Nenasýtená polyesterová živica a epoxidová živica sú dva široko používané termosetové materiály pri výrobe kompozitov. Oba môžu byť kombinované so sklolaminátom na výrobu ľahkých a odolných produktov, ale výrazne sa líšia v nákladoch, chémii vytvrdzovania, priľnavosti, zmršťovaní a požiadavkách na spracovanie.
Vo všeobecnosti je nenasýtená polyesterová živica často preferovaná pre nákladovo efektívnu a veľkoobjemovú výrobu FRP. Epoxidová živica sa častejšie vyberá, keď sa vyžaduje silné sekundárne spojenie, nízke zmrštenie vytvrdzovania alebo náročné konštrukčné vlastnosti.
Ani jedna živica však nie je najlepšou voľbou pre každý projekt. Táto príručka porovnáva ich hlavné charakteristiky a vysvetľuje, ako si vybrať správny materiál pre vašu aplikáciu.
Čo je nenasýtená polyesterová živica?
Nenasýtená polyesterová živica, tiež známa ako UPR, je termosetová živica bežne dodávaná s reaktívnym riedidlom, ako je styrén. Po pridaní odporúčaného iniciátora živica podstúpi zosieťovaciu reakciu a zmení sa z kvapaliny na tuhú pevnú látku.
UPR sa široko používa s výstužou zo sklenených vlákien na výrobu plastov vystužených sklenenými vláknami alebo FRP. V závislosti od formulácie sa môže spracovať ručným nanášaním, striekaním, odlievaním, pultrúziou, lisovaním na prenos živice, hmotou na formovanie plechov a hmotou na hromadné lisovanie.
Typické aplikácie zahŕňajú lode, automobilové panely, chladiace veže, sanitárnu keramiku, potrubia, nádrže, stavebné panely a kompozitné formy.
Je dôležité si uvedomiť, že nenasýtená polyesterová živica je široká kategória materiálov. Univerzálne, izoftalické, DCPD, nástrojové, nehorľavé a nízkoemisné styrénové triedy sú navrhnuté pre rôzne aplikácie.
Vzorka nenasýtenej polyesterovej živice zobrazená na oficiálnej produktovej stránke Huake Polymer HS-243PTF.
Čo je epoxidová živica?
Epoxidová živica sa bežne dodáva ako dvojzložkový systém pozostávajúci zo živice a kompatibilného tvrdidla. Keď sa tieto dve zložky zmiešajú v špecifikovanom pomere, zreagujú a vytvoria vysoko zosieťovaný pevný materiál.
Epoxidové systémy sa bežne používajú na konštrukčné kompozity, lepidlá, ochranné nátery, diely z uhlíkových vlákien, námorné opravy a presné nástroje. Sú obzvlášť užitočné, keď sa vyžaduje silná väzba na existujúci vytvrdený povrch.
Epoxidová živica by sa nemala zamieňať s epoxidovou vinylesterovou živicou. Hoci vinylester môže byť vyrobený zo štruktúry na báze epoxidu, normálne vytvrdzuje mechanizmom podobným nenasýtenej polyesterovej živici. Bežný epoxid využíva samostatnú reakciu živice a tvrdidla.
nenasýtenej polyesterovej živice verzus epoxidová živica
| Faktor |
Nenasýtená polyesterová živica |
Epoxidová živica |
| Systém vytvrdzovania |
Zvyčajne iniciované peroxidom |
Živica zmiešaná so špecifikovaným tužidlom |
| Materiálové náklady |
Vo všeobecnosti nižšie |
Všeobecne vyššie |
| Sekundárna adhézia |
Obmedzené na vytvrdených povrchoch |
Zvyčajne silnejšie |
| Vyliečte zmršťovanie |
Všeobecne vyššie |
Vo všeobecnosti nižšie |
| Vhodnosť výroby |
Nákladovo efektívna výroba FRP |
Štrukturálne laminovanie a lepenie |
| Rýchlosť spracovania |
Často vhodné na rýchlu výrobu |
Závisí od zloženia a tužidla |
| Typická výstuž |
Hlavne sklolaminát |
Sklolaminát a uhlíkové vlákno |
| Hlavná výhoda |
Ekonomika výroby |
Priľnavosť a kontrola rozmerov |
1. Proces vytvrdzovania
UPR a epoxidová živica vytvrdzujú rôznymi chemickými reakciami.
Nenasýtená polyesterová živica zvyčajne vyžaduje peroxidový iniciátor. Niektoré produkty sú dodávané ako vopred propagované akosti, čo znamená, že urýchľovací systém bol pridaný už počas výroby. Čas gélovatenia môže byť ovplyvnený teplotou živice, teplotou v dielni, typom iniciátora a schváleným dávkovaním iniciátora.
Epoxidová živica vyžaduje kompatibilné tvrdidlo v presnom zmiešavacom pomere. Pridanie tužidla navyše nie je spoľahlivým spôsobom, ako urýchliť vytvrdzovanie. Nesprávny pomer môže mať za následok neúplné vyliečenie a slabý konečný výkon.
Pre oba systémy sú pracovný čas, čas gélu, čas odformovania a úplné vytvrdnutie rôznymi fázami. Komponent, ktorý je na dotyk tvrdý, môže ešte vyžadovať dodatočné vytvrdnutie, kým dosiahne svoje zamýšľané vlastnosti.
Výrobcovia by sa mali vždy riadiť technickými údajmi a nemali by upravovať systém vytvrdzovania bez súhlasu dodávateľa.
2. Efektívnosť nákladov a výroby
Nenasýtená polyesterová živica je vo všeobecnosti ekonomickejšia ako epoxidová živica. To je jeden z dôvodov, prečo sa široko používa na strednú a veľkoobjemovú výrobu FRP.
UPR môže podporiť efektívnu výrobu, keď sú živica, výstuž, forma a systém vytvrdzovania správne zladené. Často je vhodný pre podniky, ktoré potrebujú konzistentný výstup pri kontrole nákladov na suroviny.
Epoxidová živica zvyčajne stojí viac a môže vyžadovať presnejšie dávkovanie alebo dlhšie doby vytvrdzovania. Vyššia cena materiálu však môže byť opodstatnená, ak jeho lepenie alebo rozmerové vlastnosti zabránia poruchám a znížia prepracovanie.
Samotná nákupná cena by nemala rozhodovať o výbere. Výrobcovia by mali vypočítať celkové náklady na každý prijateľný hotový diel vrátane:
Lacnejšia živica nie je ekonomická, ak produkuje neprijateľnú mieru odmietnutia. Podobne použitie drahého epoxidu môže poskytnúť malý úžitok, keď kvalifikovaný UPR už spĺňa požiadavky na produkt.
3. Priľnavosť a výkon opravy
Dôležitý je najmä rozdiel v sekundárnej adhézii.
Sekundárne lepenie nastáva, keď sa čerstvá živica aplikuje na povrch, ktorý už vytvrdol. To je bežné pri opravách, vystužovaní a montáži kompozitných komponentov.
UPR funguje dobre počas pôvodnej výroby správne navrhnutého laminátu. Jeho adhézia k starému, úplne vytvrdenému kompozitu však môže byť obmedzenejšia.
Epoxidová živica je vo všeobecnosti vhodnejšia na lepenie na správne pripravené sklolaminátové, drevené, kovové a iné vytvrdené podklady. To je dôvod, prečo sa často vyberá na stavebné opravy.
Príprava povrchu zostáva kritická. Nečistota, vlhkosť, olej, nedostatočné brúsenie alebo zlé spracovanie môžu spôsobiť zlyhanie ktoréhokoľvek systému.
Pre nový lisovaný FRP diel môže byť UPR ekonomickejšou voľbou. Pri oprave alebo lepení existujúcej vytvrdenej štruktúry si epoxid často zaslúži väčšiu pozornosť.
4. Mechanický výkon
Je zavádzajúce tvrdiť, že epoxid je vždy silnejší ako nenasýtená polyesterová živica.
Výkon kompozitného komponentu závisí od celého laminátového systému, vrátane:
Živicová formulácia
Typ výstuže
Orientácia vlákna
Obsah vlákniny
Hrúbka laminátu
Neplatný obsah
Podmienky vytvrdzovania
Prevádzková teplota
Dobre vyrobený laminát zo sklenených vlákien s použitím vhodného UPR môže prekonať zle vyrobený epoxidový laminát.
Musí byť definovaný aj význam 'silnejší'. Pevnosť v ťahu, pevnosť v ohybe, odolnosť proti nárazu, odolnosť proti únave, predĺženie a interlaminárna pevnosť predstavujú rôzne výkonnostné charakteristiky.
Pri porovnávaní produktov použite údaje získané podobnými testovacími metódami a podmienkami vytvrdzovania. Neporovnávajte priamo pevnosť jedného materiálu v živici s pevnosťou vystuženého laminátu iného materiálu.
5. Vytvrdzovanie zmršťovania a rozmerová stabilita
Konvenčné UPR sa vo všeobecnosti počas vytvrdzovania viac zmršťujú ako epoxidové. V závislosti od komponentu a procesu to môže prispievať k deformácii, vnútornému namáhaniu, rozmerovým zmenám alebo viditeľným vzorom vlákien.
Všeobecne nižšie zmrštenie epoxidu pri vytvrdzovaní môže byť užitočné pre presné nástroje a komponenty, ktoré vyžadujú tesné tolerancie.
Špecializované formulácie UPR však môžu kontrolovať zmršťovanie. Polymer Huake nenasýtená polyesterová živica HS-243PTF Low Profile Controlled Tooling je určená na výrobu kompozitných foriem a kontrolu zmršťovania.Napríklad
To ukazuje, prečo by sa mali porovnávať špecifické triedy namiesto predpokladu, že každý produkt v jednej skupine živíc sa správa rovnako.
6. Spracovanie a povrchová úprava
Pred výmenou živicových systémov by sa mali zvážiť požiadavky na spracovanie.
Dimenzovanie výstuže, spojivá do rohoží zo sekaných prameňov, materiály jadra, separačné činidlá, gélové laky a farby musia byť kompatibilné s vybranou živicou. Materiály navrhnuté pre polyesterový systém obsahujúci styrén nemusia automaticky fungovať s epoxidom.
Viskozita musí tiež vyhovovať spôsobu výroby. Živica určená na ručné nanášanie nemusí mať prietokové charakteristiky potrebné na infúziu živice. Infúzna živica s nízkou viskozitou sa môže ťažko ovládať na zvislom povrchu.
UPR sa široko používa so zavedenými systémami polyesterových gélových lakov na výrobu atraktívnych tvarovaných povrchov. Epoxid môže tiež poskytnúť vysokokvalitnú povrchovú úpravu, ale mala by byť potvrdená kompatibilita základných náterov, farieb a gélových lakov.
Pri prechode z jednej skupiny živíc na druhú by mali výrobcovia prehodnotiť celý výrobný systém, a nie nahradiť iba tekutú živicu.
Kompozitný katamarán zobrazený na oficiálnej stránke nástrojov a živice Huake Polymer, ktorý predstavuje typickú námornú FRP aplikáciu.
7. Odolnosť voči vode, chemikáliám a teplu
Obe skupiny živíc môžu poskytnúť užitočnú odolnosť voči životnému prostrediu, ale výkon závisí od formulácie.
Výrobok vystavený občasnému dažďu nemá rovnaké požiadavky ako nádrž nepretržite ponorená do teplej vody. Chemické vlastnosti tiež závisia od typu chemikálie, koncentrácie, teploty a času expozície.
Tepelná odolnosť by sa mala starostlivo posúdiť. Teplota ohybu tepla alebo teplota skleného prechodu v technickom liste by sa nemala automaticky považovať za nepretržitý prevádzkový limit.
Pre náročné prostredia by nákupcovia mali dodávateľom poskytnúť kompletné servisné podmienky. Kvalifikačné skúšky môžu byť potrebné, ak by dlhodobé zlyhanie spôsobilo vážne technické alebo finančné následky.
Ktorú živicu by ste si mali vybrať?
Vyberte si nenasýtenú polyesterovú živicu, keď:
Vyrábate nové lisované FRP produkty
Náklady na materiál sú hlavným kritériom
Vyžaduje sa stredná alebo veľkoobjemová výroba
Používa sa ručné kladenie, striekanie, tvarovanie alebo odlievanie
Výstuž a gelcoat sú kompatibilné s polyesterom
Vhodná trieda UPR spĺňa požadovaný výkon
UPR sa bežne zvažuje pre lode, automobilové panely, sanitárnu keramiku, chladiace veže, potrubia, nádrže a všeobecné komponenty zo sklenených vlákien.
Vyberte si epoxidovú živicu, keď:
Silná sekundárna väzba je nevyhnutná
Existujúci vytvrdnutý laminát sa musí opraviť
Používa sa výstuž z uhlíkových vlákien
Obzvlášť dôležité je nízke zmrštenie pri vytvrdzovaní
Komponent má náročné konštrukčné požiadavky
Vyššie náklady na materiál môžu byť odôvodnené lepším výkonom
Typické aplikácie zahŕňajú štrukturálne opravy, lepené zostavy, vysokovýkonné kompozitné komponenty a presné konštrukcie.
Často kladené otázky
Je epoxid vždy lepší ako nenasýtená polyesterová živica?
Nie. Epoxid môže ponúknuť lepšiu sekundárnu priľnavosť a nižšie zmrštenie, zatiaľ čo UPR môže poskytnúť ekonomickejšiu a efektívnejšiu výrobu. Lepší materiál závisí od aplikácie.
Môže sa epoxid nanášať na vytvrdený polyester?
Vhodný epoxid sa môže často spájať s riadne vyčistenými, vysušenými a mechanicky pripravenými polyesterovými laminátmi. Je potrebné dodržať postup opravy dodávateľa.
Je možné miešať UPR a epoxid?
Nemali by sa miešať, pokiaľ kombinovaný systém nebol špecificky formulovaný a validovaný. Mechanizmy ich vytvrdzovania sú rôzne.
Ktorá živica je lepšia pre člny?
UPR sa široko používa na ekonomickú výrobu nových komponentov lodí zo sklenených vlákien. Epoxid sa bežne vyberá na štrukturálne lepenie, vysokovýkonné lamináty a opravy.
Záver
Voľba medzi nenasýtenou polyesterovou živicou a epoxidovou živicou závisí skôr od projektu než od jednoduchého tvrdenia, že jeden materiál je lepší.
UPR je často praktickou voľbou pre ekonomickú výrobu nových lisovaných komponentov zo sklenených vlákien. Epoxid je zvyčajne vhodnejší, keď je prioritou sekundárna priľnavosť, nízke zmršťovanie vytvrdzovania alebo náročné konštrukčné vlastnosti.
Pred výberom produktu porovnajte špecifické triedy živíc, požiadavky na vytvrdzovanie, kompatibilitu výstuže, servisné podmienky a celkové výrobné náklady. Poskytnutie týchto informácií dodávateľovi živice tiež uľahčí identifikáciu vhodnej formulácie.
