The specialty company DSM is an international company that is expanding and innovating in the field of life science products, performance materials and chemicals. DSM’s main markets are the pharmaceutical, automotive/transport, food and E&E industries. In terms of market share, DSM ranks among the top three with 75% of its activities, either on a global scale (with almost 60% of its activities) or on a regional scale (15%). 1

Ren, hög kvalitétsprocess för produktion av GRP Rob van de Laarschot Technical Manager Benelux & Scandinavia DSM Composite Resins

Ren process för GRP produktion Euroresins Scandinavia – RTM. 1: Teknik för öppna formar: Val av polyester kan påverka styrenemissionen 2: Teknik för slutna formar: Utvärdering av möjligheter 3: Kvalité av ytor & bättre osmosis resistens

Val av Polyester kan påverka styrenemissionen Öppna formar: Reduktion av styrenemission vid källan Statisk (härdning): Använd LSE-polyester Dynamisk (spraying, rolling): Använd polyester med låg styrenhalt Använd specialmunstycke & lågt tryck vid sprutning

Val av Polyester kan påverka styrenemissionen Static & dynamic emission

Dynamisk styrenemission (AVK-method) Inflytande av styrenhalt på dynamisk styrenemission: 42 40 37 30 25

Innehåll: teknik för slutna formar Varför slutna formar Olika typer av processer för slutna verktyg Teori Material Hur ändrar man från öppna formar till slutna Hur erhåller man högkvalitativa ytor? Hur får man hög resistens mot böldpest (osmosis)? Applikationsexempel på tekniker för slutna formar

Mindre exponering av styren för operatörer Mindre styrenemission Varför använda slutna formar Mindre exponering av styren för operatörer Mindre styrenemission Högre och jämnare kvalité Nya designmöjligheter Lägre kostnad

Varför använda slutna formar Lägre exponinering för operatörer Lägre styren emission Högre och jämnare kvalite Nya design möjligheter Lägre kostnad Exponering av styren kan leda till hälsoproblem Framtida lagstiftning i Europa kommer att bli striktare MAC värden kommer att reduceras Ingen lukt, renare arbetsplats, renare process

Varför använda slutna formar Lägre exponinering för operatörer Lägre styren emission Högre och jämnare kvalite Nya design möjligheter Lägre kostnad Styrenemission blir striktare i framtiden TA Luft (Germany) ner från 2.0 kg/hr till 0.5 kg/hr Luktproblem i befolkade områden

Varför använda slutna formar Lägre exponinering för operatörer Lägre styren emission Högre och jämnare kvalité Nya design möjligheter Lägre kostnad Laminattjocklek och konstruktion är konstant Bättre processkontroll Högre glasinnehåll, alltså lättare och starkare material Jämna ytor på båda sidor av produkterna

Varför använda slutna formar Lägre exponinering för operatörer Lägre styren emission Högre och jämnare kvalite Nya designmöjligheter Lägre kostnad Högre glasinnehåll, alltså högre styrka Lägre vikt på produkten Integration av förstärkning,inlägg, sandwichmaterial Armering endast där det behövs

Varför använda slutna formar Lägre exponinering för operatörer Lägre styren emission Högre och jämnare kvalite Nya design möjligheter Lägre kostnad Lägre materialåtgång Lägre mängd spill Lägre ventilationskostnader Lägre kassation

Skillnader mot teknik för öppna formar Att använda slutna formar kräver mer kunskap Noggrannhet är nödvändigt Mer utbildning av operatörer krävs Specialglas behövs Formdesign är viktigt

Olika typer av processer för slutna verktyg RTM (Resin Transfer Moulding) VARI® (Vacuum Assisted Resin Injection) Light RTM Vacuumfilm-technology SCRIMP® Infusion Vacuum bagging Tryckskillnaden får hartsen att flyta Pin Pout

Vad är Light RTM Injektion med en normal honform + en extra fläns för att sluta de båda formhalvorna. Hanformen är ett laminat med ± 3-4 mm tjocklek. Injektion via vakuum och alltid extra hjälp av tryck (± 0.5-1 bar) vid 20-40°C.

Vad är Vakuum injektion med film? SCRIMP, vacuum bagging, infusion, etc Injektion med standard hon form + extra fläns för att sluta de båda formhalvorna. Hanform är en flexibel film t.ex. Synolite 277-80 Injektion via vacuum (20-40°C).

Tryckskillnad och injektionsteknologi Konsekvens: Formkonstruktion beroende av processparametrar Tryck in Tryck ut RTM Övertryck (max 10 bar) Atmospheric VARI ® ; Light RTM (1,2 bar) Undertryck (-0,7 bar) Vacuum injection (Infusion; film)

Darcy´s Law, basen för all injiceringsteknik t = injektionstid ℓ = injektionslängd  = viskositet på harts k = permeability P = tryckskillnad ℓ 2 .  t = 2 . k . P

Injection: Påverkan av viskositet ℓ 2 .  t = 2 . k . P Viskositet på harts Tryckskillnad Permeability Injektionslängd Injektionsstrategi En låg viskositet ger en kort injektionstid Injection experiments with viscosity 180 – 750 mPa.s

Demonstration Påverkan av viskositet 730 mPa.s 350 mPa.s 180 mPa.s

t = Injektion: Tryckskillnader Tryckskillnader ℓ 2 .  t = 2 . k . P Viskositet på harts Tryckskillnader Permeability Injektionslängd Injektionsstrategi En stor tryckskillnad ger en kort injektionstid Men: P minskar under injektionen Kompression av armering påverkar permabilitet Injektions expriment med tryckskillnader

Demonstration: effekter av injektionstryck Absolut tryck: 500 mbar 50 mbar

Demonstration av effekter av tyngdkraft

t = Injektion: permeability ℓ 2 .  t = 2 . k . P Viskositet på harts Tryckskillnader Permeability Injektionslängd Injektionsstrategi En hög permabilitet ger en snabb injektionstid. Hög permabilitet: Rovicore, Unifilo, Multimat, etc Låg permabilitet: CSM, fabrics, etc Injektion: experiment med råvaror med olika permabilitet

Demonstration: effekt på Permeability CSM Multimat Unifilo Fabrics

Permeability hos olika material Jämförelsedata ℓ 2 .  t = 2 . k . P

Demonstration: påverkan av slanglängd Diameter 10 mm 4 mm 4 mm Längd 1 m 1 m 2 m

t = ℓ 2 .  2 . k . P Injektion: strategi Cirkular injektionspanel Påverkan av injektionsstrategi ℓ 2 .  t = 2 . k . P 60 minutes 15 minutes

Demonstration av injektionsstrategi

kombination av material Sandwichlaminat Väv Balsa med flyt kanaler fabric Laminat med flythjälpmedel Flythjälp

Injektion : Injektionslängd Injektion panel inflytande av injektionslängd 60 min 15 min 4 min ℓ 2 .  t = 2 . k . P 1000 mm 500 mm Injection kanal

Material Harts (Polyester) Armering Kärnmaterial Utrustning DSM Composite Resins produkt program Härdningssystem Armering Glasmattor, Rovicore, Multimat etc Kärnmaterial Balsa, Soric, PVC skum, etc Utrustning Vakuumutrustning Film, bleeders, breathers, ventiler, anslutningar, etc

Produkter DCPD: Synolite 1967-N-1 / X-1 / X-2 Synolite 0175-N-1 Ortho Synolite 2503-X-5 / X-6 / X-7 Synolite 1408-G-1 Vinylester Atlac E-Nova FW 2045 Atlac E-Nova FW 1045 with ± 9% styrene

Sammanfatning egenskaper Solid content in % Viscosity In mPa.s (23°) Gel time in min. (25°C) Synolite 1967-N-1 / X-1/ X-2 (1.5% NL49P + 2% But.M-50) 61-64 160-180 11-14 Synolite 0175-N-1 64-67 330-430 ± 18 Synolite 1408-G-1 ( 2% But.M-50) ± 57 170-190 10 Synolite 2503-X-6 (3% But. M-50) 53-55 155-175 21-24 Synolite 2503-X-7 (2% But.M-50) 53.5-55.5 15-18 Atlac E-Nova FW 2045 and Atlac E-Nova FW 1045 (+ 9% styrene) ± 55 ± 180 On request

Armering Viktiga egenskaper för armering: God formbarhet God permeability Ingen fiberförlust Standard CSM inte speciellt lämpad (låg permabilitet, fiberförlust) Vävar användes oftast i kombination med flythjälpmedel Mest använda material: Kontinuerliga mattor (mest använda med flythjälpmedel) Combimattor (kombination av WR och sydda CSM) Rovicore, Multimat Specialvävar (flerlager, multiaxials, braidings, etc)

Användes för styva, lätta konstruktioner Kärnmaterial Användes för styva, lätta konstruktioner Typer: Trämaterial Balsa trä PVC skum (Airtech, Airex, DIAB) PUR skum Coremat, Soric (Lantor)

Kärnmaterial: Viktigt att tänka på 1: Gör en flytkanal på toppen och underkanten av kärnan 2: skär kanter till 30 – 45° vinkel för att undvika luft fickor och krympmärke Polyester kanal Krymp 3: Kärnmaterial måste vara krympstabilt

Vakuumutrustning En liten vakuum pump är tillräckligt Film anslutning Hand vakuum pump Tryck mätare Slangar och ventiler

Fyllmedel kalciumcarbonate Aluminium tri hydroxide Samma som för sprutning och handuppläggning kalciumcarbonate Aluminium tri hydroxide partikelstorlek viktigt pga filtreringseffekt. (gnmsnitt ± 4-8 micron, t.ex. Martinal ON 908) BYK A560 (0.3% on polyester) och W909 (1% på fyllmedel)kan användas i fyllda system för att förbättra ytkvalité, vätning och avluftning

Hur ändrar man från öppna formar till slutna Inventering Vilka önskemål ? Vilka problem/ vilka begränsningar? Forskning och utveckling Lösningar, problem och begränsningar Injektionstester Liten skala - materialval full skala – enkla formar full skala – segment/ produkt Injektionsutförande

Conyplex 1996 Injektion Contest 55 4,5 m bred 16 m längd 2,5 m hög Hur injicerar man Kan vi injicera med den höjden ?

Möjligheter Uppåt Neråt åt sidan

Injektion vänd panel

Val av injektionsmetod

Produktion: sekvens av en Contest 55 (1)

Produktion: sekvens av en Contest 55 (2)

Produktion: sekvens av en Contest 55 (3)

Jämförande beräkning Courtesy: Chomarat

Processer att jämföras: Process: Jämförelse Processer att jämföras: Hand uppläggning Spray-up Light RTM Jämförande parametrar: Råmaterial Arbetskostnad NB: Jämförelsen är gjord på samma produkt, medium svårighet:Fordons detalj (1.5m2)

Processjämförelse: Testprodukt

Råmaterial: sammanställning

Råmaterial jämförelse / kostnads jämförelse (jämförelse med handuppläggning)

Arbetskostnad Ytbeläggning Finishing Avformning Injektion / SU / HLU Cutting glass Application gelcoat Preparation mould

Total kostnadsjämförelse (Referens: Hand Lay-up)

Viktiga synpunkter Absolut läckagefria injektionspunkter ± Samma diameter på ingående system Ändra inte vakuum för fort under pågående injektion Injektionsvakuum normalt ± 0.5-0.8 bar Vakuumnivå vid avstängning för ligth RTM formar = > maximum Minimum skumdensititet ± 40kg/m3 Mattor som Rovicore är svåra att använda med injicering under film (komprimeras)

Viktiga synpunkter Temperatur viktigt vid lagring av polyester (viskositet på låg styren - innehållande polyestrar är mycket känsliga för temperatur diff.) Modifiera härdsystem, i förhållande till temperatur. Gel tid ± 5-15 minuter längre än injektionstiden Efter inblandning av peroxid, avvakta så luft hinner avgå Insugsslangar får inte sluta sig själv (mjuka slangar) När Polyestermatning är stängd, måste systemet vara 100% läckagefritt. Stäng nära formuttaget.

Viktiga synpunkter Polerad toppform (light RTM) ökar antalet möjliga avformnigar Temperatur i toppformen . ± 65°C Temperatur vid filmteknik är högre än i jämförelse med med Light RTM När fyllmedel används, är det viktigt med en enhetlig blandning. Intaget kan slutas när formen är fylld, när film brukas kan man inte reducera vakuumet för lågt

Viktiga synpunkter Runners kan ge en dålig ytkvalité (krymp). Sydda mattor ger en bättre ytkvalité och mindre krymp jämfört med vävda mattor. Gelcoat och formpolyester skall ha en HDT på minst 90°C. Det mesta av polyestervolymen kommer att injiceras genom kanalen runt formen. När tryck användes vid Lätt RTM ,måste vakuum sättas på efter att kanalen runt formen är fylld.

Synpunkter - 1 DCPD baserade polyestrar har en mer komplicerad avformning när där är direktkontakt med formen. (undantaget när hanformen är en film). DCPD baserade polyestrar ger en bättre ytkvalité jämfört med orto/iso polyestrar. Vinylesterhartser är framförallt till användning för hanformar till Ligth RTM (efter en VE gelcoat).

Synpunkter - 2 Konstant temperatur i lokalen är viktigt. Låg investeringskostnad, men investering i tid är nödvändigt. Mycket viktigt att registrera alla detaljer.

Yt Kvalite Bästa ytkvalité får man genom att: korrekt härdning på gelcoat innan man applicerar nästa lager hög genomhärdning på gelcoat + laminat innan nästa avformning använda barriärlager ATLAC 580 ACT använda ytmatta använda låg TEX CSM ingen överlappning inga hartsrika områden använd sydda mattor (inga vävda mattor) använd DCPD baserade polyestrar (eller vinylestrar) god genomhärdnig med korrekt topptemperatur använd fyllmedel goda formar med bra ytor God ytkvalité med filmteknik, är besvärligare pga kompression av glaset ( högt tryck)

Exampel på laminatuppbyggnad med hög ytkvalité Gelcoat, 800 µm, e.g. Oldopal 792 – 5417, Scandic line - BüFa Barriercoat, 500 µm, e.g. Oldopal 791-6001- BüFa Saercore 600 g/m2 PP flowmat 600 g/m2 Saertex Tissue Continuous mat 600 g/m2 CSM 450 g/m2 Resin: DCPD-resin Synolite 1967-N-1 }

Effekt av härdning på ytkvalité Inflytande av efterhärdning Härdning vid rumstemperatur = efterhärdning efter av formning = krymp / krympmärke Efterhärdning i formen (t.ex. 5 tim. 50°C) = efterhärdning med stöd av formen = mindre krymp efter avformning It is all about when you let the product shrink Efterhärdning i formen ger den bästa ytan!

Jämförelse av polyestersystem som motstår osmosis (böldpest) (Acclererad test för att utvärdera osmosis QCT at 60oC) System 1: Iso/npg gelcoat, härdad tjocklek 0.4 mm Ortho-polyester i buffert-laminat 1x300 g/m2 Ortho-polyester i strukturellt laminat 2x450 g/ m2 System 2: Iso-polyester i buffert-laminat 1x300 g/ m2 Ortho-polyester i strukturellt laminat 2x450g/ m2 System 3: Atlac 580 ACT buffert-laminat 1x300 g/ m2 Ortho-polyester strukturellt laminat 2x450g/ m2

Injektion Var inte rädd för det!