تولید كامپوزیت به روش پاشش رزین و الیاف شركت كراوس ما فی (اف. سی. اس)، می تواند به پایین آوردن هزینه تولید قطعات بزرگ با كیفیت بالا و تقویت شده با الیاف كمك كند. در روش فوق، یك میله هم محور با تغذیه كننده الیاف می تواند طرح های فراوانی ایجاد كند. می توان با استفاده از یك دهانه چهار تكه ای، مواد متفاوتی ساخت و با استفاده از یك قالب یك تكه در ساخت قطعات كوچك و متوسط هزینه ساخت را كاهش داد. به علاوه، تقویت قطعات با استفاده از مواد خام تجدیدپذیر، الیاف كربن یا الیاف آرامید در آینده كاربردهای جدیدی را ایجاد می كند.
استفاده از روش پاشش رزین پلی اورتان و الیاف، روشی ارزان در ساخت قطعات كامپوزیت الیاف می باشد كه در حال فراگیر شدن می باشد. كشیدن الیاف هم محور خرد شده داخل اسپری جت پلی اورتان، اسپری كردن اشكال پیچیده هندسی را كه دهانه ای چهار تكه دارند و قابلیت تولید مواد متفاوتی را دارا می باشند، امكان پذیر می سازد. در موارد فراوانی، قطعات بزرگ تقویت شده با الیاف را به صورت چیدمان دستی تولید می كنند. از مزایای این فرآیند این است كه سرمایه گذاری برای تهیه ماشین آلات به حداقل می رسد و امكان تولید قطعاتی با اشكال هندسی پیچیده بالاتر می رود. از معضلات این روش دستمزد بالای كارگران و افزایش زمان تولید است. غیر از این موارد، همیشه كارهایی كه با دست انجام می شوند، كیفیت ثابتی ندارند. به علاوه اگر در ساخت قطعه از رزین های پلی استر اشباع نشده استفاده شود، متصاعد شدن استایرن برای سلامتی كارگران مضر بوده و برطرف كردن این خطر به افزایش هزینه منجر می شود.
برآورد بودجه
اسپری كردن به روش اف.سی.اس برای ساخت قطعات بزرگ كامپوزیت الیافی مورد استفاده قرار می گیرد. كاربرد عادی این روش در بدنه خودروهایی نظیر اتوبوس و تراكتور و در شیشه جلو و كابین راننده در تراكتور می باشد. در ساخت و ساز صنعت مبلمان نیز از این روش استفاده می شود. رشته های تقویت كننده، از رووینگ الیاف شیشه ممتد جدا می شوند. الیاف ممتد توسط كاتر با طول مشخصی بریده می شوند. همزمان با این مرحله، اجزاء تشكیل دهنده پلی اورتان در دهانه ای مخلوط می شوند و با استفاده از اسپری آب خارج می گردند. الیاف شیشه خرد شده داخل اسپری جت كشیده می شوند و در آنجا با مخلوط پلی اورتان مرطوب می شوند. همانطور كه دهانه مخلوط كننده به دنبال عمل اسپری كردن به كار خود ادامه می دهد، پلی اورتان تقویت شده با الیاف شیشه، به صورت لایه لایه مورد استفاده قرار می گیرد. بسته به نیاز، می توان طول و ضخامت الیاف را تغییر داد. هنگامی كه روش اسپری اف.سی.اس با رنگ آمیزی در داخل قالب همراه شود، می توان لایه هایی كه در آنها الیاف شیشه وجود ندارد را تشخیص داد. در یك مرحله از تولید، با تركیب این دو فرآیند می توان قطعاتی تقویت شده را ایجاد كرد كه جلادار باشند. وقتی اولین لایه یك قطعه ی پلی اورتان بدون الیاف شیشه روی لایه ی رنگ داخل قالب قرار می گیرد، اسپری می شود. این لایه حد وسط از تماس الیاف با لایه رنگ جلوگیری می كند و سطح رنگی بی نقصی را ایجاد می كند.
عدم نیاز به طرح در نتیجه تزریق الیاف هم محور
در اولین تجربه استفاده از روش اسپری اف.سی.اس، كاتر مستقیماً روی دهانه مخلوط كننده قرار می گرفت. الیاف شیشه خرد شده از كنار سر می خورند و به داخل یك ناودانی وارد شده و از آنجا وارد اسپری جت می شدند. با این وجود، این روش معضلاتی نیز داشت. باز بودن اطراف ناودانی و افتادن الیاف از روی آن، یكی از این مشكلات بود. معضل دیگر این بود كه اسپری جت فقط به صورت سر پایین قابل هدایت بود. به همین دلیل اولین نسل سیستم اسپری جت برای تولید قطعاتی با اشكال پیچیده ی سه بعدی مناسب نبود. در حال حاضر شركت كراوس مافی مسیر رسیدن الیاف شیشه به دهانه مخلوط كننده را تغییر داده است. نسل دوم این سیستم تغییر پذیرتر و تمیز تر است. از طریق نازل ونتوری و یك لوله بسته، الیاف به صورت هم محور به داخل اسپری جت پلی اورتان دهانه ی مخلوط كننده كشیده می شوند. به این ترتیب اسپری جت می تواند از حالت عمودی تا 90 نوسان كند و مخلوط پلی اورتان و الیاف شیشه را به صورت عمودی اسپری كند و برای طراحان قطعه، آزادی عمل بیشتری به وجود می آورد. سیستم تغذیه كننده بسته در طول فرآیند، مانع افتادن الیاف می شود. مزیت دیگر این سیستم این است كه الیاف به وسیله مخلوط پلی اورتان به صورت یك دست مرطوب می شوند كه در بهبود كیفیت محصول تاثیر به سزایی دارد. هم محور بودن الیاف باعث می شود كاتر لزوماً به طور مستقیم روی دهانه مخلوط كننده قرار نگیرد، بدین ترتیب دسترسی به دهانه مخلوط كننده آسان می شود و عمل اسپری كردن به صورت متراكم تر صورت می گیرد.
دهانه مخلوط كننده چهار قسمتی طراحی جدیدی را به وجود می آورد
دهانه مخلوط كننده چهار قسمتی كه در روش اسپری اف.سی.اس مورد استفاده قرار می گیرد، انتخاب های فراوانی را ایجاد می كند. به عنوان مثال با استفاده از حداكثر سه قطعه مختلف پلی الی می توان لایه های متراكم و لایه های فومی را با هم در یك محصول به كار برد. لایه های فومی وزن محصول را كاهش می دهند و خواص اكوستیك آن را افزایش می دهند. تغییر دیگر، تركیب دو پلی ال مختلف و دو ایزوسیانات می باشد، به این معنی كه دو قطعه كاملاً متفاوت پلی اورتان ساخته می شوند. با این روش لایه خارجی یك محصول را می توان از روكش ضد UV كه با سیستم پلی اورتان چربی دار ساخته می شود، تهیه كرد ولی لایه های داخلی را با پلی اورتان سنتی ساخت.
ابزار به كار گرفته شده در اسپری الیاف باید با مشخصات محصول هماهنگ باشد. بسته به چگونگی و محل نصب قطعه، ممكن است لازم نباشد طرف مقابل را كاملاً فرم داد. در این موارد یك قالب یك تكه كه از رزین، آلومینیوم یا فولاد ساخته شده باشد، كاملاً مناسب است. قالب یك تكه ارزان تر است و در تولید محصولات با اندازه كوچك و متوسط هزینه تولید را پایین می آورد. اگر لازم باشد در هر دو سمت جلو و پشت قطعه، استانداردهای بالای اپتیكی رعایت شود، باید اسپری الیاف با قالب دو تكه انجام شود. وقتی عمل اسپری كردن تمام شد، قالب بسته می شود و قطعه برای شكل گرفتن، تحت پرس قرار می گیرد.
منبع: موسسه كامپوزیت ایران- نشریه كامپوزیت
استفاده از روش پاشش رزین پلی اورتان و الیاف، روشی ارزان در ساخت قطعات كامپوزیت الیاف می باشد كه در حال فراگیر شدن می باشد. كشیدن الیاف هم محور خرد شده داخل اسپری جت پلی اورتان، اسپری كردن اشكال پیچیده هندسی را كه دهانه ای چهار تكه دارند و قابلیت تولید مواد متفاوتی را دارا می باشند، امكان پذیر می سازد. در موارد فراوانی، قطعات بزرگ تقویت شده با الیاف را به صورت چیدمان دستی تولید می كنند. از مزایای این فرآیند این است كه سرمایه گذاری برای تهیه ماشین آلات به حداقل می رسد و امكان تولید قطعاتی با اشكال هندسی پیچیده بالاتر می رود. از معضلات این روش دستمزد بالای كارگران و افزایش زمان تولید است. غیر از این موارد، همیشه كارهایی كه با دست انجام می شوند، كیفیت ثابتی ندارند. به علاوه اگر در ساخت قطعه از رزین های پلی استر اشباع نشده استفاده شود، متصاعد شدن استایرن برای سلامتی كارگران مضر بوده و برطرف كردن این خطر به افزایش هزینه منجر می شود.
برآورد بودجه
اسپری كردن به روش اف.سی.اس برای ساخت قطعات بزرگ كامپوزیت الیافی مورد استفاده قرار می گیرد. كاربرد عادی این روش در بدنه خودروهایی نظیر اتوبوس و تراكتور و در شیشه جلو و كابین راننده در تراكتور می باشد. در ساخت و ساز صنعت مبلمان نیز از این روش استفاده می شود. رشته های تقویت كننده، از رووینگ الیاف شیشه ممتد جدا می شوند. الیاف ممتد توسط كاتر با طول مشخصی بریده می شوند. همزمان با این مرحله، اجزاء تشكیل دهنده پلی اورتان در دهانه ای مخلوط می شوند و با استفاده از اسپری آب خارج می گردند. الیاف شیشه خرد شده داخل اسپری جت كشیده می شوند و در آنجا با مخلوط پلی اورتان مرطوب می شوند. همانطور كه دهانه مخلوط كننده به دنبال عمل اسپری كردن به كار خود ادامه می دهد، پلی اورتان تقویت شده با الیاف شیشه، به صورت لایه لایه مورد استفاده قرار می گیرد. بسته به نیاز، می توان طول و ضخامت الیاف را تغییر داد. هنگامی كه روش اسپری اف.سی.اس با رنگ آمیزی در داخل قالب همراه شود، می توان لایه هایی كه در آنها الیاف شیشه وجود ندارد را تشخیص داد. در یك مرحله از تولید، با تركیب این دو فرآیند می توان قطعاتی تقویت شده را ایجاد كرد كه جلادار باشند. وقتی اولین لایه یك قطعه ی پلی اورتان بدون الیاف شیشه روی لایه ی رنگ داخل قالب قرار می گیرد، اسپری می شود. این لایه حد وسط از تماس الیاف با لایه رنگ جلوگیری می كند و سطح رنگی بی نقصی را ایجاد می كند.
عدم نیاز به طرح در نتیجه تزریق الیاف هم محور
در اولین تجربه استفاده از روش اسپری اف.سی.اس، كاتر مستقیماً روی دهانه مخلوط كننده قرار می گرفت. الیاف شیشه خرد شده از كنار سر می خورند و به داخل یك ناودانی وارد شده و از آنجا وارد اسپری جت می شدند. با این وجود، این روش معضلاتی نیز داشت. باز بودن اطراف ناودانی و افتادن الیاف از روی آن، یكی از این مشكلات بود. معضل دیگر این بود كه اسپری جت فقط به صورت سر پایین قابل هدایت بود. به همین دلیل اولین نسل سیستم اسپری جت برای تولید قطعاتی با اشكال پیچیده ی سه بعدی مناسب نبود. در حال حاضر شركت كراوس مافی مسیر رسیدن الیاف شیشه به دهانه مخلوط كننده را تغییر داده است. نسل دوم این سیستم تغییر پذیرتر و تمیز تر است. از طریق نازل ونتوری و یك لوله بسته، الیاف به صورت هم محور به داخل اسپری جت پلی اورتان دهانه ی مخلوط كننده كشیده می شوند. به این ترتیب اسپری جت می تواند از حالت عمودی تا 90 نوسان كند و مخلوط پلی اورتان و الیاف شیشه را به صورت عمودی اسپری كند و برای طراحان قطعه، آزادی عمل بیشتری به وجود می آورد. سیستم تغذیه كننده بسته در طول فرآیند، مانع افتادن الیاف می شود. مزیت دیگر این سیستم این است كه الیاف به وسیله مخلوط پلی اورتان به صورت یك دست مرطوب می شوند كه در بهبود كیفیت محصول تاثیر به سزایی دارد. هم محور بودن الیاف باعث می شود كاتر لزوماً به طور مستقیم روی دهانه مخلوط كننده قرار نگیرد، بدین ترتیب دسترسی به دهانه مخلوط كننده آسان می شود و عمل اسپری كردن به صورت متراكم تر صورت می گیرد.
دهانه مخلوط كننده چهار قسمتی طراحی جدیدی را به وجود می آورد
دهانه مخلوط كننده چهار قسمتی كه در روش اسپری اف.سی.اس مورد استفاده قرار می گیرد، انتخاب های فراوانی را ایجاد می كند. به عنوان مثال با استفاده از حداكثر سه قطعه مختلف پلی الی می توان لایه های متراكم و لایه های فومی را با هم در یك محصول به كار برد. لایه های فومی وزن محصول را كاهش می دهند و خواص اكوستیك آن را افزایش می دهند. تغییر دیگر، تركیب دو پلی ال مختلف و دو ایزوسیانات می باشد، به این معنی كه دو قطعه كاملاً متفاوت پلی اورتان ساخته می شوند. با این روش لایه خارجی یك محصول را می توان از روكش ضد UV كه با سیستم پلی اورتان چربی دار ساخته می شود، تهیه كرد ولی لایه های داخلی را با پلی اورتان سنتی ساخت.
ابزار به كار گرفته شده در اسپری الیاف باید با مشخصات محصول هماهنگ باشد. بسته به چگونگی و محل نصب قطعه، ممكن است لازم نباشد طرف مقابل را كاملاً فرم داد. در این موارد یك قالب یك تكه كه از رزین، آلومینیوم یا فولاد ساخته شده باشد، كاملاً مناسب است. قالب یك تكه ارزان تر است و در تولید محصولات با اندازه كوچك و متوسط هزینه تولید را پایین می آورد. اگر لازم باشد در هر دو سمت جلو و پشت قطعه، استانداردهای بالای اپتیكی رعایت شود، باید اسپری الیاف با قالب دو تكه انجام شود. وقتی عمل اسپری كردن تمام شد، قالب بسته می شود و قطعه برای شكل گرفتن، تحت پرس قرار می گیرد.
منبع: موسسه كامپوزیت ایران- نشریه كامپوزیت
