Płozownica w infuzji podciśnieniowej

Temat wykonania sprzętu bojerowego, a zwłaszcza elementów, które są wzmacniane włóknami, w technologii infuzji podciśnieniowej (ang. vacuum infusion) już od bardzo dawna chodzi mi po głowie. 2 lata temu pod lupę wziąłem płozownice. Według mnie jeden z najistotniejszych elementów determinujących osiąganie topowych prędkości jeśli odpowiednio połączy się go z masztem. W ubiegłym roku, wspólnie z Robertem i Rafałem, wykonaliśmy 3 płozownice w technologii vacuum bagging, która dała wyrób o bardzo wysokiej jakości. W ostatni weekend, po długich przygotowaniach, wykonałem pierwszą płozownicę w technologii infuzji podciśnieniowej. Wynik operacji przeszedł moje najśmielsze oczekiwania.

Zanim napiszę więcej, przybliżę nieco samą technologię. Nie będę oryginalny i posłużę się fragmentem artykułu napisanym przez Pawła Tryznę:

Technologia infuzji (ang. Vacuum infusion) pozwala uzyskać bardzo wysokie parametry kompozytu – zawartość zbrojenia nawet do 50% - 60%. Polega na ułożeniu w formie pokrytej żelkotem kolejnych warstw zbrojenia „na sucho” (bez żywicy), ułożenia warstw/instalacji umożliwiających rozprowadzenie żywicy, kanałów wtrysku żywicy i kanałów, którymi będzie odsysane powietrze spod worka próżniowego.

Po zaaplikowaniu wszystkich warstw zgodnie z diagramem laminowania, rozłożeniu wszystkich instalacji, uszczelnieniu worka i odpompowaniu powietrza spomiędzy formy a worka próżniowego przystępujemy do wtrysku żywicy. Podłączamy do punktów wtrysku przygotowaną (wymieszaną z katalizatorem) żywicę. Przy pomocy różnicy ciśnienia między wlotem żywicy a wylotem, do którego podłączamy próżnię. Żywica jest zasysana między worek próżniowy a formę i rozprowadzana w całej formie przy pomocy specjalnej siatki, po której równomiernie „płynie”. W tej technologii wykonuje się kadłuby dużych jachtów żaglowych i motorowych, łopaty elektrowni wiatrowych o długościach rzędu 40-60 metrów, ale również mniejsze seryjne elementy. Produkt jest wykonywany w jednym kroku technologicznym, emisja styrenu jest dziesięciokrotnie mniejsza niż przy technologii ręcznej.

Artykuł pochodzi ze strony www.baltazarkompozyty.pl . Zapraszam do przeczytania całej treści. Na baltazarkompozyty.pl znajdziecie również wiele ciekawych porad technicznych dotyczących przetwarzania żywic.

Do mojej infuzji wybrałem bardzo specjalistyczne zbrojenia szklane. Diagram laminowania uwzględnia tkaniny jednokierunkowe i wieloosiowe o różnych gramaturach. Te najważniejsze sprowadzane były z Brazylii, ponieważ tylko jedna fabryka na świecie produkuje tak specjalistyczny produkt, na co dzień używany w balistyce do produkcji kamizelek kuloodpornych. Takie zbrojenie szklane ma parametry mechaniczne wyższe o 30-50% od jakiegokolwiek podobnego zbrojenia powszechnie stosowanego na rynku.

Po skompletowaniu wszystkich materiałów samo przygotowanie do pierwszej infuzji zajęło mi 3 wieczory. Koszt używanych materiałów i świadomość, że to pierwszy raz powodowały konieczność przewidzenia wielu scenariuszy na wypadek "W". Strategię wtrysku żywicy przygotowałem tak, aby na wypadek problemów z impregnacją włókiem można było aktywować dodatkowe, pomocnicze punkty wtrysku. Bo jedna rzecz jaką o infuzji należy jeszcze powiedzieć, to że w przypadku nawet małego błędu, jak uruchomisz proces wtrysku to nie ma zlituj. Procesu nie da się zatrzymać ani cofnąć, a element jest praktycznie nienaprawialny (dotyczy elementów high performance jak np. płozownica). Wszystko musi wyjść w pierwszym podejściu.

Podczas przygotowywania kolejnych warstw zbrojeń:


Układanie "na sucho" daje ogromny komfort w osiągnięciu optymalnego rozłożenia włókien. Można zadbać o każdy, najmniejszy detal. Na tym etapie można dokonywać wszelkich korekt bez konsekwencji. To najwyższa precyzja nie uznająca żadnych kompromisów dająca najważniejszy czynnik w tego typu elementach: powtarzalność.

Po przygotowaniu suchego laminatu przyszedł czas na uzbrojenie go w tkaninę delaminażową, siatkę transferową, worek próżniowy oraz bogate orurowanie z wieloma punktami wtrysku, zaworami regulacyjnymi, punktami próżni itp. Nieodłącznym elementem wyposażenia instalacji próżniowej jest zawór regulacyjny, dzięki któremu możemy bardzo precyzyjnie sterować wartością ciśnienia pod workiem próżniowym i we właściwy sposób kontrolować cały proces. Wbrew pozorom płozownica to element o skomplikowanej geometrii i nie można puścić pompy próżniowej "na żywioł", bo szkoda naszej pracy. Moja infuzja odbyła się na 3 różnych wartościach podciśnienia, nie licząc specjalnych nastaw podczas procesu dotwardzania żywicy.

Tutaj punkt kulminacyjny, czyli połowa procesu wtrysku. Operator, czyli ja oraz mój sąsiad Jarek, bacznie obserwuje jakość impregnacji, poszukuje ewentualnych nieszczelności i oznacza drogę przebytą przez żywicę w jednakowych odstępach czasu. Takie dane pozwoliły mi stworzyć wykres prędkości przesączania i w konsekwencji zoptymalizować reaktywności wtryskiwanej żywicy.




Ważna jest sama żywica, którą wybrałem do tej aplikacji. Nie jest to jak wielu z Was może się spodziewać żywica epoksydowa. Mój wybór padł na supernowoczesną "epoxy bisphenol A vinyl ester modified resin". To najnowsze osiągnięcie chemiczne w obszarze żywic z tzw. high end'u. Jeśli kogoś interesują szczegółowe parametry techniczne to służę informacją. Jedna z bardzo ważnych właściwości fizykochemicznych tej żywicy to jej lepkość na poziomie zaldwie 200 mPas. Ma to fundamentalne znaczenie w infuzji, o szczegółach tego zagadnienia innym razem.

I jeszcze na koniec dodam, że uzyskałem fenomenalną zawartość zbrojenia szklanego w laminacie. Zakładam, że wszyscy wiedzą, iż im mniej żywicy w laminacie tym lepiej, ponieważ to włókna nadają laminatowi jego właściwości mechaniczne, a żywica jest tylko spoiwem. W laminacie ręcznym zawartość zbrojenia szklanego wynosi około 30%, jak ktoś się mocno postara to może uzyska 35-40%. Na moją płozownicę położyłem w sumie ponad 2,5kg zbrojeń i użyłem do tego niecałe 1,6kg żywicy, co daje nieosiągalną innymi technologiami zawartość zbrojenia na poziomie 61%. Dodatkowo płozownica jest lżejsza od mojej najlżejszej o 2 kg, co daje redukcję na wadze elementu o 25%. Płozownica wykonana w technologii infuzji wydaje dźwięk podobny do stalowego elementu - nagrałem to na pamiątkę i może wrzucę taki filmik na YT.

Do następnego razu.