ارتباط پارامترهای فرایندی و مقدار رزین در پیش‌آغشته‌های اپوکسی- شیشه تولید شده به روش غوطه‌وری

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع مواد و فناوری‌های ساخت، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی 1774-15875

چکیده

خواص پیش‌آغشته‌ها با پارامترهایی همچون مقدار مواد فرار، مقدار رزین، درجه پیش‌پخت، مقدار حفره یا فضای خالی، چسبناکی و جریان ­پذیری ارزیابی می‌شوند. کسر وزنی رزین از مهم ­ترین خواص پیش‌آغشته به ­شمار می­ آید، به­ طوری که با تغییر در آن سایر خواص پیش‌آغشته مانند چسبناکی و جریان ­پذیری نیز تغییر می‌کند. برای کنترل کسر وزنی رزین باید ارتباط کمی آن با پارامترهای فرایندی مانند سرعت خط تولید پیش‌آغشته، گرانروی رزین و فاصله بین غلتک‌های گیرنده رزین اضافی معین شود. در پژوهش حاضر، از پارچه شیشه نوع E سه­ جهتی با چگالی سطحی  1025 گرم بر سانتی مترمربع و رزین اپوکسی Epon828 برای تولید پیش‌آغشته به روش غوطه­ وری استفاده شد. در بخش تجربی، فرایند ‌پوشش‌دهی آزاد مطالعه شد، درنتیجه، مقدار ضخامت لایه رزین پوشش داده شده به واسطه عبور الیاف از حمام رزین با مدل Landau-Levich محاسبه شد. در ادامه، ضخامت به­ دست آمده به­ عنوان خوراک ورودی فرایند ورقه‌سازی با غلتک درنظر گرفته شد. با نوشتن معادله حرکت برای عبور الیاف آغشته شده از بین غلتک‌های گیرنده رزین اضافی، ارتباط بین ضخامت لایه رزین ورودی به غلتک‌ها و ضخامت نهایی لایه رزین پوشش داده شده به شکل معادله‌ای انتگرالی به ­دست آمد. برای حل عددی معادله انتگرالی نرم ­افزار MAPLE به­ کار گرفته شد. نتایج حاکی از انطباق مناسب میان داده‌های تجربی و نظری است و نشان می‌دهد، با افزایش شعاع، سرعت زاویه‌ای و فاصله بین غلتک‌ها، کسر وزنی رزین به شکل خطی افزایش می‌یابد. درمقابل، با افزایش سرعت خط تولید پیش‌آغشته، کسر وزنی رزین کاهش می‌یابد. همچنین، اثر تغییرات گرانروی رزین بر کسر وزنی رزین پیش‌آغشته، در محدوده محاسبات این پژوهش، ناچیز است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Relationship Between the Process Parameters and Resin Content of a Glass/Epoxy Prepreg Produced by Dipping Method

نویسندگان [English]

  • Hamid Reza Khalafi
  • Mehrzad Mortezaei
  • Iraj Amiri Amraei
Polymer Engineering Group, Faculty of Materials and Manufacturing Processes, Malek Ashtar University of Technology, P.O.Box:15875-1774, Tehran, Iran
چکیده [English]

The properties of prepregs are characterized in terms of their volatile content, resin content, the degree of pre-cure, void content, tack and flow ability. Resin content is one of the most important properties of prepregs so that its changing will result in altered properties such as, tack and resin flow. In order to monitor the resin content, a quantitative relation to the processing parameters such as line speed, viscosity and distance between the resin up taking rollers have to be determined. In this study, a tri-axial E-glass fabric with the areal weight of 1025 g/m2 and an epoxy resin (Epon 828) were used to produce the prepreg by the dipping method. In the theoretical part of this work, the free coating is studied and as a result the thickness layer of the coating resin through the resin bath is calculated by Landau-Levich model. In continuation, the achieved thickness was considered as a feed for the calendering process. Using the momentum equation for the passing impregnated fibres through the extra resin uptake rollers, the relation between the internal resin layer thickness and final coating resin layer thickness was achieved in an integral equation form. In order to solve this integral equation, MAPLE software was applied. The theoretical results were in good agreement with the experimental data and showed that the resin content increased linearly with increasing the distance between rollers, the radius and roller angular velocity. In contrast, the resin content decreased with increasing the line speed. According to our calculations, the effect of the resin viscosity variation on the resin content was negligibly small.

کلیدواژه‌ها [English]

  • prepreg
  • resin content
  • calendering
  • free coating
  • numerical solution
  • techniques