Soporte Técnico | Explicación Detallada del Proceso de Formado de Fibra de Vidrio por Moldeo Manual

                                           

I. Proyección y Aplicación de Gel Coat

Para mejorar y embellecer la condición superficial de los productos FRP (plástico reforzado con fibra), aumentar su valor, proteger la capa interior de FRP contra la erosión y prolongar la vida útil de los productos, generalmente se forma una capa de gel con alto contenido de resina, mezclada con pasta de pigmento, sobre la superficie de trabajo de los productos. Esta capa puede ser resina pura o reforzada con una manta superficial, y se denomina capa de gel coat (también conocida como capa superficial o capa decorativa). La calidad de la capa de gel coat afecta directamente la calidad de la apariencia, resistencia a la intemperie, resistencia al agua y a la erosión por medios químicos de los productos. Por lo tanto, se deben tener en cuenta los siguientes puntos al proyectar o aplicar la capa de gel coat:

(1) Al preparar la resina de gel coat, es necesario realizar una mezcla completa, especialmente al utilizar pasta pigmento. Una mezcla inadecuada causará manchas y rayas en la superficie del producto, lo cual no solo afecta su apariencia, sino que también reduce sus propiedades físicas. Por esta razón, se debe utilizar en lo posible una agitación mecánica, preferiblemente con un mezclador que no genere vórtices para evitar la introducción de aire.

(2) El gel coat puede aplicarse con un pincel o una pistola especial para pulverizar. Durante la pulverización, se debe añadir un 5-7% de estireno para ajustar la viscosidad de la resina y compensar la pérdida de estireno por volatilización durante el proceso de pulverización.

(3) El espesor de la capa de gel coat debe controlarse con precisión entre 0,3 y 0,5 mm, generalmente controlado por la masa de gel coat utilizada por unidad de área, es decir, la dosis de gel coat es de 350-550 g/㎡, lo cual permite alcanzar los requisitos de espesor mencionados anteriormente.

El espesor de la capa de gel coat debe ser adecuado: no debe ser ni demasiado fino ni demasiado grueso. Si el gel coat es demasiado fino, puede curarse de forma incompleta y las fibras de vidrio en la parte posterior de la capa de gel coat podrían quedar expuestas, afectando la calidad estética y no logrando embellecer ni proteger adecuadamente el producto de fibra de vidrio. Si el gel coat es demasiado grueso, es propenso a agrietarse y tiene una baja resistencia al impacto, especialmente no puede soportar impactos provenientes del lado opuesto del producto. Además, si la aplicación del gel coat no es uniforme, podría causar fácilmente grietas durante el desmoldeo, debido a tensiones internas en la resina provocadas por una velocidad desigual en el curado de la superficie.

(4) El gel coat debe aplicarse de manera uniforme, evitando en lo posible la acumulación localizada del mismo.

(5) Se debe controlar adecuadamente el grado de curado de la capa de gel coat.

La mejor manera de comprobar si la capa de gel coat está correctamente curada es el método al tacto: toque la superficie de la capa de gel coat con un dedo limpio. Si se siente ligeramente pegajosa pero no adhesiva al tacto, indica que la capa de gel coat ha curado básicamente, y se puede proceder a la siguiente operación de laminado para garantizar la integridad de la capa de gel coat y la capa de refuerzo.

II. Determinación de la Ruta del Proceso

La ruta del proceso está relacionada con la calidad del producto, el costo del producto, el ciclo de producción (eficiencia de producción) y otros factores. Por lo tanto, antes de organizar la producción, se debe obtener una comprensión integral de los requisitos técnicos durante el uso del producto (ambiente, temperatura, medio, carga, etc.), la estructura del producto, la cantidad de producción y las condiciones de construcción. Tras un análisis y estudio adecuados, se podrá determinar el plan del proceso de moldeo. En general, se deben considerar los siguientes aspectos:

(1) Según los requisitos de uso del producto, seleccione razonablemente las materias primas y auxiliares, fórmulas y métodos de aplicación.

(2) Determine la estructura del molde y el material del molde según la forma geométrica del producto y la cantidad de producción.

(3) Determine el método de curado según las condiciones climáticas y la urgencia de la tarea.

III. Contenido Principal del Diseño del Proceso

(1) Seleccione materiales adecuados (materiales de refuerzo, materiales estructurales y otros materiales auxiliares) según los requisitos técnicos del producto. Al seleccionar las materias primas, se deben considerar principalmente los siguientes aspectos:
① Si el producto está en contacto con medios ácidos o alcalinos, incluyendo el tipo, concentración, temperatura de servicio y tiempo de contacto del medio.
② Si existen requisitos de rendimiento tales como transmitancia luminosa y retardancia de llama.
③ En cuanto a las propiedades mecánicas, si se trata de carga dinámica o carga estática.
④ Si existen requisitos especiales, como la prevención de fugas.

(2) Determinar la estructura y material del molde.

(3) Selección del agente desmoldante.

(4) Determinar la fórmula de curado de la resina y el sistema de curado.

(5) De acuerdo con el espesor y los requisitos de resistencia dados del producto, determinar el tipo, especificación, número de capas y método de colocación de los materiales de refuerzo.

(6) Elaborar las normas del proceso de moldeo.

IV. Colocación de capas de FRP

La colocación es un proceso importante en el moldeo manual. Debe realizarse con cuidado para garantizar velocidad, precisión, contenido uniforme de resina, ausencia de burbujas evidentes, mala impregnación, daños en las fibras y una superficie plana del producto, asegurando así la calidad. La calidad está estrechamente relacionada con la habilidad y actitud laboral del operario. Por lo tanto, aunque el trabajo de colocación es sencillo, no es fácil realizar una buena colocación y debe tomarse en serio.

(Ⅰ) Control de espesor

El control del espesor de los productos de FRP es un problema técnico que se presenta tanto en el proceso de diseño como en el de producción de la tecnología de moldeo manual. Cuando se conoce el espesor requerido para un producto, es necesario realizar cálculos para determinar el contenido de resina y carga, así como la especificación y número de capas de los materiales de refuerzo utilizados. Luego, el espesor aproximado puede calcularse según la siguiente fórmula:

t＝(G1n1＋G2n2＋……)×(0.394＋0.909k1＋0.4×k1k2)

Donde:
t — espesor calculado del FRP (mm);
G1, G2 — masa superficial de diversas especificaciones de tela o fieltro (kg/㎡);
n1, n2 — número de capas de diversas especificaciones de tela o fieltro;
0.394 — constante de espesor del material base de fibra;
0.909 — constante de espesor de la resina de poliéster;
0.400 — constante de espesor de la carga;
k1 — relación del contenido de resina respecto al contenido de fibra de vidrio;
k2 — relación del contenido de carga respecto al contenido de resina.

(Ⅱ) Cálculo de la dosis de resina

La dosis de resina en el FRP es un parámetro importante del proceso, que puede calcularse mediante los dos métodos siguientes:

(1) Calcular según el principio de relleno de vacíos y deducir la fórmula del contenido de gel. Siempre que se conozcan la masa superficial y el espesor equivalente del tejido de vidrio (el espesor del producto equivalente a una capa de tejido de vidrio), se podrá calcular el contenido de gel del FRP.

(2) Calcular determinando primero la masa del producto y luego el porcentaje en masa de la fibra de vidrio:
① Área superficial del producto × espesor × densidad del plástico reforzado con fibra = masa del producto;
Masa del producto × porcentaje en masa de la fibra de vidrio = masa de la fibra de vidrio;
Masa del producto － masa de la fibra de vidrio = masa de la resina.

② Área superficial del producto × número de capas de fibra de vidrio × masa superficial de la fibra de vidrio = masa de la fibra de vidrio;
Masa de la fibra de vidrio ÷ porcentaje en masa de la fibra de vidrio = masa del producto;
Masa del producto － masa de la fibra de vidrio = masa de la resina.

La dosis de resina necesaria para la colocación puede estimarse en función de la masa de fibra de vidrio. Si se utiliza manta de filamento cortado, su contenido de gel generalmente se controla entre 65-75%; si se utiliza tela de vidrio como material de refuerzo, el contenido de gel generalmente se controla entre 45-55% para garantizar la calidad del producto.

(Ⅲ) Colocación de Tela de Vidrio

Para productos con capa de gel coat, no deberían mezclarse impurezas en el gel coat. Antes de la colocación, se debe prevenir la contaminación entre la capa de gel coat y la capa posterior para evitar una mala adherencia entre capas, lo cual afecta la calidad del producto. La capa de gel coat puede reforzarse con una manta superficial.

Durante la aplicación, se debe prestar atención a la impregnación de las fibras de vidrio con resina. Primero, haga que la resina penetre toda la superficie de los haces de fibra, y luego reemplace completamente el aire dentro de los haces de fibra con resina. Es muy importante asegurarse de que la primera capa de material de refuerzo esté completamente impregnada de resina y adherida firmemente, especialmente para algunos productos que se utilizarán bajo condiciones de temperatura más elevada. Debido a que una impregnación y adherencia deficientes dejarán aire alrededor de la capa de gel coat, y este aire residual se expandirá debido al calor durante el curado y uso del producto, resultando en la formación de burbujas.

Durante la aplicación, primero aplique uniformemente una capa de resina preparada sobre la capa de gel coat o sobre la superficie de moldeo utilizando herramientas manuales como brochas, espátulas o rodillos de impregnación. Luego coloque una capa de material de refuerzo cortado (por ejemplo, tiras diagonales, tela fina o manta superficial) y use herramientas de moldeo para alisarlo y presionarlo firmemente, de manera que se adapte bien. Debe tenerse cuidado en eliminar las burbujas de aire para garantizar una completa impregnación del tejido de fibra de vidrio. No aplique dos o más capas de material de refuerzo al mismo tiempo. Repita las operaciones anteriores hasta alcanzar el espesor diseñado.

Si las dimensiones geométricas del producto son relativamente complejas, y en algunos lugares no es posible colocar el material de refuerzo plano o es difícil eliminar las burbujas de aire, se pueden usar tijeras para cortar dichas zonas y lograr un ajuste plano. Tenga en cuenta que las partes cortadas en cada capa deben estar desfasadas para evitar la pérdida de resistencia.

Para piezas con cierto ángulo, se pueden utilizar fibra de vidrio y resina para su relleno. Si algunas partes del producto son relativamente grandes, se pueden espesar adecuadamente o reforzar con nervios en esos lugares para cumplir con los requisitos de uso.

Debido a las diferentes direcciones de las fibras en el tejido, sus resistencias también varían. La dirección y el método de colocación del tejido de fibra de vidrio utilizado deben cumplir con los requisitos del proceso.

(Ⅳ) Tratamiento de solape

Las fibras en la misma capa de colocación deben ser lo más continuas posible, evitando cortes o uniones aleatorias. Sin embargo, debido a limitaciones como el tamaño y la complejidad del producto, esto es difícil de lograr. Durante la colocación, se puede adoptar una disposición de solape en ángulo recto, y las uniones superpuestas de cada capa deben estar desfasadas hasta alcanzar el espesor requerido del producto. Durante la colocación, utilice herramientas como brochas, rodillos de lana y rodillos para presionar y eliminar burbujas, con el fin de impregnar bien la resina y expulsar las burbujas de aire.

Si el requisito de resistencia es alto, para garantizar la resistencia del producto, las dos piezas de tela deben solaparse con un ancho de solape de aproximadamente 50 mm. Al mismo tiempo, las posiciones de solape de cada capa deben estar escalonadas lo más posible.

(Ⅴ) Colocación de la manta de fibra cortada

Al utilizar manta de fibra cortada como material de refuerzo, es recomendable emplear rodillos de impregnación de diferentes especificaciones para la operación, ya que los rodillos de impregnación son especialmente eficaces para eliminar burbujas de aire de la resina. Si no se dispone de tales herramientas y sea necesario utilizar brochas para la impregnación, se debe aplicar la resina mediante el método de aplicación por puntos; de lo contrario, las fibras se desordenarán y desplazarán, resultando en una distribución irregular y espesor no uniforme. Para los materiales de refuerzo colocados en esquinas internas profundas, si resulta difícil lograr un ajuste adecuado con brochas o rodillos de impregnación, se pueden alisar y presionar manualmente.

Durante la aplicación, aplique el pegamento sobre la superficie del molde con un rodillo para aplicar pegamento, luego coloque manualmente los trozos cortados del fieltro sobre el molde y alíselos, después aplique pegamento con el rodillo, mueva hacia adelante y hacia atrás repetidamente para hacer que la resina penetre en el fieltro, luego use un rodillo para burbujas de pegamento y exprima el pegamento dentro del fieltro hacia la superficie para eliminar las burbujas de aire, y luego coloque la segunda capa. Para las áreas de esquina, el fieltro puede rasgarse manualmente para facilitar el envoltorio, dejando una solapa de aproximadamente 50 mm entre dos piezas de fieltro.

Muchos productos también pueden adoptar el método alternado de aplicación de fieltro de hebra cortada y tela de fibra de vidrio. Por ejemplo, embarcaciones de pesca fabricadas por varias empresas japonesas utilizan este método alternado, del cual se informa que produce productos con buen desempeño.

(Ⅵ) Aplicación de Productos de Pared Gruesa
Los productos con un espesor inferior a 8 mm pueden formarse en un solo paso, mientras que los productos con un espesor mayor a 8 mm deben formarse en múltiples pasos. De lo contrario, una mala disipación del calor durante el curado puede provocar que el producto se queme y se decolore, afectando su rendimiento. Para productos formados en múltiples pasos, durante la segunda colocación, se deben eliminar las rebabas y burbujas formadas tras la primera colocación y curado antes de continuar con la siguiente capa. En general, se recomienda que el espesor de formación en un solo paso no exceda los 5 mm. Por supuesto, también existen resinas de bajo calor de reacción y baja contracción desarrolladas específicamente para la formación de productos de pared gruesa, lo que permite alcanzar un espesor mayor en una sola formación.