소비자가 최종 사용자인 경우, 복합 재료는 일반적으로 특정 미적 요구 사항을 충족해야 합니다. 그러나섬유 강화 재료내식성, 고강도, 내구성이 성능의 핵심인 산업용 애플리케이션에서도 마찬가지로 가치가 있습니다. #리소스 매뉴얼#기능#업로드
항공우주 및 자동차와 같은 고성능 최종 시장에서 복합소재의 사용이 업계의 광범위한 관심을 받고 있지만, 실제로 소비되는 복합소재의 대부분은 비고성능 부품에 사용됩니다. 산업용 최종 시장은 이러한 범주에 속하며, 이 분야의 소재 특성은 일반적으로 내식성, 내후성, 내구성에 중점을 둡니다.
내구성은 네덜란드 베르겐에 위치한 op Zoom 제조 공장에 위치한 SABIC(사우디아라비아 리야드 소재)의 목표 중 하나입니다. 이 공장은 1987년 가동을 시작했으며, 고온에서 염소, 강산, 강알칼리를 처리합니다. 부식성이 매우 높은 환경이기 때문에 강철 파이프는 단 몇 개월 만에 파손될 수 있습니다. SABIC은 최고의 내식성과 신뢰성을 보장하기 위해 처음부터 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP)을 핵심 파이프 및 장비로 선택했습니다. 수년간의 소재 및 제조 개선을 통해 복합 부품 설계가 가능해졌습니다. 수명이 20년으로 연장되어 잦은 교체가 필요 없습니다.
베르스테덴 BV(네덜란드 베르겐옵줌 소재)는 처음부터 DSM 컴포지트 레진스(현재 미국 테네시주 AOC와 스위스 샤프하우젠에 속함)의 레진 소재 GFRP 파이프, 용기 및 부품을 사용했습니다. 이 공장에는 약 3,600개의 직경이 다른 파이프를 포함하여 총 40~50km의 복합 파이프라인이 설치되었습니다.
부품의 설계, 크기 및 복잡성에 따라 복합재 구성 요소는 필라멘트 와인딩 또는 수작업 방법을 사용하여 생산됩니다. 일반적인 파이프라인 구조는 최상의 내화학성을 달성하기 위해 두께 1.0-12.5mm의 내부 부식 방지층으로 구성됩니다. 5-25mm의 구조층은 기계적 강도를 제공할 수 있으며, 외부 코팅은 약 0.5mm 두께로 공장 환경을 보호할 수 있습니다. 라이너는 내화학성을 제공하고 확산 장벽 역할을 합니다. 이 수지가 풍부한 층은 C 유리 베일과 E 유리 매트로 만들어집니다. 표준 공칭 두께는 1.0~12.5mm이며, 최대 유리/수지 비율은 30%(중량 기준)입니다. 때때로 부식 장벽은 특정 재료에 대한 더 큰 내성을 입증하기 위해 열가소성 라이닝으로 대체됩니다. 라이닝 소재로는 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 에틸렌클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 등이 있습니다. 이 프로젝트에 대한 자세한 내용은 "장거리 내식성 배관"을 참조하세요.
복합소재의 강도, 강성, 그리고 가벼운 무게는 제조 분야에서 점점 더 큰 이점을 제공하고 있습니다. 예를 들어, 체코 수시체에 위치한 CompoTech는 복합소재 설계 및 제조를 제공하는 통합 서비스 기업입니다. 이 회사는 첨단 및 하이브리드 필라멘트 와인딩 분야에 주력하고 있습니다. 이 회사는 독일 아텐도른에 위치한 Bilsing Automation에 500kg의 가반하중을 운반할 수 있는 탄소섬유 로봇 팔을 개발했습니다. 기존 강철/알루미늄 공구의 무게는 최대 1,000kg에 달하지만, 가장 큰 로봇은 독일 아우크스부르크에 위치한 KUKA Robotics에서 제작한 것으로 최대 650kg까지만 감당할 수 있습니다. 100% 알루미늄으로 제작된 로봇은 여전히 ​​무거워서 가반하중/공구 무게가 700kg에 달합니다. CFRP 소재의 로봇은 총 무게를 640kg으로 줄여 로봇 적용을 가능하게 합니다.
CompoTech가 빌싱에 제공한 CFRP 부품 중 하나는 T자형 붐(T-shaped boom)으로, 사각형 모양의 T자형 빔입니다. T자형 붐은 전통적으로 강철 및/또는 알루미늄으로 제작되는 자동화 장비의 일반적인 부품입니다. 한 제조 단계에서 다른 단계로 부품을 이송하는 데 사용됩니다(예: 프레스에서 펀칭 머신으로). T자형 붐은 T-바에 기계적으로 연결되며, 암은 소재 또는 미완성 부품을 이동하는 데 사용됩니다. 최근 제조 및 설계 기술의 발전으로 CFRP T 피아노의 주요 기능적 특성, 특히 진동, 처짐 및 변형 측면에서 성능이 향상되었습니다.
이 설계는 산업 기계의 진동, 처짐, 변형을 줄이고 부품 자체와 해당 부품과 함께 작동하는 기계의 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 콤포테크(CompoTech) 붐에 대한 자세한 내용은 "복합소재 T-붐, 산업 자동화 가속화"에서 확인하세요.
COVID-19 팬데믹은 이 질병으로 인한 어려움을 해결하기 위한 몇 가지 흥미로운 복합 소재 기반 솔루션에 영감을 주었습니다. Imagine Fiberglass Products Inc.(캐나다 온타리오주 키치너)는 올해 초 브리검 여성 병원(미국 매사추세츠주 보스턴)에서 설계 및 건설한 폴리카보네이트와 알루미늄으로 제작된 COVID-19 검사소에서 영감을 받았습니다. Imagine Fiberglass Products Inc.(캐나다 온타리오주 키치너)는 유리 섬유 강화 복합 소재를 사용하여 자체적으로 더 가벼운 버전을 개발했습니다.
이 회사의 IsoBooth는 하버드 의대 연구진이 처음 개발한 디자인을 기반으로 합니다. 이 기기는 임상의가 환자와 분리된 상태로 서서 장갑을 낀 외부 손으로 면봉 검사를 실시할 수 있도록 합니다. 부스 앞 선반이나 맞춤형 트레이에는 검사 키트, 소모품, 그리고 환자 간 장갑 및 보호 커버 세척을 위한 소독 물티슈 탱크가 구비되어 있습니다.
Imagine Fiberglass 디자인은 세 개의 투명 폴리카보네이트 뷰잉 패널과 세 개의 유색 유리 섬유 로빙/폴리에스터 섬유 패널을 연결합니다. 이 섬유 패널은 추가적인 강성이 필요한 부분에 폴리프로필렌 허니콤 코어로 보강됩니다. 복합 패널은 성형 후 외부에 흰색 겔 코팅을 입힙니다. 폴리카보네이트 패널과 암 포트는 Imagine Fiberglass CNC 라우터로 가공되며, 장갑만 자체 ​​제작됩니다. 부스 무게는 약 90파운드(약 44kg)이며, 두 사람이 쉽게 운반할 수 있고, 깊이는 33인치(약 76cm)이며 대부분의 표준 상업용 도어에 맞게 설계되었습니다. 이 응용 분야에 대한 자세한 내용은 "유리 섬유 복합재를 사용한 더 가벼운 COVID-19 테스트 벤치 설계"를 참조하십시오.
CompositesWorld에서 매년 발행하는 SourceBook Composites Industry Buyer's Guide의 대응판인 온라인 SourceBook에 오신 것을 환영합니다.
복합소재기술개발회사의 첫 번째 V자형 상업용 저장탱크는 압축가스 저장 분야에서 필라멘트 와인딩의 성장을 예고합니다.