Technická podpora | Podrobné vysvětlení procesu výroby sklolaminátu ručním nanášením

                                           

I. Nanášení gel coat stříkáním a štětcem

Abychom vylepšili a zlepšili povrchový stav výrobků z FRP (plastu vyztuženého vlákny), zvýšili jejich hodnotu, chránili vnitřní vrstvu FRP před erozí a prodloužili životnost výrobků, vytváříme na pracovním povrchu výrobků běžně gelovou vrstvu s vysokým obsahem pryskyřice smíchanou s pigmentovou pastou. Tato vrstva může být čistá pryskyřice nebo může být vyztužena povrchovou textilií a nazývá se gelová vrstva (známá také jako povrchová vrstva nebo dekorativní vrstva). Kvalita gelové vrstvy přímo ovlivňuje vzhledovou kvalitu, odolnost proti povětrnostním vlivům, vodě a odolnost proti erozi chemickými látkami. Proto je třeba při nanášení gelové vrstvy postřikem nebo štětcem dbát na následující body:

(1) Při přípravě pryskyřice pro gelový povrch je nutná důkladná míchání, zejména při použití pigmentové pasty. Nedokonalé míchání způsobí skvrny a proužky na povrchu výrobku, což nejen ovlivní vzhled, ale také sníží jeho fyzikální vlastnosti. Z tohoto důvodu se míchání co nejvíce doporučuje provádět mechanicky, ideálně míchadlem, které nevytváří vír, aby nedocházelo k zařazování vzduchu.

(2) Gelový povrch lze aplikovat štětcem nebo speciální stříkací pistolí. Při stříkání by mělo být přidáno 5–7 % styrenu pro úpravu viskozity pryskyřice a kompenzaci ztrát styrenu v důsledku vypařování během procesu stříkání.

(3) Tloušťka gelové vrstvy by měla být přesně kontrolována v rozmezí 0,3–0,5 mm, obvykle se řídí hmotností gelové hmoty použité na jednotku plochy, tj. dávka gelové hmoty je 350–550 g/㎡, čímž se dosáhne výše uvedených požadavků na tloušťku.

Tloušťka vrstvy gel coatu musí být vhodná: nesmí být příliš tenká ani příliš silná. Pokud je gel coat příliš tenký, může dojít k neúplnému vytvrzení a skleněná vlákna na spodní straně gel coatu mohou být exponována, což ovlivní kvalitu vzhledu a zabrání estetické i ochranné funkci výrobku z FRP. Pokud je gel coat příliš silný, hrozí praskání a špatná odolnost proti nárazům, zejména pokud náraz pochází z opačného směru než je orientace výrobku. Nerovnoměrné nanesení gel coatu může také způsobit praskání při vyjímání z formy, a to v důsledku vnitřního pnutí pryskyřice způsobeného nerovnoměrnou rychlostí vytvrzování povrchu.

(4) Gel coat musí být nanesen rovnoměrně a pokud možno se vyhýbat hromadění gel coatu na určitých místech.

(5) Stupeň vytvrzení gel coat vrstvy musí být vhodně kontrolován.

Nejlepším způsobem, jak zjistit, zda je gelová vrstva správně vytvrzená, je metoda na dotek: dotkněte se povrchu gelové vrstvy čistým prstem. Pokud se cítí mírně lepkavá, ale ne příliš, znamená to, že gelová vrstva je základně vytvrzená, a může být provedena další operace vrstvení, aby byla zajištěna celistvost gelové vrstvy a nosné vrstvy.

II. Určení technologického postupu

Technologický postup souvisí s kvalitou výrobku, náklady na výrobek, výrobním cyklem (výrobní efektivitou) a dalšími faktory. Před zahájením výroby je proto nutné získat komplexní informace o technických požadavcích během použití výrobku (prostředí, teplota, médium, zatížení atd.), struktuře výrobku, množství výroby a stavebních podmínkách. Po analýze a výzkumu může být stanoven plán výrobního procesu. Obecně je třeba zvážit následující aspekty:

(1) Podle požadavků na použití produktu vhodně vyberte suroviny a pomocné materiály, recepturu a způsob výroby.

(2) Podle geometrického tvaru produktu a množství výroby určete konstrukci a materiál formy.

(3) Podle klimatických podmínek a naléhavosti úkolu určete způsob vytvrzování.

III. Hlavní obsahy výrobního procesu

(1) Podle technických požadavků na produkt vyberte vhodné materiály (výztužné materiály, konstrukční materiály a další pomocné materiály). Při výběru surovin by měly být zejména zváženy následující aspekty:
① Zda produkt přichází do styku s kyselými nebo alkalickými médii, včetně druhu, koncentrace, provozní teploty a doby kontaktu média.
② Zda existují požadavky na vlastnosti, jako je průhlednost a nehořlavost.
③ Z hlediska mechanických vlastností, zda se jedná o dynamické nebo statické zatížení.
④ Zda existují požadavky na protiúnik a další zvláštní požadavky.

(2) Určete konstrukci a materiál formy.

(3) Výběr separačního prostředku.

(4) Určete složení pryskyřice a systém vytvrzování.

(5) Podle dané tloušťky výrobku a požadavků na pevnost určete typ, specifikaci, počet vrstev a způsob nanášení výztužných materiálů.

(6) Stanovte předpisy pro výrobní proces.

IV. Nanášení vrstev z kompozitního materiálu

Nanášení je důležitý proces v rámci ručního nanášecího výrobního procesu. Musí být prováděno pečlivě, aby byla zajištěna rychlost, přesnost, rovnoměrný obsah pryskyřice, žádné viditelné bubliny, žádné nedostatečné prosycení, nepoškození vláken a rovný povrch výrobku, čímž se zajistí kvalita výrobku. Kvalita je významně ovlivněna zručností a pracovním postojem obsluhy. Protože je sice nanášecí práce jednoduchá, není však snadné nanášet výrobky kvalitně a je třeba k tomu přistupovat zodpovědně.

(Ⅰ) Řízení tloušťky

Tloušťkové řízení výrobků z FRP je technický problém, se kterým se setkáváme jak v návrhové, tak výrobní fázi technologie ručního nanášení. Pokud je známa požadovaná tloušťka výrobku, je třeba provést výpočty pro určení obsahu pryskyřice a plniva, stejně jako pro specifikaci a počet vrstev použitých výztužných materiálů. Poté lze přibližnou tloušťku vypočítat podle následujícího vzorce:

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

Kde:
t — vypočtená tloušťka FRP (mm);
G1, G2 — plošná hmotnost různých specifikací tkaniny nebo matrice (kg/㎡);
n1, n2 — počet vrstev různých specifikací tkaniny nebo matrice;
0,394 — tloušťková konstanta vláknitého základního materiálu;
0,909 — tloušťková konstanta polyesterové pryskyřice;
0,400 — tloušťková konstanta plniva;
k1 — poměr obsahu pryskyřice ke skleněnému vláknu;
k2 — poměr obsahu plniva k pryskyřici.

(Ⅱ) Výpočet dávkování pryskyřice

Dávkování pryskyřice u FRP je důležitým procesním parametrem, který lze vypočítat následujícími dvěma způsoby:

(1) Výpočet podle principu vyplnění pórů, odvození vzorce pro obsah želatiny. Jakmile jsou známy plošná hmotnost a ekvivalentní tloušťka skleněného plátna (tloušťka výrobku odpovídající jedné vrstvě skleněného plátna), lze vypočítat obsah želatiny ve FRP.

(2) Výpočet tak, že nejprve určíme hmotnost výrobku a poté hmotnostní procento skleněných vláken:
① Povrchová plocha výrobku × tloušťka × hustota vláknitého kompozitu = hmotnost výrobku;
Hmotnost výrobku × hmotnostní procento skleněných vláken = hmotnost skleněných vláken;
Hmotnost výrobku － hmotnost skleněných vláken = hmotnost pryskyřice.

② Povrchová plocha výrobku × počet vrstev skleněných vláken × plošná hmotnost skleněných vláken = hmotnost skleněných vláken;
Hmotnost skleněných vláken ÷ hmotnostní procento skleněných vláken = hmotnost výrobku;
Hmotnost výrobku － hmotnost skleněných vláken = hmotnost pryskyřice.

Množství pryskyřice potřebné pro výrobu laminátu lze odhadnout na základě hmotnosti skleněného vlákna. Pokud se použije nasekaná rohož, je její želatinový obsah obvykle kontrolován v rozmezí 65–75 %; pokud se jako výztužný materiál použije skleněné plátno, je želatinový obsah obecně udržován mezi 45–55 %, aby byla zajištěna kvalita výrobku.

(Ⅲ) Výroba se skleněným plátnem

U výrobků se želatinovou vrstvou by neměly být do želatinové vrstvy přimíseny žádné nečistoty. Před laminací je třeba zabránit znečištění mezi želatinovou vrstvou a podkladní vrstvou, aby nedošlo ke špatné adhezi mezi vrstvami, což by ovlivnilo kvalitu výrobku. Želatinovou vrstvu lze zesílit povrchovou rohoží.

Při provádění impregnace je třeba věnovat pozornost důkladnému nasycení skleněných vláken pryskyřicí. Nejprve nechte pryskyřici proniknout po celém povrchu vláknových svazků a poté zcela nahraďte vzduch uvnitř vláknových svazků pryskyřicí. Je velmi důležité zajistit, aby první vrstva výztužného materiálu byla důkladně nasycena pryskyřicí a pevně spojena, zejména u některých výrobků, které mají být používány za vyšších teplotních podmínek. Protože nedostatečné nasycení a spojení způsobí, že se kolem gelové vrstvy udrží vzduch, který se během vytvrzování a používání výrobku rozšíří vlivem tepla a vytvoří bubliny.

Při provádění výkladu nejprve rovnoměrně naneste vrstvu připravené pryskyřice na vrstvu gelu nebo na formovací povrch formy pomocí nástrojů pro ruční výklad, jako jsou štětky, stěrky nebo impregnační válce. Poté položte vrstvu nasekaného výztužného materiálu (například šikmé proužky, tenké plátno nebo povrchovou matraci) a poté použijte formovací nástroje k rozmíchání a důkladnému přitlačení, aby se materiál těsně přizpůsobil. Věnujte pozornost odstranění vzduchových bublin, aby skleněné tkaniny byly plně propitý. Nevkládejte současně dvě nebo více vrstev výztužných materiálů. Opakujte výše uvedené kroky, dokud není dosaženo navržené tloušťky.

Pokud jsou rozměry výrobku poměrně složité a v některých místech nelze výztužné materiály rozmístit rovně a vzduchové bubliny je obtížné odstranit, můžete na daném místě nůžkami provést řez, aby se materiál přizpůsobil rovnému povrchu. Je třeba dbát na to, aby řezy na jednotlivých vrstvách byly posunuté, aby nedošlo ke ztrátě pevnosti.

U dílů s určitým úhlem lze pro vyplnění použít skleněná vlákna a pryskyřice. Pokud jsou některé části produktu poměrně velké, lze je v těchto místech vhodně zesílit nebo zpevnit žebry, aby byly splněny požadavky na použití.

Vzhledem k různým směrům vláken v látce se liší i jejich pevnosti. Směr a způsob navařování skleněného vlákna by měly odpovídajícím způsobem splňovat technologické požadavky.

(Ⅳ) Překrytí a úprava spojů

Vlákna ve stejné vrstvě navařování by měla být pokud možno spojitá a náhodné stříhání nebo spojování by se mělo vyhnout. Nicméně kvůli omezením, jako je velikost a složitost produktu, je obtížné toho dosáhnout. Při navařování lze použít navařování s přímým spojem a překrytí jednotlivých vrstev musí být posunuta, dokud není dosaženo požadované tloušťky produktu. Při navařování používejte nástroje, jako jsou štětky, válečky na nátěr a válce na odvzdušnění, k impregnaci pryskyřice a odstranění vzduchových bublin.

Pokud je požadována vysoká pevnost, za účelem zajištění pevnosti výrobku by měly být dva kusy tkaniny překryty s přesahem přibližně 50 mm. Zároveň by měly být polohy přesahů jednotlivých vrstev co nejvíce rozestupňované.

(V) Vrstvení nasekaného rohože

Při použití nasekané rohože jako výztužného materiálu je nejvhodnější použít pro provádění impregnační válce různých specifikací, protože impregnační válce jsou zvláště účinné při odstraňování vzduchových bublin z pryskyřice. Pokud takové nástroje nejsou k dispozici a je třeba použít štětec pro impregnaci, měla by být pryskyřice aplikována bodovým štětcováním; v opačném případě mohou být vlákna rozházená a posunutá, což způsobuje nerovnoměrné rozložení a nestejnou tloušťku. Pro výztužné materiály uložené v hlubokých vnitřních rozích, pokud je obtížné zajistit jejich těsné přiléhání štětcem nebo impregnačním válcem, mohou být vyhlazovány a přitlačovány ručně.

Během výroby nátěru aplikujte lepidlo na povrch formy pomocí válečku na lepidlo, poté ručně položte nastříhané kusy matrice na formu a rozhlaďte je, poté znovu aplikujte lepidlo pomocí válečku a opakovaně přejíždějte tam a zpět, aby se lepidlo na bázi pryskyřice dostalo do matrice. Poté použijte váleček na odvzdušnění, abyste vytlačili lepidlo uvnitř matrice na povrch a odstranili vzduchové bubliny, a poté položte druhou vrstvu. V rozích může být matrice ručně trhána pro usnadnění obalení, přičemž přesah mezi dvěma kusy matrice by měl být přibližně 50 mm.

Mnoho produktů může využívat také střídavou metodu výroby s použitím nasekané matrice a skleněné tkaniny. Například rybářské lodě vyráběné různými japonskými společnostmi využívají tuto střídavou metodu, která má podle zpráv za následek výrobky s dobrými vlastnostmi.

(VI) Výroba výrobků se silnou stěnou
Výrobky s tloušťkou menší než 8 mm lze vytvarovat v jednom kroku, zatímco výrobky s větší tloušťkou než 8 mm by měly být vytvarovány ve více krocích. Jinak může během vytvrzování docházet k špatnému odvádění tepla, což může způsobit poškození výrobku (spálení nebo změnu barvy) a ovlivnit jeho vlastnosti. Pro výrobky vytvarovávané ve více krocích je před pokračováním v dalším vrstvení nutné po prvním vrstvení a vytvrzení odstranit ostré hrany a bubliny. Obecně se doporučuje, aby tloušťka jednorázového vytvarování nepřesáhla 5 mm. Samozřejmě existují také pryskyřice s nízkým exotermním efektem a nízkým smrštěním, které jsou vyvinuté pro vytvarování tlustostěnných výrobků a umožňují dosáhnout větší tloušťky při jednorázovém vytvarování.