[Verfai/va ryaj
7 LAADUNVALVONTA PREP REGTEKN11 KASSA .1 Prepregin tarkastus
Prepregin valmistajat takaavat prepreghartsien säily
misen käyttökelpoisena enintään puoli vuotta varastoi • tuna -18°C : ssa . Hartsin käyttökelpoisuuden testaaminen onkin ensimmäinen tehtävä prepregrakenteen hyvän laa
dun varmistamiseksi.
Hartsin geeliytyrni sai ka on yksi niistä ominaisuuksista, joka täytyy mitata. Geeliytymisaja!1 a tarkoitetaan sitä aikaa, missä hartsi muuttuu juoksevasta kiinteäksi eli alkaa kovettua. Geeliytyrni sai ka mitataan siinä lämpö
tilassa, jonka hartsin valmistaja on ilmoittanut ko- vettumislämpöti1 aksi. Periaatteessa mittaus tapahtuu seuraavasti :
- leikataan prepregistä sopiva pala
- asetetaan pala ilmoitettuun kovetus1ämpöti1 aan ja aloitetaan ajan mittaus
- tarkkaillaan milloin hartsi alkaa kovettua
- kun kovettuminen alkaa lopetetaan ajan mittaus.
Saatu aika on hartsin geeliytymisai ka ja sen täytyy olla valmistajan i 1 moittamien toleranssien sisällä.
Mittaus toistetaan vähintään kolme kertaa luotettavan
keskiarvon saamiseksi. Liitteessä 7 on esitetty Courtaul ds L t d: n suosittelema, hieman erilainen menetelmä g e e 1 i y - tyrni sajan mittaamiseksi.
Hartsin juoksuprosentti (Flow of prepreg) on toinen tär
keä luku, joka ilmaisee hartsin käyttökelpoisuutta. Val
mistajat ilmoittavat tämän yleensä prosentteina prepre
gi n painosta. Jos prepregiä on varastoitu liian lämpi
mässä tai liian kauan ko. prosenttiluku pienenee. Juok- suprosentin määrittäminen tapahtuu valmistamalla koela- minaatti tutkittavasta prepregi stä. Valmistuksessa
käytetään määrättyjä, tarkkoja lämpötiloja ja paineita
sekä tarkasti kalibroitua määrää imu kan kai ta . Kaikkien osien painot mitataan ennen ja jälkeen valmistuksen.
Näin saadaan määrättyä tarkasti imukankaisiin imeyty
neen hartsin määrä ja sen prosenttiosuus. Liitteessä 7 on esitetty tarkemmin menetelmä, jota käyttää Fiberite Corp. , USA.
Muista pre pr eg i n 1 aadu n va 1 von ta ta rka s tu ks i s ta mainitta
koon prepregin neliöpaino, kuitu os uus ja haihtuvien aineitten osuu s.
Prepregin neliöpaino on yleensä ilmoitettu valmistajien toimesta. Tarkastus on helppo, tarvitsee vain leikata ja mitata sopiva pala prepregiä ja punnita se tarkasti.
Neliöpaino saadaan tuloisista laskettua. Liitteessä 7 on Courtaulds Ltd : n tarkempi ohje neliöpainon määrit
täni i seksi .
Prepregin kuituosuus mi ta taa an usein em . neliöpainon määrittämisen yhteydessä. Kuidun prosentuaalinen osuus saadaan määrättyä liuottamalla prepregis tä hartsi pois ja punnitsemalla jäljelle jäänyt, hyvin kuivattu kuitu.
Liitteessä 7 on esitetty Courtaulds Ltd : n ohje ko.
ku i tu osuuden määrittämiseksi.
Prepregin haihtuvien aineiden osuus (Volatile content) on oltava mahd oi 1 i-s immen pieni, että vältyttäisiin huokosilta valmiissa rakenteessa. Tämä osuus voidaan helposti mitata 1ämmi ty s m e n e te 1m ä11ä. Menetelmässä pun
nitaan prepregkoepä 1 at ennen ja jälkeen määrätyn mit
taisen lämmitysajan ja saatu erotus on haihtuneiden aineiden osuus. Liitteessä 7 on vertailun vuoksi esi
tetty em. kahden eri valmistajan ohjeet tästä mittauk
sesta.
7.2 Valmistuksen valvonta
Prepreg tekrii i.kassa valmistusvaihe ts . ko v etusprosessi on kriittinen tuotteen laadun kannalta. Prosessin val
vo n n a 1 -1 e asetetaan näinollen määrättyjä vaatimuksia.
Lämpötilan tarkkailu ja rekisteröinti on ehdoton vaati
mus kaikissa kovetuspresesseissa. Lämpötilaa tulisi mitata useasta eri kohdasta valmistettavaa kappaletta
ja lämpötilan säätö tulisi suorittaa yleensä alimman . lämpötilan mukaan. Myös lämmitysajoissa tulee ottaa
huomioon se, että hitaimmin lämpiävät osat pidetään tar-
• peeksi pitkään kovettumislämpötilassa. Täm on tarpeen varsinkin käytettäessä raskaita, massiivisia muotteja, joissa lämpötilaerot saattavat lämmityksen aikana olla suuria. Lämpötilojen reki s tröinti on helpointa suorit
taa monikanavaisella piirturilla muQiin eri kohdista.
Samalla saadaan dokumentti kovetukses ta myöhempää tar
vetta varten.
Alipainepussin tarkkailu on valmistusprosessin aikana myös tärkeää. Jos al ipainepussiin tulee vuoto niin myös ylipaineen puristusvoima häviää. Alipainepussin vuo
don ilmaisemiseksi on kehitetty hälytysjärjestelmiä.
7.3 Valmiin tuotteen laadunvalvonta
Prepreg tekniikalla tehdyn 1ujitemuovisen rakenteen laa
dunvalvonta on täysin samanlaista kuin muillakin mene
telmillä tehdyissä rakenteissa. Laadunvalvonta jakaan
tuu kahteen eri lajiin, ainetta rikkova ja rikkomaton menetelmä. Ainetta rikkovista menetelmistä mainittakoon erilaiset lujuuskokeet ja kuitupitoisuuden määrääminen kemiallisesti. Prepregien valmistajat selostavat yleensä esitteissään em. kokeiden suoritustapoja. Ainetta rik
komattomista menetelmistä tärkeimmät ovat uitraäänitar- kastusmenetelmä ja suurtaajuisen magneettikentän käyttö.
Lähteissä on tarkemmin selvitelty em. menetelmien hyviä ja huonoja puolia.
38
8 YHTEENVETO
Tässä työssä on esitetty perustietoja prepregmateri- aaleista ja niiden käytöstä iujitemuov i s ten rakenteiden valmistuksessa. Käytännön kokeiluna tehtiin koesarja eräiden prepregicn 1iimautuvuudesta PMI- ja PVC-solu- muoveihin. Kokeissa havaittiin huono 1iimautuvuus PM I - solumuoviin kaikilla preprege i 11ä. Sitävastoin liimau- tuvuus PVC-solumuoviin havaittiin riittäväksi lähes kaikilla prepregei11ä .
Prepregtekniikassa käytettävistä muoteista on esitetty lyhyt selostus. Käytännön kokeiluna tehtiin koemuotteja eri menetelmillä. Koemuottien valmistustekniikkaa ja niitten ominaisuuksia sekä niillä tehtyjä käytännön kokeiluja on selostettu. Lisäksi, on selostettu betoni- mallilla tehtyjä kokeiluja.
Lopuksi on selostettu eräitä menetelmiä, joita voidaan käyttää prepregteknii kan 1aadunvalvonhass a .
LÄHDELUETTELO Luvut 1 ja 2:
/1/ Schönland', H. et al, Niederdrückprepregs als Konstrukt ionswer kstoff für die Leichtbauweise. . Kunststoff-Rundschau 19(1972} 10,s. 537-544.
/2/ Hexcel Corporation, Garben fiber composites, European technical presentation,May 1979.
/3/ Delft-National-Chemiе В.V. , Strucol products for the aircraft industry, catalog.
/4/ Courtaulds LTD, Carbon fibres division, Graf il products 1 978, catalog.
/5/ El tro GMBH, Flensburg, Elitrex prepregs, catalog.
/6/ Fiberite Corporation, Advanced materials division, Fiberite Hy-E advanced composite materials,
catalog 1980.
/7/ Airtech International, California, Product catalog 1980.
/8./ Hexcel Corporation, Impregnated materials, advantages and disadvantages, 1977.
/9/ Ciba-Geigy, England, Advance information, instruction sheets 1970-1977.
/10/ 3M France, Departement rubans adhésifs industriels, Plastiques Renforces.
/11/ Avco specialty materials division,-Mass, Boron/Epoxy selector guide.
/12/ Avco specialty materials division, Mass,
Boron/G.raphste reinforced materials, catalog.
/13/ 3M Company, Minn. , Industrial specialties
division, Scotchply Brand reinforced plastics, product information.
/.14/ Hexcel Corporation, Standard impregnated materials 1978 catalog.
/15/ Mitsubishi Rayon Company, LTD, Japan, Test report of prepreg.
Luku 3 :
/16/ Seri in, I. et al, Polyimide vacuum bag lamination studies, 23rd Annual Technical Conference,
1 968, SP'l. .
/17/ Kuebeler, G. and Jordan, C., Fabrication of advanced composite components, Technical paper 1970, Society of Manufacturing Engineers.
/18/ L.1 ewel yn-Da v i es , D., The use of carbon fibre reinforced plastics in the construction of wings for testing in wind tunnels. Composites, April 1976, s. 100-106.
/19/ House, E., Building the В-l graphite/epoxy slat. SAMPE Quarterly, October 1975, s. 42-46.
/20/ London, A., Boron composite manufacturing technology, Report Ho FSR-AD8-10-68, November 1968, Grumman Aircraft Engineering Corporation.
/21/ Loyd, M. et al, Low cost composite primary
structure, SAMPE Quarterly, October 1977, s. 28-39 /22/ Boeing of Canada LTD, Winnipeg, Manufacturing
capabilities 1979.
Luku 5:
/23/ Spiro, P., Large electroformed nickel moulds for aircraft parts, Aircraft Engineering July 1978, s. 14-16.
/24/ Bushman, E. and G., Carbon-fiberglass-polymer composites for electrical tooling and parts...
a " sleeping beauty ", 33rd Annual Technical Conference , 1 978 , SPI.
/25/ Frankenhoff, E. Low cost spray metal prototype tooling system, 33rd Annual Technical Conference 1978, SPI.
/26/ Knott, T. Plastic tooling for vacuum forming, 33rd Annual Technical Conference, 1978, SPI.
/27/ Loyd, M., Nonmetallic castable tooling for advanced.composites, 33rd Annual Technical Conference, 1978, SPI.
/28./ Ekström, G., El ektrof ormni ng ger. fyra gånger billigare verktyg för korta serier, Dagens Produktion 8.3.1979 s.19.
Luku б :
/29/ Valtion Teknillinen Tutkimuslaitos,
ATK-palvelutoi misto, Calco m p. 925/1036 r u m p u piirturi- järjestelmä, kurssimoniste 1975-11-05.
/30/ Oy Nokia Ab, Kaapeli tehdas, Lammitys kaapelin valinta, luettelo no 4.45, kansio 1, ryhmä 2.
/31/ Mexem Oy, Teflon-eriste¡set 1ämmityskaapelit, luettelo.
/32/ Motorola INC, Silicon temperature sensors, catalog 1978.
Luku 7 :
/33/ van Dreumel, W., An ultrasonic scanning technique with adjustable sensitivity level settings for quality control of advanced composites, Report
LR-227 , Del ft University of Technology, Dep.
of Aerospace Engineering.
/34/ Schliekelmann, R., The resonance-impedance
methods as a means for quality control of advanced fibre reinforced plastic structures, Fokker-VFW Techno 1 og i ga 1 Centre.
/35/ Schliekelmann, R., Introduction into the Fokker Bond Tester system, Report no R-1983, March 1976.
/36/ Dingwall, P., Non-destructive inspection and volume fraction determination of CFRP using an eddy current method, Technical report 76078, 22.6.1976, Royal Aircraft Establishment.
/37/ Courtaulds LTD Carbon Fibers Unit, Grafil Test Methods- 1 972- 1 977 .
LIITTEET
Liite 1
.
Esitteitä ja näytteitä kaupallisista prepreg tuotteis taLi i te 2. Liimautuvuuskokeiden tulokset Li i te 3. Betoni mallin koostumus ja lujuus Li i te 4. Piirturiohjelman listaus ja ajovirta Liite 5. Lämmityskokeet koemuoti11 a
L i i te 6
.
Lämpömittarin DTM02 kytkentäkaavio ja muutoksetLiite 7. Prepregin tarkastusmenetelmiä
LIITE 1 .
ESITTEITÄ JA NÄYTTEITÄ KAUPALLISISTA PREPREGTUOTTEISTA