ارتباط پارامترهاي فرايندي و مقدار رزين در پيش‌آغشته‌هاي اپوكسي- شيشه توليد شده به روش غوطه‌وري

Relationship Between the Process Parameters and Resin Content of a Glass/Epoxy Prepreg Produced by Dipping Method

خواص پيش‌آغشته‌ها با پارامترهايي همچون مقدار مواد فرار، مقدار رزين، درجه پيش‌پخت، مقدار حفره يا فضاي خالي، چسبناكي و جريان‌پذيري ارزيابي مي‌شود. كسر وزني رزين از مهم‌ترين خواص پيش‌آغشته به‌شمار مي‌آيد، به‌طوري كه با تغيير در آن ساير خواص پيش‌آغشته مانند چسبناكي و جريان‌پذيري نيز تغيير مي‌كند. براي كنترل كسر وزني رزين بايد ارتباط كمي آن با پارامترهاي فرايندي، مانند سرعت خط توليد پيش‌آغشته، گرانروي رزين و فاصله بين غلتك‌هاي گيرنده رزين اضافي معين شود. در پژوهش حاضر، از پارچه شيشه نوع E سه‌جهتي با چگالي سطحي g/cm2 1025 و رزين اپوكسي Epon 828 براي توليد پيش‌آغشته به روش غوطه‌وري استفاده شد. در بخش نظري، فرايند ‌پوشش‌دهي آزاد مطالعه شد. درنتيجه، مقدار ضخامت لايه رزين پوشش‌يافته به واسطه عبور الياف از حمام رزين با مدل Landau-Levich محاسبه شد. در ادامه، ضخامت به‌دست آمده به‌عنوان خوراك ورودي فرايند ورقه‌سازي با غلتك درنظر گرفته شد. با نوشتن معادله حركت براي عبور الياف آغشته شده از بين غلتك‌هاي گيرنده رزين اضافي، ارتباط بين ضخامت لايه رزين ورودي به غلتك‌ها و ضخامت نهايي لايه رزين پوشش يافته به شكل معادله انتگرالي به‌دست آمد. براي حل عددي معادله انتگرالي، نرم‌افزار MAPLE به‌كار گرفته شد. نتايج حاكي از انطباق مناسب ميان داده‌هاي تجربي و نظري است و نشان مي‌دهد، با افزايش شعاع، سرعت زاويه‌اي و فاصله بين غلتك‌ها، كسر وزني رزين به شكل خطي افزايش و در مقابل، با افزايش سرعت خط توليد پيش‌آغشته، كسر وزني رزين كاهش مي‌يابد. همچنين، اثر تغييرات گرانروي رزين بر كسر وزني رزين پيش‌آغشته، در محدوده محاسبات اين پژوهش، ناچيز است.

The properties of prepregs are characterized in terms of their volatile content, resin content, the degree of pre-cure, void content, tack and flow ability. Resin content is one of the most important properties of prepregs so that its changing will result in altered properties such as, tack and resin flow. In order to monitor the resin content, a quantitative relation to the processing parameters such as line speed, viscosity and distance between the resin up taking rollers have to be determined. In this study, a tri-axial E-glass fabric with the areal weight of 1025 g/m2 and an epoxy resin (Epon 828) were used to produce the prepreg by the dipping method. In the theoretical part of this work, the free coating is studied and as a result the thickness layer of the coating resin through the resin bath is calculated by Landau-Levich model. In continuation, the achieved thickness was considered as a feed for the calendering process. Using the momentum equation for the passing impregnated fibres through the extra resin uptake rollers, the relation between the internal resin layer thickness and final coating resin layer thickness was achieved in an integral equation form. In order to solve this integral equation, MAPLE software was applied. The theoretical results were in good agreement with the experimental data and showed that the resin content increased linearly with increasing the distance between rollers, the radius and roller angular velocity. In contrast, the resin content decreased with increasing the line speed. According to our calculations, the effect of the resin viscosity variation on the resin content was negligibly small.