Nenasycená polyesterová pryskyřice a epoxidová pryskyřice jsou dva široce používané termosetové materiály při výrobě kompozitů. Oba mohou být kombinovány se skelnými vlákny pro výrobu lehkých a odolných produktů, ale výrazně se liší v ceně, chemii vytvrzování, přilnavosti, smršťování a požadavcích na zpracování.
Obecně se často dává přednost nenasycené polyesterové pryskyřici pro nákladově efektivní a velkoobjemovou výrobu FRP. Epoxidová pryskyřice se častěji volí tam, kde je požadováno silné sekundární spojení, nízké smrštění při vytvrzování nebo náročné konstrukční vlastnosti.
Ani jedna pryskyřice však není nejlepší volbou pro každý projekt. Tato příručka porovnává jejich hlavní vlastnosti a vysvětluje, jak vybrat správný materiál pro vaši aplikaci.
Co je nenasycená polyesterová pryskyřice?
Nenasycená polyesterová pryskyřice, také známá jako UPR, je termosetová pryskyřice běžně dodávaná s reaktivním ředidlem, jako je styren. Po přidání doporučeného iniciátoru pryskyřice podstoupí síťovací reakci a změní se z kapaliny na tuhou pevnou látku.
UPR se široce používá s vyztužením skelnými vlákny k výrobě plastů vyztužených skelnými vlákny nebo FRP. V závislosti na složení může být zpracován ručním nanášením, stříkáním, odléváním, pultruzí, lisováním pryskyřice, hmotou pro formování plechů a hmotou pro hromadné lisování.
Typické aplikace zahrnují lodě, automobilové panely, chladicí věže, sanitární keramiku, potrubí, nádrže, konstrukční panely a kompozitní formy.
Je důležité si uvědomit, že nenasycená polyesterová pryskyřice je široká kategorie materiálů. Univerzální, izoftalové, DCPD, nástrojové, nehořlavé a nízkoemisní styrenové třídy jsou určeny pro různé aplikace.
Vzorek nenasycené polyesterové pryskyřice zobrazený na oficiální stránce produktu Huake Polymer HS-243PTF.
Co je epoxidová pryskyřice?
Epoxidová pryskyřice se běžně dodává jako dvousložkový systém skládající se z pryskyřice a kompatibilního tvrdidla. Když se obě složky smíchají ve specifikovaném poměru, reagují a tvoří vysoce zesíťovaný pevný materiál.
Epoxidové systémy se běžně používají pro strukturální kompozity, lepidla, ochranné povlaky, díly z uhlíkových vláken, námořní opravy a přesné nástroje. Jsou zvláště užitečné, když je vyžadována silná vazba na stávající vytvrzený povrch.
Epoxidová pryskyřice by neměla být zaměňována s epoxidovou vinylesterovou pryskyřicí. Ačkoli vinylester může být vyroben ze struktury na bázi epoxidu, normálně vytvrzuje mechanismem podobným nenasycené polyesterové pryskyřici. Konvenční epoxid používá samostatnou reakci pryskyřice a tvrdidla.
nenasycené polyesterové pryskyřice vs epoxidová pryskyřice
| Faktor |
Nenasycená polyesterová |
pryskyřice Epoxidová pryskyřice |
| Systém vytvrzování |
Obvykle iniciované peroxidem |
Pryskyřice smíchaná s určeným tvrdidlem |
| Materiálové náklady |
Obecně nižší |
Obecně vyšší |
| Sekundární adheze |
Více omezeno na vytvrzené povrchy |
Obvykle silnější |
| Vyléčit smrštění |
Obecně vyšší |
Obecně nižší |
| Vhodnost výroby |
Nákladově efektivní výroba FRP |
Strukturální laminování a lepení |
| Rychlost zpracování |
Často vhodné pro rychlou výrobu |
Závisí na složení a tvrdidle |
| Typické vyztužení |
Hlavně sklolaminát |
Sklolaminát a uhlíková vlákna |
| Hlavní výhoda |
Ekonomika výroby |
Přilnavost a rozměrová kontrola |
1. Proces vytvrzování
UPR a epoxidová pryskyřice vytvrzují různými chemickými reakcemi.
Nenasycená polyesterová pryskyřice obvykle vyžaduje peroxidový iniciátor. Některé produkty jsou dodávány jako předem propagované jakosti, což znamená, že urychlovací systém byl přidán již během výroby. Doba gelování může být ovlivněna teplotou pryskyřice, teplotou v dílně, typem iniciátoru a schváleným dávkováním iniciátoru.
Epoxidová pryskyřice vyžaduje kompatibilní tvrdidlo v přesném mísícím poměru. Přidání dalšího tužidla není spolehlivý způsob, jak urychlit vytvrzování. Nesprávný poměr může mít za následek neúplné vytvrzení a špatný konečný výkon.
U obou systémů jsou pracovní doba, doba gelovatění, doba odformování a úplné vytvrzení různé fáze. Komponenta, která je na dotyk tvrdá, může stále vyžadovat dodatečné vytvrzení, než dosáhne zamýšlených vlastností.
Výrobci by se měli vždy řídit technickým listem, spíše než upravovat vytvrzovací systém bez souhlasu dodavatele.
2. Efektivita nákladů a produkce
Nenasycená polyesterová pryskyřice je obecně ekonomičtější než epoxidová pryskyřice. To je jeden z důvodů, proč je široce používán pro středně a velkoobjemovou výrobu FRP.
UPR může podporovat efektivní výrobu, když jsou pryskyřice, výztuha, forma a vytvrzovací systém správně sladěny. Často je vhodný pro podniky, které potřebují konzistentní výstup při kontrole nákladů na suroviny.
Epoxidová pryskyřice obvykle stojí více a může vyžadovat přesnější dávkování nebo delší dobu vytvrzování. Vyšší cena materiálu však může být opodstatněná, pokud jeho lepení nebo rozměrové vlastnosti předcházejí poruchám a omezují přepracování.
Samotná kupní cena by neměla určovat výběr. Výrobci by měli vypočítat celkové náklady na každý přijatelný hotový díl, včetně:
Pryskyřice s nižší cenou není ekonomická, pokud produkuje nepřijatelnou míru odmítnutí. Podobně může použití drahé epoxidové pryskyřice poskytnout jen malý přínos, pokud kvalifikovaný UPR již splňuje požadavky na produkt.
3. Přilnavost a výkon opravy
Důležitý je zejména rozdíl v sekundární adhezi.
Sekundární lepení nastává, když se čerstvá pryskyřice aplikuje na povrch, který je již vytvrzený. To je běžné při opravách, vyztužení a montáži kompozitních součástí.
UPR funguje dobře při původní výrobě správně navrženého laminátu. Jeho adheze ke starému, plně vytvrzenému kompozitu však může být omezenější.
Epoxidová pryskyřice je obecně vhodnější pro lepení na řádně připravené sklolaminátové, dřevěné, kovové a jiné vytvrzené podklady. To je důvod, proč se často volí pro stavební opravy.
Příprava povrchu zůstává kritická. Nečistota, vlhkost, olej, nedostatečné broušení nebo špatné zpracování mohou způsobit selhání obou systémů.
Pro nový lisovaný FRP díl může být UPR ekonomičtější volbou. Pro opravu nebo lepení stávající vytvrzené struktury si epoxid často zaslouží větší pozornost.
4. Mechanický výkon
Je zavádějící tvrdit, že epoxid je vždy pevnější než nenasycená polyesterová pryskyřice.
Výkon kompozitní komponenty závisí na celém laminátovém systému, včetně:
Složení pryskyřice
Typ výztuže
Orientace vláken
Obsah vlákniny
Tloušťka laminátu
Prázdný obsah
Podmínky vytvrzování
Provozní teplota
Dobře vyrobený laminát ze skelných vláken s použitím vhodného UPR může překonat špatně vyrobený epoxidový laminát.
Musí být také definován význam 'silnější'. Pevnost v tahu, pevnost v ohybu, odolnost proti nárazu, odolnost proti únavě, tažnost a interlaminární pevnost představují různé výkonnostní charakteristiky.
Při porovnávání produktů použijte data získaná podobnými zkušebními metodami a podmínkami vytvrzování. Neporovnávejte pevnost čisté pryskyřice jednoho materiálu přímo s pevností vyztuženého laminátu jiného.
5. Smrštění vulkanizace a rozměrová stabilita
Konvenční UPR se obecně během vytvrzování více smršťuje než epoxid. V závislosti na komponentě a procesu to může přispívat k deformaci, vnitřnímu napětí, rozměrovým změnám nebo viditelným vzorům vláken.
Obecně nižší smrštění epoxidu při vytvrzování může být užitečné pro přesné nástroje a součásti, které vyžadují těsné tolerance.
Nicméně, specializované UPR formulace mohou řídit smrštění. Polymer Huake HS-243PTF Low Profile Controlled Tooling Nenasycená polyesterová pryskyřice je například navržena pro výrobu kompozitních forem a kontrolu smršťování.
To ukazuje, proč by měly být porovnávány konkrétní třídy místo toho, abychom předpokládali, že každý produkt v jedné skupině pryskyřic se chová stejně.
6. Zpracování a povrchová úprava
Před změnou pryskyřičných systémů je třeba zvážit požadavky na zpracování.
Dimenzování výztuže, pojiva rohoží ze sekaných pramenů, materiály jádra, separační činidla, gelcoaty a barvy musí být kompatibilní s vybranou pryskyřicí. Materiály navržené pro polyesterový systém obsahující styren nemusí automaticky fungovat s epoxidem.
Viskozita musí také vyhovovat způsobu výroby. Pryskyřice určená pro ruční pokládání nemusí mít tokové charakteristiky potřebné pro infuzi pryskyřice. Infuzní pryskyřice s nízkou viskozitou může být obtížné ovládat na svislém povrchu.
UPR se široce používá se zavedenými polyesterovými gelcoat systémy k výrobě atraktivních tvarovaných povrchů. Epoxid může také poskytnout vysoce kvalitní povrchovou úpravu, ale měla by být potvrzena kompatibilita základních nátěrů, barev a gelcoatů.
Při přechodu z jedné rodiny pryskyřic na druhou by měli výrobci přezkoumat celý výrobní systém spíše než nahrazovat pouze tekutou pryskyřici.
Kompozitní katamarán zobrazený na oficiální stránce nástrojů a pryskyřice Huake Polymer, představující typickou námořní FRP aplikaci.
7. Odolnost vůči vodě, chemikáliím a teplu
Obě skupiny pryskyřic mohou poskytnout užitečnou odolnost vůči okolnímu prostředí, ale výkon závisí na složení.
Výrobek vystavený občasnému dešti nemá stejné požadavky jako nádrž nepřetržitě ponořená v teplé vodě. Chemické vlastnosti také závisí na typu chemikálie, koncentraci, teplotě a době expozice.
Tepelná odolnost by měla být pečlivě vyhodnocena. Teplota tepelného ohybu nebo teplota skelného přechodu v technickém listu by neměla být automaticky považována za kontinuální provozní limit.
Pro náročná prostředí by kupující měli dodavatelům poskytnout kompletní servisní podmínky. Kvalifikační zkoušky mohou být nezbytné, pokud by dlouhodobé selhání mělo vážné technické nebo finanční důsledky.
Jakou pryskyřici byste si měli vybrat?
Nenasycenou polyesterovou pryskyřici zvolte, když:
Vyrábíte nové lisované FRP produkty
Náklady na materiál jsou hlavním faktorem
Je vyžadována střední nebo velkoobjemová výroba
Používá se ruční pokládání, stříkání, lisování nebo odlévání
Výztuha a gelcoat jsou kompatibilní s polyesterem
Vhodná třída UPR splňuje požadovaný výkon
UPR se běžně zvažuje pro lodě, automobilové panely, sanitární keramiku, chladicí věže, potrubí, nádrže a obecné součásti ze skelných vláken.
Vyberte epoxidovou pryskyřici, když:
Silná sekundární vazba je nezbytná
Stávající vytvrzený laminát musí být opraven
Používá se vyztužení z uhlíkových vláken
Obzvláště důležité je nízké smrštění při vytvrzení
Komponenta má náročné konstrukční požadavky
Vyšší náklady na materiál lze ospravedlnit lepším výkonem
Typické aplikace zahrnují strukturální opravy, lepené sestavy, vysoce výkonné kompozitní komponenty a přesné konstrukce.
Často kladené otázky
Je epoxid vždy lepší než nenasycená polyesterová pryskyřice?
Ne. Epoxid může nabídnout lepší sekundární přilnavost a nižší smrštění, zatímco UPR může zajistit ekonomičtější a efektivnější výrobu. Lepší materiál závisí na aplikaci.
Lze epoxid nanášet na vytvrzený polyester?
Vhodný epoxid se často dokáže přilepit na řádně vyčištěné, vysušené a mechanicky připravené polyesterové lamináty. Je třeba dodržet postup opravy dodavatele.
Lze UPR a epoxid míchat?
Neměly by se míchat, pokud kombinovaný systém nebyl specificky formulován a validován. Jejich vytvrzovací mechanismy jsou různé.
Která pryskyřice je lepší pro lodě?
UPR se široce používá k ekonomické výrobě nových komponentů lodí ze skleněných vláken. Epoxid se běžně vybírá pro strukturální lepení, vysoce výkonné lamináty a opravy.
Závěr
Volba mezi nenasycenou polyesterovou pryskyřicí a epoxidovou pryskyřicí závisí spíše na projektu než na jednoduchém tvrzení, že jeden materiál je lepší.
UPR je často praktickou volbou pro ekonomickou výrobu nových lisovaných komponent ze skelných vláken. Epoxid je obvykle vhodnější, když je prioritou sekundární přilnavost, nízké smrštění vytvrzení nebo náročné konstrukční vlastnosti.
Před výběrem produktu porovnejte konkrétní třídy pryskyřic, požadavky na vytvrzování, kompatibilitu výztuže, servisní podmínky a celkové výrobní náklady. Poskytnutí těchto informací dodavateli pryskyřice také usnadní identifikaci vhodné formulace.
