Assistenza Tecnica | Spiegazione Dettagliata del Processo di Formatura della Fibra di Vetro a Mano

                                           

I. Spruzzatura e Pennellatura del Gel Coat

Per migliorare e abbellire la superficie dei prodotti FRP (plastica rinforzata con fibra), aumentarne il valore, proteggere lo strato interno di FRP dall'erosione e prolungare la durata dei prodotti, di solito si forma uno strato di gel con alto contenuto di resina, mescolato con pasta pigmentata, sulla superficie lavorativa dei prodotti. Questo strato può essere costituito da resina pura o rinforzato con un tessuto superficiale, ed è chiamato strato di gel coat (noto anche come strato superficiale o strato decorativo). La qualità dello strato di gel coat influisce direttamente sull'aspetto estetico, resistenza agli agenti atmosferici, resistenza all'acqua e alla corrosione da sostanze chimiche dei prodotti. Pertanto, durante la spruzzatura o la pennellatura dello strato di gel coat, si deve prestare attenzione ai seguenti punti:

(1) Quando si prepara la resina per gel coat, è necessario mescolarla accuratamente, in particolare quando si utilizza la pasta pigmentata. Un mescolamento non uniforme provocherà macchie e striature sulla superficie del prodotto, il che non solo ne compromette l'aspetto, ma riduce anche le sue proprietà fisiche. Per questo motivo, si dovrebbe utilizzare per quanto possibile un mescolatore meccanico, preferibilmente uno che non generi vortici, per evitare l'introduzione di aria.

(2) Il gel coat può essere applicato con un pennello o con una pistola a spruzzo speciale. Durante la spruzzatura, si dovrebbe aggiungere dal 5 al 7% di stirene per regolare la viscosità della resina e compensare la perdita di stirene dovuta alla volatilizzazione durante il processo di spruzzatura.

(3) Lo spessore dello strato di gel coat deve essere accuratamente controllato tra 0,3 e 0,5 mm, generalmente regolando la massa di gel coat utilizzata per unità di superficie, ovvero la quantità di gel coat deve essere compresa tra 350 e 550 g/㎡, per raggiungere i requisiti di spessore sopra indicati.

Lo spessore dello strato di gel coat deve essere appropriato: non deve essere né troppo sottile né troppo spesso. Se il gel coat è troppo sottile, potrebbe non indurirsi completamente e le fibre di vetro sul retro del gel coat potrebbero essere esposte, influenzando la qualità estetica e non riuscendo a migliorare e proteggere il prodotto in vetroresina. Se il gel coat è troppo spesso, è più soggetto a creparsi e presenta una scarsa resistenza agli urti, in particolare non riesce a sopportare gli urti provenienti dal lato opposto del prodotto. Anche una stesura irregolare del gel coat può facilmente causare crepe durante lo sformo, a causa dello stress interno nella resina provocato da una velocità di indurimento irregolare sulla superficie.

(4) Il gel coat deve essere applicato in modo uniforme, evitando per quanto possibile l'accumulo locale del materiale.

(5) È necessario controllare correttamente il grado di indurimento dello strato di gel coat.

Il miglior modo per verificare se lo strato di gel coat è correttamente polimerizzato è il metodo al tatto: toccare la superficie dello strato di gel coat con un dito pulito. Se risulta leggermente appiccicoso ma non viscoso al tatto, ciò indica che lo strato di gel coat è fondamentalmente indurito e si può procedere con l'operazione successiva di stratificazione, al fine di garantire l'integrità dello strato di gel coat e dello strato sottostante.

II. Determinazione del Percorso Tecnologico

Il percorso tecnologico è collegato alla qualità del prodotto, al costo dello stesso, al ciclo produttivo (efficienza produttiva) ed ad altri fattori. Pertanto, prima di organizzare la produzione, è necessario acquisire una completa comprensione dei requisiti tecnici necessari durante l'utilizzo del prodotto (ambiente, temperatura, mezzo, carico, ecc.), della struttura del prodotto, della quantità da produrre e delle condizioni costruttive. Dopo analisi e studio, si potrà determinare il piano del processo di formatura. Generalmente, bisogna prendere in considerazione i seguenti aspetti:

(1) In base ai requisiti di utilizzo del prodotto, selezionare in modo ragionevole materiali grezzi e ausiliari, formulazioni e metodi di posa.

(2) Determinare la struttura dello stampo e il materiale dello stampo in base alla forma geometrica del prodotto e alla quantità di produzione.

(3) Determinare il metodo di indurimento in base alle condizioni climatiche e all'urgenza del compito.

III. Contenuti principali della progettazione del processo

(1) Selezionare materiali appropriati (materiali di rinforzo, materiali strutturali e altri materiali ausiliari) in base ai requisiti tecnici del prodotto. Nella selezione dei materiali grezzi, devono essere principalmente considerati i seguenti aspetti:
① Se il prodotto è a contatto con mezzi acidi o alcalini, inclusi tipo, concentrazione, temperatura di esercizio e tempo di contatto del mezzo.
② Se sono presenti requisiti di prestazione come trasmissione della luce e ritardante di fiamma.
③ Per quanto riguarda le proprietà meccaniche, se si tratta di carico dinamico o statico.
④ Se vi sono requisiti speciali come l'anti-perdita.

(2) Determinare la struttura e il materiale dello stampo.

(3) Selezione del distaccante.

(4) Determinare la formula di reticolazione della resina e il sistema di reticolazione.

(5) In base allo spessore e ai requisiti di resistenza del prodotto forniti, determinare il tipo, la specifica, il numero di strati e il metodo di posa dei materiali di rinforzo.

(6) Stabilire le norme del processo di stampaggio.

IV. Posa degli strati di materiale composito (FRP)

La posa è un'importante fase del processo di stampaggio manuale. Deve essere eseguita con attenzione per garantire velocità, precisione, contenuto uniforme di resina, assenza di bolle evidenti, completa impregnazione, nessun danno alle fibre e una superficie del prodotto piana, al fine di assicurare la qualità del prodotto. La qualità è strettamente legata alla competenza e all'atteggiamento lavorativo dell'operatore. Pertanto, sebbene il lavoro di posa sia semplice, non è facile eseguire bene la posa dei prodotti e va preso seriamente.

(Ⅰ) Controllo dello spessore

Il controllo dello spessore dei prodotti in FRP è un problema tecnico che si presenta sia nel processo di progettazione che in quello di produzione della tecnologia manuale. Quando è noto lo spessore richiesto di un prodotto, è necessario effettuare dei calcoli per determinare il contenuto di resina e di carica, nonché la tipologia e il numero di strati dei materiali di rinforzo utilizzati. Successivamente, lo spessore approssimativo può essere calcolato utilizzando la seguente formula:

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

Dove:
t — spessore calcolato del FRP (mm);
G1, G2 — massa areale di varie tipologie di tessuto o mat (kg/㎡);
n1, n2 — numero di strati di varie tipologie di tessuto o mat;
0,394 — costante dello spessore del materiale di base in fibra;
0,909 — costante dello spessore della resina poliestere;
0,400 — costante dello spessore del carico;
k1 — rapporto tra contenuto di resina e contenuto di fibra di vetro;
k2 — rapporto tra contenuto del carico e contenuto di resina.

(Ⅱ) Calcolo della dose di resina

La dose di resina del FRP è un importante parametro del processo, che può essere calcolato con i seguenti due metodi:

(1) Calcolare in base al principio del riempimento dei vuoti, ricavare la formula per il contenuto di gel. Non appena si conoscono la massa superficiale e lo spessore equivalente del tessuto di vetro (lo spessore del prodotto equivalente a uno strato di tessuto di vetro), si può calcolare il contenuto di gel del FRP.

(2) Calcolare determinando innanzitutto la massa del prodotto e successivamente la percentuale in massa della fibra di vetro:
① Area superficiale del prodotto × spessore × densità del materiale plastico rinforzato con fibre = massa del prodotto;
Massa del prodotto × percentuale in massa della fibra di vetro = massa della fibra di vetro;
Massa del prodotto － massa della fibra di vetro = massa della resina.

② Area superficiale del prodotto × numero di strati di fibra di vetro × massa superficiale della fibra di vetro = massa della fibra di vetro;
Massa della fibra di vetro ÷ percentuale in massa della fibra di vetro = massa del prodotto;
Massa del prodotto － massa della fibra di vetro = massa della resina.

La quantità di resina necessaria per la posa può essere stimata in base alla massa della fibra di vetro. Se si utilizza un feltro di filamenti tagliati, il suo contenuto di gel è generalmente controllato tra il 65% e il 75%; se si utilizza una tela di vetro come materiale di rinforzo, il contenuto di gel è generalmente controllato tra il 45% e il 55% per garantire la qualità del prodotto.

(Ⅲ) Posa della Tela di Vetro

Per i prodotti con uno strato di gel coat, nessuna impurità dovrebbe essere mescolata al gel coat. Prima della posa, è necessario evitare la contaminazione tra lo strato di gel coat e lo strato sottostante per prevenire un'adesione interlamina ridotta, che potrebbe influenzare la qualità del prodotto. Lo strato di gel coat può essere rinforzato con un feltro superficiale.

Durante la posa, è necessario prestare attenzione all'impregnazione delle fibre di vetro con la resina. In primo luogo, far sì che la resina penetri su tutta la superficie dei fasci di fibre, e successivamente sostituire completamente l'aria all'interno dei fasci di fibre con la resina. È molto importante assicurarsi che il primo strato di materiale di rinforzo venga completamente impregnato di resina e saldamente legato, in particolare per alcuni prodotti che verranno utilizzati in condizioni di temperatura più elevate. Un'impregnazione e una legatura insufficienti lascerbbero aria intorno allo strato di gel coat, e questa aria residua si espanderà a causa del calore durante la fase di indurimento e l'utilizzo del prodotto, causando la formazione di bolle.

Durante la laminazione, prima di tutto stendere uniformemente uno strato di resina preparata sullo strato di gel coat o sulla superficie formante dello stampo, utilizzando strumenti per la laminazione manuale come pennelli, spatole o rulli di impregnazione; successivamente applicare uno strato di materiale di rinforzo tagliato (come strisce diagonali, tela sottile o mat di superficie), quindi utilizzare strumenti di formatura per spazzolarlo e schiacciarlo in modo da farlo aderire perfettamente. È importante prestare attenzione alla rimozione delle bolle d'aria per garantire un'impregnazione completa del tessuto di vetro. Non applicare contemporaneamente due o più strati di materiale di rinforzo. Ripetere le operazioni sopra descritte fino a raggiungere lo spessore desiderato.

Se le dimensioni geometriche del prodotto sono relativamente complesse e il materiale di rinforzo non riesce a distendersi completamente in alcune zone, rendendo difficile l'eliminazione delle bolle d'aria, si può utilizzare un paio di forbici per effettuare dei tagli in quelle zone, in modo da farle aderire meglio. È importante notare che i punti tagliati di ogni strato devono essere sfalsati per evitare una riduzione della resistenza.

Per parti con un certo angolo, le fibre di vetro e la resina possono essere utilizzate per il riempimento. Se alcune parti del prodotto sono relativamente grandi, possono essere opportunamente rinforzate con nervature o rese più spesse in quei punti per soddisfare i requisiti d'uso.

A causa delle diverse direzioni delle fibre del tessuto, anche le loro resistenze sono differenti. La direzione di posa e il metodo di applicazione del tessuto di fibra di vetro utilizzato devono essere conformi ai requisiti del processo.

(Ⅳ) Trattamento del giunto a sovrapposizione

Le fibre nello stesso strato di posa dovrebbero essere il più possibile continue, evitando tagli o giunti casuali. Tuttavia, a causa di limitazioni come le dimensioni e la complessità del prodotto, ciò può risultare difficile da realizzare. Durante la posa, si può adottare una tecnica a giunto a testa, e i giunti sovrapposti di ogni strato devono essere sfalsati fino a raggiungere lo spessore richiesto del prodotto. Durante la posa, utilizzare strumenti come pennelli, rulli di lana e rulli per la pressione delle bolle d'aria, per impregnare la resina ed eliminare le bolle d'aria.

Se il requisito di resistenza è elevato, per garantire la resistenza del prodotto, le due stoffe devono essere sovrapposte con una larghezza di sovrapposizione di circa 50 mm. Allo stesso tempo, le posizioni di sovrapposizione di ogni strato dovrebbero essere il più possibile sfalsate.

(Ⅴ) Stesura del mat di rovina

Quando si utilizza il mat di rovina come materiale di rinforzo, è preferibile utilizzare rulli di impregnazione di diverse specifiche per l'operazione, poiché i rulli di impregnazione sono particolarmente efficaci nell'eliminare le bolle d'aria dalla resina. Se tali strumenti non sono disponibili e si devono utilizzare pennelli per l'impregnazione, si dovrebbe applicare la resina utilizzando il metodo a punti; in caso contrario, le fibre potrebbero disordinarsi e spostarsi, causando una distribuzione non uniforme e uno spessore irregolare. Per i materiali di rinforzo posizionati negli angoli interni profondi, se risulta difficile farli aderire bene con pennelli o rulli di impregnazione, possono essere lisciati e premuti a mano.

Durante la laminazione, applicare la colla sulla superficie dello stampo con un rullo per l'applicazione della colla, quindi posare manualmente i pezzi di mat tagliati sullo stampo e livellarli, poi applicare la colla con il rullo, passarlo avanti e indietro ripetutamente per far sì che la resina penetri nel mat, quindi utilizzare un rullo per le bolle d'aria per spingere la colla presente nel mat verso la superficie ed eliminare le bolle d'aria, e infine posare il secondo strato. Per le aree angolari, il mat può essere strappato a mano per facilitare l'avvolgimento, lasciando un sovrapposizione di circa 50 mm tra due pezzi di mat.

Molti prodotti possono adottare anche il metodo alternato di laminazione tra mat di filamenti corti e tessuto di vetro. Ad esempio, le barche da pesca realizzate con il metodo alternato da varie aziende giapponesi utilizzano questa tecnica, che si dice produca prodotti con ottime prestazioni.

(Ⅵ) Laminazione di prodotti con pareti spesse
I prodotti con uno spessore inferiore a 8 mm possono essere formati in un unico passaggio, mentre i prodotti con uno spessore superiore a 8 mm dovrebbero essere formati in più passaggi. In caso contrario, una cattiva dissipazione del calore durante la reticolazione potrebbe causare il bruciamento e l'ingiallimento del prodotto, influenzandone le prestazioni. Per i prodotti formati in più passaggi, durante il secondo strato, prima di procedere con l'applicazione dello strato successivo, si dovrebbe rimuovere le bave e le bolle formatesi dopo il primo strato e la relativa reticolazione. In generale, si raccomanda che lo spessore di una formatura unica non superi i 5 mm. Ovviamente, esistono anche resine a basso sviluppo di calore e a ridotta contrazione, sviluppate appositamente per la produzione di prodotti con pareti spesse, che permettono di ottenere spessori maggiori con una formatura unica.