複合材料部品のフィラメントワインド成形プロセスでのUV硬化

紫外線(UV)硬化は、酸素や液体プロパンのシリンダー、野球用バット、PVC配管などの複合材料で作られたさまざまなフィラメント巻き製品に商業的に使用されています。

複合材料部品のフィラメントワインド成形プロセスでのUV硬化

フィラメントワインド成形プロセスは、部品がマンドレル上で回転し、簡単にUV照射できるため、UV硬化にとても適しています。また、UV硬化は数秒で行われるため、生産量の多いフィラメントワインディングに非常に適しています。

UV硬化は、さまざまな方法でフィラメントワインド成形プロセスに適用されています。

  • Bステージ硬化
  • 完全硬化
  • ゲルコート硬化

Bステージ硬化

UVランプは、樹脂浴後に、マンドレルに巻き付ける直前に配置され、ロービング上で樹脂をBステージ硬化させます。Bステージ硬化は完全な硬化ではありませんが、樹脂を部分的に硬化して粘着性のあるステージにします。総硬化時間の短縮に加えて、このプロセスには次のような利点があります。

  • ロービングは粘着性があるため、高い進入角度で巻き上げられる
  • 巻き取り中に樹脂がマンドレルに密着しやすくなるため、巻き取り速度が高速化する
  • パーツが巻き取られる際、樹脂がマンドレルに最も近いロービングから押し出されなくなるため、壁の厚さ全体にわたる部品の一貫がある
  • 樹脂が素早くゲル化するため、無駄が減り、巻き取り中および硬化中の液だれが少なくなる

ダウンロード資料:導入事例「Advanced Composite Products and Technology社でのBステージUV硬化」

完全硬化

通常、UVランプは、樹脂浴の直後にロービング(ガラス、アラミド、またはカーボン)の上下に配置されます。ランプはファイバー幅全体をカバーする必要があります。部品がガラス繊維ロービングを使用して製造されている場合、通常完全なUV硬化が可能です。別のオプションは、マンドレルに巻き付けた直後にUVがロービングに照射されるようにUVランプを配置することです。これにより、部品を巻き付けながら硬化できます。前述のようにBステージUV硬化を使用する場合、部品の巻き付け後に最終的なUV硬化を行うことができます。

ゲルコート硬化

UV硬化型トップコートまたはゲルコートは、一貫した高生産プロセスでフィラメントワインド成形部品の耐傷付性と耐久性のあるトップコートを塗布する理想的な方法です。UV硬化ゲルコートは、平滑で魅力的な外観を必要とするフィラメントワインディングシリンダー、ゴルフシャフトなどの加工メーカーによく使用されています。通常、トップコートは完全に硬化した部品にスプレーまたは手動で刷毛塗りされます。その後、UVランプの前にあるマンドレル上で部品が回転します。

ダウンロード資料:導入事例「フィラメントワインド成形によるSCBA(自給式呼吸器)タンクのUVゲルコート硬化」

フィラメントワインド成形プロセスでのUV硬化のその他の利点

  • ワインド成形と硬化にかかる時間が短縮されるため、仕掛品が削減
  • マンドレルあたりの生産部品数が増加するため、資本稼働率が向上
  • 操作が乱雑にならずスチレン臭が大幅に減少するため、労働者の環境が改善

フィラメントワインド成形機には、UV硬化ランプを使用できます。多くの場合、UVランプは既存の巻き取り作業に後付けされます。 作業者の安全を確保するために遮光し、適切な操作と安全性のために、制御を組み込む必要があります。

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