A-10 specjalny ognioodporny preimpregnat do transportu szynowego

Preimpregnowana włóknem węglowym z odpornością na ogień: podwójna gwarancja bezpieczeństwa ogniowego i wydajności konstrukcyjnej w dziedzinie transportu kolejowego

W dziedzinie produkcji sprzętu do transportu kolejowego bezpieczeństwo pożarowe materiałów jest równie ważne jak ich właściwości mechaniczne konstrukcyjne. Ta samouszczelniająca żywica epoksydowa z włókna węglowego wykorzystuje zmodyfikowany system żywicy epoksydowej jako rdzeń, w połączeniu z bezhalogenową żywicą ognioodporną oraz utajonym środkiem wiązacym, obejmując główne formy takie jak jednokierunkowa preimpregnowana taśma z włókna węglowego i tkanina preimpregnowana włóknem węglowym. Spełnia ona nie tylko najwyższe wymagania przeciwpożarowe norm DIN 5510 i UE EN45545 HL3 dla środków transportu kolejowego, lecz również oferuje rozwiązanie materiałowe łączące ochronę bezpieczeństwa z zaletami lekkiej konstrukcji dla nadwozi oraz elementów wnętrza metrów, pociągów szybkobieżnych i międzymiastowych, wypełniając lukę aplikacyjną tradycyjnych preimpregnatów z włókna węglowego w warunkach wymagających wysokiej odporności ogniowej.

Główna zaleta: Balansowanie bezpieczeństwa ogniowego, wydajności konstrukcyjnej i elastyczności procesowej

1. Najwyższy poziom certyfikacji ogniowej, tworzący solidną linię obrony dla bezpieczeństwa transportu kolejowego

Jako preimpregnat ognioodporny specjalnie opracowany dla zastosowań w transporcie kolejowym, produkt spełnia najwyższe standardy branżowe pod względem odporności na ogień. System żywicy opiera się na trójczłonowej kombinacji «modyfikowany żywica epoksydowa + żywica bezhalogenowa powolnie gasząca ogień + utajony agens wiązania», a bezhalogenowa formuła zapobiega uwalnianiu toksycznych gazów i żrących dymów podczas spalania już na etapie źródła, spełniając tym samym kluczowe wymagania dotyczące bezpieczeństwa personelu w transporcie kolejowym; Utajone agensy wiązania gwarantują stabilność preimpregnatu podczas przechowywania i przetwarzania, a ich aktywacja następuje dopiero przy określonej temperaturze, bez wpływu na skuteczność składników powolnie gaszących ogień.

Zgodnie z autorytatywnymi testami, preimpregnowane włókno węglowe o właściwościach opóźniających zapłon w pełni spełnia dwa główne międzynarodowe standardy ochrony przeciwpożarowej: po pierwsze niemiecki standard DIN5510, który osiąga poziom S4 (ekstremalnie niska gęstość dymu), SR2 (ekstremalnie niska toksyczność dymu) oraz ST2 (wolne rozprzestrzenianie się płomienia) pod względem kluczowych wskaźników takich jak gęstość dymu, szybkość wydzielania ciepła i prędkość rozchodzenia się płomienia; po drugie wymóg unijnego standardu EN45545 na poziomie HL3, który pozwala wytrzymać ponad 20 minut spalania przez płomień o wysokiej temperaturze i nadal zachować pewną wytrzymałość konstrukcyjną po spaleniu, co zapewnia cenny czas na ewakuację w przypadku pożaru pociągu. W porównaniu do zwykłego preimpregnowanego włókna węglowego, jego właściwości opóźniające zapłon poprawiono o ponad 100%, całkowicie rozwiązując problem łatwopalności i dużego zadymienia podczas spalania tradycyjnych materiałów z włókna węglowego. Nadaje się do kluczowych elementów, takich jak konstrukcja kadłuba środków transportu szynowego, ramy siedzeń, przegrody wewnętrzne itp.

2. Wieloformowa ochrona produktów, dostosowana do złożonych wymagań konstrukcyjnych transportu kolejowego

• Rodzina produktów obejmuje dwie podstawowe formy: preimpregnat jednokierunkowy z włókna węglowego i preimpregnat tkaniny z włókna węglowego, które można elastycznie dobierać w zależności od wymagań konstrukcyjnych różnych elementów transportu kolejowego, umożliwiając wygodę projektowania zgodnie z zasadą „jeden materiał – wiele zastosowań”.
• Prepreg jednokierunkowy z włókna węglowego: Charakteryzuje się jednokierunkowym ułożeniem włókien węglowych o wysokiej prostoliniowości, z spójnością kierunku włókien powyżej 99%, a także wyróżnia się doskonałymi właściwościami mechanicznymi wzdłuż osi. Nadaje się do elementów konstrukcyjnych, takich jak boczne ściany kadłuba pociągu czy poprzeczki podłogi, które muszą wytrzymywać obciążenia podłużne. Pozwala na poprawę odporności na rozciąganie i zginanie przy jednoczesnym zmniejszeniu masy, a jego zastosowanie umożliwia redukcję ciężaru o 30%–40% w porównaniu z tradycyjnymi materiałami metalowymi.
• Prepreg tkaniny z włókna węglowego: Dzięki podstawowym strukturą tkaniny, takim jak płótno i serwetka oraz innym konstrukcjom tkanin, charakteryzuje się doskonałymi właściwościami izotropowymi w płaszczyźnie oraz wyższą odpornością na uderzenia i ścinanie. Może być stosowany w elementach takich jak ramy siedzeń pociągów, panele dekoracyjne wnętrza, stojaki na bagaże itp. Gwarantuje bezpieczeństwo dzięki właściwościom opóźniacym palenie, a jednocześnie poprawia estetykę wnętrza dzięki fakturom tkanin.

Obie formy prepregratu ognioodpornego mogą być stosowane oddzielnie lub łączone warstwowo. Na przykład konstrukcja pojazdu może przyjąć projekt kompozytowy typu „prepregrat jednokierunkowy + prepregrat tkaninowy”, gdzie materiał jednokierunkowy stosowany jest wzdłużnie w celu zwiększenia wytrzymałości, a lokalnie materiał tkany w celu poprawy odporności na uderzenia, co pozwala zrównoważyć wymagania dotyczące wydajności konstrukcyjnej i warunków użytkowania.

3. Doskonałe właściwości mechaniczne, zapewniające równowagę między lekkością a stabilnością konstrukcyjną

Jako wysokowydajny preimpregnat z włókna węglowego produkt nie traci na korzyść mechanicznych zalet włókna węglowego, dodatkowo posiada właściwości samogasnące. Poprzez optymalizację procesu wiązania na styku żywicy i włókna węglowego, żywica może równomiernie przesiąknąć wiązkę włókien, zmniejszając ilość pęcherzyków i wad na styku oraz w pełni wykorzystując właściwości mechaniczne materiału kompozytowego. Po przetestowaniu materiał kompozytowy przygotowany z samogasnącego preimpregnatu z włókna węglowego osiąga wytrzymałość na rozciąganie pod kątem 0° powyżej 1800 MPa, moduł sprężystości przy rozciąganiu pod kątem 0° powyżej 120 GPa oraz wytrzymałość na zginanie powyżej 1500 MPa. Nawet w złożonych warunkach eksploatacji, takich jak wysoka temperatura i wilgotność w transporcie kolejowym, współczynnik zachowania właściwości mechanicznych może nadal wynosić ponad 85%. W porównaniu z tradycyjnymi samogasnącymi materiałami metalowymi (np. samogasnącym stopem aluminium) waga produktu może być zmniejszona o 40–50% przy tej samej wytrzymałości konstrukcyjnej, co bezpośrednio redukuje całkowite zużycie energii oraz obciążenie torów, odpowiadając tendencji rozwoju „lekkości i oszczędności energii” w transporcie kolejowym.

Jednocześnie gęstość produktu jest ściśle kontrolowana na poziomie nie mniejszym niż 5%, aby zapewnić jednolite rozmieszczenie włókien w prepregecie, uniknąć słabszych właściwości mechanicznych spowodowanych niską lokalną zawartością włókien, zapewnić stabilność konstrukcyjną pociągu podczas długotrwałej eksploatacji oraz zmniejszyć koszty utrzymania.

4. Elastyczne dostosowanie procesu do spełnienia potrzeb dużych partii produkcji w transporcie szynowym

W odpowiedzi na cechy produkcji elementów transportu szynowego „wielu specyfikacji i dużych ilości”, ten samouszczelniający prepreget z włókna węglowego charakteryzuje się wysoką elastycznością procesową i może być kompatybilny z dwoma dominującymi procesami: formowaniem na gorąco oraz formowaniem przez prasowanie. Zakres temperatury wiązania jest szeroki – od 100 do 160 ℃. Przedsiębiorstwa mogą elastycznie dostosowywać parametry procesu zgodnie z potrzebami istniejącego sprzętu i elementów, bez konieczności dodatkowej modernizacji urządzeń, co zmniejsza bariery produkcyjne.

• Formowanie w prasie gorącej: Odpowiedni do dużych i złożonych elementów konstrukcyjnych (takich jak całkowita ścianka boczna korpusu pociągu), materiał preimpregnowany jest w pełni utwardzany poprzez jednolite ciśnienie i kontrolę temperatury w prasie cieplnej. Gładkość powierzchni wyprodukowanych elementów jest wysoka, z niewielką liczbą wewnętrznych wad i stabilnymi właściwościami mechanicznymi, co pozwala spełnić podwójne wysokie wymagania dotyczące wyglądu zewnętrznego i struktury korpusu pociągu.
• Odlewy kompresyjne: odpowiedni dla małych i średnich standardowych komponentów (takich jak ramy siedzeń i panele wnętrza), charakteryzuje się wysoką wydajnością formowania, krótkim cyklem produkcji, a czas produkcji w jednym trybie może być kontrolowany poniżej 30 minut. Nadaje się do rytmu masowej produkcji w transporcie szynowym, a proces formowania pod ciśnieniem pozwala dokładnie kontrolować dokładność wymiarową komponentów, zmniejszając kolejne etapy przetwarzania.

Dodatkowo materiał preimpregnowany charakteryzuje się doskonałą stabilnością podczas przechowywania i może być przechowywany ponad 6 miesięcy w niskiej temperaturze -18 ℃. Po wyjęciu może zostać bezpośrednio wprowadzony do produkcji bez konieczności długotrwałego podgrzewania, co skraca czas oczekiwania na produkcję i zwiększa jej efektywność.

5. Zróżnicowana konstrukcja, tworzenie przewag konkurencyjnych na rynku

Wśród produktów prepregowych o właściwościach opóźniających palenie w tej samej kategorii, produkt ten buduje swoją przewagę konkurencyjną poprzez „niską powtarzalność + wysoką dostosowalność”. Z jednej strony, wprowadza się zróżnicowany projekt pod względem składu żywicy, doboru włókien oraz parametrów procesowych – na przykład dodaje się unikalne składniki przeciwstarzeniowe do systemu żywicy, dzięki czemu okres użytkowania produktów w warunkach długotrwałego nasłonecznienia oraz zmian temperatury i wilgotności w transporcie kolejowym wydłuża się do ponad 15 lat, znacznie przekraczając średnią trwałość podobnych produktów wynoszącą 10 lat. Z drugiej strony, możliwe jest zapewnienie usług niestandardowych dostosowanych do potrzeb klientów, takich jak regulacja poziomu ognioodporności (dostosowywana według potrzeb od EN45545 HL1 do HL3), optymalizacja temperatur utwardzania (dostosowana do różnych zakresów temperatury urządzeń), regulacja gęstości powierzchniowej włókna (pełny zakres od 100 g/m² do 600 g/m²), co odpowiada indywidualnym wymaganiom różnych komponentów w transporcie kolejowym (od elementów konstrukcyjnych po części wnętrza) i pozwala uniknąć presji rynkowej spowodowanej jednorodną konkurencją.