アラミド繊維の表面改質に真空乾燥炉が必要なのはなぜですか？ボイドをなくし、接着力を高めます。

真空乾燥炉の重要な必要性は、アラミド繊維の吸湿性にあります。アラミド繊維は、環境からかなりの量の水分を自然に吸収します。表面改質が行われる前に、これらの繊維を完全に脱水して、水が化学結合を妨げたり、樹脂硬化プロセス中に構造的欠陥を引き起こしたりするのを防ぐ必要があります。

真空乾燥は、繊維の細孔から効果的に水分を除去することにより、蒸気誘発ボイドの形成を防ぎ、改質剤にとってきれいな表面を確保し、最終的に繊維と樹脂間の必要な界面せん断強度を確保します。

物理的な課題：水分とボイド

一部の強化材とは異なり、アラミド繊維は湿度に対して不活性ではありません。多孔質であり、周囲の空気から積極的に水を吸収します。

この水分が除去されない場合、繊維の構造内に閉じ込められたままになります。この潜在的な水分は、複合材の完全性にとって主な敵です。

複合材の硬化プロセス中、温度は大幅に上昇します。アラミド繊維に閉じ込められた水は蒸気に変わります。

蒸気は液体水よりもはるかに大きな体積を占めるため、内部圧力が生成されます。これにより、硬化マトリックス内にボイドまたは気泡が形成され、これらは応力集中点として機能し、最終的な部品を弱めます。

希土類溶液やエピクロルヒドリンなどの表面改質剤は、効果的に反応するために繊維表面との直接接触に依存しています。

水分は物理的および化学的な障壁として機能します。繊維の細孔が水分子で満たされている場合、改質剤は分子レベルで繊維表面に浸透したり結合したりできません。

表面改質の目標は、界面せん断強度として知られる、繊維と樹脂間の「グリップ」を改善することです。

真空乾燥炉は、繊維が化学的に受け入れやすいことを保証します。高温（通常約110°C）で繊維を脱水することにより、表面は最大の化学反応性と機械的インターロッキングのために準備されます。

熱だけでは繊維を乾燥させることができますが、深い細孔から水分を完全に排出するには、危険なほど高い温度が必要になることがよくあります。

真空環境は水の沸点を下げます。これにより、より穏やかな温度で繊維の隙間から水分を効果的に除去できます。

真空を使用すると、繊維の損傷のリスクが軽減されます。酸素の存在下での過度の熱は、表面酸化や繊維固有の機械的特性の劣化につながる可能性があります。

真空を使用することで、複合材がまだ製造されていない段階で引張強度を損なう可能性のある熱的極限にアラミドをさらすことなく、深い乾燥を実現できます。

アラミド繊維の表面改質で最適な結果を保証するために、プロセスを特定のパフォーマンス要件に合わせます。

構造的完全性が最優先事項の場合：蒸気発生が複合材の剥離の主な原因であるため、ボイド形成を排除するために真空乾燥を優先します。
化学結合が最優先事項の場合：エピクロルヒドリンなどの改質剤が反応できるように、細孔を完全にクリアするために、真空下で少なくとも110°Cに達する乾燥サイクルを保証します。
繊維の保存が最優先事項の場合：温度を注意深く監視します。真空により、繊維を劣化させる熱的限界を超えることなく効果的に乾燥できます。

信頼性の高い接着は、きれいな無水基材から始まります。そのため、真空乾燥は高性能複合材製造において、必須の最初のステップとなります。

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Azira Muratovna Yermakhanova, Berdiyar Baiserikov. Investigation of dielectric and strength properties of organoplastics. Review. DOI: 10.31643/2022/6445.33

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Solution ナレッジベース .