В рамках экономического роста на малых высотах стоимостью в триллион долларов объем препрега из углеродного волокна будет увеличиваться. Почему вертикальный тестомес Qinhuangdao Pengyi стал ключевым оборудованием в процессе смешивания? 

Предисловие

Экономика малых высот включена в ряд «развивающихся отраслей промышленности» страны, и ожидается, что в 2026 году объем рынка превысит один триллион. На этом направлении композитные материалы из углеродного волокна составляют от 70% до 90% конструкций кузовов eVTOL и промышленных дронов, а в одном самолете используется от 100 до 400 килограммов углеродного волокна; Мировой рынок композитов из углеродного волокна для маловысотных самолетов растет со скоростью около 12% в год. Спрос формируется по цепочке «увеличение общего объема машин – расширение производства композиционных материалов – предварительная смоляная матрица и смесительное оборудование для восполнения недостатков», а оборудование для замеса и смешивания для систем смол высокой вязкости застряло на переднем крае выхода препрега и производственных мощностей.

01
Экономический взлет на малых высотах: композитные материалы из углеродного волокна переходят от «специфического для аэрокосмической отрасли» к «массовому производству и жесткому спросу»

Почему он должен быть легким? Причина очень проста: на каждый килограмм легче eVTOL может проехать примерно на 3 километра дольше; несущие винты, рычаги и шпангоуты фюзеляжа в течение всего дня несут знакопеременные нагрузки, а материалы должны обладать высокой удельной прочностью и усталостной стойкостью. Судя по данным, композитные материалы составляют от 70% до 80% конструктивного веса всей машины eVTOL. В таких моделях, как GAC GOVY AirCab, коэффициент использования углеродного волокна превышает 90 %, а вес фюзеляжа снижается более чем на 30 %. У промышленных дронов от 60% до 80% конструктивной массы также составляют композитные материалы из углеродного волокна.

Военные самолеты могут «гарантировать производительность независимо от стоимости», но с eVTOL все по-другому. Ему нужны все три составляющие: «производительность авиационного уровня + стоимость автомобильного уровня + время цикла массового производства».Это требует преобразования производства препрегов из «лабораторного ручного смешивания» в «непрерывную, отслеживаемую и малоколебательную» промышленную систему.Формула нестабильна, непостоянна от партии к партии, пузыри и пористость невозможно контролировать, и если какое-либо звено отсутствует, это приведет к проблемам со стоимостью и доставкой на этапе партии.

02
Три препятствия при приготовлении препрега из углеродного волокна: неравномерное смешивание, разрыв волокон и недостаточное удаление пены.

Настоящая конкуренция препрегам – это «повторяемость»: содержание волокон, распределение смолы и состояние пропитки фиксируются перед отправкой с завода. Цепочка подготовки обычно состоит из укладки пряжи, подготовки полимерной пленки, пропитки горячим расплавом, полуотверждения на стадии B, резки и прокатки, а также хранения в холодильнике. Наиболее легко упустить из виду и с наибольшей вероятностью вызвать проблемы — предыдущий этап смешивания смоляной матрицы (смола + отвердитель + упрочнитель + порошковые добавки).

Три ловушки, которых нельзя избежать в отрасли:

Вязкость взлетела и в оборудовании стало «душно».После добавления отвердителя и тиксотропных добавок к термореактивным смолам, таким как эпоксидная смола и шуангма, вязкость может повыситься с сотен тысяч сП до нескольких миллионов сП. Когда обычные горизонтальные тестомесильные машины или одновальные смесители сталкиваются с такими рабочими условиями, лопасти легко застревают, и двигатель напрямую перегружается.

Волокна разрезаются и смачиваются неравномерно.Когда смола смешивается с измельченным углеродным волокном или стекловолокном, волокна будут повреждены из-за быстрого сдвига, и механические свойства препрега будут колебаться. Однако если срезать недостаточно, смола не сможет проникнуть в пучки волокон, и вместе появятся сухие пятна и участки, насыщенные клеем.

Пузырьки микронного размера остаются на дне и после затвердевания наслаиваются.Внеавтоклавный процесс (OOA) предъявляет более строгие требования к содержанию пузырьков в клее, чем традиционные автоклавные процессы. Просто используя только пеногаситель, невозможно достичь индекса пористости авиационного уровня.

03
Почему вертикальный тестомес: конструктивные отличия от горизонтального оборудования

Тестомесильные машины — не новость, но в ситуациях, когда препреги из углеродного волокна имеют высокую вязкость, высокую стоимость и требуют строгой чистоты, разрыв между вертикальным и горизонтальным оборудованием увеличился во многих аспектах:

04
Установка технологии вертикального тестомеса Qinhuangdao Pengyi на линии по производству препрегов

Лопасти и стенка котла обеспечивают «координацию на уровне миллиметра».Зазор между стенками лезвия регулируется на уровне около 2 мм, а царапание стены похоже на «бегание скребка по стене». Смола высокой вязкости не прилипает к стене и не оставляет мертвых углов, что также позволяет избежать нагрузки на производственный график, связанной с заменой партий традиционного оборудования и чисткой в ​​течение нескольких часов.

Вакуумная дегазация и антиокислительная обработка — две вещи, выполняемые одновременно.Степень вакуума может достигать от -0,095 до -0,098 МПа. Вакуумная система автоматически подключается на более позднем этапе смешивания для дегазации во время замешивания. Пузырьки микронного уровня удаляются у источника, что также предотвращает окисление и сшивку смолы при высоких температурах.

Точный контроль температуры предотвращает локальный перегрев и преждевременное отверждение.Циркуляция масла-теплоносителя рубашки или воды в сочетании с интеллектуальным алгоритмом контроля температуры позволяет погрешность температуры материала находиться в пределах ± 1 ℃. Это особенно критично для таких систем, как эпоксидная и двухконтурная, которые имеют очень узкое температурное окно и весь котел будет разрушен, если какая-то его часть перегреется.

Изготовленные на заказ лезвия из углеродного волокна.Когда речь идет о системах термореактивных и термопластичных препрегов, содержащих рубленые волокна, компания Qinhuangdao Pengyi может настроить тип лопастей и соотношение скоростей (двойные Σ-лопасти вращаются в противоположных направлениях с разной скоростью) в соответствии с реологическими характеристиками материала. Он может смешиваться с высокой скоростью, сводя к минимуму повреждение волокон при сдвиге.

От небольшого испытания объемом 2 л до массового производства объемом 6000 л, гомологичная амплификация.Qinhuangdao Pengyi может обеспечить поддержку повторного использования параметров от небольших пробных исследований до массового производства: кривые скорости, температуры и вакуума, определенные в ходе небольших испытаний, могут быть непосредственно применены к моделям массового производства, а цикл проверки процесса сокращается.

05
Комбинация производственных линий: вертикальные тестомесы не работают в одиночку

На реальных производственных линиях вертикальные тестомесы редко работают в одиночку. Крупные заводы по производству смол и компании по производству композитных материалов часто используют его для формирования «реле»-комбинации с двойным планетарным смесителем:Двойной планетарный смеситель в передней части сначала диспергирует смолу + порошок на высокой скорости и осуществляет вакуумную дегазацию (подходит для уровня вязкости в сотни тысяч сП), а затем передает его в вертикальный смеситель.Система сверхвысокой вязкости, перешедшая в пастообразное и полусухое состояние, глубоко перемешивается до тех пор, пока не будет соответствовать требованиям реологической стабильности процесса погружения.

Когда речь идет о системах препрегов с вязкостью, превышающей один миллион сП или содержащих термопластичные смолы (PEEK, PI и т. д.), вертикальный смеситель является основной моделью, непосредственно обеспечивающей смешивание. Этот тип системы не может выдержать высокоскоростной сдвиг, но «замешивания» на низкой скорости и с высоким крутящим моментом, обеспечиваемого вертикальной структурой, достаточно для завершения глубокого смешивания, сохраняя при этом структуру полимерной цепи.

06
Написано в конце: Темпы серийного производства требуют модернизации предшествующего оборудования.

Экономика низкого уровня переходит от «концепции выращивания» к «замкнутому бизнес-циклу». Давление на OEM-производителей с целью снижения затрат и увеличения объемов распространяется вверх по производственной цепочке. Когда ежегодные поставки eVTOL изменятся с «десятков в год» на «десятки в месяц», материальный аспект будет сосредоточен не только на прочности волокна, но и на том, «можно ли доставлять его партиями стабильно, отслеживаемо и по доступной цене».

Если этап смешивания выполнен некачественно, то сколько бы вы ни пытались это исправить путем обмакивания клея или горячего прессования, все будет напрасно. Ценность вертикального смесителя Qinhuangdao Pengyi при приготовлении матрицы смолы препрега из углеродного волокна заключается в скоординированном управлении точным сдвигом систем высокой вязкости, вакуумной дегазации и окнах контроля температуры. Это основная гарантия для компаний, занимающихся композитными материалами, перейти от «лабораторной формулы» к «производительному результату».

Если вам нужна поддержка в выборе оборудования для замешивания и проверке процесса для конкретных систем материалов (эпоксидная смола / двойная конская смесь / ПЭЭК / суспензия, модифицированная углеродными нанотрубками и т. д.), вы можете получить информацию о техническом решении Qinhuangdao Pengyi через справочное сообщение.