Спеціальний вогнестійкий препрег для залізничного транспорту A-10

Пропитка вуглецевого волокна зі стійкістю до полум'я: подвійна гарантія пожежної безпеки та структурних характеристик у сфері залізничного транспорту

У галузі виробництва обладнання для залізничного транспорту пожежна безпека матеріалів є такою самою важливою, як і їх структурні механічні властивості. Ця вогнестійка пропитка на основі вуглецевого волокна використовує модифіковану епоксидну смолу як основну смоляну систему, поєднану з безгалогеновою вогнегасною смолою та прихованим отверджувачем, охоплюючи основні форми, такі як односпрямована пропитка вуглецевим волокном і тканина з пропитки вуглецевим волокном. Вона не лише відповідає найвищим вимогам щодо пожежної безпеки DIN 5510 та ЄН EN45545 HL3 для залізничного транспорту, але й забезпечує матеріальне рішення, яке поєднує безпеку та переваги легшої конструкції для каркасів та внутрішніх компонентів метро, швидкісних потягів та приміських поїздів, заповнюючи прогалину в застосуванні традиційних пропиток вуглецевого волокна в умовах з підвищеною вогнестійкістю.

Основна перевага: поєднання пожежної безпеки, структурних характеристик та технологічної адаптивності

1. Найвищий рівень сертифікації щодо пожежної безпеки, створення надійного бар'єру для безпеки залізничих перевезень

Як саме пропрег, стійкий до полум'я, розроблений спеціально для сценаріїв залізничного транспорту, продукт відповідає найвищим галузевим стандартам у сфері вогнетривкості. Смола базується на потрійному поєднанні «модифікована епоксидна смола + безгалогенова вогнегасна смола + прихований отверджувач», а безгалогенова формула запобігає виділенню токсичних газів і корозійного диму під час горіння на виробничому рівні, що відповідає основним вимогам до безпеки персоналу в системах залізничного транспорту; Приховані отверджувачі забезпечують стабільність пропрегу під час зберігання та обробки й швидке затвердіння лише за певних температур, не впливаючи на ефективність вогнегасних компонентів.

Згідно з авторитетними випробуваннями, препрег із вогнестійкого вуглепластикового волокна повністю відповідає двом основним міжнародним стандартам пожежної безпеки: по-перше, німецький стандарт DIN5510, який досягає рівня S4 (надзвичайно низька густина диму), SR2 (надзвичайно низька токсичність диму) та ST2 (повільне поширення полум'я) за ключовими показниками, такими як густина диму, швидкість виділення тепла та швидкість поширення полум'я; по-друге, вимога ЄС EN45545 HL3, яка передбачає здатність витримувати горіння високотемпературного полум'я понад 20 хвилин і зберігати певну структурну міцність після згоряння, забезпечуючи цінний час для екстреної евакуації пасажирів під час пожежі у потязі. У порівнянні зі звичайним препрегом із вуглецевого волокна, його вогнестійкість покращена більш ніж на 100%, що повністю вирішує проблему схильності традиційних матеріалів із вуглецевого волокна до займання та утворення великої кількості диму під час горіння. Матеріал підходить для ключових деталей, таких як конструкція кузова залізничного транспорту, каркас сидіння, внутрішні перегородки тощо.

2. Багатоформатне покриття продукту, адаптоване до складних структурних вимог залізничного транспорту

• Сімейство продуктів включає дві основні форми: односпрямований препрег із вуглепластикових волокон та тканий препрег із вуглепластикових волокон, які можна гнучко вибирати залежно від структурних вимог різних компонентів залізничного транспорту, забезпечуючи зручність проектування за принципом «один матеріал — багато цільових застосувань».
• Односпрямований преґрегат з вуглепластику: Використовує односпрямоване розташування високопрямих вуглепластикових волокон із узгодженістю напрямку волокон понад 99%, що забезпечує виняткові механічні властивості по осі. Підходить для структурних елементів, таких як бокові стіни кузова потяга та поперечні балки підлоги, які мають нести поздовжні навантаження; підвищує міцність на розтягнення та вигин, зберігаючи легкість конструкції, і може зменшити вагу на 30%–40% порівняно з традиційними металевими матеріалами
• Препрег із тканини з вуглецевого волокна: На основі полотняного, саржевого та інших типів переплетення він має відмінні ізотропні властивості в площині, а також підвищену стійкість до ударів і зсуву. Може використовуватися для компонентів, таких як каркаси сидінь потягів, внутрішні декоративні панелі, багажні полиці тощо. Забезпечує безпеку за рахунок вогнестійких характеристик, а також підвищує естетичний вигляд інтер'єру завдяки текстурі тканини

Обидві форми вогнестійкого препрегу можуть використовуватися окремо або поєднуватися для шарування. Наприклад, конструкція транспортного засобу може мати композитну будову «однонапрямлений препрег + тканий препрег», де однонапрямлений матеріал використовується уздовж напрямку для підвищення міцності, а локально тканий матеріал — для покращення стійкості до ударів, забезпечуючи баланс між структурними характеристиками та вимогами до умов експлуатації.

3. Відмінні механічні властивості, що забезпечують баланс між легкістю та структурною стабільністю

Як високоефективний препрег із карбонового волокна, продукт не жертвує механічними перевагами самого карбонового волокна окрім його властивостей самозатухання. Шляхом оптимізації процесу зчеплення між смолою та карбоновим волокном смола може рівномірно проникати в пучок волокон, зменшувати бульбашки та дефекти на межі поділу фаз і повністю реалізовувати механічні властивості композитного матеріалу. Після тестування композитний матеріал, виготовлений із препрегу карбонового волокна з властивостями самозатухання, має границю міцності при розтягуванні 0° понад 1800 МПа, модуль пружності при розтягуванні 0° понад 120 ГПа та міцність при згині понад 1500 МПа. Навіть у складних експлуатаційних умовах, таких як висока температура та вологість у рейковому транспорті, показник збереження механічних властивостей все ще може досягати понад 85%. У порівнянні з традиційними самозатухаючими металевими матеріалами (наприклад, самозатухаючим алюмінієвим сплавом) вага продукту може бути знижена на 40–50% за однакової структурної міцності, що безпосередньо зменшує загальне енергоспоживання та навантаження на колії поїздів, що відповідає тенденції розвитку «зниження ваги та економії енергії» у рейковому транспорті.

У той же час густину продукту суворо контролюють на рівні не менше 5%, щоб забезпечити рівномірний розподіл волокон у препрегу, уникнути поганих механічних властивостей, спричинених низьким локальним вмістом волокон, забезпечити структурну стабільність потяга під час тривалої експлуатації та знизити витрати на обслуговування.

4. Гнучка адаптація процесу для задоволення потреб масового виробництва залізничного транспорту

З огляду на виробничі особливості компонентів залізничного транспорту «багато специфікацій і велика кількість» цей вогнестійкий карбоновий препрег має високу адаптивність до технологічних процесів і може використовуватися в двох основних процесах — гарячому пресуванні та стисненні. Діапазон температур полімеризації широкий — від 100 до 160 ℃. Підприємства можуть гнучко налаштовувати технологічні параметри залежно від наявного обладнання та характеристик компонентів, не витрачаючись на додаткове переобладнання, що зменшує бар'єри виробництва.

• Формування гарячим пресуванням: Підходить для великих і складних конструкційних елементів (наприклад, загальної бічної стіни корпусу потяга), препреговий матеріал повністю полімеризується завдяки рівномірному тиску та контролю температури в гарячому прес-автоклаві. Поверхня виливків має високу гладкість, мінімальну кількість внутрішніх дефектів і стабільні механічні властивості, що дозволяє задовольняти високі вимоги як до зовнішнього вигляду, так і до конструкції корпусу потяга.
• Пресування: підходить для стандартизованих компонентів середнього та малого розміру (наприклад, каркасів сидінь та внутрішніх панелей), характеризується високою ефективністю формування, коротким виробничим циклом, час виробництва в одному режимі може бути обмежений 30 хвилинами. Це відповідає ритму масового виробництва для рейкового транспорту, а процес стиснення дозволяє точно контролювати розмірну точність компонентів, зменшуючи необхідність подальших операцій обробки.

Крім того, препреговий матеріал має відмінну стабільність при зберіганні і може зберігатися понад 6 місяців у низькотемпературному середовищі -18 ℃. Після виймання його можна вводити в виробництво без тривалого підігріву, що скорочує час очікування виробництва та підвищує його ефективність.

5. Диференційований дизайн, створення конкурентних переваг на ринку

Серед продуктів препрегу з вогнегасними властивостями цієї ж категорії, даний продукт формує свою ключову конкурентоспроможність за рахунок «низької повторюваності + високої кастомізації». З одного боку, проводиться диференційоване проектування складу смоли, вибору волокна та технологічних параметрів — наприклад, у систему смоли додаються унікальні компоненти, що запобігають старінню, завдяки чому термін експлуатації продуктів у умовах тривалого сонячного світла, перепадів температури та вологості у сфері рейкових перевезень може бути продовжено понад 15 років, що значно перевищує середній термін служби аналогічних продуктів — 10 років; з іншого боку, можуть надаватися послуги з індивідуальної адаптації відповідно до потреб замовника, наприклад, регулювання рівнів вогнестійкості (індивідуальне налаштування від EN45545 HL1 до HL3), оптимізація температур полімеризації (адаптація до різних температурних діапазонів обладнання), регулювання поверхневої густини волокна (повний охоплення діапазону від 100 г/м² до 600 г/м²), що задовольняє індивідуальні потреби різних компонентів рейкового транспорту (від конструкційних до внутрішніх деталей) і дозволяє уникнути ринкового тиску через однорідну конкуренцію.