प्री-प्रेग

प्री-प्रेग एक समग्र सामग्री है जो पूर्व-संसेचित फाइबर-प्रबलित कंपोजिट और आंशिक रूप से संसाधित (रसायन विज्ञान) बहुलक मैट्रिक्स, जैसे एपॉक्सी या फिनोल फॉर्मल्डेहाइड राल, या यहां तक ​​​​कि तरल रबड़ या राल के साथ मिश्रित थर्माप्लास्टिक  से बना है। तंतु अधिकांश एक बुनाई का रूप ले लेते हैं और मैट्रिक्स का उपयोग निर्माण के समय उन्हें एक साथ और अन्य घटकों से जोड़ने के लिए किया जाता है। आसान संचालन की अनुमति देने के लिए थर्मोसेटिंग पॉलिमर मैट्रिक्स केवल आंशिक रूप से ठीक किया जाता है; इस बी मंचन सामग्री को पूर्ण व्यवहार को रोकने के लिए शीत संग्रहण की आवश्यकता होती है। बी-चरण प्री-प्रेग को हमेशा ठंडे क्षेत्रों में संग्रहित किया जाता है क्योंकि गर्मी पूर्ण पोलीमराइजेशन को तेज करती है। इसलिए, प्री-प्रीग से निर्मित समग्र संरचनाओं को ठीक करने के लिए अधिकतर ओवन या आटोक्लेव (औद्योगिक) की आवश्यकता होगी। प्री-प्रीग सामग्री के पीछे मुख्य विचार फाइबर के साथ एनिसोट्रॉपिक यांत्रिक गुणों का उपयोग होता है, जबकि बहुलक मैट्रिक्स फाइबर को एक ही प्रणाली में रखते हुए भरने के गुण प्रदान करता है।

प्री-प्रेग किसी को एक सपाट काम करने योग्य सतह पर या एक औद्योगिक प्रक्रिया में तंतुओं को संसेचन करने की अनुमति देता है, और फिर बाद में संसेचन तंतुओं को एक आकार में बनाता है जो गर्म इंजेक्शन प्रक्रिया के लिए समस्याग्रस्त सिद्ध हो सकता है। प्री-प्रेग भी किसी को भारी मात्रा में फाइबर लगाने की अनुमति देता है और फिर इसे बाद में ठीक करने के लिए एक विस्तारित अवधि के लिए ठंडे क्षेत्र (20 डिग्री सेल्सियस से नीचे) में संग्रहीत करता है। यह प्रक्रिया गर्म इंजेक्शन प्रक्रिया की तुलना में समय लेने वाली भी हो सकती है और पूर्व-पूर्व तैयारी के लिए अतिरिक्त मूल्य सामग्री आपूर्तिकर्ता के स्तर पर है।

आवेदन के क्षेत्र
इस विधि का उपयोग विमानन उद्योग में किया जा सकता है। सिद्धांत रूप में, प्री-प्रेग में संसाधित बैच आकार होने की संभावना है। फाइबर ग्लास के विमान में उच्च प्रयोज्यता होने के बावजूद विशेष रूप से छोटे विमान मोटर्स कार्बन फाइबर उच्च दर पर इस प्रकार के उद्योग में कार्यरत हैं, और इसके लिए मांग बढ़ रही है। उदाहरण के लिए, एयरबस A380 का लक्षण वर्णन एक द्रव्यमान अंश के माध्यम से किया जाता है। यह द्रव्यमान अंश लगभग 20% है, और एयरबस A350XWB कार्बन फाइबर प्री-प्रेग के लगभग 50% के द्रव्यमान अंश से है। 20 से अधिक वर्षों से एयरबस बेड़े के एयरफॉइल में कार्बन फाइबर प्री-प्रेग का उपयोग किया गया है।

स्वचालित टेप ले-अप और स्वचालित फाइबर प्लेसमेंट जैसी अन्य विधियों की तुलना में ऑटोमोटिव उद्योग में प्री-प्रेग का उपयोग अपेक्षाकृत सीमित मात्रा में किया जाता है। इसके पीछे मुख्य कारण प्री-प्रेग फाइबर के साथ-साथ सांचों में उपयोग होने वाले यौगिकों की सापेक्ष उच्च लागत है। ऐसी सामग्रियों के उदाहरण थोक मोल्डिंग यौगिक (बीएमसी) या शीट मोल्डिंग यौगिक (एसएमसी) हैं।

प्री-प्रेग का उपयोग
ऐसे कई उत्पाद हैं जो प्री-प्रेग की अवधारणा का उपयोग करते हैं जिनमें से निम्नलिखित है।


 * मोटरस्पोर्ट
 * स्पेसफेयरिंग
 * खेल सामग्री
 * नाव चलाना
 * ऑर्थोटिक्स के साथ-साथ कृत्रिम अंग  में आर्थोपेडिक विधि
 * इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में बहुपरत सर्किट बोर्डों में एक मध्यवर्ती परत के रूप में और विद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर के लिए इन्सुलेट सामग्री के रूप में
 * पवन टर्बाइनों में रोटर ब्लेड

प्रायुक्त फाइबर प्रकार
ऐसे कई फाइबर प्रकार हैं जो प्रीइम्प्रेग्नेटेड फाइबर की तैयारी के लिए उत्कृष्ट उम्मीदवार हो सकते हैं। इन उम्मीदवारों में सबसे सामान्य फाइबर निम्नलिखित फाइबर हैं।
 * ग्लास फाइबर
 * ग्लास क्लोथ
 * बेसाल्ट फाइबर
 * कार्बन फाइबर
 * अरामिड फाइबर

मैट्रिक्स
एक मैट्रिक्स प्रणाली को उनके सख्त तापमान और राल के प्रकार के अनुसार अलग करता है। व्यवहार तापमान कांच के संक्रमण तापमान और इस प्रकार ऑपरेटिंग तापमान को बहुत प्रभावित करता है। सैन्य विमान मुख्य रूप से 180 ° C प्रणाली का उपयोग करते हैं

रचना
प्रीपरग मैट्रिक्स में कुछ स्थितियों में एक त्वरक में राल और हार्डनर का मिश्रण होता है। -20 डिग्री सेल्सियस पर फ्रीजिंग राल को हार्डनर के साथ प्रतिक्रिया करने से रोकता है। यदि ठंडी सांकल बाधित हो जाती है, तो प्रतिक्रिया प्रारंभ हो जाती है और प्री-प्रेग अनुपयोगी हो जाता है। उच्च तापमान वाले प्री-प्रेग भी हैं जिन्हें कमरे के तापमान पर एक निश्चित समय के लिए संग्रहीत किया जा सकता है। इन प्री-प्रेगों को केवल ऊंचे तापमान पर आटोक्लेव में ठीक किया जा सकता है।

राल प्रकार
यह मुख्य रूप से एपॉक्सी राल पर आधारित रेजिन का उपयोग किया जाता है। विनील एस्टर-आधारित प्री-प्रेग भी उपलब्ध हैं। चूंकि विनाइल एस्टर रेजिन को अमीन त्वरक या कोबाल्ट के साथ पूर्व-त्वरित होना चाहिए, कमरे के तापमान पर उनका प्रसंस्करण समय एपॉक्सी-आधारित प्री-प्रेग से कम होता है। उत्प्रेरक (हार्डनर्स भी कहा जाता है) में मिथाइल एथिल केटोन पेरोक्साइड (एमईकेपी), एसिटाइल एसीटोन पेरोक्साइड (एएपी) या साइक्लोहेक्सानोन पेरोक्साइड (सीएचपी) जैसे पेरोक्साइड सम्मिलित हैं। विनील एस्टर राल उच्च प्रभाव तनाव के तहत प्रयोग किया जाता है।

राल गुण
राल और फाइबर घटकों के गुण व्यवहार के समय वीबीओ (वैक्यूम-बैग-ओनली) प्री-प्रेग माइक्रोस्ट्रक्चर के विकास को प्रभावित करते हैं। सामान्यतः, चूंकि, फाइबर गुण और फाइबर बेड आर्किटेक्चर मानकीकृत होते हैं, जबकि मैट्रिक्स गुण प्री-प्रेग और प्रक्रिया विकास दोनों को चलाते हैं। राल गुणों पर माइक्रोस्ट्रक्चरल विकास की निर्भरता, इसलिए, समझना महत्वपूर्ण है, और कई लेखकों द्वारा इसकी जांच की गई है। सूखे प्री-प्रेग क्षेत्रों की उपस्थिति कम चिपचिपाहट रेजिन की आवश्यकता का सुझाव दे सकती है। चूंकि, रिडगार्ड बताते हैं कि वीबीओ प्री-प्रेग प्रणाली घुसपैठ को रोकने के लिए व्यवहार के प्रारंभिक चरणों में अपेक्षाकृत चिपचिपा रहने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और पर्याप्त शुष्क क्षेत्रों को वायु निकासी के लिए बने रहने की अनुमति देते हैं। क्योंकि वीबीओ प्रणाली से हवा निकालने के लिए उपयोग किए जाने वाले कमरे के तापमान वैक्यूम होल्ड को कभी-कभी घंटों या दिनों में मापा जाता है, यह राल चिपचिपाहट के लिए महत्वपूर्ण है कि वह 'ठंडे प्रवाह' को रोक सके, जो समय से पहले हवा निकासी मार्गों को सील कर सकता है। चूंकि, समग्र चिपचिपापन प्रोफ़ाइल को व्यवहार के तापमान पर पर्याप्त प्रवाह की अनुमति भी देनी चाहिए जिससे प्री-प्रेग को पूरी तरह से लगाया जा सके, ऐसा न हो कि अंतिम भाग में व्यापक शुष्क क्षेत्र बने रहें। इसके अतिरिक्त, बॉयड और मैस्केल तर्क देते हैं कि कम समेकन दबावों पर बुलबुला गठन और विकास को रोकने के लिए, प्री-प्रेग की चिपचिपाहट और लोचदार विशेषताओं दोनों को व्यवहार के समय सामना किए जाने वाले विशिष्ट प्रसंस्करण पैरामीटरों के साथ ट्यून किया जाना चाहिए, और अंततः यह सुनिश्चित करना चाहिए कि प्रायुक्त दबाव का अधिकांश भाग राल में स्थानांतरित हो जाता है। कुल मिलाकर, वीबीओ रेजिन के रियोलॉजिकल विकास को फंसे हुए गैसों और अपर्याप्त प्रवाह के कारण होने वाली आवाज दोनों की कमी को संतुलित करना चाहिए।

प्रसंस्करण
कमरे के तापमान पर राल बहुत धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है और यदि जमे हुए वर्षों तक स्थिर रहेगा। इस प्रकार, प्री-प्रेग को केवल उच्च तापमान पर ही ठीक किया जा सकता है। उन्हें गर्म दबाने वाली विधि या आटोक्लेव विधि से संसाधित किया जा सकता है। दबाव के माध्यम से दोनों विधियों में फाइबर आयतन अंश बढ़ाया जाता है।

आटोक्लेव विधि से सर्वोत्तम गुणों का उत्पादन किया जा सकता है। दबाव और निर्वात के संयोजन से बहुत कम वायु समावेशन वाले घटकों का निर्माण होता है।

व्यवहार के बाद तड़के की प्रक्रिया की जा सकती है, जो पूर्ण क्रॉसलिंकिंग के लिए कार्य करती है।

सामग्री अग्रिम
ऑटोक्लेव कम्पोजिट मैन्युफैक्चरिंग में नवीनतम प्रगति|ऑटोक्लेव से बाहर (ओओए) प्रक्रियाएं समग्र संरचनाओं के लिए प्रदर्शन में सुधार और लागत कम करने का संकल्प करती हैं। वायुमंडलीय दबावों के लिए वैक्यूम-बैग-ओनली (वीबीओ) का उपयोग करते हुए, नई ओओए प्रक्रियाएं एयरोस्पेस प्राथमिक संरचनाओं के लिए आवश्यक 1 प्रतिशत से कम शून्य सामग्री देने का वादा करती हैं। वायु सेना अनुसंधान प्रयोगशाला में सामग्री वैज्ञानिकों के नेतृत्व में, विधि बड़े संरचना के आटोक्लेव बनाने और स्थापित करने की लागत को बचाएगी ($100M नासा में बचाया गया) और 100 विमानों के छोटे उत्पादन को आर्थिक रूप से व्यवहार्य बनाने में सहायता करती हैं।

यह भी देखें

 * समग्र सामग्री
 * कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक
 * आटोक्लेव समग्र निर्माण से बाहर