Technische Ondersteuning | Gedetailleerde Uitleg van het Handmatig Lamineren van Glasvezel Vormgevingsproces

                                           

I. Besproeien en Borstelen van Gelcoat

Om de oppervlaktekwaliteit van FRP-producten (vezelversterkte kunststof) te verbeteren en te verfraaien, hun waarde te verhogen, de binnenzijde van de FRP-laag te beschermen tegen erosie en de levensduur van de producten te verlengen, vormen we doorgaans een gelcoatlaag met een hoog gehalte aan hars. Deze laag wordt aangebracht op het werkvlak van het product en gemengd met pigmentpasta. Deze laag kan bestaan uit puur hars of versterkt worden met een oppervlakteweefsel, en wordt de gelcoatlaag (ook wel oppervlaktestrat of decoratieve laag genoemd) genoemd. De kwaliteit van de gelcoatlaag heeft een directe invloed op het uiterlijk, het weerbestand vermogen, de waterbestendigheid en de weerstand tegen chemische erosie van de producten. Daarom dient men bij het spuiten of kwasten van de gelcoatlaag de volgende punten in acht te nemen:

(1) Bij het bereiden van gelcoat hars is grondig mengen vereist, vooral bij gebruik van pigmentpasta. Ongelijkmatig mengen zal vlekken en strepen op het productoppervlak veroorzaken, wat niet alleen het uiterlijk beïnvloedt, maar ook de fysische eigenschappen vermindert. Daarom dient zoveel mogelijk gebruik te worden gemaakt van mechanische roerapparatuur, en bij voorkeur een mengapparaat dat geen wervelingen veroorzaakt, om luchtinsluiting te voorkomen.

(2) De gelcoat kan met een borstel of een speciale spuitpistool worden aangebracht. Tijdens het spuiten dient 5-7% styreen te worden toegevoegd om de viscositeit van het hars aan te passen en de styreenverliezen door verdamping tijdens het spuitproces te compenseren.

(3) De dikte van de gelcoatlaag dient nauwkeurig te worden beheerst tussen 0,3-0,5 mm, meestal geregeld door de massa gelcoat die per oppervlakte-eenheid wordt gebruikt, dat wil zeggen dat de dosering van gelcoat 350-550 g/m² bedraagt, waarmee de eerder genoemde eisen voor dikte kunnen worden gerealiseerd.

De dikte van de gelcoatlaag moet geschikt zijn: deze mag niet te dun zijn, noch te dik. Als de gelcoat te dun is, kan deze onvolledig uitharden en kunnen de glasvezels op de achterkant van de gelcoat bloot komen te liggen, wat de oppervlakkwaliteit beïnvloedt en het FRP-product niet kan verfraaien noch beschermen. Als de gelcoat te dik is, is deze gevoelig voor barsten en heeft deze een slechte slagvastheid, met name niet bestand tegen slagen vanaf de tegenovergestelde zijde van het product. Onregelmatig aanbrengen van de gelcoat kan tijdens het dempen eveneens gemakkelijk barsten veroorzaken, als gevolg van inwendige spanningen in het hars door een ongelijke oppervlakte-aanhardingsnelheid.

(4) De gelcoat moet gelijkmatig worden aangebracht, en zoveel mogelijk vermijden dat de gelcoat lokaal ophoopt.

(5) De uithardingsgraad van de gelcoatlaag moet zorgvuldig worden beheerst.

De beste manier om te controleren of de gelcoatlaag goed is uitgehard, is de aanraakmethode: raak het oppervlak van de gelcoatlaag aan met een schoon vinger. Als het licht plakkerig aanvoelt maar niet kleverig, betekent dit dat de gelcoatlaag grotendeels is uitgehard, en kan de volgende lagenopbouwprocedure worden uitgevoerd om de integriteit van de gelcoatlaag en de ondersteunende laag te garanderen.

II. Bepaling van het productieproces

Het productieproces hangt samen met productkwaliteit, productkosten, productietijd (productie-efficiëntie) en andere factoren. Daarom moet vóór aanvang van de productie een grondig inzicht worden verkregen in de technische eisen tijdens het gebruik van het product (omgeving, temperatuur, medium, belasting, enz.), productstructuur, productiehoeveelheid en werkomstandigheden. Na analyse en onderzoek kan het vormgevingsprocesplan worden vastgesteld. Over het algemeen moeten de volgende aspecten worden overwogen:

(1) Kies op basis van de vereisten voor productgebruik op een redelijke manier grond- en hulpstoffen, formules en opbouwmethoden.

(2) Bepaal de matrijstructuur en matrijsmateriaal op basis van de geometrische vorm en de productiehoeveelheid van het product.

(3) Bepaal de vulmethode op basis van klimatologische omstandigheden en de urgentie van de taak.

III. Belangrijkste inhoud van procesontwerp

(1) Kies op basis van de technische vereisten van het product geschikte materialen (versterkende materialen, constructiematerialen en andere hulpstoffen). Bij de keuze van grondstoffen dient vooral gelet te worden op de volgende aspecten:
① Of het product in contact komt met zure of basische media, inclusief het type, de concentratie, de gebruikstemperatuur en de contacttijd van het medium.
② Of er prestatie-eisen zijn zoals lichtdoorlatendheid en brandweerstand.
③ Wat betreft de mechanische eigenschappen, of het een dynamische belasting of statische belasting is.
④ Of er lekdetectie en andere speciale eisen zijn.

(2) Bepaal de matrijstructuur en het materiaal.

(3) Keuze van het scheidingsmiddel.

(4) Bepaal de harsverhardingsformule en het verhardingssysteem.

(5) Op basis van de gegeven productdikte en sterkteis, bepaal het type, de specificatie, het aantal lagen en de opbouwmethode van het versterkingsmateriaal.

(6) Stel de vormgevingsprocesvoorschriften op.

IV. Opbouw van glasvezellagen

Het opbouwen is een belangrijk proces in het handmatig opbouwen van vormen. Het moet zorgvuldig worden uitgevoerd om snelheid, nauwkeurigheid, uniforme harsinhoud, geen duidelijke luchtbellen, geen onvoldoende doordringing, geen schade aan de vezels en een vlakke productoppervlakte te garanderen, zodat de productkwaliteit wordt gewaarborgd. De kwaliteit hangt sterk af van de vaardigheid en werkhouding van de operator. Daarom is het opbouwwerk, hoewel eenvoudig, niet gemakkelijk om het goed te doen en dient het serieus te worden genomen.

(Ⅰ) Diktebeheersing

De diktecontrole van FRP-producten is een technisch probleem dat zowel bij het ontwerp als bij het productieproces van handmatige aflegtechnologie wordt tegenkomen. Wanneer de gewenste dikte van een product bekend is, moeten berekeningen worden uitgevoerd om de hars- en vulstofinhoud te bepalen, evenals de specificatie en het aantal lagen van het gebruikte versterkingsmateriaal. Vervolgens kan de benaderde dikte worden berekend aan de hand van de volgende formule:

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

Waarbij:
t — berekende dikte van FRP (mm);
G1, G2 — oppervlaktemassa van verschillende maten doek of mat (kg/㎡);
n1, n2 — aantal lagen van verschillende maten doek of mat;
0,394 — dikteconstante van vezelbasis materiaal;
0,909 — dikteconstante van polyesterhars;
0,400 — dikteconstante van vulstof;
k1 — verhouding van harsgehalte ten opzichte van glasvezelgehalte;
k2 — verhouding van vulstofgehalte ten opzichte van harsgehalte.

(Ⅱ) Berekening van Harshoeveelheid

De harshoeveelheid van FRP is een belangrijke procesparameter, die kan worden berekend met behulp van de volgende twee methoden:

(1) Bereken volgens het principe van het vullen van holtes, leid de formule voor gelgehalte af. Zodra het oppervlaktegewicht en de equivalente dikte van de glasdoek (de dikte van het product die overeenkomt met één laag glasdoek) bekend zijn, kan het gelgehalte van FRP worden berekend.

(2) Bereken door eerst de productmassa en vervolgens het massapercentage glasvezel te bepalen:
① Productoppervlak × dikte × dichtheid van glasvezelversterkt plastic = productmassa;
Productmassa × massapercentage glasvezel = massa glasvezel;
Productmassa － massa glasvezel = massa hars.

② Productoppervlak × aantal lagen glasvezel × oppervlaktegewicht van glasvezel = massa glasvezel;
Massa glasvezel ÷ massapercentage glasvezel = productmassa;
Productmassa － massa glasvezel = massa hars.

De benodigde harsdosering voor het opbouwen kan worden geschat op basis van de massa van de glasvezel. Indien chopped strand mat wordt gebruikt, ligt het gelgehalte meestal tussen 65-75%; indien glasweefsel wordt gebruikt als versterkingsmateriaal, ligt het gelgehalte over het algemeen tussen 45-55% om de productkwaliteit te garanderen.

(Ⅲ) Opbouw van glasweefsel

Voor producten met een gelcoatlaag mogen er geen onzuiverheden in de gelcoat terechtkomen. Vóór het opbouwen moet verontreiniging tussen de gelcoatlaag en de ondersteunende laag worden voorkomen, om te zorgen voor goede hechting tussen de lagen, wat de productkwaliteit beïnvloedt. De gelcoatlaag kan worden versterkt met een oppervlaktemat.

Tijdens het afleggen moet aandacht worden besteed aan de impregnering van de glasvezels met hars. Breng eerst de hars aan zodat deze het gehele oppervlak van de vezelbundels doordringt, en vervolgens moet de lucht binnenin de vezelbundels volledig worden vervangen door hars. Het is zeer belangrijk om ervoor te zorgen dat de eerste laag versterkingsmateriaal volledig met hars is doordrenkt en goed is afgewerkt, met name voor bepaalde producten die onder hogere temperatuurcondities zullen worden gebruikt. Omdat onvoldoende impregnering en hechting lucht rond de gelcoatlaag kunnen achterlaten, en deze resterende lucht kan zich tijdens het uitharden en gebruik van het product uitbreiden door warmte, wat leidt tot het ontstaan van bellen.

Tijdens het aanbrengen, eerst met behulp van handmatige afwerkingsmaterialen zoals borstels, schrapers of impregneerrollen een gelijkmatige laag voorbereid harde op de gelcoatlaag of de vormende oppervlakte van de mal smeren, vervolgens een laag gesneden versterkingsmateriaal (zoals diagonale stroken, dunne stof of oppervlakmat) aanbrengen, en daarna vormende werktuigen gebruiken om het glad te strijken en stevig aan te persen zodat het goed aansluit. Let op het verwijderen van luchtbelletjes om de glasweefsel volledig te impregneren. Breng niet twee of meer lagen versterkingsmateriaal tegelijk aan. Herhaal de bovenstaande handelingen totdat de gewenste dikte is bereikt.

Indien de geometrische afmetingen van het product relatief complex zijn, en het versterkingsmateriaal op sommige plaatsen niet plat kan worden aangebracht en luchtbelletjes moeilijk te verwijderen zijn, kunnen scharen worden gebruikt om de betreffende plaatsen te knippen zodat het plat aansluit. Houd er rekening mee dat de geknipte delen van elke laag moeten worden verplaatst om te voorkomen dat de sterkte afneemt.

Voor onderdelen met een bepaalde hoek kunnen glasvezels en hars worden gebruikt voor het opvullen. Als sommige delen van het product relatief groot zijn, kunnen deze ter plaatse iets dikker worden gemaakt of versterkt worden met ribben om zo aan de gebruikseisen te voldoen.

Vanwege de verschillende vezelrichtingen van de stof, verschillen hun sterktes ook. De opleg richting en methode van opleggen van het glasvezelgeweef moeten overeenkomen met de proceseisen.

(Ⅳ) Overlapbehandeling

De vezels binnen één opleglaag moeten zoveel mogelijk continu zijn; willekeurig snijden of samenvoegen moet worden vermeden. Echter, vanwege beperkingen zoals productafmetingen en complexiteit is dit moeilijk te realiseren. Tijdens het opleggen kan een naadloze oplegmethode worden toegepast, en de overlagen van elke laag moeten verspringen totdat de gewenste productdikte is bereikt. Tijdens het opleggen moeten hulpmiddelen zoals borstels, schuimrollen en luchtbellenpersrollen worden gebruikt om de hars te impregneren en luchtbelletjes te verwijderen.

Indien de sterkte-eis hoog is, om de sterkte van het product te garanderen, moeten de twee stukken doek overlappend worden geplaatst met een overlap van ongeveer 50 mm. Tegelijkertijd moeten de overlapposities van elke laag zoveel mogelijk gestaggerd zijn.

(V) Opbouw van Chopped Strand Mat

Bij gebruik van chopped strand mat als versterkingsmateriaal is het verstandig om impregneerrollen van verschillende afmetingen te gebruiken voor de werkzaamheden, omdat impregneerrollen bijzonder effectief zijn in het verwijderen van luchtbelletjes uit de hars. Indien dergelijke gereedschappen niet beschikbaar zijn en er moet worden gebruikt gemaakt van kwasten voor impregnatie, dan dient de stippenkwastmethode te worden toegepast om de hars aan te brengen; anders zullen de vezels in de war raken en verplaatst worden, wat resulteert in een onevenmatige verdeling en ongelijke dikte. Voor versterkingsmaterialen die in diepe inwendige hoeken zijn aangebracht, indien het moeilijk is om ze met kwasten of impregneerrollen goed aan te passen, kunnen ze met de hand gladgestreken en aangedrukt worden.

Tijdens het afleggen wordt de lijm met een roller op het matrijsoppervlak aangebracht, vervolgens worden de gesneden matstukken met de hand op de matrijs gelegd en gladgestreken. Daarna wordt opnieuw lijm aangebracht met de lijmroller, heen en weer over de mat gerold om de harslijm in de mat te laten doordringen. Vervolgens wordt met een luchtbellenroller de lucht uit de mat naar buiten geperst en de luchtbellen verwijderd, waarna de tweede laag wordt aangebracht. Voor hoekgebieden kan de mat met de hand worden gescheurd om het omslaan te vergemakkelijken, waarbij een overlap van ongeveer 50 mm tussen twee matstukken moet worden aangehouden.

Voor veel producten kan ook de wisselwijze aflegmethode van snippermat en glasweefsel worden toegepast. Bijvoorbeeld vissersboten van diverse Japanse bedrijven worden op deze manier gemaakt. Dit wisselend afleggen levert volgens de rapporten producten met goede eigenschappen op.

(Ⅵ) Afleggen van producten met dikke wanden
Producten met een dikte van minder dan 8 mm kunnen in één stap gevormd worden, terwijl producten met een dikte van meer dan 8 mm in meerdere stappen gevormd zouden moeten worden. Anders kan slechte warmte-afvoer tijdens het uitharden ervoor zorgen dat het product verkleurt en discoloratie vertoont, wat de prestaties beïnvloedt. Voor producten die in meerdere stappen gevormd worden, moeten tijdens de tweede opbouw de burrs en bubbels die na de eerste opbouw en uitharding zijn ontstaan, worden weggeschraapt voordat men verdergaat met het aanbrengen van de volgende laag. In het algemeen wordt aanbevolen dat de dikte van eenmalig vormgeven niet meer dan 5 mm zou moeten bedragen. Uiteraard zijn er ook harsen met lage exotherme reactie en lage krimp ontwikkeld voor het vormgeven van dikwandige producten, waarmee een grotere dikte in één keer kan worden bereikt.