12米游艇真空导入技术讨论

  经过数十年的发展,玻璃钢材料已在中小型船艇建造上得到了大量应用,近又在渔船上应用,工艺也由较早使用的手工糊制,真空导入工艺(Vacuum Infusion Process),简称VIP,在模具上铺“干”增强材料(玻璃纤维,碳纤维,夹心材料等),然后铺真空袋,并抽出体系中的空气,在模具型腔中形成一个负压,利用真空产生的压力把不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维积层中,让树脂浸润增强材料后充满整个模具,制品固化后,揭去真空袋材料,从模具上得到所需的制品。VIP采用单面模具(就象通常的手糊和喷射的模具)建立一个闭合系统。真空导入工艺公诸于世很久了, 这个工艺在1950出现了记录了。然而,直到近几年才得到了发展。由于这种工艺是由国外引入,所以在命名上有多种称呼,真空导入,真空灌注,真空注射。
  理论  真空导入工艺能被广泛的应用,有其理论基础的,这就是达西定律(Darcy’s Law) t =ℓ 2η/(2 k ΔP )
  t 是导入时间,由四个参数来决定。 η-树脂粘度,从公式上可以看出所用树脂的粘度低,则所需导入时间就短,因此真 空导入所用的树脂粘度一般不能太高。这样可以使树脂能够快速的充满整个模具。-注射长度,指的树脂进料口与到达出料口的之间的距离,距离长当然所需的时间亦长。   ΔP-压力差, 体系内与体系外压力差值越大,对树脂的驱动力也越大,树脂流速越 快,当然所需导入时间也越短。  k = 渗透性,指玻纤,夹心材料等对树脂浸润好坏的参数。k值大说明浸润好,象连续毡,多向毡要比方格布,短切毡易被树脂浸润。因此为了使得树脂在增强材料被压实的情况下能方便的充满体系,一般会人为设置一些导流槽,比如在夹心泡沫上下打孔等。
  步:准备模具
  和其它积层工艺一样,对VIP 来说高质量的模具也是必须的。表面要有较高的硬度和较高的光泽,并且模具边缘至少保留15 厘米,便于密封条和管路的铺设。对模具进行清理干净,然后打脱模蜡或抹脱模水。
  第二步: 喷胶衣
  施工胶衣面可以根据制品的要求,可以用产品胶衣和打磨胶衣,选用类型有邻苯,间苯和乙烯基。用手刷和喷射的方法施工胶衣。
  第三步:增强材料铺设
  选用增强材料-玻璃纤维,碳纤维,夹心材料…这要依据制品强度要求来定,对于VIP 要多考虑几点。虽然所有织物都可以用,但不同的材料和织法会影响树脂流速。
  第四步:真空袋材料铺设
  先铺上脱模布,接着是导流布,后是真空袋。在合上真空袋之前,要仔细考虑树脂和抽真空管路的走向,否则有的地方树脂会无法浸润到。铺设时要非常小心,以免一些尖锐物刺破真空袋。
  第五步:抽真空
  铺完这些材料后,夹紧各进树脂管,对整个体系抽真空,尽量把体系中空气抽空,并检查气密性,这一步很关键,如有漏点存在,当树脂导入时,空气会进体入体系,气泡会在漏点向其它地方渗入,甚至于有可能整个制品报废。
  第六步:脱模
  树脂凝胶固化到一定程度后,揭去真空袋材料。从模具上取出制品并进行后处理。
  真空树脂导入工艺,其优点如下:
  (1)产品性能优良,成品率高。在同样原材料的情况下,与手糊构件相比,真空树脂导入工艺成型构件的强度、刚度及其他物理性能可提高30-50%以上。
  (2)产品质量稳定,重复性好。构件有相对恒定的树脂比,一般在30-50%,因此产品性能的均匀性和重复性比手糊工艺产品好,缺陷少。
  (3)抗疲劳性能提高,可减轻结构重量。由于制品纤维含量高,空隙率低,尤其是层间强度的提高,大大提高了产品的抗疲劳性能,在轻度或刚度要求相同的情况下,真空导入工艺的制品减轻结构强度。
  (4)环境友善。真空导入工艺是一种闭模工艺,挥发性有机物和有毒空气污染物均被局限于真空袋中,VOC排放不超过5ppm的标准,也大大改善了操作人员的工作环境。
  (5)产品整体性好。真空树脂导入工艺可同时成型加强筋、夹芯机构及其它嵌件,提高了产品的整体性。
  (6)减少原材料使用,减少用工。比手糊工艺可节约劳动力50%以上。
  (7)制品精度好。真空树脂导入工艺产品的尺寸精度优于手糊制品,在同样的铺层下,厚度为手糊制品的2/3.
  当然目前真空树脂导入工艺也有一定的缺点:
  (1)准备工序时间较长而且较为复杂。(2)生产成本较高,并产生较多的废料。(3)工艺制造有一定的风险。
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