Rășina poliesterică nesaturată și rășina epoxidică sunt două materiale termorigide utilizate pe scară largă în fabricarea compozitelor. Ambele pot fi combinate cu fibra de sticlă pentru a produce produse ușoare și durabile, dar diferă semnificativ în ceea ce privește costul, chimia de întărire, aderența, contracția și cerințele de procesare.
În general, rășina poliesterică nesaturată este adesea preferată pentru producția de FRP rentabilă și de volum mare. Rășina epoxidică este mai frecvent selectată atunci când este necesară o lipire secundară puternică, o contracție redusă la întărire sau o performanță structurală exigentă.
Cu toate acestea, niciuna dintre rășini nu este cea mai bună alegere pentru fiecare proiect. Acest ghid compară principalele lor caracteristici și explică cum să alegeți materialul potrivit pentru aplicația dvs.
Ce este rășina poliesterică nesaturată?
Rășina poliesterică nesaturată, cunoscută și sub numele de UPR, este o rășină termorezistentă furnizată în mod obișnuit cu un diluant reactiv, cum ar fi stirenul. După ce inițiatorul recomandat este adăugat, rășina suferă o reacție de reticulare și se transformă dintr-un lichid într-un solid rigid.
UPR este utilizat pe scară largă cu armătura cu fibră de sticlă pentru a fabrica plastic armat cu fibră de sticlă sau FRP. În funcție de formulare, acesta poate fi procesat prin întindere manuală, pulverizare, turnare, pultruziune, turnare prin transfer de rășină, compus pentru turnare în foi și compus pentru turnare în vrac.
Aplicațiile tipice includ bărci, panouri pentru automobile, turnuri de răcire, obiecte sanitare, țevi, rezervoare, panouri de construcție și matrițe compozite.
Este important să ne amintim că rășina poliesterică nesaturată este o categorie largă de materiale. Gradele de uz general, izoftalice, DCPD, scule, ignifuge și cu emisii scăzute de stiren sunt concepute pentru diferite aplicații.
Eșantion de rășină poliesterică nesaturată afișată pe pagina oficială a produsului Huake Polymer HS-243PTF.
Ce este rășina epoxidică?
Rășina epoxidică este furnizată în mod normal ca un sistem cu două componente, constând din rășină și un întăritor compatibil. Când cele două componente sunt amestecate în raportul specificat, ele reacţionează şi formează un material solid foarte reticulat.
Sistemele epoxidice sunt utilizate în mod obișnuit pentru compozite structurale, adezivi, acoperiri de protecție, piese din fibră de carbon, reparații marine și scule de precizie. Ele sunt deosebit de utile atunci când este necesară o legătură puternică cu o suprafață întărită existentă.
Rășina epoxidică nu trebuie confundată cu rășina epoxivinil ester. Deși esterul vinilic poate fi fabricat dintr-o structură pe bază de epoxi, se întărește în mod normal printr-un mecanism similar cu rășina poliesterică nesaturată. Epoxidul convențional utilizează o reacție separată de rășină și întăritor.
Rășină poliesterică nesaturată vs de rășină epoxidică Rășină
| factor |
poliesterică nesaturată |
Rășină epoxidice |
| Sistem de întărire |
De obicei, inițiat de peroxid |
Rășină amestecată cu un întăritor specificat |
| Costul materialului |
În general mai scăzut |
În general mai mare |
| Aderenta secundara |
Mai limitat pe suprafețele întărite |
De obicei mai puternic |
| Vindecă contracția |
În general mai mare |
În general mai scăzut |
| Adecvarea producției |
Fabricare FRP rentabilă |
Laminare structurală și lipire |
| Viteza de procesare |
Adesea potrivit pentru producție rapidă |
Depinde de formulare și de întăritor |
| Armare tipică |
În principal fibră de sticlă |
Fibră de sticlă și fibră de carbon |
| Avantajul principal |
Economia de producție |
Aderenta si controlul dimensional |
1. Procesul de întărire
UPR și rășina epoxidică se întăresc prin diferite reacții chimice.
Rășina poliesterică nesaturată necesită de obicei un inițiator de peroxid. Unele produse sunt furnizate ca clase pre-promovate, ceea ce înseamnă că sistemul de accelerare a fost deja adăugat în timpul producției. Durata gelului poate fi influențată de temperatura rășinii, temperatura atelierului, tipul de inițiator și doza de inițiator aprobată.
Rășina epoxidică necesită un întăritor compatibil într-un raport de amestecare precis. Adăugarea de întăritor suplimentar nu este o modalitate fiabilă de a accelera întărirea. Un raport incorect poate duce la o vindecare incompletă și o performanță finală slabă.
Pentru ambele sisteme, timpul de lucru, timpul de gel, timpul de demulare și întărirea completă sunt etape diferite. O componentă care se simte tare poate necesita încă o întărire suplimentară înainte de a-și atinge proprietățile dorite.
Producătorii ar trebui să urmeze întotdeauna fișa cu date tehnice în loc să ajusteze sistemul de întărire fără aprobarea furnizorului.
2. Costul și eficiența producției
Rășina poliesterică nesaturată este în general mai economică decât rășina epoxidică. Acesta este unul dintre motivele pentru care este utilizat pe scară largă pentru producția de FRP de volum mediu și mare.
UPR poate susține o producție eficientă atunci când rășina, armătura, matrița și sistemul de întărire sunt potrivite corespunzător. Este adesea potrivit pentru companiile care au nevoie de rezultate consistente, controlând în același timp costurile materiilor prime.
Rășina epoxidică costă de obicei mai mult și poate necesita o proporție mai precisă sau perioade mai lungi de întărire. Cu toate acestea, un preț mai mare al materialului poate fi justificat dacă lipirea sau performanța sa dimensională previne defecțiunile și reduce repetarea.
Numai prețul de achiziție nu ar trebui să determine alegerea. Producătorii ar trebui să calculeze costul total al fiecărei piese finite acceptabile, inclusiv:
O rășină cu preț mai mic nu este economică dacă produce o rată de respingere inacceptabilă. În mod similar, utilizarea unui epoxidic scump poate oferi puține beneficii atunci când un UPR calificat satisface deja cerințele produsului.
3. Performanță de aderență și reparare
Diferența de aderență secundară este deosebit de importantă.
Lipirea secundară are loc atunci când rășina proaspătă este aplicată pe o suprafață care a fost deja întărită. Acest lucru este comun în reparații, armături și asamblarea componentelor compozite.
UPR funcționează bine în timpul fabricării inițiale a unui laminat proiectat corespunzător. Cu toate acestea, aderența sa la un compozit vechi, complet întărit, poate fi mai limitată.
Rășina epoxidică este în general mai potrivită pentru lipirea pe fibră de sticlă, lemn, metal și alte substraturi întărite pregătite corespunzător. Acesta este motivul pentru care este frecvent ales pentru reparații structurale.
Pregătirea suprafeței rămâne critică. Murdăria, umezeala, uleiul, șlefuirea inadecvată sau manopera defectuoasă pot cauza defectarea oricărui sistem.
Pentru o piesă FRP turnată nouă, UPR poate fi alegerea mai economică. Pentru repararea sau lipirea unei structuri întărite existente, epoxidul merită adesea o atenție mai puternică.
4. Performanță mecanică
Este înșelător să spunem că epoxidul este întotdeauna mai puternic decât rășina poliesterică nesaturată.
Performanța unei componente compozite depinde de întregul sistem laminat, inclusiv:
Un laminat din fibră de sticlă bine produs, folosind un UPR adecvat, poate depăși un laminat epoxidic prost fabricat.
Trebuie definit și semnificația cuvântului „mai puternic”. Rezistența la tracțiune, rezistența la încovoiere, rezistența la impact, rezistența la oboseală, alungirea și rezistența interlaminară reprezintă diferite caracteristici de performanță.
Când comparați produse, utilizați datele generate de metode de testare și condiții de întărire similare. Nu comparați rezistența pură a rășinii a unui material direct cu rezistența laminatului armat a altuia.
5. Vindecă contracția și stabilitatea dimensională
UPR convențional prezintă, în general, mai multă contracție în timpul întăririi decât epoxidic. În funcție de componentă și proces, acest lucru poate contribui la deformare, stres intern, variație dimensională sau modele vizibile de fibre.
În general, contracția la întărire mai mică a epoxidului poate fi utilă pentru scule de precizie și componente care necesită toleranțe strânse.
Cu toate acestea, formulările specializate UPR pot controla contracția. Huake Polymer's Rășina poliesterică nesaturată HS-243PTF , de exemplu, este proiectată pentru producția de matrițe compozite și controlul contracției.
Acest lucru demonstrează de ce anumite clase ar trebui comparate în loc să presupunem că fiecare produs dintr-o familie de rășini se comportă în același mod.
6. Prelucrare și finisare a suprafeței
Cerințele de prelucrare trebuie luate în considerare înainte de a schimba sistemele de rășini.
Dimensiunea armăturii, lianții de mat cu șuvițe tăiate, materialele de bază, agenții de dezlipire, gelcoats-urile și vopselele trebuie să fie compatibile cu rășina selectată. Materialele concepute pentru un sistem de poliester care conțin stiren pot să nu funcționeze automat cu epoxid.
Vâscozitatea trebuie să se potrivească, de asemenea, cu metoda de producție. Este posibil ca o rășină destinată întinderii manuale să nu aibă caracteristicile de curgere necesare pentru infuzia cu rășină. O rășină de perfuzie cu vâscozitate scăzută poate fi dificil de controlat pe o suprafață verticală.
UPR este utilizat pe scară largă cu sistemele de gelcoat de poliester consacrate pentru a produce suprafețe turnate atractive. Epoxidul poate oferi, de asemenea, un finisaj de înaltă calitate, dar compatibilitatea grundurilor, vopselelor și gelcoat-urilor trebuie confirmată.
Când trec de la o familie de rășini la alta, producătorii ar trebui să revizuiască întregul sistem de producție, mai degrabă decât să înlocuiască doar rășina lichidă.
Catamaranul compozit afișat pe pagina oficială de scule-rășină a Huake Polymer, reprezentând o aplicație tipică FRP marine.
7. Rezistenta la apa, la substante chimice si la caldura
Ambele familii de rășini pot oferi rezistență utilă la mediu, dar performanța depinde de formulare.
Un produs expus ocazional ploii nu are aceleași cerințe ca un rezervor scufundat continuu în apă caldă. Performanța chimică depinde, de asemenea, de tipul de substanță chimică, concentrație, temperatură și timpul de expunere.
Rezistența la căldură trebuie evaluată cu atenție. Temperatura de deformare a căldurii sau temperatura de tranziție sticlei a unei fișe tehnice nu trebuie tratată automat ca o limită de funcționare continuă.
Pentru mediile solicitante, cumpărătorii ar trebui să ofere furnizorilor condiții complete de service. Testarea de calificare poate fi necesară atunci când eșecul pe termen lung ar crea consecințe tehnice sau financiare grave.
Ce rășină ar trebui să alegi?
Alegeți rășină poliesterică nesaturată când:
Produceți noi produse FRP turnate
Costul materialului este un aspect important
Este necesară producția de volum mediu sau mare
Se folosește întinderea manuală, pulverizarea, turnarea sau turnarea
Armatura si gelcoat-ul sunt compatibile cu poliester
Un grad UPR adecvat îndeplinește performanța cerută
UPR este de obicei considerat pentru bărci, panouri auto, obiecte sanitare, turnuri de răcire, țevi, rezervoare și componente generale din fibră de sticlă.
Alegeți rășină epoxidică când:
O legătură secundară puternică este esențială
Un laminat întărit existent trebuie reparat
Se folosește armătură cu fibră de carbon
Contracția cu întărire scăzută este deosebit de importantă
Componenta are cerințe structurale exigente
Costul mai mare al materialului poate fi justificat prin performanță îmbunătățită
Aplicațiile tipice includ reparații structurale, ansambluri lipite, componente compozite de înaltă performanță și structuri de precizie.
Întrebări frecvente
Este epoxidul întotdeauna mai bun decât rășina poliesterică nesaturată?
Nu. Epoxidul poate oferi o aderență secundară mai bună și o contracție mai mică, în timp ce UPR poate oferi o producție mai economică și mai eficientă. Materialul mai bun depinde de aplicație.
Se poate aplica epoxidul peste poliesterul întărit?
Un epoxidic adecvat se poate lipi adesea de laminate de poliester curățate, uscate și pregătite mecanic. Trebuie urmată procedura de reparație a furnizorului.
Se pot amesteca UPR și epoxidul?
Ele nu trebuie amestecate decât dacă sistemul combinat a fost formulat și validat în mod specific. Mecanismele lor de întărire sunt diferite.
Ce rășină este mai bună pentru bărci?
UPR este utilizat pe scară largă pentru fabricarea economică de noi componente din fibră de sticlă. Epoxidul este de obicei selectat pentru lipirea structurală, laminate de înaltă performanță și reparații.
Concluzie
Alegerea între rășină poliesterică nesaturată și rășină epoxidică depinde mai degrabă de proiect decât de o simplă afirmație că un material este mai bun.
UPR este adesea alegerea practică pentru producția economică de noi componente turnate din fibră de sticlă. Epoxidul este de obicei mai potrivit atunci când aderența secundară, contracția la întărire scăzută sau performanța structurală solicitantă este prioritatea.
Înainte de a selecta un produs, comparați grade specifice de rășină, cerințele de întărire, compatibilitatea armăturilor, condițiile de service și costul total de producție. Furnizarea acestor informații furnizorului de rășină va facilita, de asemenea, identificarea unei formulări adecvate.
