διεργασία εμποτισμού με διάλυμα: Η ρητίνη διαλύεται σε οργανικούς διαλύτες όπως το ακετόνη και το ξυλόλιο, δημιουργώντας ένα διάλυμα χαμηλού ιξώδους. Αφού οι ίνες αραμίδη απορροφηθούν πλήρως από τη ρητίνη στη δεξαμενή εμποτισμού, ο διαλύτης εξατμίζεται μέσω πολυβάθμιου θερμαϊνόμενου αέρα (κλίμακα θερμοκρασίας 60-130 ℃), οδηγώντας τελικά στη δημιουργία μιας ημί-σκληρανσης κατάστασης. Αυτός ο εξοπλισμός διαδικασίας έχει χαμηλό κόστος επένδυσης και υψηλή παραγωγικότητα (με ταχύτητα γραμμής 12-18 m/min), κάνοντάς τον κατάλληλο για μεγάλης κλίμακας παραγωγή γενικού τύπου προσχημάτων ινών αραμίδη. Για να λυθεί το πρόβλημα των υπολειμμάτων διαλύτη, η βιομηχανία έχει υιοθετήσει ευρέως τεχνολογία απομάκρυνσης με υποβοήθηση κενού και στεγνώματος υπό προστασία αζώτου, η οποία μειώνει την περιεκτικότητα σε υπολειμματικό διαλύτη σε λιγότερο από 0,08% και αποφεύγει φυσαλίδες και ελαττώματα αποφλοιώσεως μετά τη σκλήρυνση του προϊόντος.
  

2. Σημεία ελέγχου βασικών διεργασιών: οι πέντε πυρήνες διεργασίες που καθορίζουν την απόδοση

Η σταθερότητα ποιότητας του προεμπεγμένου ινών αραμίδα προέρχεται από τον εξειδικευμένο έλεγχο ολόκληρης της διαδικασίας παραγωγής, όπου πέντε βασικοί κρίκοι καθορίζουν άμεσα την τελική απόδοση του προϊόντος:

• Επεξεργασία της επιφάνειας της ίνας αραμίδα: Η επιφάνεια της ίνας αραμίδα είναι λεία και έχει ασθενή συνάφεια με τη ρητίνη. Απαιτείται επεξεργασία μέσω πλάσματος οξείδωσης ή επικάλυψης με ενεργοποιητή σύζευξης για να αυξηθούν οι ενεργές ομάδες στην επιφάνεια της ίνας. Μετά την επεξεργασία, η διεπιφανειακή αντοχή σύνδεσης μεταξύ ινών και ρητίνης αυξάνεται κατά περισσότερο από 45%, επιλύοντας αποτελεσματικά τα προβλήματα αποφλοίωσης και αποκόλλησης που είναι ευάλωτα σε παραδοσιακά προϊόντα. Μετά από αυτή την επεξεργασία, η αντοχή σε κρούση του προεμπεγμένου βασισμένου σε παρα-αραμίδα μπορεί να βελτιωθεί κατά 30%.
  
• Ακριβής ρύθμιση του τύπου ρητίνης: Σύμφωνα με τις λειτουργικές απαιτήσεις του προϊόντος, η ρητίνη, ο παράγοντας σκλήρυνσης, τα πρόσθετα και τα άλλα συστατικά αναμιγνύονται με ακριβή αναλογία. Για παράδειγμα, τα αντιφλεγόντα προϊόντα απαιτούν προσθήκη 18% -25% φωσφορο-αζωτούχων αντιφλεγόντων, μαζί με 0,8% αντισταγονωτικών παραγόντων· για προϊόντα ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες, πρέπει να ρυθμιστεί ο λόγος της ρητίνης πολυϊμιδίου προς τον παράγοντα σκλήρυνσης, ώστε να διασφαλιστεί η πυκνότητα διασύνδεσης· τα αντιστατικά προϊόντα πρέπει να διασπείρονται ομοιόμορφα με 5% -8% νανοσωλήνες άνθρακα, ώστε να αποφεύγεται η ανομοιόμορφη αγωγιμότητα. Η σύνθεση του τύπου πραγματοποιείται με πλήρως αυτόματο σύστημα ανάμειξης και υπερηχητικής διασποράς, με σφάλμα ελεγχόμενο εντός ± 0,1%.
  
• Δυναμικός έλεγχος παραμέτρων εμποτισμού: Προσαρμογή σε πραγματικό χρόνο της ταχύτητας, της θερμοκρασίας και της πίεσης επίδυσης βάσει της γραμμικής πυκνότητας των αραμιδικών ινών και του ιξώδους της ρητίνης. Για παράδειγμα, η ταχύτητα εμποτισμού προϊόντων δέσμης νημάτων 100D ελέγχεται στα 6-8 m/min, ενώ η πίεση μειώνεται στα 0,5 MPa για να αποφευχθεί η θραύση των ινών· για το προϊόν με χονδρή δέσμη ινών 1000D, η ταχύτητα μπορεί να αυξηθεί στα 15 m/min και η πίεση στα 0,9 MPa, ώστε να εξασφαλιστεί η πλήρης διείσδυση της ρητίνης στο εσωτερικό των ινών.
  
• Ακριβής έλεγχος ημι-σκλήρυνσης (B-stage) Με τη ρύθμιση της θερμοκρασίας και του χρόνου ξήρανσης, ο βαθμός σκλήρυνσης της ρητίνης ελέγχεται σε ημι-σκληρυμένη κατάσταση 35% - 45%, διασφαλίζοντας ότι το προϊόν διατηρεί ορισμένη ιξώδη συνέχεια για εύκολη επίστρωση και αποφεύγοντας τον πρόωρο πλήρη σκληρυνση. Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο του βαθμού σκλήρυνσης με διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) και δυναμική μηχανική ανάλυση (DMA), με σφάλμα μικρότερο του 2%.
  
• Αυστηρός έλεγχος ποιότητας τελικών προϊόντων Κάθε παρτίδα προϊόντων πρέπει να υποβάλλεται σε πολλαπλές δοκιμές, συμπεριλαμβανομένης της περιεκτικότητας σε ρητίνη (ακρίβεια ± 0,1%), της επιφανειακής πυκνότητας ινών (± 1 g/㎡), της εφελκυστικής αντοχής, της αντοχής σε κρούση, της αντίστασης στη φωτιά κ.λπ. Το σύστημα όρασης με υπολογιστή χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της ομοιομορφίας της διάταξης των ινών και της ακεραιότητας των μοτίβων, με ποσοστό ανίχνευσης ελαττωμάτων 99,9%, διασφαλίζοντας ότι τα μη επαρκή προϊόντα δεν εισέρχονται στην αγορά.
  

3. Τάση Καινοτομίας Διαδικασίας: Τρεις Βασικές Κατευθύνσεις για την Προώθηση της Αναβάθμισης της Κατηγορίας

Η βιομηχανία συνεχίζει να βελτιώνει την απόδοση και τη σχέση κόστους-απόδοσης του προεμποτισμένου Aramid ίνα μέσω καινοτομιών στη διαδικασία, με τρεις βασικές κατευθύνσεις καινοτομίας που οδηγούν την ανάπτυξη της κατηγορίας:

• Αναβάθμιση της αυτοματοποιημένης γραμμής παραγωγής: Εισαγωγή βιομηχανικών ρομπότ και συστήματος οπτικής επιθεώρησης με τεχνητή νοημοσύνη για την επίτευξη πλήρους αυτοματοποίησης διεργασιών, από την ξετύλιξη αραμίδας, την εμποτισμό, τη σκλήρυνση μέχρι την τύλιξη και το κόψιμο, αυξάνοντας την παραγωγικότητα περισσότερο από 60% και μειώνοντας το σφάλμα συνέπειας του προϊόντος σε ± 0,2%. Για παράδειγμα, η αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής μιας κορυφαίας επιχείρησης μπορεί να επιτύχει ημερήσια παραγωγή 4000 τετραγωνικά μέτρα ανά γραμμή, δηλαδή τετραπλάσια από τις παραδοσιακές χειροκίνητες γραμμές παραγωγής.
  
• Διάσπαση στην Τεχνολογία Πολυαξονικής Επίστρωσης: Αναπτύχθηκε μια πολυαξονική γραμμή παραγωγής προ-εμποτισμένης ίνας αραμίδας, η οποία μπορεί ταυτόχρονα να επιτύχει σύγχρονο εμποτισμό και επίστρωση ινών σε πολλαπλές κατευθύνσεις σε γωνίες 0°, 90°, ±45° και άλλες, μειώνοντας τις επόμενες διεργασίες επίστρωσης προϊόντων και αυξάνοντας την παραγωγικότητα κατά 45%. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την παραγωγή μεγάλων εξαρτημάτων όπως πτερύγια ανεμογεννητριών και κάλυψη πλοίων, ενώ βελτιώνει τις συνολικές μηχανικές ιδιότητες των προϊόντων.
  
• Έρευνα και εφαρμογή πράσινων διεργασιών: Προώθηση της διεργασίας εμποτισμού χωρίς διαλύτες και της χρήσης ρητίνων βιολογικής προέλευσης (όπως εποξειδική ρητίνη από κάστορα), μείωση της εξάρτησης από πρώτες ύλες που βασίζονται στο πετρέλαιο και μείωση των εκπομπών VOC κατά περισσότερο από 90%· Ανάπτυξη τεχνολογίας χημικής αποπολυμερισμού και ανακύκλωσης για θερμοσκληραίνοντα προϊόντα, ώστε να αυξηθεί ο βαθμός ανάκτησης των αραμίδιων ινών σε πάνω από 80%, σύμφωνα με την τάση της πράσινης παραγωγής και της κυκλικής οικονομίας.