При производстве деталей и конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) часто возникает ситуация, при которой применение обычного ламината в виде армирующего наполнителя, собранного в пакет согласно расчетным схемам армирования и пропитанного полимерной матрицей, является нецелесообразным. В частности, когда требуется высокая прочность и жесткость конструкции в сочетании с низким весом, или требуется значительная толщина детали, в том числе переменная, набор которой за счёт увеличения слоев армирующего наполнителя нецелесообразен или невозможен из-за чрезмерного увеличения стоимости и/или массы конструкции.
В таких случаях возможным вариантом решения проблемы является применение трёхслойной конструкции, состоящей из углепластиковых или стеклопластиковых обшивок (несущих слоев) и изотропного или анизотропного сердечника между ними.
Компанией ООО «Композит-Изделия», были подготовлены линейки материалов для изготовления трёхслойных композитных конструкций с учётом наиболее востребованных технологий изготовления ПКМ и актуальных задач, решаемых производителями изделий.
Различия в применяемых технологиях изготовления, а также требованиях к характеристикам готовых изделий определяют выбор того или иного армирующего материала и материала сердечника.
Далее рассмотрим несколько наиболее часто применяемых на сегодняшний день технологий изготовления ПКМ.
Термовакуумное формование препрега
В качестве материала композитных «обшивок» или так называемых несущих слоев трёхслойной конструкции, изготавливаемой по данной технологии, выступает препрег из углеродных или стеклянных волокон, на основе, как правило, эпоксидных связующих, разработанных с учётом параметров термовакуумного формования. Температура формования препрегов на основе связующих типа АСМ-102, ВСЭ-34, Е320/323 варьируется от 120–140°С.
В качестве материала заполнителя могут применяться конструкционные ПЭТ (полиэтилентерефталат) и PMI (полиметакрилимид) пенопласты, выдерживающие температуры формования, а также арамидный сотовый заполнитель.
В ассортименте ООО «Композит-Изделия» имеются как препреги из углеродных и стеклянных волокон на основе связующих E320/E323, так и материалы сердечника.
Вакуумная инфузия
В качестве материала композитных «обшивок» трёхслойной конструкции, изготавливаемой по данной технологии, выступают ткани из углеродного волокна, стекловолокна в сочетании со связующими на основе эпоксидной или полиэфирной/винилэфирной смолы, как правило отверждаемые при комнатной температуре или повышенной температуре в пределах 100–110°С. Пропитка сборки из слоев армирующего материала и материала сердечника проводится за один цикл. Таким образом это накладывает определенные требования на материал сердечника и исключает применение арамидного сотового заполнителя, но позволяет применять широкую номенклатуру конструкционных ПВХ, ПЭТ и PMI пенопластов.
Контактное формование и RTM
Традиционно для данных технологий применяется группа материалов компании Lantor-Soric и Coremat, отлично зарекомендовавшие себя в качестве материалов сердцевины угле- и стеклопластиковых конструкций.
В сочетании с данными материалами в качестве армирующего материала обшивок трёхслойной конструкции помимо традиционных стеклотканей и стекломатов, применяются мультиаксиальные ткани на основе различных волокон.
