Prepreg z włókna szklanego ognioodporny

Preimpregnat z włókna szklanego o właściwościach opóźniających zapłon (B-5): podwójna gwarancja bezpieczeństwa pożarowego i stabilności konstrukcyjnej w dziedzinie transportu kolejowego

W dziedzinach takich jak transport kolejowy i wysokowydajna aparatura, wymagających wysokiej odporności ogniowej oraz niezawodności konstrukcyjnej, półprodukt szklany z włókna szklanego B-5 o właściwościach opóźniających zapłon, dzięki swojemu kluczowemu połączeniu „specjalnej żywicy samogasnącej + wysokowydajnego włókna szklanego”, stał się kluczowym materiałem technologicznym. Produkt ten wykorzystuje specjalną żywicę samogasnącą jako system wiążący, łącząc ją z włóknem szklanym za pomocą precyzyjnej technologii preimpregnatów. Jego właściwości gaśnięcia ognia spełniają najwyższy standard V0 w teście UL94, skutecznie ograniczając rozprzestrzenianie się płomienia i zmniejszając emisję toksycznego dymu. Zachowuje on nie tylko korzyści wynikające z wysokiej sztywności i odporności na korozję charakterystyczne dla materiałów z włókna szklanego, lecz również doskonale nadaje się do zastosowań takich jak konstrukcje kadłubów i elementy wnętrza pojazdów kolejowych, oferując doskonałe właściwości samogasnące, przełamując ograniczenia tradycyjnych preimpregnatów ze szkła, które charakteryzują się słabszą odpornością ogniową, tworząc tym samym solidny barier bezpieczeństwa podczas podróży komunikacją publiczną.

Główne zalety: Wielowymiarowe przełomy w dziedzinie najwyższej klasy ognioodporności, stabilnej wydajności i adaptacji do scenariuszy

1. Ognioodporność na poziomie UL94 V0, tworzenie podstawowej bariery zapobiegania pożarom w transporcie kolejowym

Główna konkurencyjność preimpregnatu szkła włóknistego B-5 na poziomie ognioodporności UL94 V0, co jest kluczowym wskaźnikiem oceny bezpieczeństwa przeciwpożarowego materiałów. Wymaga to, aby materiał wygasł w ciągu 10 sekund po dwóch 10-sekundowych zapłonach w teście spalania pionowego, bez kroplenia roztopionego materiału powodującego zapalenie odmaszczonych waty poniżej. Realizacja efektu ognioodpornego wynika z trójwymiarowego projektu technicznego dedykowanego systemu żywicy ognioodpornej:

• Skuteczne składniki ognioodporne: dodawanie bezhalogenowych, przyjaznych dla środowiska środków zapobiegających paleniu (takich jak fosforowo-azotowe środki przeciwpożarowe) do żywicy, aby uniknąć problemu związanego z uwalnianiem toksycznego gazu chlorowodoru podczas spalania tradycyjnych halogenowych środków przeciwpożarowych, co spełnia kluczowe wymagania bezpieczeństwa w transporcie kolejowym dotyczącym personelu; jednocześnie środki przeciwpożarowe są równomiernie rozprowadzane w żywicy za pomocą technologii nanorozpraszania, zapewniając, że każdy cal prepreparatu charakteryzuje się jednolitą odpornością na ogień i nie występują lokalne słabości ogniowe.
• Mechanizm działania środka przeciwpożarowego węglowego: Podczas spalania system żywicy szybko tworzy gęstą warstwę węglową, która skutecznie izoluje tlen i ciepło, zapobiegając dalszemu niszczeniu podłoża z włókna szklanego przez płomienie oraz ograniczając produkcję dymu. Zgodnie z testami, wskaźnik gęstości dymu (SDR) prepreparatu B-5 podczas spalania wynosi tylko 15 (dla zwykłego prepreparatu z włókna szklanego około 60), a stopień toksyczności dymu osiąga poziom SR2 (ekstremalnie niska toksyczność) zgodnie ze standardem kolejowym EN45545, co zapewnia cenny czas na ewakuację awaryjną w przypadku pożaru.
• Projekt przeciwdrożdżowy: Poprzez dodanie środków przeciwdrożdżowych rozwiązano problem tradycyjnych materiałów wytrzymałych na ogień, które łatwo tworzą krople topnione podczas spalania, unikając tym samym zapłonu otaczających przedmiotów i rozprzestrzeniania się ognia. Ta cecha znacząco zmniejsza ryzyko rozprzestrzeniania się ognia i poprawia ogólną ochronę przeciwpożarową wnętrz pojazdów kolejowych, takich jak oparcia siedzeń czy przegrody międzystrefowe.

2. Wysoka sztywność i odporność na korozję, zapewniające równowagę między bezpieczeństwem a niezawodnością konstrukcyjną

Jako prepreparat z włókna szklanego, B-5 nie tylko charakteryzuje się doskonałymi właściwościami wygaszania ognia, ale również nie traci zalet konstrukcyjnych samego włókna szklanego. Optymalizacja procesu impregnowania żywicą oraz infiltracji włókna szklanego pozwoliła na osiągnięcie przez materiał kompozytowy najwyższego w branży poziomu właściwości mechanicznych i adaptacji do warunków środowiskowych

• Podstawowe właściwości mechaniczne: Po przetestowaniu materiał kompozytowy wykonany z prepregru szkłowego B-5 o właściwościach opóźniających palenie wykazuje wytrzymałość na rozciąganie powyżej 300 MPa, wytrzymałość na zginanie powyżej 450 MPa oraz moduł zginania równy 25 GPa, co znacznie przewyższa zwykłe tworzywa sztuczne o właściwościach opóźniających palenie (na przykład tworzywo ABS o wytrzymałości na rozciąganie około 50 MPa). W transporcie kolejowym, gdy jest stosowany do wsporników paneli bocznych ścian i półek bagażowych, może wytrzymać codzienne obciążenia wynikające z tłoku pasażerów i obciążenia bagażem, a po długotrwałym użytkowaniu nie ulega łatwemu odkształceniom; w przypadku zastosowania do ram siedzeń zapewnia komfort siedzenia dzięki wysokiej sztywności, jednocześnie odpierając uszkodzenia konstrukcyjne spowodowane przypadkowymi uderzeniami.
• Wyjątkowa odporność na korozyję: Sam włókno szklane charakteryzuje się odpornością na kwasy, zasady oraz oporem na mgłę solną. W połączeniu ze specjalnymi żywicami ognioodpornymi odporność na korozję jest dalsza poprawiona. W wilgotnych środowiskach komunikacji szynowej, takich jak tunele podziemne i linie nadmorskie, elementy wykonane z laminatu B-5 potrafią wytrzymać ponad 15 lat, co jest o 50% dłużej niż tradycyjne elementy metalowe, np. blachy stalowe ocynkowane, znacząco redukując koszty utrzymania w eksploatacji kolei. Na przykład, gdy są stosowane jako tace kablowe w dolnej części wagonów kolejowych, zapobiegają korozji metalu spowodowanej deszczem i pyłem, zapewniając bezpieczną i stabilną pracę systemu elektrycznego.
• Zaleta lekkiej konstrukcji: Gęstość prepreparatu B-5 wynosi około 1,8 g/cm³, co stanowi tylko 1/4 gęstości stali i 2/3 gęstości stopu aluminium. W warunkach zapotrzebowania na lekkie konstrukcje pojazdów kolejowych, zastosowanie tego materiału pozwala zmniejszyć wagę pojazdu o 15–20%, bezpośrednio obniżając zużycie energii przez napęd pociągu oraz obciążenie torowiska, co jest zgodne z trendem rozwoju „oszczędzania energii i redukcji zużycia” w transporcie szynowym. Na przykładzie wagonów metra, przegrody wewnętrzne i ramy siedzeń wykonane z prepreparatu B-5 pozwalają zmniejszyć masę pojedynczego wagonu o ponad 300 kg, oszczędzając około 50 000 kWh rocznie zużycia energii elektrycznej na jeden pociąg.

3. Duża elastyczność procesowa umożliwiająca spełnienie potrzeb dużych serii produkcji w transporcie szynowym

W odpowiedzi na cechy produkcji „wielu specyfikacji i dużych ilości” komponentów transportu kolejowego, preimpregnat szkło B-5 o właściwościach samogasnących charakteryzuje się wysoką kompatybilnością procesową i może być stosowany w głównych procesach wytwarzania materiałów kompozytowych, takich jak formowanie w prasie gorącej, formowanie przez prasowanie, formowanie w worku próżniowym itp., bez konieczności modyfikowania przez przedsiębiorstwa wyposażenia produkcyjnego, co obniża próg aplikacyjny:

• Odlewy kompresyjne: odpowiedni do masowej produkcji standaryzowanych komponentów wewnętrznych (takich jak oparcia siedzących, podłokietniki i przegrody samochodowe), o wysokiej wydajności formowania, czas produkcji w jednym trybie można kontrolować w ciągu 20-30 minut, a dokładność wielkości komponentów można precyzy
• Formowanie w prasie gorącej: Odpowiedni do elementów konstrukcyjnych karoserii pojazdu o bardzo wysokich wymaganiach dotyczących wygląd i właściwości (takie jak dekoracyjne panele dachu czy wewnętrzne panele drzwi), żywica jest całkowicie impregnowana włóknem szklanym poprzez jednolite ciśnienie (0,5–1,0 MPa) oraz kontrolę temperatury (120–140 °C) podczas formowania na gorąco. Po uformowaniu powierzchnia elementów charakteryzuje się wysoką gładkością, bez wad takich jak pęcherzyki czy braki kleju, a także może być bezpośrednio stosowana jako powierzchnia wykończeniowa, co zmniejsza konieczność późniejszego lakierowania.
• Formowanie w worku próżniowym: odpowiedni do dużych elementów o złożonym kształcie (takich jak boczne panele karoserii czy całoroczne ramy bagażnika), przepływ żywicy i odpowietrzenie osiągane są dzięki podciśnieniu próżniowemu. Koszt formowania jest o 35% niższy w porównaniu z procesem formowania na gorąco w komorze, przy jednoczesnym zapewnieniu stabilności właściwości samogasnących i mechanicznych, co pozwala uwzględnić zarówno ekonomikę, jak i jakość produktu.

Dodatkowo, przechowywanie i wygoda przetwarzania prepreparatu B-5 są doskonałe. Można go przechowywać przez 3 miesiące w warunkach pokojowej temperatury i w ciemnym środowisku, a ponad 6 miesięcy w niskiej temperaturze -18 ℃. Po wyjęciu może być bezpośrednio wprowadzony do produkcji bez konieczności długotrwałego podgrzewania, co skraca czas oczekiwania na produkcję i zapewnia ciągłe oraz stabilne dostawy komponentów dla transportu szynowego.

4. Zróżnicowane projektowanie, tworzenie barier konkurencyjnych na rynku

• Różnicowanie technologiczne: Samodzielnie opracowana technologia modyfikacji interfejsu szkłowłókna z żywicą ognioodporną zwiększa wytrzymałość połączenia między żywicą a włóknem o 30%, rozwiązuje problem odspajania się warstw występujący w tradycyjnych półproduktach ognioodpornych i zapewnia, że materiały kompozytowe nie będą ulegać degradacji właściwości pod wpływem zmian temperatury i drgań podczas długotrwałego użytkowania; jednocześnie poprzez optymalizację składu żywicy osiągane są normy odporności ogniowej UL94 V0, a lepkość żywicy jest utrzymywana w odpowiednim zakresie, co gwarantuje dobre przepływowe właściwości procesowe i unika wad formowania spowodowanych nadmierną lepkością żywicy.
• Dostosowanie specyfikacji i funkcji: Obsługa dostosowywania specyfikacji produktu zgodnie z potrzebami klienta, takich jak gęstość powierzchniowa włókna szklanego (100–600 g/m²), szerokość prepregratu (0,5–2,0 m), aby spełnić potrzeby produkcji elementów o różnych rozmiarach; równocześnie możliwe jest zapewnienie niestandardowych usług funkcjonalnych, takich jak dodanie składników antystatycznych do wnętrza pojazdu (aby uniknąć przyciągania pyłu przez wyładowania elektrostatyczne) lub dodanie składników bakteriobójczych do miejsc publicznych (w celu ograniczenia wzrostu bakterii), co dalszym rozszerza zakres zastosowań produktu i wyróżnia go na tle zwykłych produktów posiadających jedynie podstawowe właściwości trudnozapalne.
• Różnicowanie kosztów: Dzięki zakupom hurtowym oporników na ogień i włókien szklanych oraz optymalizacji parametrów procesu preimpregnowania, przy jednoczesnym zapewnieniu klasy odporności ogniowej UL94 V0, koszt materiału preimpregnowanego B-5 jest kontrolowany na poziomie niższym o 10% od średniej branżowej, oferując przedsiębiorstwom zajmującym się transportem kolejowym wybór materiałów o „wysokiej wydajności i wysokiej rentowności”, szczególnie konkurencyjny na rynku w projektach wrażliwych cenowo, takich jak metropolitany i pociągi międzymiastowe.