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両者の長所と短所を以下のように比較します。

ハンドレイアップはオープンモールドプロセスであり、現在65%を占めている。ガラス繊維強化ポリエステル複合材。その利点は、金型の形状変更の自由度が高く、金型価格が低く、適応性が高く、製品性能が市場で認められており、投資額が低いことです。そのため、特に中小企業に適していますが、通常は一点ものの大きな部品である海洋および航空宇宙産業にも適しています。しかし、このプロセスには一連の問題もあります。揮発性有機化合物(VOC)の排出が基準を超えると、作業員の健康に大きな影響を与え、人員を失う可能性が高く、使用可能な材料に多くの制限があり、製品性能が低く、樹脂が大量に無駄になり、特に製品の品質が不安定です。ガラス繊維 樹脂、部品の厚み、層の生産速度、層の均一性はすべて作業者の技量に影響されるため、作業者にはより優れた技術、経験、品質が求められる。樹脂ハンドレイアップ製品の含有量は一般的に50%~70%程度です。金型開口工程におけるVOC排出量は500ppmを超え、スチレンの揮発量は使用量の35%~45%にも達します。各国の規制値は50~100ppmです。現在、多くの海外諸国ではシクロペンタジエン(DCPD)などの低スチレン放出樹脂を使用していますが、モノマーとしてスチレンの良い代替品はありません。

グラスファイバーマット ハンドレイアッププロセス

グラスファイバーマット

真空樹脂導入プロセスは、過去20年間に開発された低コスト製造プロセスであり、特に大型製品の製造に適しています。その利点は以下のとおりです。

真空樹脂導入プロセス

(1)本製品は優れた性能と高い収率を有する。同じ場合グラスファイバー原材料、強度、剛性、その他の物理的特性において、真空樹脂導入部品は、手作業による積層部品と比較して30~50%以上向上させることができる(表1)。プロセスが安定すれば、歩留まりはほぼ100%に達する。

表1一般的なポリエステルの性能比較グラスファイバー

補強材

ツイストレスロービング

二軸織物

ツイストレスロービング

二軸織物

成形

手作業による積層

手作業による積層

真空樹脂拡散

真空樹脂拡散

ガラス繊維含有量

45

50

60

65

引張強度(MPa)

273.2

389

383.5

480

引張弾性率(GPa)

13.5

18.5

17.9

21.9

圧縮強度(MPa)

200.4

247

215.2

258

圧縮弾性率(GPa)

13.4

21.3

15.6

23.6

曲げ強度(MPa)

230.3

321

325.7

385

曲げ弾性率(GPa)

13.4

17

16.1

18.5

層間せん断強度(MPa)

20

30.7

35

37.8

縦方向および横方向のせん断強度(MPa)

48.88

52.17

 

 

縦方向および横方向のせん断弾性率(GPa)

1.62

1.84

 

 

(2)製品の品質は安定しており、再現性も良好である。製品の品質は作業者の影響を受けにくく、同一部品間でも部品間でも高い一貫性があります。樹脂注入前に製品の繊維含有量が規定量に従って金型に投入され、部品の樹脂比率は比較的一定(一般的に30%~45%)であるため、ハンドレイアップ製法の製品よりも均一性と再現性が高く、欠陥も少なくなります。

(3)耐疲労性能が向上し、構造物の重量を軽減できる。繊維含有量が高く、多孔性が低く、製品性能、特に層間強度の向上により、製品の疲労耐性が大幅に向上します。同じ強度または剛性要件の場合、真空誘導成形プロセスで製造された製品は、構造物の重量を軽減できます。

(4)環境に優しい。真空樹脂注入プロセスは、揮発性有機化合物や有害な大気汚染物質が真空バッグ内に閉じ込められる密閉成形プロセスです。真空ポンプの排気(フィルター処理済み)時や樹脂バレルを開封する際には、ごく微量の揮発性物質しか存在しません。VOC排出量は5ppmの基準値を超えません。このプロセスは、作業員の作業環境を大幅に改善し、労働力を安定させ、使用可能な材料の範囲を拡大します。

(5)製品の完全性は良好である。真空樹脂導入プロセスでは、補強リブ、サンドイッチ構造、その他の挿入部材を同時に形成できるため、製品の一体性が向上し、ファンフード、船体、上部構造物などの大型製品の製造が可能になります。

(6)原材料と労働力の使用量を削減する。同じ積層において、樹脂の使用量を削減し、廃棄物を減らし、樹脂損失率を5%未満に抑えています。労働生産性が高く、手作業による積層プロセスと比較して50%以上の省力化を実現しています。特に、サンドイッチ構造や強化構造部品の大型で複雑な形状の成形においては、材料と労働力の節約効果がさらに顕著です。例えば、航空業界の垂直舵の製造において、ファスナーを365個削減することで、従来の方法と比較してコストを75%削減し、製品重量は変わらず、性能も向上しています。

(7)製品の精度は良好です。真空樹脂導入プロセス製品の寸法精度(厚み)は、ハンドレイアップ製品よりも優れています。同じレイアップの場合、一般的な真空樹脂拡散技術製品の厚さは、ハンドレイアップ製品の2/3です。製品の厚さの偏差は約±10%ですが、ハンドレイアッププロセスでは一般的に±20%です。製品表面の平坦性は、ハンドレイアップ製品よりも優れています。真空樹脂導入プロセスで製造されたフード製品の内壁は滑らかで、表面には自然に樹脂リッチ層が形成されるため、追加のトップコートは不要です。研磨および塗装工程の労力と材料が削減されます。

もちろん、現在の真空樹脂導入プロセスにもいくつかの欠点がある。

(1)準備プロセスは時間がかかり、より複雑です。適切な積層、分流媒体の配置、分流チューブ、効果的な真空シールなどが必要となる。そのため、小型製品の場合、ハンドレイアップ工程よりも処理時間が長くなる。

(2)生産コストが高くなり、廃棄物が多く発生する。真空バッグフィルム、剥離媒体、離型布、剥離チューブなどの補助材料はすべて使い捨てであり、現在その多くが輸入品であるため、製造コストはハンドレイアップ法よりも高くなっています。しかし、製品が大きくなるほど、その差は小さくなります。補助材料の国産化が進むにつれて、このコスト差は縮小傾向にあります。複数回使用可能な補助材料に関する現在の研究は、このプロセスの開発方向の一つです。

(3)プロセス製造には一定のリスクがある。特に大型で複雑な構造製品の場合、樹脂注入が失敗すると、製品は容易に廃棄処分となる。

したがって、プロセスの成功を確実にするためには、より綿密な事前調査、厳格なプロセス管理、そして効果的な是正措置が必要となる。

当社製品:

グラスファイバーロービング, グラスファイバー織りロービング, グラスファイバーマット, グラスファイバーメッシュクロス,不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ゲルコート樹脂、FRP用助剤、炭素繊維、その他のFRP用原料。

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投稿日時:2022年10月20日

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