Teknisk Support | Detaljeret forklaring af håndlagt glasfiberformningsproces

                                           

I. Sprøjtnings- og Penselapplikation af Gelcoat

For at forbedre og forædle FRP-produkternes (Fiberarmeret Plast) overfladetilstand skal man forbedre deres værdi, beskytte den indre FRP-lag mod erosion og forlænge produkternes levetid. Vi danner almindeligvis et gel-lag med højt harpindehold, blandede med pigmentpasta, på produkternes arbejdsflade. Dette lag kan være ren harpind eller forstærket med et overfladestof, og det kaldes gelcoatlaget (også kendt som overfladelaget eller dekorationslaget). Kvaliteten af gelcoatlaget påvirker direkte produkternes udseende, vejrmodstand, vandtæthed og modstand mod kemisk erosion. Derfor bør følgende punkter bemærkes under sprøjtnings- eller penselapplikation af gelcoatlaget:

(1) Ved forberedelse af gelcoat-harz er grundig blanding påkrævet, især ved brug af pigmentpasta. Ujævn blanding vil forårsage pletter og striber på produktets overflade, hvilket ikke kun påvirker udseendet, men også reducerer dets fysiske egenskaber. Derfor bør mekanisk omrøring anvendes så meget som muligt, og helst en mixer, der ikke danner virvler, for at undgå at indføre luft.

(2) Gelcoatet kan påføres med en børste eller en speciel spraypistol. Under sprayningen bør 5-7 % styren tilsættes for at justere harzets viscositet og kompensere for den styren, der fordamper under sprayeprocessen.

(3) Tykkelsen af gelcoatlaget skal være nøjagtigt kontrolleret mellem 0,3-0,5 mm, almindeligvis kontrolleret ved hjælp af gelcoatets vægt pr. arealenhed, dvs. doseringen af gelcoat er 350-550 g/㎡, hvilket kan opfylde ovenstående tykkelseskrav.

Gelcoatlagens tykkelse skal være passende: den må ikke være for tynd, heller ikke for tyk. Hvis gelcoatet er for tyndt, kan det hærde ufuldstændigt, og glasfibrene på bagsiden af gelcoatet kan blive synlige, hvilket påvirker udseendets kvalitet og forhindrer forbedring og beskyttelse af FRP-produktet. Hvis gelcoatet er for tykt, er det mere udsat for revner og har ringe slagstyrke, især ude af stand til at modstå slag fra produktets bagside. Ujævn opblanding af gelcoatet kan også let føre til revner under frigørelse, på grund af indre spændinger i harpiksen forårsaget af ujævn hærdning af overfladen.

(4) Gelcoatet skal påføres jævnt, og lokal ophobning af gelcoat skal så vidt muligt undgås.

(5) Hærdningsgraden af gelcoatlaget skal være korrekt kontrolleret.

Den bedste måde at kontrollere, om gellaget er korrekt hærdet, er ved hjælp af berøringsmetoden: rør gellagets overflade med en ren finger. Hvis det føles let klæbent, men ikke særlig vedhængende, betyder det, at gellaget i bund og grund er hærdet, og næste lagopbygningsoperation kan udføres for at sikre gellagets og bærelagets integritet.

II. Fastlæggelse af procesrute

Procesruten hænger sammen med produktkvalitet, produktomkostninger, produktionscyklus (produktionseffektivitet) og andre faktorer. Derfor skal man, inden produktionen påbegyndes, have en komplet forståelse af de tekniske krav under produktets anvendelse (miljø, temperatur, medium, belastning osv.), produktstrukturen, antallet af produkter og byggemæssige forhold. Efter analyse og undersøgelse kan man bestemme en formningsprocesplan. Generelt skal følgende aspekter overvejes:

(1) Vælg rå- og hjælpestoffer, formler og opbygningsmetoder korrekt ud fra produktets anvendelseskrav.

(2) Bestem formens struktur og formmateriale ud fra produktets geometriske form og produktionsmængde.

(3) Vælg egnet hærdeproces ud fra klimaforhold og opgavens akuttede.

III. Hovedindhold i procesdesign

(1) Vælg passende materialer (forstærkningsmaterialer, strukturmaterialer og andre hjælpestoffer) ud fra produktets tekniske krav. Ved valg af råmaterialer bør følgende aspekter hovedsageligt overvejes:
① Om produktet er i kontakt med sur eller basisk media, herunder medietstype, koncentration, brugstemperatur og kontakttid.
② Om der er krav til egenskaber som gennemsigtighed og flammehæmmende egenskaber.
③ Med hensyn til mekaniske egenskaber, om der er tale om dynamisk belastning eller statisk belastning.
④ Om der er krav til anti-lækage og andre særlige krav.

(2) Bestem formens struktur og materiale.

(3) Valg af frigøringsmiddel.

(4) Bestem hærdeformlen og hærdningssystemet for harpiksen.

(5) Ud fra den givne produkttykkelse og styrkekrav, bestem typen, specifikationen, antallet af lag og opbygningsmetoden for forstærkningsmaterialerne.

(6) Udarbejd procesregler for formning.

IV. Opbygning af FRP-lag

Opbygning er en vigtig proces i den manuelle opbygningsformningsproces. Den skal udføres omhyggeligt for at sikre hastighed, nøjagtighed, ens harpiksinhold, ingen tydelige luftblærer, intet utilstrækkeligt gennemtrængning, ingen skader på fiberne og en jævn produktoverflade, så produktkvaliteten sikres. Kvaliteten afhænger stort set af operatørens færdigheder og arbejdsmoral. Derfor, selvom opbygningsarbejdet er simpelt, er det ikke let at udføre god opbygning, og det bør tages alvorligt.

(Ⅰ) Kontrol af tykkelse

Tykkelsekontrol af FRP-produkter er et teknisk problem, der opstår både i design- og produktionsprocessen ved anvendelse af håndlagteknologi. Når den krævede tykkelse på produktet er kendt, skal der udføres beregninger for at bestemme harpiks- og fyldstofindholdet samt specifikation og antal lag af de anvendte forstærkningsmaterialer. Derefter kan den approksimative tykkelse beregnes ud fra følgende formel:

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

Hvor:
t — beregnet tykkelse af FRP (mm);
G1, G2 — flademasse af forskellige specifikationer af klæde eller mattrå (kg/㎡);
n1, n2 — antal lag af forskellige specifikationer af klæde eller mattrå;
0,394 — tykkelseskonstant for fiberbaseret materiale;
0,909 — tykkelseskonstant for polyesterharpiks;
0,400 — tykkelseskonstant for fyldstof;
k1 — forholdet mellem harpiksmængde og glasfiberindhold;
k2 — forholdet mellem fyldstoffets indhold og harpiksmængde.

(Ⅱ) Beregning af Harpinmængde

Harpindoseringen af FRP er en vigtig procesparameter, som kan beregnes ved hjælp af følgende to metoder:

(1) Beregn ud fra prinsippet om udfyldning af hulrum og udled formlen for gelindhold. Så længe det flademæssige vægt og den ækvivalente tykkelse af glasvævet (tykkelsen af produktet, svarende til ét lag glasvæv) er kendt, kan gelindholdet af FRP beregnes.

(2) Beregn ved først at bestemme produktmassen og derefter massen af glasfiber:
① Produktets overfladeareal × tykkelse × densitet af fiberforstærket plast = produktmassen;
Produktmassen × masseprocent af glasfiber = massen af glasfiber;
Produktmassen － massen af glasfiber = massen af harpiks.

② Produktets overfladeareal × antal lag glasfiber × flademasse af glasfiber = massen af glasfiber;
Massen af glasfiber ÷ masseprocent af glasfiber = produktmassen;
Produktmassen － massen af glasfiber = massen af harpiks.

Den nødvendige harpiksdosering til lagdannelsen kan estimeres ud fra glassfiberns masse. Hvis chopped strand mat bruges, kontrolleres dets gelindhold almindeligvis mellem 65-75 %; hvis glassvæv anvendes som forstærkningsmateriale, kontrolleres gelindholdet almindeligvis mellem 45-55 % for at sikre produktkvaliteten.

(Ⅲ) Lagdannelse med glassvæv

For produkter med et gelcoat-lag bør der ikke blandes urenheder i gelcoatet. Før lagdannelsen skal forurening mellem gelcoat-laget og bærelaget forhindres for at undgå dårlig mellemlagshæftning, som påvirker produktkvaliteten. Gelcoat-laget kan forstærkes med en overflademat.

Ved lagring skal der lægges vægt på, at glasfibrene gennemtrænges af harpiks. Først skal harpiksen trænge ind i hele fibrebunkens overflade, og derefter skal luften inden i fibrebunken helt udskiftes med harpiks. Det er meget vigtigt at sikre, at det første lag af forstærkningsmateriale helt gennemtrænges af harpiks og fast tilknyttes, især for nogle produkter, der skal anvendes under højere temperaturforhold. Dårlig gennemtrængning og tilbinding vil nemlig efterlade luft omkring gelcoat-laget, og denne resterende luft vil udvide sig på grund af varme under produktets hærdning og brug og derved danne blærer.

Ved opstuvning skal man først jævnt børste et lag af den forberedte harpiks på gelcoatlaget eller formoverfladen med manuelle opstuvningsværktøjer såsom børster, skrællere eller impregneringsruller. Derefter lægges et lag af skåret forstærkningsmateriale (såsom diagonale stropper, tynd klæde eller overfladematte), og herefter anvendes formværktøjer til at børste det fladt og presse det fast, så det sidder tæt. Der skal lægges mærke til, at luftbobler fjernes, så glasfiberklædet bliver fuldt impregneret. Læg ikke to eller flere lag forstærkningsmaterialer på samme tid. Gentag ovenstående operationer, indtil den ønskede tykkelse er opnået.

Hvis produktets geometriske dimensioner er relativt komplekse, og forstærkningsmaterialerne ikke kan lægges fladt på nogle steder, og bobler er vanskelige at fjerne, kan man bruge saks til at skære på det pågældende sted for at gøre det fladt. Det skal bemærkes, at skærepartierne i hvert lag skal være forskudt for at undgå styrketab.

For dele med en bestemt vinkel kan glasfiber og harpiks anvendes til at fylde. Hvis nogle dele af produktet er relativt store, kan de passende forstærkes eller forstiffes med ribber på disse steder for at opfylde brugsbehovene.

På grund af de forskellige fiberrigtninger i stoffet varierer deres styrke også. Lagretning og lagemetode for det anvendte glasfiberstof skal være i overensstemmelse med proceskravene.

(Ⅳ) Overlappende samling

Fibre i samme lag skal være så kontinuerlige som muligt, og tilfældig skæring eller sammenføjning bør undgås. Dog er det på grund af begrænsninger såsom produktets størrelse og kompleksitet vanskeligt at opnå dette. Under lagning kan der anvendes buttelførende lag, og overlappene i hvert lag skal være forskudte, indtil produktets krævede tykkelse er opnået. Under lagningen skal værktøjer såsom børster, uldwalke og boblepreswalke anvendes til at gennemtrænge med harpiks og fjerne luftbobler.

Hvis styrkekravet er højt, for at sikre produktets styrke, bør de to stoffet overlappes med en overlappelsesbredde på ca. 50 mm. Samtidig bør overlappelsespositionerne for hver lag være så vidt muligt forskudt.

(Ⅴ) Opbygning af hakket glasfibermateriel

Når hakket glasfibermateriel bruges som forstærkningsmateriale, bør man helst bruge impregneringsruller i forskellige størrelser til operationen, fordi impregneringsruller er særligt effektive til at fjerne luftbobler fra harpiksen. Hvis sådanne værktøjer ikke er tilgængelige og børster skal bruges til impregnering, bør prik-børstemetoden anvendes til at påsætte harpiksen, ellers vil fibrene blive usammenhængende og forskyde sig, hvilket resulterer i ujævn fordeling og ujævn tykkelse. For forstærkningsmaterialer, der er lagt i dybe indre kanter, hvor det er vanskeligt at få dem til at sidde tæt med børster eller impregneringsruller, kan de glattes og presses med hånden.

Under lagdannelsen påføres limen på møldeoverfladen med en limrulle, derefter lægges de skårne glasvævsstykker manuelt på mølden og glattes, og limen påføres derefter med limrullen. Rul frem og tilbage gentagne gange for at få harpinen til at trænge ned i vævet, og brug herefter en limboblerulle til at presse limen i vævet op til overfladen og fjerne luftbobler. Derefter lægges anden lag. I hjørneområder kan vævet revnes i hånden for lettere formtilpasning, og der skal være et overlap på ca. 50 mm mellem de to vævsstykker.

Mange produkter kan også fremstilles ved anvendelse af en vekselvist lagdannelse af skårne glasvæv og glasvævstof. For eksempel anvender forskellige japanske virksomheder denne vekselvise metode ved fremstilling af fiskebåde, og det fremhæves, at produkterne opnår god ydeevne.

(Ⅵ) Lagdannelse af produkter med tykt væg
Produkter med en tykkelse på under 8 mm kan dannes i et trin, mens produkter med en tykkelse på over 8 mm bør dannes i flere trin. Ellers kan utilstrækkelig varmeafledning under hærdning føre til, at produktet brænder og ændrer farve, hvilket påvirker dets ydeevne. For produkter, der dannes i flere trin, bør der under den anden lagdannelse skrabes burrer og bobler af, som er dannet efter den første lagdannelse og hærdning, før det næste lag påsættes. Generelt anbefales det, at tykkelsen ved engangsformning ikke overskrider 5 mm. Selvfølgelig findes der også lav-eksotermiske og lavskrumpende harpikser, der er udviklet til formning af produkter med tykke vægge, hvilket gør det muligt at opnå en større tykkelse ved engangsformning.