Tekninen tuki | Käsityönä valmistetun lasikuitumuovin valmistusprosessin yksityiskohtainen selitys

                                           

I. Geelikerroksen ruiskutus ja harjallinen levittäminen

FRP-tuotteiden (Fiber Reinforced Plastic) pinnan tilan parantamiseksi ja kauneuttamiseksi, niiden arvon nostamiseksi, sisäosan FRP-kerroksen suojaamiseksi kulkeutumista vastaan ja tuotteiden käyttöiän pidentämiseksi muodostamme tyypillisesti geelikerroksen, joka sisältää runsaasti hartsea ja pigmenttipastaa, tuotteiden työpinnalle. Tämä kerros voi koostua pelkästä hartsesta tai sitä voidaan vahvistaa pintamaterialla, ja sitä kutsutaan geelipeitekerrokseksi (tunnetaan myös pinta- tai koristekerroksena). Geelipeitekerroksen laatu vaikuttaa suoraan tuotteiden ulkonäön laatuun, säätörmistykseen, vedenkestävyyteen ja kemiallisten aineiden aiheuttaman kulkeutumisen kestävyyteen. Täten geelipeitekerroksen ruiskutuksessa tai harjauksessa tulee huomioida seuraavat seikat:

(1) Kun valmistetaan geelikerrosharjaa, sekoittaminen vaatii huolellisuutta, erityisesti kun käytetään pigmenttipastaa. Epätasainen sekoittaminen aiheuttaa tahroja ja juovia tuotteen pinnalle, mikä ei ainoastaan vaikuta ulkonäköön vaan myös heikentää sen fysikaalisia ominaisuuksia. Siksi mekaanista sekoitusta tulisi mahdollisuuksien mukaan käyttää, ja mieluiten sekoitinta, joka ei luo pyörteitä, jotta ilman joutumista voidaan välttää.

(2) Geelikerros voidaan levittää harjalla tai erityisellä ruiskukynällä. Ruiskutuksen aikana 5–7 % styreeniä tulisi lisätä harjan viskositeetin säätämiseksi ja kompensoimaan ruiskutuksessa haihtuvan styreenin menetys.

(3) Geelikerroksen paksuus tulisi hallita tarkasti 0,3–0,5 mm:n välillä, yleensä hallitaan geelikerroksen massalla neliömetriä kohti, eli geelikerroksen annostus on 350–550 g/㎡, mikä mahdollistaa yllä mainitun paksuusvaatimuksen saavuttamisen.

Geelin pinnoitteen paksuuden tulee olla sopiva: sen ei tule olla liian ohut eikä liian paksu. Jos geelipinnoite on liian ohut, se voi kovettua epätäydellisesti ja geelipinnoitteen takana olevat lasikuidut voivat paljastua, mikä vaikuttaa ulkonäön laatuun ja estää FRP-tuotteen kaunistamista ja suojelua. Jos geelipinnoite on liian paksu, siihen voi syntyä halkeamia ja sen iskunkesto on heikko, erityisesti se ei kestä tuotteen vastakkaispuolelta tulevia iskuja. Geelipinnoitteen epätasainen levitys voi myös helposti aiheuttaa halkeamia purkauksen yhteydessä, koska harjan pinnan kovettumisnopeuden epätasaisuus aiheuttaa sisäisiä jännitteitää.

(4) Geelipinnoitetta tulee levittää tasaisesti ja sen paikallista kertymistä tulee mahdollisuuksien mukaan välttää.

(5) Geelipinnoitteen kovettumisasteen tulee olla sopivasti hallittu.

Paras tapa tarkistaa, onko geelikerros kovettunut oikein, on kosketusmenetelmä: kosketa geelikerroksen pintaa puhtaalla sormella. Jos se tuntuu hieman tahmealta, mutta ei liimapohjaiselta, se tarkoittaa, että geelikerros on periaatteessa kovettunut, ja seuraava kerrosten asennus voidaan suorittaa varmistaakseen geelikerroksen ja tukikerroksen eheyden.

II. Valmistusprosessin määrittäminen

Valmistusprosessi liittyy tuotteen laatuun, tuotteen hintaan, valmistusjaksoon (tuotantotehokkuus) ja muihin tekijöihin. Siksi ennen tuotannon aloittamista on oltava kattava ymmärrys teknisistä vaatimuksista tuotteen käytössä (ympäristö, lämpötila, väliaine, kuorma, jne.), tuoterakenteesta, valmistuserästä ja rakennusehdoista. Tutkimuksen ja analyysin jälkeen voidaan määrittää valssausprosessisuunnitelma. Yleensä seuraavia seikkoja tulisi harkita:

(1) Tuotteen käyttövaatimusten mukaan valitse raaka- ja apuaineet, resepti sekä käsittelytapa järkevästi.

(2) Määritä muottirakenne ja muottimateriaali tuotteen geometrisen muodon ja valmistuserän mukaan.

(3) Valitse kovetusmenetelmä ilmaston mukaan ja tehtävän kiireisuuden perusteella.

III. Prosessisuunnittelun pääsisällöt

(1) Valitse sopivat materiaalit (vahvistusmateriaalit, rakennemateriaalit ja muut apumateriaalit) tuotteen teknisten vaatimusten mukaan. Kun raaka-aineita valitaan, tulisi seuraavia näkökohtia erityisesti harkita:
① Onko tuote kosketuksessa happojen tai emästen kanssa, mukaan lukien median tyyppi, pitoisuus, käyttölämpötila ja kosketusaika.
② Onko valonläpäisevyyteen ja palamattomuuteen liittyviä suorituskykymäärittelyitä.
③ Mekaanisista ominaisuuksista, onko kyseessä dynaaminen tai staattinen kuorma.
④ Onko tiiviys- ja muiden erityisvaatimusten mukaan.

(2) Määritä muottirakenne ja materiaali.

(3) Irrotusaineen valinta.

(4) Harjan kovutuskaavan ja kovutusjärjestelmän määrittäminen.

(5) Annetun tuotteenvahvuuden ja lujuusvaatimusten mukaan määritetään vahvistusmateriaalin tyyppi, koko, kerrosmäärä ja asennustapa.

(6) Valmistusprosessin sääntöjen laatiminen.

IV. FRP-kerrosten asennus

Kerrosten asennus on tärkeä prosessi käsityöasennuksessa. Sitä on käsiteltävä huolellisesti, jotta varmistetaan nopeus, tarkkuus, tasainen harjasuhteet, ilman ilmeisiä ilmakuplia, huonoa kastumista tai kuitujen vaurioitumista sekä tasainen tuotteennäkymä, jotta tuotteen laatu voidaan taata. Laatu riippuu suuresti operaattorin osaamisesta ja työasenteesta. Siksi vaikka asennustyö on yksinkertaista, tuotteiden asennus ei ole helppoa, ja sitä on käsiteltävä vakavasti.

(Ⅰ) Paksuudensäätö

FRP-tuotteiden paksuudensäätö on tekninen ongelma, joka liittyy sekä suunnitteluun että käsin tehtyyn valmistukseen. Kun tuotteen vaadittu paksuus tunnetaan, on suoritettava laskelmia määrittämään tarvittavan hartsin ja täytteen määrä sekä vahvistusmateriaalien kerrosten lukumäärä ja ominaisuudet. Tämän jälkeen likimääräinen paksuus voidaan laskea seuraavan kaavan mukaan:

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

Mistä:
t — laskettu FRP:n paksuus (mm);
G1, G2 — eri kootujen kankaiden tai mattien pinta-alamassa (kg/㎡);
n1, n2 — eri kootujen kankaiden tai mattien kerrosten lukumäärä;
0.394 — kuitupohjaisen materiaalin paksuusvakio;
0.909 — polyesterihartsin paksuusvakio;
0.400 — täytteen paksuusvakio;
k1 — hartsin ja lasikuidun sisällön suhde;
k2 — täytteen ja hartsin sisällön suhde.

(Ⅱ) Harjan määrän laskeminen

FRP:n harjamäärä on tärkeä prosessiparametri, joka voidaan laskea seuraavilla kahdella menetelmällä:

(1) Laske tyhjien tilojen täyttöperiaatteen mukaan ja johda geelin pitoisuuden kaava. Kun kangasverkon pinta-ala ja sen ekvivalenttinen paksuus (tuotteen paksuus, joka vastaa yhtä kerrosta lasikuitua) tunnetaan, voidaan FRP:n geelin pitoisuus laskea.

(2) Laske ensin määrittämällä tuotteen massa ja sen jälkeen lasikuidun massaprosentti:
① Tuotteen pinta-ala × paksuus × kuituvahvistetun muovin tiheys = tuotteen massa;
Tuotteen massa × lasikuidun massaprosentti = lasikuidun massa;
Tuotteen massa － lasikuidun massa = harjan massa.

② Tuotteen pinta-ala × lasikuitukerrosten lukumäärä × lasikuidun pinta-alamassa = lasikuidun massa;
Lasikuidun massa ÷ lasikuidun massaprosentti = tuotteen massa;
Tuotteen massa － lasikuidun massa = harjan massa.

Pintakerroksen vaatima harjattavan lasikuidun määrä voidaan arvioida kuidun massan perusteella. Jos käytetään leikattua kuitulankaa, geelin sisällön tulisi yleensä olla 65-75 %:n välillä; jos taas käytetään lasikangasta vahvistavana materiaalina, geelin sisällön tulisi yleensä olla 45-55 %:n välillä tuotteen laadun varmistamiseksi.

(Ⅲ) Lasikankaan harjattaminen

Tuotteisiin, joissa on geeli kerros, ei saa sekoittaa epäpuhtauksia geelikerrokseen. Ennen harjattamista on estettävä geelikerroksen ja tukikerroksen välinen saastuminen välttääkseen heikko liimapitoisuus, joka vaikuttaa tuotteen laatuun. Geelikerrosta voidaan vahvistaa pintamatolla.

Kun valmistetaan lattiaputkea, on tärkeää kiinnittää huomiota lasikuitujen kyllästämiseen hartsiin. Ensinnäkin hartsin tulee tunkeutua kuitujen kaikkiin pintojen osiin ja sen jälkeen kuitujen sisällä oleva ilma on korvattava täysin hartisilla. On erittäin tärkeää varmistaa, että vahvistusmateriaalin ensimmäinen kerros kyllästyy täysin hartsiin ja liimautuu tiiviisti, erityisesti tietyille tuotteille, joita käytetään korkeammissa lämpötiloissa. Tämä johtuu siitä, että huono kyllästyminen ja liimaus jättää ilmat huopakerroksen ympärille, ja tämä jäännösilma laajenee lämmön vaikutuksesta tuotteen kovettumisen ja käytön aikana, mikä johtaa ilmakuplien muodostumiseen.

Kun rakennetaan pinnanmuodostusta, ensin levitetään tasaisesti valmistettua hartsea geelikerroskerrokseen tai muottipintaan käsin tehtävillä työkaluilla, kuten harjat, rapiot tai impregnointisylinterit, sitten asetetaan kerros leikattua vahvistusmateriaalia (kuten vinotaitokset, ohut kangas tai pintamatta), ja käytä sitten muovausvälineitä harjaamaan se litteäksi ja paina tiukasti, jotta se sopii tiiviisti. Ilmakuplien poistamiseen on kiinnitettävä erityistä huomiota varmistaakseen, että lasikuitu on täysin impregnoitu. Älä aseta kahta tai useampaa vahvistusmateriaalikerrosta samanaikaisesti. Toista edellä mainitut toiminnot, kunnes saavutetaan suunniteltu paksuus.

Jos tuotteen geometriset mitat ovat suhteellisen monimutkaisia, ja vahvistusmateriaalit eivät voi olla litteä joillakin alueilla, ja ilmakuplat on vaikea poistaa, leikkuun voi käyttää saksia leikkaamaan kohta litteäksi. On huomattava, että jokaisen kerroksen leikatut osat tulisi olla epäjärjestyksessä välttäen vahvuuden menettämistä.

Tietyn kulmaisissa osissa täyttöön voidaan käyttää lasikuituja ja hartsea. Jos tuotteen jotkin osat ovat suhteellisen isot, niitä voidaan niissä kohdissa tarvittaessa paksuuttaa tai vahvistaa jäykisteviljalla käyttövaatimusten täyttämiseksi.

Kankaan eri kuittisuuntien vuoksi niiden lujuudet ovat myös erilaisia. Käytettävän lasikuitukankaan asettamissuunnan ja asennustavan tulee olla prosessivaatimusten mukainen.

(Ⅳ) Päällystysliitännän käsittely

Saman asennuskerroksen kuidut tulee pyrkiä pitämään mahdollisimman jatkuvina, ja niiden satunnaisia leikkauksia tai liitoksia tulee välttää. Kuitenkin tuotteen koon ja monimutkaisuuden rajoitusten vuoksi tämän toteuttaminen on vaikeaa. Asennuksen yhteydessä voidaan käyttää liitännän asennusta, ja jokaisen kerroksen päällysten liitokset on oltava keskenään siirrettyinä, kunnes tuotteen vaadittu paksuus on saavutettu. Asennuksen yhteydessä tulee käyttää työkaluja, kuten harjoja, villarullia ja ilmakuplarullia, jotta hartsea voidaan kostuttaa ja ilmakuplat saadaan poistettua.

Jos lujuusvaatimukset ovat korkeat ja tuotteen lujuuden varmistamiseksi, kahden kankaan tulee mennä päällekkäin noin 50 mm:n päällyskkeellä. Samalla jokaisen kerroksen päällyskohdat tulee mahdollisuuksien mukaan sijoittaa vinoon.

(V) Leikatun kuitulangan asettaminen

Kun leikatun kuitulangattomalla vahvistusmateriaalilla operoidaan, on suositeltavaa käyttää eri kokoisia pienten rullien erottamiseen, sillä rullat ovat erityisen tehokkaita ilmakuplien poistamisessa hartsesta. Jos tällaisia työkaluja ei ole käytettävissä ja harjoja täytyy käyttää hartseeraamiseen, tulisi hartseeraus tehdä pisteharjalla; muuten kuidut sotkeutuvat ja siirtyvät, mikä johtaa epätasaiseen jakautumiseen ja epätasaiseen paksuuteen. Syvien sisäkulmien vahvistusmateriaaleilla, joita on vaikea saada tiiviisti istumaan harjoilla tai impregnointirullilla, voidaan sileäksi ja painatuksi tehdä käsin.

Kun kappale asetetaan paikoilleen, liima levitetään muottipintaan liimapullolla, sen jälkeen leikatut matopätkät asetetaan käsin muottiin ja ne tasoitetaan, tämän jälkeen liima levitetään liimapullolla, sitä rullataan edestakaisin toistuvasti, jotta hartsi pääsee tunkeutumaan maton läpi, tämän jälkeen liimasta poistetaan ilmakuplat rullalla, jolloin liima puristuu maton pinnalle ja ilmakuplat poistuvat, jonka jälkeen asetetaan toinen kerros. Kulmiossa matto voidaan ripaista käsin, jotta se helpottaa käärimistä, ja matopätkien välille jää noin 50 mm liitos.

Monet tuotteet voivat myös käyttää vuorottelevaa käsittelytapaa, jossa käytetään sekä leikatun kuitulangan mattoa että lasikangasta. Esimerkiksi japanilaiset yritykset valmistavat kalastusveneitä käyttäen tätä vuorottelevaa menetelmää, jonka on ilmoitettu tuottavan hyvänlaatuisia tuotteita.

(Ⅵ) Paksuseinäisten tuotteiden asettaminen paikoilleen
Tuotteet, joiden paksuus on alle 8 mm, voidaan muovata yhdessä vaiheessa, kun taas yli 8 mm paksuiset tuotteet tulee muovata useassa vaiheessa. Muuten huono lämmön hajaantuva jähdytyksen aikana voi aiheuttaa tuotteen polttoon ja värjääntymiseen, mikä vaikuttaa sen suorituskykyyn. Useassa vaiheessa muovattaville tuotteille, toisen kerroksen asennuksessa, tulee ensimmäisen asennuksen ja kovettumisen jälkeen syntyneet rautalangat ja ilmakuplat poistaa ennen seuraavan kerroksen asennusta. Yleisesti suositellaan, että yhdellä kertaa muovatun kerroksen paksuus ei saa ylittää 5 mm:ää. Totta kai on olemassa myös vähän lämpöä kehittäviä ja vähän kutistuvia hartseja, joita on kehitetty paksuseinämisiä tuotteita varten, ja niillä voidaan saavuttaa suurempi paksuus yhdellä muovauskerralla.