FRP三明治夾芯材料設計理念和應用

　　戴鉑(DIAB)是全球最大的泡沫復合夾心材料供應商之一，公司總部在瑞典。半個世紀以來，戴鉑公司一直致力于三明治夾芯復合材料的研發以及夾芯復合材料在船艇、風能、海陸空交通運輸、建筑和工業領域的應用推廣，在全球16個國家有生產或銷售分部。2006年，戴鉑中國正式成立，并在昆山建立了發泡芯材加工工廠，2007年建立成套芯材加工工廠，為國內和亞太地區生產企業提供高性能復合材料泡沫芯材和復合材料解決方案。同時，DIAB Technologies戴鉑科技作為戴鉑公司的一個擁有獨立技術品牌的分支，也致力于為客戶提供產品鋪層結構設計、船艇入級結構設計、有限元FEA計算、材料測試、現場工藝審核與優化、工藝培訓和現場建造支持等方面的技術附加值服務，值得一提的是，我們把擁有在歐洲注冊專利的DIAB Core Infusion TechnologyTM戴鉑真空導流工藝，帶到國內風力發電葉片、機艙罩和船艇制造等領域，2006年以來，戴鉑昆山的實驗室舉辦了數十期真空導流、RTM等新工藝培訓班。2008年3月，舉辦Core Colleg戴鉑夾心復合材料理論設計到生產實踐研討會。通過現場培訓支持、定期的技術培訓班和研討會的融合，達到創新、雙贏的目標。比如，戴鉑Divinycell Ⅱ結構芯材，具有閉孔不吸水、抗化學腐蝕、能量吸收率高、抗沖擊、疲勞壽命優異和絕緣隔音等卓越性能，為客戶的結構設計產品設計提供廣闊的自由度和附加值。去年公司推出了新型“防火、低煙、無毒”的Divinycell F芯材，開始實現在航空領域的推廣和應用。
　　采用三明治夾芯復合材料生產產品，對夾材料的選擇上應當首先注意材料在力學、極限溫度等方面的性能特點，選擇合適的材質，進而配合表層材料和黏結劑樹脂基體的選擇，包括纖維種類、克重、層數、夾心材料密度、厚度。對整個鋪層結構作出鋪層設計。結構設計的方法有幾種，船艇的夾芯材設計規范，我國主要使用國外船級社的規范指導。另外，使用公式計算軟件做典型鋪層設計以實用及Ansys、Femap等有限元計算軟件做整體結構分析計算的方法。由于樹脂基體是通過工藝過程才能實現同纖維增強材料和夾心芯材的結合，[-page-] 而工藝的不同會帶來截然不同的數值纖維含量和瑕疵數量多少，從而很大程度上影響最終結構的性能和疲勞壽命。傳統敞開式手糊工藝的纖維含量只有40%左右，并且氣泡含量多。而采用“三明治”夾芯材料制作以真空袋壓法是目前最為清潔、方便、優質的真空導流工藝。
　　真空導流工藝是將玻璃纖維增強材料和泡沫夾心材料干法預鋪設在密閉的模具內，然后安裝供樹脂進入和流動擴散的進膠接頭和引流管道，隨后通過真空薄膜袋密封和真空泵的抽氣實現整個模具面積上鋪層內部的高真空環境(一般為99%以上的真空度)。在系統保壓良好的情況下將低粘度的樹脂通過進膠管道由大氣壓注入系統內部，樹脂按照預先設計的管道擴散，在預訂時間內浸泡有鋪層結構，而后膠化固化。整個真空導流過程可重復可質量控制，產品氣泡含量降到最低，產品的纖維含量達到65%以上。而且由于真空薄膜的密閉作用把苯乙烯等有害氣體的擴散降低了90%以上，實現了健康、環保的要求。戴鉑夾習真空導流工藝在一般意義的真空導流工藝的基礎上，實現了泡沫芯材的開槽打孔結構幫助樹脂擴散的作用，無需使用導流等導流介質，而且提升了導流效率和樹脂流動可控性和可預見性。戴鉑夾芯真空導流工藝TM方便易實現，可以使用原有的模具，模具需要有250mm寬度的邊緣法蘭，以能夠貼附樹脂剎車帶和真空袋膠條，此外，模具需要做密閉處理，防止系統漏氣，玻璃纖維材料需要有很好的可浸潤性，使用的耐樹脂要求粘度在250cps以下，環境溫度最好在20~30攝氏度制作，真空系統的真空度要求達到99%以上，最后，設計出的產品往往需要做樣品力學測試，包括四點彎曲試驗、剝離測試試驗、剪切試驗等來檢測其力學指標是否合格。DIAB Tochnologies戴鉑科技擁有全套的設計軟件和結構設計能力，并可完成材料力學測試。幫助客戶實現最優化的結構設計方案和工藝實現方案。