Marine Composite Matrixwears'e Giriş
Deniz inşaatı malzemeler üzerinde aşırı talepler yer alıyor: tuz suya sürekli maruz kalıyor, UV radyasyonu, dalgalardan döngüsel yükleme ve tozlardan etkileniyor. Kompozit malzemeler -tipik olarak fiber (cam, karbon veya aramid) bir polimerik matrixler arasında yer alıyor - modern tekne binasının omurgası haline geliyor, tahayvanı ve deniz altyapısı. matrix reçinesi, lifleri bir araya getiriyor ve çevrenizdeki özel direncinizi karşılamak için uzun süre boyunca uygun maliyetli bir şekilde karşılamaktadır.
Kimya ve Mekanik
Epoxy ve polyester reçineler arasındaki temel farklar moleküler düzeyde başlar.
Epeyterler
Deriler, sert bir reaksiyonla oluşan ve yüksek derecede yoğun bir reaksiyonla oluşan termotip polimerlerdir (örneğin, bir amine veya anhydride. epoxy molekülü çok düşük dozlu repoksik gruplarla reaktif epoksit içerir, ki bu da son derece yoğun bir şekilde stres yaratır ve boyutsal bir ağ geliştirir.Bu tedavi işlemi, su uçucuları gibi ürünlerle serbest bırakılırsa veya sertleştirilebilir.
Polyester Askılar
Polyester reçineler de termodeptir, ancak serbest bir radyoloji mekanizması ile tedavi edilirler. Doygun polyester (UPR) reaktif bir monomerde çözülüyor, genellikle styrene. Bir katalizör (örneğin, til ethyl ketone peroksit) ve bir hızlandırıcı (örneğin, kobalt pehthenate) polyesterler ile daha az özelleştirilebilir, polyester zincirler ile baskıya neden olabilir.
Key Takeaway
Epoksinin ek polimerizasyon, tedavi sırasında hiçbir VOC emisyonu verir ve daha büyük formülasyon esnekliğidir. Polyester'in radikal tedavisi daha hızlı ve daha ucuzdur, ancak daha yüksek kesinti ve stil emisyonlar ile gelir, uygun havalandırma ve kişisel koruyucu ekipman gerektirir (PPE).
Mekanik Kuvvet ve Durability
Deniz yapıları, mekanik özellikler - genellikle güç, esnek modulus, interlaminar hear gücü ve yorgunluk direnci - geminin veya bileşeninin güvenliğini ve yaşam süresini doğrudan etkiler.
Karşılaştırmalı Mekanik Özellikler
- [FONT:0]Tensile Strength:[Dönetici:[Dönetici: 0,4] Tin laminatlar genellikle aynı fiber tipi ve hacim kesikleri için eşdeğer polyester laminatlardan 20-30 daha yüksek çekme gücü sergileyebilir. Örneğin, standart bir E-cam/epoxy kompoziti 450-500 MPa'ya ulaşabilir, cam/poli genellikle 350-400 MPa'da üstlenir.
- [FONT=0]Flexural Modulus:[Dönetici:[Dönetici:0)[Düzücüler, yüksek modları (stiffness), özellikle ıslak ortamlarda daha fazla yumuşatmaya eğilimlidir. Polyester laminatlar yüksek sıcaklıklarda veya nemsiyondan sonra daha fazla yumuşatmaya eğilimlidir.
- [FONT:0) Interlaminar Shear Strength (ILSS): [Dönetici:0) Tin'in fiberlere olan üstün adhesion, ILSS değerleri 40-50% polyesterden daha yüksektir. Bu, deniz kompozitlerinde ortak bir başarısızlık modu azaltır.
- [FONT:0)Fatigue Direnişi:[Dönetici:[Dönetici:0) Tekrarlanan stres altında ( dalga slamming, motor titreşim), epoxy kompozitleri güçlerini daha uzun süre koruyacaktır.
Uzun Süreli Durability
Renkli lens ağı hidroliziyal bozulmaya karşı direnir - su molekülleri tarafından kimyasal bozulma. Yıllarca bile makul bir epoxy, kuru mekanik özelliklerinin% 85-% 90'ını kaybeder. Polyester, diğer yandan, daha fazla nem absorbsiyon (örneğin, ağırlık ile temas halinde kalınan bileşenler için% 0,5 ila 0,01.0 arasında), ki bu da cam geçiş ısısını azaltır (Tg).
Çevre ve Kimyasal Direniş
Deniz ortamları birden çok cepheden kompozitlere saldırır: tuz su, yakıt, petrol, temizlik çözücüleri, UV radyasyonu ve biyofouling.
Su ve Kimyasal Direniş
- [FONT:0)Epoxy:[DDDD: [DDD:0] Mükemmel direnç taze ve tuz suya, çoğu çözücülere (gazoline, dizel, hidrolik sıvılar), ve zayıf asitler / vücut anatomisi.
- [FONT:0)Polyester: [Dönder: [Dönder: [Düzen: 1] Su ve hafif kimyasallara karşı iyi bir direnç, ancak güçlü çözücüler ve yüksek deterjanlar tarafından saldırıya karşı hassastır.
UV ve Hava Direnişi
Her iki epoxies ve polyesterler, korumalı olmayan güneş ışığı altında dar. Korumalı bir epoxy sarıları ve birkaç ay sonra UV maruz kalmaları, yapısal güç büyük ölçüde bozulmamış olsa da, polyesterler daha hızlı ve daha derin, parlak ve daha sert hale gelir ve daha az olasılıkla kabuğu ile kaplıdır.
Yangın Direnişi
Standart epoxies ve polyesterler hem de flammable. ancak, epoxy, sınıf toplumu yangın düzenlemeleri ile formüle edilebilir (halojen veya fosfor temelli) mekanik özelliklerden ödün vermeden daha sık belirtilmiş olabilir. Polyester kompozitler, kara dumanlarla yakmak eğilimindedir ve sınıfsal yangın düzenlemeleri (örneğin, SOLAS), epoxy- bazlı sistemler daha yaygın olarak belirtilmişlerdir.
İşleme, Curing ve Üretim Hızlandırma
Üretim süresi ve iş maliyetleri, reçine işleme özellikleri tarafından ağır ölçüde etkilenir.
Polyester: Hızlı ve Familiar
- [FONT:0)Cure zamanı: [DÜDÜT:1] Polyester kedi ile TÜSİ ile 15–30 dakika içinde ve 2-4 saat oda sıcaklığında kalıpların hızlı bir şekilde cirosunun gerçekleşmesine izin verir.
- [FONT:0)Bize göre: [DÜDÜT:1] Polyester ıslak cam elyaflar kolayca ve daha az vizyum, el koymak ve sprey almak kolay.
- [FONT:0)Tooling:[DÜDÜT:1) Polyester minimum yatırım gerektirir -gelcoat, reçine, katalizör ve basit fırçalar / kayıtlayıcılar.
- [FONT=0)Odor/VOC: [Dönetici: [Dönetici: %15) Güçlü koku yaratır ve havalandırma ve solunum kullanımı gerektirir. Birçok bölge şimdi daha sıkı bir şekilde polyester daha az çekici hale getirir.
Joel: Slower ama Daha Fazla Kontrollü
- [FONT:0)Pot yaşam:[Dönetici:[Dönetici:0)[0]Pekizin çalışma süresi 5 dakika (hızlı sert) 60+ dakika (slow hardener) Operatörler, boyut ve çevre sıcaklığına göre pot hayatını tertemizleyebilirler.
- [FONT:0)Post-cure:[Döneticiler] Birçok deniz epoxies, 50-80°C'de tam mekanik özellikleri ve Tg'ye ulaşmak için bir postacı gerektirir.
- [FONT:0)Adhesion:[Dönemli:[Dönemli kompozitler, ahşap, metal ve köpükler, onarımlar için standart haline getirmek, ikincil bağlar ve sandviç çekirdeği laminatlar.
- [FONT:0)Sağlık dikkateleri:[Dönetici:[Dönetici:0)[Döneticiler)[Döneticileri) ve bariyer kremleri hala önemlidir.
Infüzyon ve Prepreg Compatality
Yüksek kaliteli deniz bileşenleri için - yatları, süperyacht hulls veya deniz gemileri - Prodüksiyon ve prepreg işleme tercih edilir. / PV reçineleri bu süreçleri düşük seviyeli kırıklıkların nedeniyle hakimdir ve boşlukları ortadan kaldırmaya muktedirdir.
Maliyet Analizi: Upfront vs. Lifetime
Epoxy ve polyester arasındaki fiyat farkı kilogram başına önemlidir, ancak toplam yaşam döngüsü genellikle talep edilen uygulamalar için epoxy lehine yardımcı olur.
Raw Material Cost Maliyet
- [FONT:0)Polyester: [Döne: [Düzd: 4] kg başına 2-4 dolar ( katalizör dahil).
- [FONT:0)Epoxy: [DDDD: 8-15 kg başına (resin + hardener).
Kumaş Maliyet Faktörleri
- [FONT:0)Labor:[Dönetici:[Dönetici:0)))[[[Dönetici:0))))Pekiz'in uzun süre boyunca iş saatleri artırılır.
- [FONT:0)Tooling:[Dönetici: [Dönetici:0) Polyester aracı daha hızlı giyer ve 50-100 çekmeden sonra değiştirilmesine ihtiyaç duyabilir.
- [FONT:0]Remates ve bakım:[Dönetici:[Dönetici:0)Tezler ve bakım:[Dönetici:0)Tezler/tr|Düz onarımlar, ve mevcut laminatlara daha iyi bağ kurmak için daha hızlı ve daha iyi. 20 yıllık bir gemi ömrü boyunca, bileşik bir yapı için toplam onarım maliyetleri, sustuar onarımı nedeniyle% 30-50 daha yüksek olabilir.
Total Cost of Ownership
100 aynı 30 dolarlık bir üretim için, polyester, malzeme maliyetinin% 40'ını ve çevrim zamanında% 20 tasarruf edebilir.Bir-off 70-ft yarış kediamaran veya bir deniz mayıncısı, epoxy'ın yüksek güç seviyesi - ağırlık oranı, yorgunluk hayatı ve daha yüksek bakım maliyetlerini haklı çıkarır. AFLT:0).
Deniz İnşaatındaki Uygulamalar: Detaylı Karşılaştırma
Deniz yapısının farklı kısımları farklı performans gereksinimlerine sahiptir. Aşağıda her bir reçinenin öne çıktığı bir parçadır.
Hulls and Decks
- [0]Ürünler yelkenli tekneler ve güç tekneleri (40 ft altında): [Dönetici: 1 ) Bir jelcoat ile polyester standarttır. Maliyetli ve hızlı. Hulls doğranmış filament mat ve dokunaklı roving. Eğer tekne suda tutulacaksa, yüksek kaliteli bir epoxy bariyeri genellikle su hattının altında uygulanır.
- [FONT:0)Performance ve yarış yatları: Zebra (karbon veya E-cam ile birlikte) kuralıdır. Düşük ağırlık, yüksek sertlik ve daha iyi etki direnci ince laminatlara izin verir - yüzlerce kilo verir. Vakumlu epoxy hulls ayrıca köpük veya balsa'ya daha iyi bir temel taksiyon gösterir.
- [FONT:0]Superyachts ve özel inşalar: Tin, büyük yapılar için neredeyse evrenseldir (50 m) Uzun bir tencere yaşamı büyük alan ortaya koyar ve yüksek mekanikler megayachts'ta yüksek yükleri ve stres konsantrasyonlarını destekler.
İç ve dışsal olmayan bileşenler
Polyester genellikle sert kafalar, iç panel, koltuk kabukları ve kapaklar için yeterlidir - yük taşımazlar. Mürettebat veya ekipman ağırlığı taşımaları gereken herhangi bir kısım için, epoxy tavsiye edilir.
Deniz Altyapısı: Docks, Pontoons ve Piles
Fiberreinforced polimer (FRP) ⁇ lar, deniz duvarları ve yüzücü platformları genellikle maliyet nedenleri için polyester veya vinil esterler (a karma reçine) kullanır. Ancak, yüksek riskli ticari havuzlar ve askeri piers giderek daha uzun hizmet hayatı için epoxy bazlı kompozitler belirtir ve daha iyi bir şekilde bisiklet ve kimyasal dökmeler için direnç sağlar.
Onarımlar ve Retrofitting
Onarım işleri - bir jelcoat'da bir delik yatırmayı, bir çatlak çığlığı yeniden ya da yeni bir dizeyi bağlayın - talep edilen epoxy. tüm yapısal onarımlar için yüksek emoksi tavsiye eder.
Sağlık, Güvenlik ve Çevre Tahminleri
VOC Emisyonlar ve Tehlikeler
Polyester reçinenin yüksek stiletik içeriği, OSHA (50 ppm) tarafından belirlenen önemli bir iş tehlikedir ve birçok ülke şimdi sıkı emisyon kapları ve kapalı transferlere karşı inşaatçılara (aslında, reçineye) veya daha düşük miktardaki yüzeylere (PELs) izin verilebilir.
Dörekli olmayan bir şekilde, alerjik kontak dermatite neden olabilecek bir maden katı kullanır. Proper Skin koruması (netrile eldivenler, bariyer kremleri) ve iyi havalandırma zorunludur.Bir kez tedavi edildiğinde, her iki reçine de etkisiz ve güvenli.
Disposal ve geri dönüşüm
Her iki termoset reçinesi geri dönmek zordur. Kartalı kompozit tekneler ve üretim atıkları genellikle toprak doldurmaları için sona ermelidir.Plycoller ve epoxies bazı araştırmalar atık miktarını azaltır.
Marine Matrix Wears'taki Future Trends
Deniz endüstrisi çevresel düzenlemelerden, performans taleplerinden ve maliyet rekabetinden baskı altında gelişiyor.
- [FONT=0)Low-VOC polyester alternatifler: Modified un polyesterler (örneğin, dicyclopentadiene veya isophthalic asit kullanarak) 30 veya daha az sayıda yeni biyo bazlı polyesterler bitki bazlı olmayan monomerler kullanır.
- [FONT:0)Epoxy sertleştirme ve hızlı kullanım biçimleri: [DDDD:0] Yeni epoxy formülasyonları hızlı tedaviyi birleştirir (5 dakika küçük parçalar için demold) yüksek Tg ve sertliği ile, polyester ile zaman içinde boşluğu daraltın.
- [FONT:0]Vinyl ester reçineleri: Fiber ve epoxy. functionality esterler arasında orta bir zemin, epoxy'a daha yakın maliyetle polyesterden daha iyi korozyon direnci ve gücü sunar.
- [FONT:0)Recyclable ve bio-based termosets:[[Dönetici ağlarında Araştırma (vitrimers) ve biyo-epoxy lignin veya bitki yağlarından elde edilebilir veya daha kolay tamir edilebilir deniz kompozitleri verebilir.
Kimyasal ve performans hakkında daha ayrıntılı veriler için, [[0.NetComposites'In Lambrates' Agent[D:0) veya [[DÜDÜ:2)Boating Industry Karşılaştırması Madde[DDDDDDDDDDDDDDDÜ:3)
Sonuç: Doğru seçim yapmak
Deniz inşaatı için epoxy ve polyester matris reçineleri arasında seçim yapmak, yüksek performanslı gemiler için vazgeçilmez bir uygulama değildir. Polyester, mekanik yükler, çevresel maruziyet, üretim ölçekleri ve toplam yaşam döngüsü maliyeti, deniz mühendisleri ve inşaatçılara güvenli, dayanıklı ve çevresel direnç sağlayabilir.