Support technique | Explication détaillée du processus de formation de la fibre de verre par la méthode manuelle

                                           

I. Projection et Brossage du Gel Coat

Afin d'améliorer et d'embellir l'état de surface des produits en PRF (Plastique Renforcé de Fibres), d'en accroître la valeur, de protéger la couche intérieure de PRF contre l'érosion et d'allonger la durée de service des produits, nous formons généralement une couche de gel de haute teneur en résine, mélangée avec une pâte pigmentaire, sur la surface de travail des produits. Cette couche peut être constituée uniquement de résine ou renforcée par un tissu de surface, et est appelée couche de gel coat (aussi dénommée couche de surface ou couche décorative). La qualité de cette couche de gel coat influence directement l'aspect visuel, la résistance aux intempéries, à l'eau et à l'érosion due aux produits chimiques des articles. Il convient donc d'accorder une attention particulière aux points suivants lors de la projection ou du brossage de la couche de gel coat :

(1) Lors de la préparation de la résine de gel coat, un mélangeage complet est nécessaire, en particulier lors de l'utilisation d'une pâte pigmentaire. Un mélangeage inégal entraînera des taches et des traînées sur la surface du produit, ce qui n'affecte pas seulement l'apparence, mais réduit également ses propriétés physiques. Pour cette raison, il est préférable d'utiliser autant que possible un mélangeur mécanique, de préférence un type ne générant pas de vortex afin d'éviter l'introduction d'air.

(2) Le gel coat peut être appliqué à l'aide d'un pinceau ou d'un pistolet spécial. Pendant le pulvérisation, il convient d'ajouter 5 à 7 % de styrène afin d'ajuster la viscosité de la résine et compenser la perte de styrène due à la volatilisation pendant le processus de pulvérisation.

(3) L'épaisseur de la couche de gel coat doit être précisément contrôlée entre 0,3 et 0,5 mm, généralement régulée par la masse de gel coat utilisée par unité de surface, c'est-à-dire une quantité de gel coat de 350 à 550 g/㎡, ce qui permet d'atteindre les exigences d'épaisseur mentionnées ci-dessus.

L'épaisseur de la couche de gel coat doit être adaptée : elle ne doit pas être ni trop fine, ni trop épaisse. Si le gel coat est trop fin, il peut se produire un durcissement incomplet et les fibres de verre situées à l'arrière du gel coat peuvent être exposées, ce qui affecte la qualité esthétique et empêche le gel coat de jouer son rôle protecteur et décoratif sur le produit en PRF. Si le gel coat est trop épais, il risque de se fissurer facilement et d'avoir une mauvaise résistance aux chocs, en particulier s'il ne peut pas résister aux chocs venant du côté opposé à celui du produit. Une application irrégulière du gel coat peut également provoquer facilement des fissures lors du démoulage, dues aux contraintes internes du résine causées par une vitesse de durcissement inégale à la surface.

(4) Le gel coat doit être appliqué de manière uniforme, et il faut autant que possible éviter l'accumulation locale du gel coat.

(5) Il faut correctement contrôler le degré de durcissement de la couche de gel coat.

La meilleure façon de vérifier si la couche de gel coat est correctement durcie est la méthode du toucher : touchez la surface de la couche de gel coat avec un doigt propre. Si elle est légèrement collante mais pas poisseuse au toucher, cela indique que la couche de gel coat est pratiquement durcie, et l'opération suivante de stratification peut être effectuée afin d'assurer l'intégrité de la couche de gel coat et de la couche de renfort.

II. Détermination du parcours de fabrication

Le parcours de fabrication est lié à la qualité du produit, son coût, le cycle de production (productivité) et d'autres facteurs. Par conséquent, avant d'organiser la production, il est nécessaire d'acquérir une compréhension globale des exigences techniques liées à l'utilisation du produit (environnement, température, milieu, charge, etc.), de sa structure, de la quantité à produire ainsi que des conditions de fabrication. Après analyse et étude, le plan de procédé peut être déterminé. Généralement, les aspects suivants doivent être pris en compte :

(1) Selon les exigences d'utilisation du produit, sélectionner de manière rationnelle les matières premières et auxiliaires, les formules ainsi que les méthodes d'assemblage.

(2) Déterminer la structure du moule et le matériau du moule en fonction de la forme géométrique du produit et de la quantité de production.

(3) Déterminer la méthode de durcissement en fonction des conditions climatiques et de l'urgence de la tâche.

III. Contenu principal de la conception du procédé

(1) Sélectionner des matériaux appropriés (matériaux de renforcement, matériaux structurels et autres matériaux auxiliaires) conformément aux exigences techniques du produit. Lors du choix des matières premières, les aspects suivants doivent être principalement pris en compte :
① Le produit est-il en contact avec des milieux acides ou alcalins, y compris le type, la concentration, la température d'utilisation et le temps de contact du milieu.
② Existe-t-il des exigences de performance telles que la transmission de la lumière et la résistance au feu.
③ En termes de propriétés mécaniques, s'agit-il d'une charge dynamique ou statique.
④ S'il existe des exigences particulières telles que l'étanchéité.

(2) Déterminer la structure et le matériau du moule.

(3) Sélection de l'agent de démoulage.

(4) Déterminer la formule de durcissement de la résine et le système de durcissement.

(5) Selon l'épaisseur et les exigences de résistance données pour le produit, déterminer le type, la spécification, le nombre de couches et la méthode de stratification des matériaux renforçants.

(6) Élaborer les réglementations relatives au procédé de moulage.

IV. Stratification des couches de PRF

La stratification constitue une étape importante dans le procédé de moulage manuel. Elle doit être effectuée soigneusement afin d'assurer une exécution rapide, précise, avec une teneur en résine uniforme, sans bulles visibles, sans imprégnation insuffisante, sans dommage aux fibres et avec une surface plate, afin de garantir la qualité du produit. La qualité dépend largement de la compétence et de l'attitude professionnelle de l'opérateur. Par conséquent, bien que la stratification soit une tâche simple, il n'est pas facile de réaliser de bons produits, et il convient de l'aborder sérieusement.

(Ⅰ) Contrôle de l'épaisseur

Le contrôle de l'épaisseur des produits en PRF est un problème technique rencontré à la fois lors de la conception et du processus de fabrication par la technique de stratification manuelle. Lorsque l'épaisseur requise pour un produit est connue, il est nécessaire d'effectuer des calculs afin de déterminer la teneur en résine et en charge, ainsi que les caractéristiques et le nombre de couches des matériaux de renforcement utilisés. Ensuite, l'épaisseur approximative peut être calculée selon la formule suivante :

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

Où :
t — épaisseur calculée du PRF (mm) ;
G1, G2 — masse surfacique de diverses références de tissu ou de mat (kg/㎡) ;
n1, n2 — nombre de couches de diverses références de tissu ou de mat ;
0,394 — constante d'épaisseur du matériau de base en fibre ;
0,909 — constante d'épaisseur de la résine polyester ;
0,400 — constante d'épaisseur de la charge ;
k1 — rapport entre la teneur en résine et la teneur en fibre de verre ;
k2 — rapport entre la teneur en charge et la teneur en résine.

(Ⅱ) Calcul du dosage de résine

Le dosage de résine pour le PRF est un paramètre de processus important, pouvant être calculé selon deux méthodes suivantes :

(1) Calculer selon le principe du remplissage des vides, déduire la formule de la teneur en gel. Dès lors que la masse surfacique et l'épaisseur équivalente du tissu de verre (l'épaisseur du produit équivalente à une couche de tissu de verre) sont connues, la teneur en gel du PRF peut être calculée.

(2) Calculer en déterminant d'abord la masse du produit puis le pourcentage massique de la fibre de verre :
① Aire de surface du produit × épaisseur × densité du plastique renforcé de fibres = masse du produit ;
Masse du produit × pourcentage massique de la fibre de verre = masse de la fibre de verre ;
Masse du produit － masse de la fibre de verre = masse de la résine.

② Aire de surface du produit × nombre de couches de fibre de verre × masse surfacique de la fibre de verre = masse de la fibre de verre ;
Masse de la fibre de verre ÷ pourcentage massique de la fibre de verre = masse du produit ;
Masse du produit － masse de la fibre de verre = masse de la résine.

La quantité de résine nécessaire pour le stratifié peut être estimée en fonction de la masse de la fibre de verre. Si l'on utilise un mat de fils coupés, son taux de gélification est généralement contrôlé entre 65 et 75 % ; si l'on utilise un tissu de verre comme matériau renforçant, le taux de gélification est généralement contrôlé entre 45 et 55 % afin d'assurer la qualité du produit.

(Ⅲ) Stratification du tissu de verre

Pour les produits comportant une couche de gel coat, aucune impureté ne doit être mélangée au gel coat. Avant la stratification, il convient d'éviter toute pollution entre la couche de gel coat et la couche support afin d'éviter une mauvaise adhérence entre les couches, ce qui affecterait la qualité du produit. La couche de gel coat peut être renforcée à l'aide d'un voile de surface.

Lors de la mise en œuvre, il convient de prêter attention à l’imprégnation des fibres de verre avec la résine. Commencez par faire pénétrer la résine sur toute la surface des faisceaux de fibres, puis remplacez complètement l’air présent à l’intérieur des faisceaux par la résine. Il est très important de s’assurer que la première couche du matériau de renforcement soit entièrement imprégnée de résine et solidement liée, en particulier pour certains produits destinés à être utilisés dans des conditions de température plus élevée. En effet, une imprégnation et un collage insuffisants laisseront de l’air autour de la couche de gel coat, et cet air résiduel se dilatera sous l’effet de la chaleur pendant le durcissement du produit et son utilisation, entraînant l’apparition de bulles.

Lors de la mise en œuvre, commencez par appliquer uniformément une couche de résine préparée sur la couche de gel coat ou sur la surface de formage du moule à l'aide d'outils manuels tels que des brosses, des raclettes ou des rouleaux d'impregnation. Ensuite, disposez une couche de matériau renforçant découpé (comme des bandes en biais, un tissu fin ou un mat de surface), puis utilisez des outils de formage pour brosser et presser fermement afin d'obtenir un ajustement étroit. Faites attention à éliminer les bulles d'air afin d'assurer une imprégnation complète du tissu de verre. Ne posez pas simultanément deux couches ou plus de matériau renforçant. Répétez les opérations ci-dessus jusqu'à atteindre l'épaisseur prévue.

Si les dimensions géométriques du produit sont relativement complexes, et que le matériau renforçant ne peut pas être appliqué à plat à certains endroits, rendant difficile l'élimination des bulles, vous pouvez utiliser des ciseaux pour découper ces zones afin de les appliquer à plat. Il convient de noter que les découpes sur chaque couche doivent être décalées afin d'éviter une perte de résistance mécanique.

Pour les pièces présentant un certain angle, des fibres de verre et de la résine peuvent être utilisées pour le remplissage. Si certaines parties du produit sont relativement grandes, elles peuvent être épaissies de manière appropriée ou renforcées avec des nervures à ces endroits afin de satisfaire aux exigences d'utilisation.

En raison des directions de fibres différentes du tissu, leurs résistances mécaniques varient également. La direction d'empilement et la méthode d'application du tissu de verre doivent être conformes aux exigences du procédé.

(Ⅳ) Traitement des joints superposés

Les fibres au sein d'une même couche d'empilement doivent être aussi continues que possible, et il convient d'éviter les découpes ou raccords aléatoires. Toutefois, en raison de limitations telles que les dimensions et la complexité du produit, cela peut être difficile à réaliser. Pendant l'empilement, on peut adopter une méthode d'empilement par bout à bout, et les recouvrements entre les couches doivent être décalés jusqu'à ce que l'épaisseur requise du produit soit atteinte. Lors de l'empilement, utiliser des outils tels que des brosses, des rouleaux en laine et des rouleaux de pression pour imprégner la résine et éliminer les bulles d'air.

Si la résistance requise est élevée, afin d'assurer la résistance du produit, les deux morceaux de tissu doivent être superposés avec un recouvrement d'environ 50 mm. En même temps, les positions de recouvrement de chaque couche doivent être autant que possible décalées.

(Ⅴ) Mise en place du mat de fibres coupées

Lorsque l'on utilise un mat de fibres coupées comme matériau de renforcement, il est préférable d'utiliser des rouleaux d’imprégnation de différentes spécifications pour l'opération, car les rouleaux d’imprégnation sont particulièrement efficaces pour éliminer les bulles d'air de la résine. Si ces outils ne sont pas disponibles et qu'il est nécessaire d'utiliser des brosses pour l'imprégnation, il convient d'appliquer la résine en utilisant la méthode de la brosse à points ; faute de quoi, les fibres risqueraient d'être désordonnées et déplacées, entraînant une répartition irrégulière et une épaisseur inhomogène. Pour les matériaux de renforcement placés dans des angles internes profonds, si l'ajustage est difficile à réaliser à l'aide d'une brosse ou d'un rouleau d’imprégnation, on peut les lisser et les presser manuellement.

Lors de la mise en place, appliquez la colle sur la surface du moule à l'aide d'un rouleau d'application de colle, puis posez manuellement les morceaux de matériau découpés sur le moule et lissez-les, appliquez ensuite la colle à l'aide du rouleau, faites des allers-retours répétés afin que la résine pénètre dans le matériau, utilisez ensuite un rouleau à bulles de colle pour expulser l'air et faire remonter la colle à la surface, puis posez la deuxième couche. Pour les zones d'angle, le matériau peut être déchiré à la main pour faciliter l'enroulement, avec un recouvrement d'environ 50 mm entre deux morceaux.

De nombreux produits peuvent également adopter une méthode de stratification alternée entre le mat de fils coupés et le tissu de verre. Par exemple, les bateaux de pêche fabriqués par diverses entreprises japonaises utilisent cette méthode alternée, ce qui permettrait d'obtenir des produits de bonne qualité.

(Ⅵ) Stratification des produits à paroi épaisse
Les produits dont l'épaisseur est inférieure à 8 mm peuvent être moulés en une seule étape, tandis que les produits dont l'épaisseur dépasse 8 mm devraient être moulés en plusieurs étapes. Sinon, une mauvaise dissipation de la chaleur pendant le durcissement peut provoquer un brûlage et un décoloration du produit, affectant ainsi ses performances. Pour les produits moulés en plusieurs étapes, lors du deuxième dépôt, les bavures et les bulles formées après la première mise en place et le durcissement doivent être éliminées avant de continuer avec la couche suivante. En général, il est recommandé que l'épaisseur du moulage en une seule fois ne dépasse pas 5 mm. Bien entendu, il existe également des résines à faible exothermie et à faible retrait, spécialement développées pour le moulage de produits à paroi épaisse, permettant d'atteindre une épaisseur plus importante en un seul moulage.