复合材料制作方法之预浸材叠层

123,123

　　尖端复合材料(Material)在航天上的应用，以使用预浸材叠层的制作方法为主。碳纤维配件“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。此一方法是将预浸材仔细叠层后，加压及加温将材料固化，以形成复合材料。其成型的主要步骤（procedure)详述如后。
 
 
　　预浸材叠层的方法所使用的材料为各种预浸材，预浸材为长纤维及树脂(Resin)的混合物，通常是将树脂均匀（jūn yún)的涂包在长纤维上，而长纤维可是单向的，或是双向编织（to braid）的。碳纤维配件一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。在室温下，此一材料通常具有一些黏性，并且树脂容易产生化学反应(Chemical reaction)，因此，都储存在低温的环境中，直到叠层完毕后，再加温使树脂反应固化。预浸材常见的商业产品(Product)，有单向或双向编织的玻璃材质或碳(C)纤维，而含浸的树脂则以环氧(Oxygen)树脂(Epoxy resin)为主。
 
　　于复合材料(Material)的成型上，是将预浸材依设计上纤维的方向，加以裁减，然后一层一层贴在模具（称号：工业之母）上，并加上包装后，即可进行固化。碳纤维生产具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。预浸材中树脂(Resin)的包含比重通常过高，而且于叠层中容易将空气夹于层更层之间，因此，在固化的同时，需加压以将多余的树脂挤出，并同时将空气带出。而固化时的包装，即是为了此一目的。
 
　　预浸材叠层包装中，各种材料(Material)有不同的用途。分述如下:
 
　　1. peel ply: 置于预浸材叠层之上下，用以保护成型后的合材料(Material)表面， 免于遭受感染，通常于黏接组合安装或喷漆前脱离。如无黏接组装的必要，亦可省去。peel ply可採用耐龙或玻璃材质的编织（to braid）纤维布。

123,123

 
　　2. separator: 为多孔性的材料(Material)品质，置于peel ply之上，可允许多余树脂通过(tōng guò)，并防止成型后的复合材料与其他物质相黏，而易于取出。
 
　　3. bleeder: 玻璃材质编织（to braid）纤维布所构成，置于separator之上，可吸收多余的树脂(Resin)。使用层数的多寡，视预浸材叠层的厚度，及多余树脂的量 来决定。
 
　　4. barrier: 置于bleeder与breather之间，防止树脂流入breather之中。
 
　　5. breather and vacuum bag: vacuum bag封装整个组合安装，以便抽取真空。而breather置于vacuum bag之下，形成真空抽取的通道。
 
　　6. dam: 侧边防漏的金属块。
 
　　预浸材经叠层于模具（称号：工业之母）上并包装后，即可进行加压加温固化。
 
　　对于简单的平板结构，可直接置于热压机上来成型。
??