Suport Tècnic | Explicació Detallada del Procés de Formació de Fibra de Vidre mitjançant la Tècnica de Col·locació Manual

                                           

I. Projectació i aplicació amb pinzell del gel coat

Per millorar i embelleir la superfície dels productes FRP (plàstic reforçat amb fibra), augmentar-ne el valor, protegir la capa interior de FRP contra l'erosió i estendre la vida útil dels productes, habitualment es forma una capa de gel amb un alt contingut de resina, barrejada amb pasta de pigment, sobre la superfície de treball dels productes. Aquesta capa pot ser resina pura o reforçada amb un suerfície de mat, i rep el nom de capa de gel coat (també coneguda com a capa superficial o decorativa). La qualitat de la capa de gel coat afecta directament l'aparença, la resistència als agents atmosfèrics, a l'aigua i a l'erosió química dels productes. Per tant, s'han de tenir en compte els punts següents en la projectació o aplicació amb pinzell de la capa de gel coat:

(1) A l'hora de preparar la resina de gel coat, cal una barreja a fons, especialment quan s'utilitza pasta de pigment. Una barreja irregular provocarà taques i ratlles a la superfície del producte, cosa que no només afecta l'aparença sinó que també redueix les seves propietats físiques. Per aquest motiu, s'hauria d'utilitzar tant com sigui possible una agitació mecànica, preferiblement amb un agitador que no generi vòrtexos per evitar introduir aire.

(2) Es pot aplicar el gel coat amb una brotxa o amb una pistola d'esprai especial. Durant l'espraiat, s'ha d'afegir un 5-7% d'estirè per ajustar la viscositat de la resina i compensar l'estirè que es perd per volatilització durant el procés d'espraiat.

(3) El gruix de la capa de gel coat s'ha de controlar amb precisió entre 0,3-0,5 mm, normalment es controla mitjançant la massa de gel coat utilitzada per unitat d'àrea, és a dir, la dosis de gel coat és de 350-550 g/㎡, la qual cosa permet assolir els requisits de gruix esmentats anteriorment.

El gruix de la capa de gel coat ha de ser adequat: no ha de ser ni massa prim ni massa gruixut. Si el gel coat és massa prim, pot arribar a no curar completament, i les fibres de vidre del darrere de la capa poden quedar exposades, afectant la qualitat estètica i no aconseguint embellar ni protegir el producte de PRFV. Si el gel coat és massa gruixut, és propens a esquerdat i amb una mala resistència als impactes, especialment sense poder suportar impactes des de la direcció oposada del producte. També una aplicació irregular del gel coat pot causar fàcilment esquerdatures durant el desmolde, a causa de l'esforç intern a la resina provocat pel ritme desigual de curació de la superfície.

(4) El gel coat s'ha d'aplicar de manera uniforme, evitant en la mesura del possible l'acumulació local del mateix.

(5) S'ha de controlar correctament el grau de curació de la capa de gel coat.

La millor manera de comprovar si la capa de gel coat està correctament curada és el mètode del tacte: toqueu la superfície de la capa de gel coat amb un dit net. Si fa una mica de tacte però no enganxina, indica que la capa de gel coat pràcticament ja està curada i es pot portar a terme la següent operació de col·locació per garantir la integritat de la capa de gel coat i la capa posterior.

II. Determinació del Recorregut del Procés

El recorregut del procés està relacionat amb la qualitat del producte, el cost del producte, el cicle de producció (eficiència de producció) i altres factors. Per tant, abans d'organitzar la producció, s'ha d'obtenir una comprensió completa dels requisits tècnics durant l'ús del producte (medi ambient, temperatura, medi, càrrega, etc.), l'estructura del producte, la quantitat de producció i les condicions d'execució. Després d'una anàlisi i recerca, es pot determinar el pla del procés de moldeig. Generalment, s'han de considerar els aspectes següents:

(1) Segons els requisits d'utilització del producte, seleccionar raonablement les matèries primeres i auxiliars, les fórmules i els mètodes de col·locació.

(2) Determinar l'estructura del motlle i el material del motlle segons la forma geomètrica del producte i la quantitat de producció.

(3) Determinar el mètode de curat segons les condicions climàtiques i la urgència de la tasca.

III. Continguts principals del disseny del procés

(1) Seleccionar materials adequats (materials de reforç, materials estructurals i altres materials auxiliars) segons els requisits tècnics del producte. En seleccionar les matèries primeres, s'han de considerar principalment els aspectes següents:
① Si el producte està en contacte amb medis àcids o alcalins, incloent el tipus, la concentració, la temperatura de funcionament i el temps de contacte del medi.
② Si hi ha requisits de rendiment, com ara transmissió de llum i retardant de flama.
③ Pel que fa a les propietats mecàniques, si es tracta de càrrega dinàmica o càrrega estàtica.
④ Si hi ha requisits especials, com ara antifuites.

(2) Determinar l'estructura i el material del motlle.

(3) Selecció del desmol·dant.

(4) Determinar la fórmula de reticulació de la resina i el sistema de curat.

(5) Segons l'espessor i els requisits d'estrènyer donats del producte, determinar el tipus, especificació, nombre de capes i mètode d'apilament dels materials reforçats.

(6) Establir les normatives del procés de moldeig.

IV. Apilament de capes de PRF

L'apilament és un procés important dins del moldeig manual. S'ha d'operar amb cura per garantir rapidesa, precisió, contingut uniforme de resina, absència d'bombolles visibles, impregnació correcta, sense danyar les fibres i superfície plana del producte, per tal d'assegurar la qualitat del producte. La qualitat depèn en gran manera de la pericialitat i l'actitud del treballador. Per tant, tot i que la feina d'apilament és senzilla, no és fàcil fer-ho bé i s'hi ha de prestar molta atenció.

(Ⅰ) Control d'espessor

El control del gruix dels productes de PRF és un problema tècnic que es presenta tant en el disseny com en el procés de producció de la tècnica manual. Quan es coneix el gruix requerit d'un producte, cal realitzar càlculs per determinar el contingut de resina i càrrega, així com l'especificació i el nombre de capes dels materials d'armadura utilitzats. Aleshores, es pot calcular l'aproximació del gruix segons la fórmula següent:

t＝(G1n1＋G2n2＋……)×(0,394＋0,909k1＋0,4×k1k2)

On:
t — gruix calculat del PRF (mm);
G1, G2 — massa superficial d'una tela o manta de diverses especificacions (kg/㎡);
n1, n2 — nombre de capes de tela o manta de diverses especificacions;
0,394 — constant de gruix del material base de fibra;
0,909 — constant de gruix de la resina de polièster;
0,400 — constant de gruix de la càrrega;
k1 — relació del contingut de resina respecte al contingut de fibra de vidre;
k2 — relació del contingut de càrrega respecte al contingut de resina.

(Ⅱ) Càlcul de la dosificació de resina

La dosificació de resina en el FRP és un paràmetre important del procés, que es pot calcular mitjançant els dos mètodes següents:

(1) Calcular segons el principi de ompliment de buits i derivar la fórmula del contingut de gel. Només cal conèixer la massa superficial i el gruix equivalent de la rovella de vidre (el gruix del producte equivalent a una capa de rovella de vidre) per calcular el contingut de gel del FRP.

(2) Calcular determinant primer la massa del producte i després el percentatge en massa de la fibra de vidre:
① Àrea superficial del producte × gruix × densitat del plàstic reforçat amb fibra = massa del producte;
Massa del producte × percentatge en massa de la fibra de vidre = massa de la fibra de vidre;
Massa del producte － massa de la fibra de vidre = massa de la resina.

② Àrea superficial del producte × nombre de capes de fibra de vidre × massa superficial de la fibra de vidre = massa de la fibra de vidre;
Massa de la fibra de vidre ÷ percentatge en massa de la fibra de vidre = massa del producte;
Massa del producte － massa de la fibra de vidre = massa de la resina.

La dosificació de resina necessària per a l'aplicació manual es pot estimar en funció de la massa de fibra de vidre. Si s'utilitza manta de filaments tallats, el seu contingut de gel generalment es controla entre el 65-75%; si es fa servir rovella de vidre com a material reforçat, el contingut de gel generalment es controla entre el 45-55% per garantir la qualitat del producte.

(Ⅲ) Aplicació manual de Rovella de Vidre

Per als productes amb una capa de gel coat, cap impuresa no s'hauria de barrejar amb el gel coat. Abans de l'aplicació manual, s'ha d'evitar la contaminació entre la capa de gel coat i la capa posterior per impedir una mala adhesió entre capes, la qual cosa afectaria la qualitat del producte. La capa de gel coat es pot reforçar amb una manta superficial.

Durant la posada en reserva, cal prestar atenció a l'impregnació de les fibres de vidre amb resina. Primer, cal que la resina infiltri tota la superfície dels feixos de fibra i, després, substitueixi completament l'aire interior dels feixos de fibra per resina. És molt important assegurar-se que el primer estrat del material reforçat estigui completament impregnat de resina i fortament unit, especialment per a alguns productes que s'utilitzaran en condicions de temperatura més elevada. Perquè una impregnació i una unió inadequades deixaran aire al voltant de la capa de gel coat, i aquest aire residual s'expandirà a causa de la calor durant el procés de curat i l'ús del producte, resultant en bombolles.

Durant la posada en obra, primer apliqueu uniformement una capa de resina preparada sobre la capa de gel o sobre la superfície de moldeig mitjançant eines de posada en obra manual com ara pinzells, raclores o rodets d'impregnació. Després, col·loqueu una capa de material reforçat tallat (com ara tires en diagonal, roba fina o malla superficial) i utilitzeu eines de moldeig per a aplanar-la i pressionar-la fermament perquè s'ajusti bé. Cal tenir atenció a eliminar les bombolles d'aire per aconseguir una impregnació completa del vidre. No col·loqueu dues o més capes de material reforçat al mateix temps. Repetiu les operacions anteriors fins que s'assoleixi el gruix dissenyat.

Si les dimensions geomètriques del producte són força complexes, i en alguns llocs no és possible aplanar els materials reforçats i és difícil eliminar les bombolles d'aire, es poden fer servir tisores per tallar aquests llocs i aconseguir una millor adaptació. Cal tenir en compte que els talls de cada capa haurien d'estar desplaçats per evitar una pèrdua d'estructura.

Per a peces amb un determinat angle, es poden utilitzar fibra de vidre i resina per al seu ompliment. Si algunes parts del producte són relativament grans, es poden augmentar l'espessor o reforçar amb nervis en aquells llocs per complir amb els requisits d'ús.

A causa de les diferents direccions de les fibres del teixit, les seves resistències també varien. La direcció i el mètode d'apilament del teixit de fibra de vidre utilitzat haurien de complir els requisits del procés.

(Ⅳ) Tractament de solapament

Les fibres d'un mateix estrat d'apilament haurien de ser tan contínues com sigui possible, evitant talls aleatoris o unions. Tanmateix, a causa de limitacions com la mida i complexitat del producte, això és difícil d'assolir. Durant l'apilament, es pot adoptar l'apilament de cantell, i els solapaments de cada estrat s'hauran de desplaçar fins a assolir l'espessor requerit del producte. Durant l'apilament, s'hauran d'utilitzar eines com ara pinzells, rodets de llana i rodets per eliminar bombolles, per impregnar la resina i extreure les bombolles d'aire.

Si el requisit de resistència és elevat, per garantir la resistència del producte, les dues peces de roba s'haurien de solapar amb una amplada de solapament d'uns 50 mm. Al mateix temps, les posicions de solapament de cada capa s'haurien de desplaçar tant com sigui possible.

(Ⅴ) Col·locació del mata de tall

Quan s'utilitza el mata de tall com a material de reforç, és millor utilitzar rodets d'impregnació de diferents especificacions per a l'operació, ja que els rodets d'impregnació són especialment efectius per eliminar les bombolles d'aire de la resina. Si no es disposa d'aquestes eines i cal utilitzar pinzells per a l'impregnació, s'hauria d'utilitzar el mètode de pintar a punts per aplicar la resina; en cas contrari, les fibres quedarien desordenades i desplaçades, resultant en una distribució desigual i una espessor irregular. Per als materials de reforç col·locats en cantonades internes profundes, si és difícil aconseguir que encaixin bé amb pinzells o rodets d'impregnació, es poden allisar i pressionar manualment.

Durant l'aplicació, aplicar la cola a la superfície del motlle amb un rodillo d'aplicació de cola, després col·locar manualment els talls de malla sobre el motlle i allisar-los, després aplicar la cola amb el rodillo de cola, tornar enrere i endavant repetidament per fer que la cola de resina s'infiltri a la malla, després utilitzar un rodillo de bombolles de cola per comprimir la cola a l'interior de la malla cap a la superfície i extreure les bombolles d'aire, i després col·locar la segona capa. Per a les àrees de cantonada, es pot arrencar la malla a mà per facilitar-ne l'embolcallat, deixant una solapada d'aproximadament 50 mm entre dues peces de malla.

Molts productes també poden adoptar el mètode d'aplicació alternada de malla de fibra tallada i tela de vidre. Per exemple, embarcacions de pesca fabricades per diverses companyies japoneses utilitzen aquest mètode alternat, del qual es diu que produeix productes amb bones propietats.

(Ⅵ) Aplicació de productes de paret gruixuda
Els productes amb un gruix inferior a 8 mm es poden formar en una sola etapa, mentre que els productes amb un gruix superior a 8 mm s'haurien de formar en diverses etapes. En cas contrari, una mala dissipació de la calor durant el procés de curat pot provocar que el producte es cremin i es descoloreixi, afectant el seu rendiment. Per als productes formats en múltiples etapes, durant la segona col·locació, s'hauria d'eliminar les vores i bombolles formades després de la primera col·locació i curat abans de continuar amb la col·locació de la següent capa. En general, es recomana que el gruix de formació en una sola vegada no superi els 5 mm. És clar que també existeixen resines de baixa exotèrmia i baixa contracció desenvolupades específicament per a la formació de productes de paret gruixuda, les quals permeten assolir un gruix més gran en una sola operació de formació.