انواع رزین: پلی استر، وینیل استر و رزین های اپوکسی

در این مقاله انواع رزین را معرفی میکنیم. کامپوزیت ها ترکیبی از تقویت کننده های الیافی و رزین هستند. خواص فیزیکی کامپوزیت ها با رزین است، این یعنی که عملکرد قطعات تکمیل شده مستقیماً با عملکرد تقویت کننده (رزین) مرتبط است. بنابراین یک رزین نقش مهمی دارد. در این مقاله سعی خواهیم کرد خواننده، درک اساسی از گزینه های رزین موجود در فایبرگلاس را متوجه گردد.

انواع کاربرد رزین

رزین ها در بازار برای مصارف متعددی از جمله رزین های لمینیت کامپوزیت، رزین های پوشش کف، رزین های روکش روی میز و رزین های ریخته گری وجود دارند. برای این مقاله قصد داریم به بحث رزین های لمینیت بپردازیم. رزین های لمینیت به صورت مایع ارائه می شوند و به شکل جامد تبدیل می شوند.

عملکرد ترکیب الیاف و رزین

هنگامی که رزین با یک پارچه تقویت کننده (الیاف) ترکیب می شود، دو هدف اصلی را انجام می دهد. ابتدا، رزین پارچه تقویت‌کننده را در کنار هم نگه می‌دارد و به آن کمک می‌کند تا با شکل مورد نظر مطابقت داشته باشد. بدون رزین سخت شده برای ایجاد شکل، پارچه های تقویت کننده بدون شکل هستند و به راحتی قابل جدا شدن هستند. دوم، رزین ها به انتقال بارهای مکانیکی از الیاف یا بسته های فیبر در کل قسمت کمک می کنند. الیاف تقویت کننده استحکام اولیه یک حجم را فراهم می کند، نقش رزین انتقال نیرو به مجموعه ای از الیاف است. که برای استحکام و پایداری کلی یک قطعه نیز بسیار مهم است.

معرفی انواع رزین

برای لمینت های کامپوزیت، سه نوع رزین اصلی در تولید قطعات و قالب ها استفاده می شود: پلی استر، وینیل استر و اپوکسی. در فایبر گلاس، ما مجموعه‌ای از هر نوع رزین را با خود حمل می‌کنیم و هر کدام مجموعه‌ای از مزایا و معایب خاص خود را دارند که باید قبل از شروع هر پروژه در نظر گرفته شوند.

درباره رزین های پلی استر

رزین های پلی استر اکثر قطعات فایبرگلاس با استفاده از رزین های پلی استر ساخته می شوند، این پرکاربردترین نوع رزین در صنعت کامپوزیت است. رزین های پلی استر برای سخت شدن یا کیورینگ به یک کاتالیزور نیاز دارند که معمولاً متیل اتیل کتون پراکسید (MEKP) است. به طور طبیعی رزین های پلی استر مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش هستند. به طور کلی برای استفاده آسان، پخت سریع، تحمل تغییرات دما و کاتالیزور در نظر گرفته می شوند. و هزینه کمتری نسبت به سیستم های اپوکسی دارند. بسیاری رزین‌های پلی‌استر را آسان برای استفاده می‌دانند، زیرا دارای شاخص تیکسوتروپیک بالایی هستند.

اساساً این رزین‌ها به خوبی به سطوح عمودی چسبیده می‌شوند، بنابراین رزین در هنگام ساخت قطعات و قالب‌ها به اندازه‌ای اجرا نمی‌شود تا چکه نکنند. همچنین الیاف ها را به سرعت و به راحتی خیس می کنند و به راحتی مخلوط می شوند. به عنوان رایج ترین نوع رزین در صنعت، محدود کردن لیستی از کاربردهای رایج می تواند دشوار باشد. با این اوصاف، می‌توانید انتظار داشته باشید که رزین‌های پلی استر مورد استفاده در صنایع دریایی، مورد استفاده برای بدنه قایق و سایر کاربردها، برای ساخت قطعات عمومی، کاربردهای خودرو و قالب‌های کم‌هزینه مورد استفاده قرار گیرند.

معایب رزین پلی استر

در حالی که این نکات مثبت آشکارا در بسیاری از کاربردها به نفع پلی استر است، زیرا پلی استر بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، چند اشکال نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، پلی استر به اندازه رزین های وینیل استر مقاومت در برابر خوردگی یا مقاومت نهایی به اندازه رزین های اپوکسی ندارد. همچنین، کاربردهای نازک رزین پلی استر می تواند هنگام قرار گرفتن در معرض هوا چسبناک باقی بماند. توصیه می کنیم برای لایه های نازک تر، جداکننده را به رزین خود اضافه کنید.

جداکننده به سطح بالا می رود و مانعی برای هوا ایجاد می کند که به رزین اجازه می دهد تا کاملاً خشک شود. توجه داشته باشید، جداکننده باید قبل از اعمال لایه بعدی رزین یا رنگ، سمباده و شسته شود. اگر لمینت یا قالب با استفاده از سه لایه یا بیشتر از تقویت کننده فایبرگلاس ساخته شود، جداکننده لازم نیست زیرا گرمای تولید شده در طول چرخه پخت، رزین را به طور کامل تنظیم می کند.

انواع رزین پلی استر غیر اشباع

ما دو گزینه برای رزین پلی استر داریم، رزین قالب گیری پلی استر اورتوفتالیک و رزین پلی استر ایزوفتالیک.

رزین فایبر گلاس ارتوفتالیک

رزین قالب گیری پلی استر یک رزین پلی استری عمومی است که به عنوان یک رزین فایبر گلاس ارتوفتالیک برای ساخت قطعات و برای ساخت قالب های کم هزینه ایده آل است. کار با این رزین آسان است، در مقایسه با رزین های اپوکسی و وینیل استر آن ارزان تر است، و بدون موم است، به این معنی که نیازی به سمباده زدن بین لایه ها ندارید.

رزین ایزوفتالیک

رزین پلی استر ایزوفتالیک برای ساخت قالب های پلی استر پایدار از نظر ابعاد، ساخت قطعات سرویس خورنده و به عنوان یک ماده تعمیر بادوام برای پوشش مخازن مناسب است.در مقایسه با رزین های پلی استر معمولی از استحکام بسیار بهتری برخوردار است که به آن اجازه می دهد در برنامه های کاربردی تر مورد استفاده قرار گیرد.

نکته فنی:

اگر می خواهید از اضافه کردن جداکننده به لایه یا تعمیر پلی استر نازک خود اجتناب کنید، رهاسازی قالب PVA را روی لمینیت یا تعمیر اسپری کنید تا رزین بدون چسبندگی خشک شود. 25 دقیقه بعد از اتمام لایی آپ صبر کنید، سپس روی دو لایه سبک اسپری کنید. ظرف چند ساعت، PVA را می توان با آب شستشو داد و سطحی از رزین یا پوشش ژل کاملا خشک شده باقی می ماند.

درباره رزین های وینیل استر:

رزین های وینیل استر اغلب ترکیبی بین رزین های پلی استر و رزین های اپوکسی در نظر گرفته می شوند. این بیش از حد ساده شده است، اما به انتقال کیفیت رزین کمک می کند. مانند رزین های پلی استر، آنها به MEKP به عنوان کاتالیزور برای پخت یا سخت شدن نیاز دارند. وینیل استر بر اساس قیمت، اکثر خواص فیزیکی و کیفیت بین پلی استر و اپوکسی قرار می گیرد. رزین های وینیل استر در واقع از نظر مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دما و ازدیاد طول (چقرمگی) از هر دو پلی استر و اپوکسی فراتر می روند. به همین دلیل، آنها معمولاً زمانی استفاده می شوند که دوام بالا، پایداری حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی بسیار بالا مورد نیاز است. این کاربردها اغلب شامل ساخت و تعمیر مخازن ذخیره مواد شیمیایی است.

صنایع دریایی به طور فزاینده ای از این ویژگی ها با استفاده از استرهای وینیل برای تولید و تعمیر بدنه قایق های فایبرگلاس استفاده می کنند. بدنه قایق های وینیل استر تقریباً در برابر تاول زدن و مشکلات اسمزی که معمولاً هنگام استفاده از رزین های پلی استر با آن مواجه می شوند، غیرقابل نفوذ می شوند.

کاربرد ونیل استرها

رزین‌های وینیل استر نیز در تمام زمینه‌های کامپوزیت‌های مدرن با کارایی بالا به طور معمول استفاده می‌شوند. این به این دلیل است که رزین‌های وینیل استر جایگزین فوق‌العاده‌ای برای رزین‌های معمولی در کاربردهای مسابقه‌ای، دریایی و هوافضا هستند.

اشکالات رزین ونیل استر

رزین های وینیل استر هنوز چند اشکال دارد. کاستی اصلی عمر مفید محدود آنها است، بسیاری از رزین های وینیل استر فقط 3 ماه عمر مفید دارند. این بدان معناست که شما معمولاً باید به جای تهیه انبار، در صورت نیاز برای یک پروژه خاص سفارش دهید. آنها همچنین گران تر از رزین های پلی استر هستند و قدرت نهایی را که رزین های اپوکسی ارائه می دهند، ندارند.

درباره رزین های اپوکسی:

رزین های اپوکسی از بین سه نوع رزین که به طور گسترده در صنعت کامپوزیت استفاده می شود، دارای بالاترین خواص استحکام نهایی است. تفاوت اپوکسی ها با پلی استر و وینیل استر در این است که برای پخت به هاردنر نیاز دارند تا کاتالیزور. به همین دلیل، اپوکسی‌ها گاهی اوقات با سخت‌کننده های (هاردنر) مختلفی ارائه می‌شوند که به شما این امکان را می‌دهد تا سخت‌کننده‌ای را با عمر مناسب انتخاب کنید که به بهترین وجه متناسب با پروژه شما باشد. رزین های اپوکسی نیز ماندگاری بسیار طولانی دارند. هنگامی که ماندگاری طولانی آنها را با انواع هاردنر ترکیب می کنید، می توانید رزین را به صورت عمده خریداری کرده و بر اساس نیاز پروژه، هاردنر را خریداری کنید.

رزین‌های اپوکسی قوی‌ترین پیوند را با الیاف تقویت‌کننده ارائه می‌کنند و خواص استحکام عالی آن‌ها به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در قطعات کم‌وزن و همچنین بادوام‌ترین قالب‌ها استفاده شوند. رزین اپوکسی به دلیل استحکام مکانیکی عالی و پایداری ابعادی (جمع شدگی کم) آن و همچنین مقاومت شیمیایی و حرارتی خوب با انقباض کم انتخاب شده است. اپوکسی معمولا در کاربردهای هوافضا، مسابقه، نظامی و دفاعی استفاده می شود.

معایب اپوکسی

این بدان معنا نیست که رزین های اپوکسی هیچ نقطه ضعفی ندارند. اول از همه، رزین‌های اپوکسی گران‌تر از رزین‌های مشابه خود هستند. آنها همچنین به یک نسبت مخلوط بسیار دقیق تر و اغلب پیچیده تر نیاز دارند. آنها در هنگام اختلاط و چیدمان به تغییرات رطوبت و دما حساس تر هستند. این به این معنی است که رزین اپوکسی برای استفاده در محیط های حرفه ای و تحت کنترل آب و هوا بسیار مناسب تر از یک کارگاه یا گاراژ در فضای باز است. همچنین، پس از پخت، قطعات ساخته شده با رزین اپوکسی، در صورتی که با پوشش بالایی مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش پوشانده نشوند، با قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش زرد می شوند.

در نهایت، رزین های اپوکسی ملاحظات سازگاری دارند. رزین های اپوکسی با پوشش های ژلکوت پلی استر سازگار نیستند. زیرا ژلکوت پلی استر به رزین اپوکسی میچسبند. همچنین اپوکسی ها با بسیاری از الیاف های فایبرگلاس، از جمله الیاف رشته های خرد شده (چاپد) ناسازگار هستند.

کاربرد اپوکسی

رزین‌های اپوکسی با دمای بالا اغلب برای کاربردهایی استفاده می‌شوند که چرخه‌های حرارتی را طی می‌کنند، یا جایی که کامپوزیت‌ها برای مدت طولانی در معرض دماهای بالا قرار می‌گیرند. رزین اپوکسی‌های مختلف با دمای بالا به یک پس‌کیور در دمای بالا نیاز دارند تا ویژگی‌های مقاومت در برابر دمای کامل خود را درک کنند. رزین‌های با دمای بالا ما این مزیت را دارند که می‌توانند بدون پشتیبانی پس از پخت، یا از ابزار یا دوشاخه جدا شوند. این به شما این امکان را می‌دهد که بدون هزینه‌ای برای دوشاخه یا ابزار با دمای بالا، از مزایای یک قطعه یا قالب با دمای بالا برخوردار شوید.

خلاصه مقاله

کامپوزیت های ترموست در صنعت رو به رشد هستند. و در انواع وسایل نقلیه مدرن، سازه ها و تجهیزات تفریحی مقبولیت بیشتری را به دست آورده اند. شناخت انواع رزین های موجود و خواص هر نوع باید هم در فرآیند انتخاب محصول و هم در ساخت کامپوزیت های با کارایی بالا به شما کمک کند. سه نوع رزین پرکاربرد وجود دارد: پلی استر، وینیل استر و اپوکسی.