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环绕着音乐的碳纤维增强塑料板

来源:荣格-《国际复材技术商情》 发布时间:2021-06-10 798
化工塑料橡胶塑料加工设备模具及零件材料处理、计量与检测原料及混合物添加剂及母粒其他增强塑料 技术前沿应用及案例
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重量在这里特别重要,因为音乐中心具有13个可移动部分,使交响乐可以通过使用几个面板或创建一个几乎完整的圆型来适应空间和声音。

在美国西雅图交响乐团新的Octave 9 Raisbeck音乐中心,观众被碳纤维增强塑料(CFRP)板支撑的圆形外壳所包围,使他们沉浸在现场音乐、环绕视频投影以及响应音频和声学的多重感官体验中。这座占地2500平方英尺的音乐中心于2019年2月开放,专为交响乐团提供近距离表演、教育项目和社区参与而设计。这些碳纤维增强塑料板是亚克力板的轻质替代品,它们由废弃的碳纤维环氧预浸料制成,并用黑胡桃木单板作为饰面。


西雅图LMN建筑事务所负责Octave 9项目的设计师斯科特•克劳福德(Scott Crawford)解释说:“我们被指定使用一种3/8英寸厚的亚克力板,但问题是,它们非常重。”他回忆起曾看到一种CFRP木贴面样品,Crawford认为使用CFRP木贴面板能很好地与大厅现有的木结构相匹配,同时还能够显著减轻整个结构的重量。


重量在这里特别重要,因为音乐中心具有13个可移动部分,使交响乐可以通过使用几个面板或创建一个几乎完整的圆型来适应空间和声音。每个部分均包括一个CFRP背衬的黑胡桃木贴面外板和一个内部亚克力视频屏幕面板。面板安装在轮子钢架的两侧,因此可以很轻松地移动。


这些面板是由华盛顿州的复合材料回收技术中心(CRTC)制造的。这是一家致力于开发先进复合废弃材料产品的非营利组织。这种材料在华盛顿非常丰富,据华盛顿生态部门(Washington Department of Ecology)称,每年大约有900吨制造碳纤维复合材料的废料被送往垃圾填埋场。回收中心估计,其中包括约500吨未固化的碳纤维预浸料。


回收技术中心从包括东丽(Toray )CMA和波音公司在内的一些公司采购CFRP预浸料。当制造商从其冷冻机清除过期的预浸料坯或由于外观缺陷(例如,卷筒中缺少纤维或薄片)而丢弃材料时,就会产生废料。材料供应商还会丢弃生产运行结束时剩余的部分CFRP预浸料卷。回收中心的材料工艺工程师Erik Poulin说:“这很普遍,特别是在全幅辊上。在一系列生产运行结束后,他们会把剩余的材料堆积到一卷上,然后将其报废。”
Poulin说,再生的预浸料(例如Octave 9项目中使用的预浸料)保留了其大部分特性,可以很好地固化,并且通常看起来就像原始的材料。他说:“只要您不需要航空航天那样的高要求,它仍然是一种非常漂亮的材料。”


Octave 9面板采用准各向同性铺层,标准真空装袋工艺和250华氏度的烤箱固化120分钟,由回收的单向Toray碳纤维环氧预浸料制成。然后使用水射流将10×10英尺的面板裁剪到最后7.5×8英尺的尺寸。“水射流给它一个很好的表面处理,我们也能够非常精确地插入(用于紧固件的)孔模式,这对他们来说使装配变得轻而易举。”Poulin说道。将黑色胡桃木贴面染色,以使其与音乐厅中的现有木材相匹配,接下来用贴面锯将其切成一定形状,然后用接触水泥将其粘合到CFRP面板上。


面板的尺寸带来了一些挑战。Poulin说:“对于我们这样规模的公司而言,很少要做10×10英尺的零件。这些都是很大的零件,具有良好的装饰性,不过在整个部分压实是很棘手的。”对CRTC来说,在这样的大型面板上应用贴面也是一种新的体验。


Crawford说,与最初指定的亚克力板相比,CFRP板具有许多优势。最重要的是减轻了重量。 通过计算得出,重30磅的CFRP实木贴面板可减少83%的重量,从而使其更易于安装和移动。CFRP板还增加了抗剪强度,加强了整个结构,并减少了将这些部分带轮穿过大厅时的弹跳和振动。1.4毫米厚的面板也可以弯曲成一定形状,从而无需昂贵的弯曲模具。“碳纤维和木质贴面的整个组件足够灵活,以至于可以将其弯曲以适合框架的背面,从而降低了整体成本。”他强调说。


使用废预浸料也降低了成本,让设计人员可以考虑碳纤维增强塑料。Crawford说:“在建筑中使用复合材料面临的最大挑战之一是材料的前期成本,通常情况下,如果你不能从轻质或耐腐蚀性中获得显著的好处,那么很难真正实施起来。但在这种情况下,由于回收中心得到了这些材料并将其重复使用,从而降低了初始成本,因此使我们更有可能进行深入探索。”


Poulin也强调了成本上的节省。他表示:“转换到碳纤维是非常独特的想法,而且仍在预算之内。我认为这是最大的收获:我们能够证明使用碳纤维在经济上也是可行的。”


来源:荣格-《国际复材技术商情》


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