Tehnyt: Jouni Pehkonen & Pirita Laukkanen Prepreg-menetelmä Tehnyt: Jouni Pehkonen & Pirita Laukkanen

Yleistä Prepregit ovat hartsilla esikyllästettyjä lujitteita, jotka säilytetään pakkasessa. Eli prepreg tarkoittaa puolivalmistetta, jossa lujitteet on valmiiksi esikyllästetty lämmössä kovettuvalla (120-180°asteessa) ja yleensä kertamuovipohjaisella hartsilla. Muotoon leikkaamisen jälkeen ne asetetaan muottiin alipainesäkkiin ja paistetaan joko paineastiassa (=autoklaavissa) tai paineistetussa uunissa. Prepreg-menetelmällä valmistettua komposiittia on enemmän käytetty vene- ja ilmailuteollisuudessa. Yleistyessään on myös laajentunut apuvälineiden valmistukseen.

Prepregin valmistus 2. Kun kuitu nostetaan ylös, liika hartsi puristuu pois puristusrullien paineesta. 3. Tämän jälkeen levy menee uunin kuivatukseen. Sieltä se tulee jäähdytysrullien läpi, jonka jälkeen prepreg saa suojakalvot ympärille ja rullalle. Uuni Jäähdytys 2. Puristusrullat Irrotuskalvo 3. Lujitteet 4. Tämän jälkeen prepreg-materiaali on niin kutsutussa B-tilassa ja valmis muotoiltavaksi. 4. 1. Hartsikylpy Irrotuskalvo Prepreg 1. Valmistamisessa kuivaa hiili- tai lasikuituja kastetaan hartsikylpyyn.

Säilytys

Autoklaavaus 1. Muotti 2. Prepreg-kerrokset asetellaan muottiin haluttuun järjestykseen. Kappaleet asetellaan mahdollisimman tiiviiksi ja ilmattomasti.

3. Prepreg-kerroksien päälle laitetaan irrotuskalvo.

4. Irrotuskalvon päälle laitetaan hengittävä kangas. 5. Kankaan päälle laitetaan tyhjiöpussi. Ilmataskusta imetään ilma pois. Näin saadaan viimeisetkin ilmat pois kappaleiden väliltä ja paketista saadaan aikaiseksi mahdollisimman tiivis. Kappaleiden lämmetessä ilma painaa kappaleet tiukemmin toisiaan vasten.

Autoklaavissa suoritettavalla kovetuksella pyritään saamaan korkea lujitepitoisuus sekä mahdollisimman pieni huokoisuus prosentti. 6. Muotti laitetaan pakettina autoklaavaus uuniin. Kappaleiden lämmetessä hartsi alkaa liueta uudelleen, jolloin kappaleet liimautuvat toisiinsa. Jäähtyessään kappale jää muotoonsa. Kovetuskierrossa on 30-60 minuutin mittainen vakiolämpötilavaihe, jonka aikana matriisi on saavuttanut minimiviskositeetin.

Paineistettu uuni menetelmä; materiaalikuva Tyhjiöpussi Kangas Irrotuskalvo Prepreg-kalvot Irrotuskalvo Muotti

Levyt asetellaan paineistettuun uuniin ja laitettaan kansi kiinni. Tämän jälkeen uuni lämmitetään tyypillisesti 120-180 asteeseen. Tämän avulla hartsi liukenee uudelleen ja kappaleet kiinnittyvät toisiinsa kiinni. Viisinkertainen ilmanpaine Imuilma Paineistetulla uunilla voidaan saada jopa viisinkertainen ilmanpaine laminaatille. Paineistettu uuni

Paineistetun uunin jälkeen levy voidaan muovata tyhjiöpussimenetelmällä, jossa voidaan käyttää matalalämpötila hyödyksi.

Prepreg laminoinnin hyötyjä Valmis tuote on kevyt, mutta erittäin kestävä. Metalleihin verrattaessa, korroosion kestävyys on parempi. Metalleille ominaista lämpötilan mukaan laajenemista ja supistumista ei prepreg-tuotteessa tapahdu. Materiaalilla on erinomaiset terveys-, turvallisuus- ja puhtausominaisuudet. Hartsin kemialliset ominaisuudet voidaan optimoida mekaanisiin ja lämpötilaominaisuuksiin. Pidennetyt työajat, jotta voidaan helposti toteuttaa optimaaliset ja monimutkaiset asetelmat. Hartsin määrä voidaan tarkasti määrittää materiaalin valmistajan taholta. Voidaan täten saavuttaa korkea kuitupitoisuus turvallisesti.

Vertailussa Prepreg menetelmä Märkälaminaatti Hyödyt Haitat Helpommin tasainen laminaatti Laminaatin paksuuden kontrollointi Parempi kestävyys ja laatu Pienemmät kustannukset Ei tarvitse erikoisvarusteita Haitat Kalliimmat kustannukset Erikoisvarustelu tarpeen Tarvitaan yleensä lisäpainoja komponentin kovettamiseen Muottien on kestettävä prosessin vaatimat lämpötilat Komposiitin ydinmateriaalin on kestettävä prosessin vaatimat lämpötilat ja paine Hankalammin tasainen laminaatti Huono laminaatin paksuuden kontrollointi Sotkuinen prosessi

Lähteet https://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/69207/nbnfi-fe201103301400.pdf?sequence=3 http://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/6712/stadia_1165310303_8.pdf?sequence=1 http://publications.theseus.fi/bitstream/handle/10024/8704/Pet%C3%83%3Fjist%C3%83%C2%B6.Jani.pdf?sequence=2 http://www.peda.net/veraja/jamsanao/teli/opintoalat/komposiittiala/valmistus