ما هو بيري بيرغ (Prepreg) ؟

ما هو ما قبل الحمل؟

التحضير المسبق هو مصطلح شائع للنسيج المعزز الذي يتم تشبيعه مسبقا بنظام راتنج. يتم خلط هذا النظام الراتنجي (عادة الإيبوكسي) مسبقا مع المقسى المناسب. وبالتالي، يكون المشروب المغمور مسبقا جاهزا لوضعه في القالب دون إضافة أي مادة أخرى. لكي تصل الطبقة الخشبية إلى أفضل جودة، من الضروري استخدام مزيج من الضغط والحرارة.

فوائد الحمل المسبق

هناك عدة مزايا لاستخدام التحضير المسبق بدلا من الطرق اليدوية التقليدية:

1. الحد الأقصى من الخصائص الميكانيكية: في التصفيح اليدوي، من الصعب تحقيق نسبة 50% من الراتنج. وهذا يعني أن الوزن النهائي للقطعة النهائية هو بحد أقصى 50% قماش و50% راتنج. عادةً ما تنتهي الأجزاء المصنوعة بالطرق اليدوية بكمية كبيرة من الراتنج الزائد، حتى في طريقة الأكياس المفرغة. يزيد الراتينج الزائد من الهشاشة ويقلل من الخواص الميكانيكية للقطعة. من ناحية أخرى، تحتوي معظم مواد التقوية المسبقة على حوالي 35% من الراتنج. يعد هذا مثاليًا لتحقيق الحد الأقصى من خصائص الجزء المخبوز، وهو أمر من المستحيل تحقيقه في التصفيحات بالطرق اليدوية.
2. توحيد وتكرار الأجزاء: بدون مشاكل تقنيات الطبقات اليدوية، لا توجد مناطق غنية بالراتنج ولا مناطق جافة. في هذه الحالة سيكون سمك الجزء موحدا في كل مكان، وجميع الأجزاء التي تخرج من القالب سيكون لها نفس المظهر والموحد. مع الأخذ في الاعتبار أنه لا تزال هناك مشاكل وأوجه قصور في تقنيات القولبة الفراغية والطبقات اليدوية وما إلى ذلك، إلا أن التشريب المسبق يقلل من هذه المشاكل بشكل كبير.
3. وزن أقل ونفايات أقل: في عملية الطلاء المسبق، تتم إزالة الراتينج الزائد فقط من الجزء أثناء العملية، ولا توجد نفايات راتينج في عملية الطبقات اليدوية (مثل الراتنج المتبقي في الحاوية، والراتنج الملتصق بالأسطوانة والفرشاة، وما إلى ذلك) في الطلاء المسبق. بالإضافة إلى ذلك، يتم تخزين مواد التقوية المسبقة للألياف الزجاجية في درجة حرارة الغرفة، لذلك لا تضيع الوقت في تعديل كميات وتركيبات الراتنج والمصلب.
4. وقت طهي أقل: بعد الانتهاء من عملية طهي القطعة على درجة الحرارة المناسبة، تصبح القطعة جاهزة للاستخدام. لذا لا تحتاج للانتظار 48 ساعة لتتمكن من استخدام الجزء بنفس الطريقة التي تستخدمها في عمليات الأجزاء الأخرى.
5. المظهر الأفضل: تحضير العفن واستخدام مزيلات القالب مطلوبان في عملية التحضير، ومثل الطبقات اليدوية، يؤثر ذلك على جودة سطح الجزء. ومع ذلك، فإن الألياف الزجاجية المسبق تقضي عمليا على فقاعات الهواء، مما يمنح سطحا أملسا ولامعا.

عيوب الحمل المسبق

1. تكلفة ما قبل التلقيح عادة ما تكون مرتفعة. حتى عند جمع تكلفة الراتنج والمقس والقماش معا، فإن تكلفة التلقيح المسبق لا تزال أعلى.
2. عادة ما تكون فترة الصلاحية للمنتجات المتلقبة مسبقا منخفضة، ويمكن تخزين هذه المنتجات بشكل رئيسي في درجة حرارة الغرفة (25°م) لمدة تصل إلى ستة أشهر. ومع ذلك، فإن الحرارة تزيد من معدل جفاف هذه المواد، وبالتالي يقل عمرها الافتراضي عند درجات الحرارة الأعلى. لذلك، فإن تخزين التحضير في درجات حرارة منخفضة (مثل الثلاجات) سيزيد من عمرها.
3. الحاجة إلى معدات حرارية للخبز المدمج مسبقا هي إحدى مشاكل هذه المواد. الحد الأدنى من المعدات اللازمة لاستخدام هذه المنتجات هو وجود مصدر حرارة ومعدات تفريغ (كيس تفريغ، شريط سيسيل، مضخة تفريغ، إلخ). يجب أن يكون قادرا على الوصول إلى درجة حرارة لا تقل عن 120 درجة مئوية ويحافظ على هذه الحرارة لمدة لا تقل عن أربع ساعات. يستخدم العديد من المصنعين الفاخرين جهاز الأوتوكلاف لهذا الغرض، لكن أي مصدر حرارة يفعل ذلك.

كيف تعمل المواد الأولية؟

الأقمشة التي تحضر كمخللة مسبقا توضع بين طبقتين من نوع من البلاستيك لأنها لزجة قليلا حتى لا تلتصق ببعضها أثناء النقل وقبل الاستخدام. تستخدم عن طريق تقشير طبقتين من البلاستيك المشبع مسبقا.

للطهي الكامل المسبق، يطلب الأمر حرارة وضغط في نفس الوقت. على الرغم من إمكانية الحصول على الضغط باستخدام المكبس، إلا أن الطريقة الأكثر شيوعا هي استخدام كيس التفريغ. أولا، توضع طبقات التحضير المسبقة في القالب، وبعد تطبيق شريط الختم وكيس التفريغ وربطهما بمضخة التفريغ، يوضع القالب في الفرن أو الفرن للتسخين. أثناء التسخين، يجب أن يكون الجزء المشبع مسبقا في حالة فراغ ولا يترك الفراغ حتى نهاية العملية. وجود فراغ يؤدي إلى إزالة الراتنجات الزائدة وفقاعات الهواء من داخل القطعة.

من البديهي أن الوسط المثالي للطهي المسبق هو المعقم الذي يتحكم في درجة الحرارة والضغط، رغم أن المواد المسبقة عادة ما تطهى بدون جهاز تعقيم وبشكل طبيعي.

بشكل عام، من الأفضل استخدام أفران لتسخين المواد المشبعة مسبقا والتي تتمتع بتحكم مناسب في درجة الحرارة ويمكن التحكم في ميل ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة. أيضا، تأكد من عدم استخدام الأفران المستخدمة للطهي لأن الأفران المشبعة مسبقا تطلق أبخرة ضارة للطعام أثناء الطهي.

هل الدورات المسبقة مناسبة لعملك؟

عادة ما يستخدم المصنعون المكونون من الأجزاء المركبة الذين لديهم اهتمام وخبرة كافية في المجال لتقليل وزن قطعتهم. تشمل المشاريع الطيران، معدات السباقات والرياضة، أوعية الضغط، وبعض المنتجات التجارية مجموعة واسعة من التطبيقات المسبقة التلقيح.

نظرا لأن استخدام القطع المشبعة مسبقا يتطلب خبرة كافية في مجال تصنيع الأجزاء المركبة، فإنه عادة ما يستخدمه أشخاص سبق لهم تجربة التغليم اليدوي وعمليات الأكياس التفريغية. بالطبع، نلاحظ أنه لا ضرر من تجربة استخدام Priprege، حتى للمبتدئين.

كيفية استخدام التحضيرات

أولا، اصنع القالب كالمعتاد، يمكن أن يكون القالب معدنيا أو مركبا. للحصول على سطح جزء لامع، من الضروري وجود قالب مثالي مع سطح لامع، ويجب تطبيق شمع فاصل القالب وفيلم سائل PVA على سطح القالب. تحتوي التخميرات المسبق على طبقتين من البلاستيك فوقها، ويجب إزالتهما قبل إعدامها. نظرا لأن السطح المشبع مسبقا لزج جدا، من الضروري وضعها بعناية في القالب. على عكس القماش الجاف في التغليف اليدوي، لا يمكنك تحريك التحضير على السطح لأن الفيلم المغطى مسبقا قد يرفع الفيلم السائل PVA عن السطح. من الأفضل ألا يتجاوز السماكة النهائية للطبقات التي تضعها فوق بعضها حوالي نصف سنتيمتر.

نظرا لأن الحبوب المسبقة قد تقدمت في عملية الطهي إلى حد ما، مما يعني أنها في المرحلة ب، يمكن قطعها وطيها وتشكيلها باستخدام سكين أو مقص. المحلول المشبع مسبقا يناسب السطح بسهولة ويتناسب مع القالب بسبب التصاقه العالي.

بعد وضع الطبقات في القالب، يجب ضغط الطبقة المشبعة مسبقا بحيث تلتصق الطبقات جيدا ويخرج الهواء المحبوس بين الطبقات ويخرج الراتنج الزائد. على الرغم من أن كمية الراتنج الزائد في الراتنج السابقة صغيرة جدا، إلا أن الراتنج يخفف طبيعيا مع ارتفاع درجة الحرارة، إلا أن الراتنج الزائد يتدفق ويغادر الجزء أثناء التسخين.

يمكن إجراء الضغط المطلوب باستخدام آلة ضغط، ولكن إذا لم يكن للجزء سطح أملس وله انحناء، عادة ما تستخدم عملية كيس تفريغ لتطبيق الضغط.

واحدة من الفوائد المهمة لاستخدام المحلول المشبع مسبقا هي وجود وقت كاف لإجراء عملية التفريغ وكذلك الاستعداد للتسخين. أيضا، لا توجد مشكلة في زمن الجل في الشوائب المسبقة المشبعة. ومع ذلك، كلما زادت الطبقات المكدسة فوق بعضها البعض، زاد احتمال احتجاز الهواء بين الطبقات. لذلك، يجب أن تتأكد من اكتمال تقنية كيس التفريغ قبل وضع عدة طبقات مشبعة مسبقا فوق بعضها البعض.

ميزة كبيرة للتلقيح المسبق هي أنه بعد الطهي والتبريد، يمكن إضافة طبقات إضافية للقطعة مرة أخرى وتطبيق الحرارة والضغط عليه مرة أخرى.

تبدأ دورة الطهي المشبعة مسبقا بزيادة درجة الحرارة وأخيرا تنخفض بشكل حاد مع انخفاض درجة الحرارة. الفرق الوحيد بين التلقيح المسبق عند درجة الحرارة المستهدفة والوقت اللازم للحفاظ على الجزء عند تلك الدرجة هو التصلب الكامل. ارفع درجة الحرارة دائما حتى تصل درجة الحرارة المستهدفة بمعدل يزيد عن 5 درجات مئوية في الدقيقة، ثم عند الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة، حافظ على هذه الدرجة لطهي القطعة كاملا، ثم خفض درجة الحرارة بسرعة أقل من 5 درجات مئوية في الدقيقة قبل إخراج القطعة من الفرن، وأخرج القطعة عندما تصل درجة الحرارة إلى حوالي 60 درجة مئوية على الأدنى.

يوضح الجدول أدناه درجات الحرارة الموصى بها وأوقات الطهي المسبقة. بالطبع، يجب ملاحظة أن هذه درجات الحرارة تقريبية ويمكن أن تتغير حسب نوع التلقيح المسبق.

اترك القطعة تبرد عند درجة حرارة الغرفة في هذه المرحلة، ثم أزل معدات كيس التفريغ من القطعة وأخرج القطعة من القالب. في هذه الحالة، يجب أن تكون قطعتك مطهوة بالكامل، حتى تتمكن من استخدام القطعة الجاهزة فورا.

هناك عدة اعتبارات عند تحديد الوقت والحرارة المستخدمة في الطهي المسبق التلقيح. أولا، إذا لم تكن مستعجلا، خطط لطهي القطعة بدرجة حرارة أقل ولفترة أطول. يمكنك ترك الجزء في حالة حرارة لمدة تصل إلى 24 ساعة، وفي هذه الحالة لن يحدث أي ضرر للقطعة. لاحظ أنه لا يمكنك طهي القطعة المشبعة مسبقا أكثر من كمية معينة، لذا بوضع وقت أطول في النار، لن يتم تحقيق طهي إضافي للقطعة، ولكن إذا وضعت على درجة حرارة أقل من الوقت المطلوب، ستكون غير مكتملة.

ثانيا، ضع في اعتبارك كتلة وموصلية القالب عند تحديد درجة الحرارة ودورة التصلب. إذا كان القالب معدنيا رقيا (كتلة منخفضة وموصلية عالية) فإنه يسخن بسرعة ولا يتداخل مع دورة التصلب. لكن إذا كان الألياف الزجاجية سميكة (كتلة عالية وموصلية منخفضة)، فسيستغرق الأمر وقتا طويلا لتسخين وتسخين كل العفن. لذلك، في هذه الحالة، من الأفضل أن تأخذ وقتا أطول لتسخين القطعة.

ثالثا، يجب أن تكون على دراية بحدود القالب من حيث التصميم ونوع المادة والسمك. لأنه إذا كان القالب رقيقا، فقد يتشوه بسبب تعرضه للحرارة، أو إذا استخدمت مواد ضعيفة في بنائه، فقد يتدهور بفعل الحرارة. إذا كان قالب القطعة يحقق الحد الأدنى الموصى به (على الأقل خمس سمك القطعة) وكان مصنوعا بشكل صحيح من الألياف الزجاجية وراتنج البوليستر، فلا ينبغي أن يتدهور عند 120 درجة مئوية أو يسبب له أي مشاكل. ومع ذلك، فإن مجموعة المواد التي يمكن استخدامها كقوالب واسعة، ويقع على عاتق مصنع القوالب إجراء التشخيص الصحيح لأفضل أداء للعفن.

هل التلقيح المسبق آمن؟

الأقمشة المشبعة مسبقا عادة ما تكون صديقة للبيئة لأنها خالية من المذيبات. ولكن على أي حال، يجب اتباع الاحتياطات والسلامة أثناء العمل، بما في ذلك حماية العينين والجلد، بالإضافة إلى التهوية الجيدة.

نشر هذا المقال في مجلة بوليكومبوزيت. يستخدم هذا المقال دون ذكر المصدر ويلاحق القضية.