A-10 prepreg chống cháy đặc biệt cho giao thông đường sắt

Vật liệu tiền ngâm sợi carbon chống cháy: đảm bảo kép về an toàn phòng cháy và hiệu suất kết cấu trong lĩnh vực giao thông đường sắt

Trong lĩnh vực sản xuất thiết bị giao thông đường sắt, độ an toàn chống cháy của vật liệu quan trọng ngang bằng với các tính chất cơ học kết cấu của chúng. Vật liệu tiền ngâm sợi carbon chống cháy này sử dụng hệ nhựa epoxy đã được cải tiến làm hệ nhựa nền chính, kết hợp với nhựa chống cháy không chứa halogen và chất đóng rắn tiềm ẩn, bao gồm các dạng phổ biến như vật liệu tiền ngâm sợi carbon định hướng một chiều và vật liệu tiền ngâm vải sợi carbon. Sản phẩm không chỉ đáp ứng các yêu cầu phòng cháy cao nhất theo tiêu chuẩn DIN 5510 và EU EN45545 HL3 dành cho giao thông đường sắt, mà còn cung cấp giải pháp vật liệu kết hợp giữa bảo vệ an toàn và ưu điểm nhẹ trọng lượng cho kết cấu thân xe cũng như các bộ phận nội thất của tàu điện ngầm, tàu cao tốc và tàu liên tỉnh, lấp đầy khoảng trống ứng dụng của vật liệu tiền ngâm sợi carbon truyền thống trong các tình huống đòi hỏi khả năng chống cháy cao.

Ưu thế cốt lõi: Cân bằng giữa an toàn cháy nổ, hiệu suất kết cấu và khả năng thích ứng quy trình

1. Chứng nhận chống cháy ở mức cao nhất, xây dựng hàng rào bảo vệ vững chắc cho an toàn giao thông đường sắt

Là loại tiền ngâm tẩm chống cháy được phát triển đặc biệt cho các tình huống giao thông đường sắt, sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn hàng đầu của ngành về hiệu suất chống cháy. Hệ thống nhựa sử dụng sự kết hợp ba thành phần "nhựa epoxy cải tiến + nhựa chống cháy không chứa halogen + chất đóng rắn tiềm ẩn", công thức không chứa halogen giúp ngăn ngừa việc giải phóng khí độc và khói ăn mòn trong quá trình cháy ngay từ nguồn gốc, đáp ứng các yêu cầu cốt lõi về an toàn con người trong giao thông đường sắt; Các chất đóng rắn tiềm ẩn đảm bảo tiền ngâm tẩm giữ được độ ổn định trong quá trình lưu trữ và gia công, chỉ phản ứng đóng rắn nhanh ở nhiệt độ cụ thể mà không ảnh hưởng đến hiệu quả của các thành phần chống cháy.

Theo kiểm tra từ nguồn uy tín, vật liệu tiền ngâm tẩm sợi carbon chống cháy đáp ứng đầy đủ hai tiêu chuẩn bảo vệ phòng cháy chữa cháy chủ lưu quốc tế: thứ nhất là tiêu chuẩn DIN5510 của Đức, đạt được mức S4 (mật độ khói cực thấp), SR2 (độc tính khói cực thấp) và ST2 (tốc độ lan truyền lửa chậm) ở các chỉ số chính như mật độ khói, tốc độ giải phóng nhiệt và tốc độ lan lửa; yêu cầu thứ hai là mức EN45545 HL3 của EU, có khả năng chịu được ngọn lửa nhiệt độ cao trong hơn 20 phút và vẫn duy trì được độ bền cấu trúc nhất định sau khi cháy, tạo thêm thời gian quý giá cho việc sơ tán khẩn cấp trong trường hợp cháy tàu. So với vật liệu tiền ngâm tẩm sợi carbon thông thường, hiệu suất chống cháy của nó đã được cải thiện hơn 100%, hoàn toàn khắc phục nhược điểm dễ cháy và sinh nhiều khói khi cháy của vật liệu sợi carbon truyền thống. Sản phẩm phù hợp cho các bộ phận quan trọng như kết cấu thân phương tiện giao thông đường sắt, khung ghế ngồi, vách ngăn nội thất, v.v.

2. Đa dạng hình thức sản phẩm, phù hợp với các yêu cầu cấu trúc phức tạp của giao thông đường sắt

• Họ sản phẩm bao gồm hai dạng chính: nhựa nền carbon sợi một chiều và nhựa nền vải carbon, có thể lựa chọn linh hoạt tùy theo yêu cầu cấu trúc của các bộ phận khác nhau trong giao thông đường sắt, đạt được sự tiện lợi trong thiết kế "một vật liệu đa mục đích".
• Prepreg sợi carbon một chiều: Sản phẩm sử dụng sắp xếp sợi carbon một chiều với độ thẳng cao, độ đồng nhất hướng sợi trên 99%, có tính năng cơ học trục nổi bật. Phù hợp với các bộ phận kết cấu như thành bên thân tàu và dầm ngang sàn xe cần chịu tải dọc, giúp tăng cường khả năng chịu kéo và uốn của bộ phận trong khi giảm trọng lượng, có thể giảm trọng lượng từ 30% - 40% so với các vật liệu kim loại truyền thống
• Vải sợi carbon tẩm nhựa (prepreg): Dựa trên cấu trúc vải dệt chéo, dệt đan và các cấu trúc khác, sản phẩm có tính chất đẳng hướng trong mặt phẳng xuất sắc cùng khả năng chịu va chạm và chống cắt tốt hơn. Có thể được sử dụng cho các bộ phận như khung ghế tàu hỏa, tấm trang trí nội thất, giá để hành lý, v.v. Không chỉ đảm bảo an toàn nhờ tính năng chống cháy, mà còn nâng cao thẩm mỹ nội thất thông qua kết cấu vải

Cả hai dạng tiền ngâm tẩm chống cháy đều có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp để tạo lớp. Ví dụ, cấu trúc phương tiện có thể áp dụng thiết kế composite "tiền ngâm định hướng đơn + tiền ngâm dệt", trong đó vật liệu định hướng đơn được dùng theo chiều dọc để tăng độ bền, và vật liệu dệt cục bộ để tăng khả năng chịu va chạm, từ đó cân bằng giữa hiệu suất cấu trúc và yêu cầu sử dụng thực tế

3. Tính chất cơ học vượt trội, cân đối giữa trọng lượng nhẹ và độ ổn định cấu trúc

Là một loại vật liệu tiền ngâm tẩm sợi carbon hiệu suất cao, sản phẩm này không làm giảm các ưu điểm cơ học vốn có của sợi carbon ngoài tính chất chống cháy của nó. Bằng cách tối ưu hóa quá trình liên kết giao diện giữa nhựa và sợi carbon, nhựa có thể thấm đều vào bó sợi, giảm bọt khí và khuyết tật tại bề mặt tiếp xúc, đồng thời phát huy đầy đủ các tính chất cơ học của vật liệu composite. Sau thử nghiệm, vật liệu composite được chế tạo từ vật liệu tiền ngâm tẩm sợi carbon chống cháy đạt được độ bền kéo ở góc 0° trên 1800MPa, mô đun kéo ở góc 0° trên 120GPa và độ bền uốn trên 1500MPa. Ngay cả trong các môi trường làm việc phức tạp như nhiệt độ cao và độ ẩm trong vận tải đường sắt, tỷ lệ giữ lại tính chất cơ học vẫn đạt trên 85%. So với các vật liệu kim loại chống cháy truyền thống (như hợp kim nhôm chống cháy), trọng lượng sản phẩm có thể giảm từ 40% - 50% ở cùng độ bền cấu trúc, trực tiếp làm giảm tiêu thụ năng lượng tổng thể và áp lực tải lên đường ray của tàu, phù hợp với xu hướng phát triển "nhẹ hơn và tiết kiệm năng lượng" trong ngành vận tải đường sắt.

Đồng thời, mật độ sản phẩm được kiểm soát nghiêm ngặt ở mức không dưới 5% để đảm bảo sự phân bố sợi đồng đều trong tấm tiền ngâm tẩm (prepreg), tránh các tính chất cơ học yếu do hàm lượng sợi cục bộ thấp, đảm bảo độ ổn định cấu trúc của tàu trong quá trình vận hành dài hạn và giảm chi phí bảo trì.

4. Thích ứng linh hoạt quy trình để đáp ứng nhu cầu sản xuất quy mô lớn trong giao thông đường sắt

Phù hợp với đặc điểm sản xuất "nhiều chủng loại và số lượng lớn" của các bộ phận giao thông đường sắt, loại prepreg sợi carbon chống cháy này có khả năng thích ứng quy trình mạnh mẽ, có thể tương thích với hai quy trình phổ biến chính là đúc ép nhiệt và ép nén. Dải nhiệt độ đóng rắn rộng, từ 100 đến 160 ℃. Các doanh nghiệp có thể điều chỉnh linh hoạt các thông số quy trình theo nhu cầu của thiết bị và bộ phận hiện có, không cần cải tạo thêm thiết bị, từ đó giảm rào cản sản xuất.

• Ép khuôn nhiệt: Phù hợp cho các bộ phận cấu trúc lớn và phức tạp (như toàn bộ vách hông thân tàu), vật liệu tẩm trước được đóng rắn hoàn toàn thông qua việc kiểm soát đồng đều áp suất và nhiệt độ trong buồng ép nóng. Độ nhẵn bề mặt của các chi tiết đúc cao, ít khuyết tật bên trong và tính chất cơ học ổn định, có thể đáp ứng đồng thời yêu cầu cao về hình thức bên ngoài và kết cấu của thân tàu.
• Đúc nén: phù hợp cho các bộ phận tiêu chuẩn cỡ nhỏ và trung bình (như khung ghế ngồi và các tấm nội thất), với hiệu suất đúc cao, chu kỳ sản xuất ngắn, thời gian sản xuất một mẻ có thể được kiểm soát trong vòng 30 phút. Phù hợp với nhịp độ sản xuất quy mô lớn của giao thông đường sắt, quy trình đúc nén có thể kiểm soát chính xác độ chính xác kích thước của các bộ phận, giảm các bước gia công tiếp theo.

Ngoài ra, vật liệu tẩm trước có độ ổn định lưu trữ tuyệt vời và có thể được bảo quản hơn 6 tháng trong môi trường nhiệt độ thấp -18 ℃. Sau khi lấy ra, vật liệu có thể đưa vào sản xuất mà không cần gia nhiệt lại trong thời gian dài, giảm thời gian chờ sản xuất và nâng cao hiệu quả sản xuất.

5. Thiết kế khác biệt, xây dựng lợi thế cạnh tranh trên thị trường

Trong số các sản phẩm prepreg chống cháy cùng loại, sản phẩm này xây dựng lợi thế cạnh tranh cốt lõi thông qua mô hình "khả năng sao chép thấp + mức độ tùy chỉnh cao". Một mặt, sản phẩm được thiết kế khác biệt về công thức nhựa, lựa chọn sợi và các thông số quy trình – ví dụ như bổ sung các thành phần chống lão hóa đặc biệt vào hệ thống nhựa, giúp kéo dài tuổi thọ sản phẩm trong điều kiện vận hành lâu dài dưới ánh nắng, nhiệt độ và độ ẩm thay đổi liên tục tại các phương tiện giao thông đường sắt lên hơn 15 năm, vượt xa tuổi thọ trung bình khoảng 10 năm của các sản phẩm tương tự; Mặt khác, sản phẩm có thể cung cấp dịch vụ tùy chỉnh theo yêu cầu khách hàng, chẳng hạn như điều chỉnh mức độ chống cháy (tùy biến theo nhu cầu từ EN45545 HL1 đến HL3), tối ưu nhiệt độ đóng rắn (phù hợp với dải nhiệt độ thiết bị khác nhau), điều chỉnh mật độ bề mặt sợi (phủ đầy đủ từ 100g/㎡ đến 600g/㎡), đáp ứng nhu cầu cá nhân hóa cho các bộ phận khác nhau trong giao thông đường sắt (từ các bộ phận kết cấu đến bộ phận nội thất), từ đó tránh được áp lực cạnh tranh do sự đồng nhất trên thị trường.