Техническая поддержка | Подробное описание процесса формования стекловолокна методом ручной укладки

                                           

I. Нанесение гелькоута распылением и кистью

Для улучшения и придания эстетичного внешнего вида поверхности изделий из FRP (пластик, армированный волокном), повышения их ценности, защиты внутреннего слоя FRP от эрозии и увеличения срока службы изделий, мы обычно создаём гель-слой с высоким содержанием смолы, смешанной с пигментной пастой, на рабочей поверхности изделий. Этот слой может быть выполнен из чистой смолы или с усилением поверхностным матом, и называется гель-коут слоем (также известным как поверхностный слой или декоративный слой). Качество гель-коут слоя напрямую влияет на внешний вид, устойчивость к атмосферным воздействиям, водостойкость и сопротивляемость эрозии химическими веществами. Поэтому при нанесении гель-коута методом распыления или кистью следует обратить внимание на следующие моменты:

(1) При приготовлении смолы для гелькоута требуется тщательное перемешивание, особенно при использовании пигментной пасты. Неравномерное перемешивание вызывает появление пятен и полос на поверхности изделия, что не только ухудшает внешний вид, но и снижает физические свойства. По этой причине по возможности следует использовать механическое перемешивание, предпочтительно миксер, который не создает вихри, чтобы избежать попадания воздуха.

(2) Нанесение гелькоута может осуществляться кистью или специальным распылителем. Во время распыления следует добавить 5-7% стирола для регулирования вязкости смолы и компенсации стирола, который испаряется в процессе распыления.

(3) Толщина слоя гелькоута должна точно контролироваться в пределах 0,3-0,5 мм, обычно контроль осуществляется по массе используемого на единицу площади гелькоута, то есть расход гелькоута составляет 350-550 г/м², что позволяет достичь вышеуказанных требований к толщине.

Толщина слоя гелькоута должна быть соответствующей: он не должен быть слишком тонким или слишком толстым. Если гелькоут слишком тонкий, он может недостаточно отвердеть, и стекловолокно под слоем гелькоута может оголиться, что повлияет на качество внешнего вида и не позволит украсить и защитить изделие из стеклопластика. Если гелькоут слишком толстый, он склонен к растрескиванию и обладает плохой ударной стойкостью, особенно не выдерживает ударов с обратной стороны изделия. Неравномерное нанесение гелькоута также может легко вызвать трещины при распалубке из-за внутренних напряжений в смоле, вызванных разной скоростью отверждения на поверхности.

(4) Гелькоут должен равномерно наноситься, по возможности избегая локального накопления гелькоута.

(5) Степень отверждения слоя гелькоута должна строго контролироваться.

Наилучший способ проверить, правильно ли отверждён слой гелькоута, — это метод прикосновения: прикоснитесь к поверхности слоя гелькоута чистым пальцем. Если поверхность слегка липкая, но не липкая на ощупь, это указывает на то, что слой гелькоута практически отвердился, и можно проводить следующую операцию по укладке, чтобы обеспечить целостность слоя гелькоута и подложки.

II. Определение технологического маршрута

Технологический маршрут связан с качеством продукции, себестоимостью продукта, производственным циклом (производительностью) и другими факторами. Поэтому до организации производства необходимо всесторонне изучить технические требования, предъявляемые в процессе эксплуатации продукта (среда, температура, рабочая среда, нагрузка и т. д.), конструкцию изделия, объем производства и условия строительства. После анализа и исследований может быть определен план технологического процесса формования. Обычно следует учитывать следующие аспекты:

(1) В соответствии с требованиями к применению продукта, правильно выберите сырьевые и вспомогательные материалы, формулу и методы укладки.

(2) В зависимости от геометрической формы и объема производства изделия определить конструкцию и материал пресс-формы.

(3) В зависимости от климатических условий и срочности задачи определить способ отверждения.

III. Основные разделы технологического проектирования

(1) В соответствии с техническими требованиями к изделию выбрать подходящие материалы (армирующие материалы, конструкционные материалы и другие вспомогательные материалы). При выборе сырьевых материалов следует в основном учитывать следующие аспекты:
① Соприкасается ли изделие с кислотной или щелочной средой, включая тип, концентрацию, рабочую температуру и время контакта среды.
② Есть ли требования к таким характеристикам, как светопропускание и огнестойкость.
③ По механическим свойствам — динамическая или статическая нагрузка.
④ Наличие требований по предотвращению утечек и других специальных требований.

(2) Определение конструкции и материала формы.

(3) Выбор разделительного агента.

(4) Определение рецептуры смолы и системы отверждения.

(5) В соответствии с заданной толщиной изделия и требованиями к прочности определить тип, спецификацию, количество слоев и способ укладки армирующих материалов.

(6) Разработка технологических инструкций по формованию.

IV. Укладка слоев FRP

Укладка является важным этапом в процессе формования ручной укладки. Операция должна выполняться аккуратно, чтобы обеспечить скорость, точность, равномерное содержание смолы, отсутствие явных воздушных пузырей, недостаточной пропитки, повреждений волокон и ровную поверхность изделия, что гарантирует качество продукции. Качество изделия тесно связано с опытом и отношением оператора к работе. Поэтому, хотя процесс укладки и кажется простым, добиться высокого качества изделий непросто, и к нему необходимо относиться с должной серьезностью.

(Ⅰ) Контроль толщины

Контроль толщины изделий из FRP является технической задачей, возникающей как на этапе проектирования, так и при производстве методом ручной укладки. Когда задана требуемая толщина изделия, необходимо провести расчеты для определения содержания смолы и наполнителя, а также определить марку и количество слоев используемого армирующего материала. После этого приблизительную толщину можно рассчитать по следующей формуле:

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

Где:
t — рассчитанная толщина FRP (мм);
G1, G2 — поверхностная масса различных марок ткани или матов (кг/м²);
n1, n2 — количество слоев различных марок ткани или матов;
0,394 — постоянная толщины волокнистой основы;
0,909 — постоянная толщины полиэфирной смолы;
0,400 — постоянная толщины наполнителя;
k1 — соотношение содержания смолы к содержанию стекловолокна;
k2 — соотношение содержания наполнителя к содержанию смолы.

(II) Расчет дозировки смолы

Дозировка смолы в FRP является важным технологическим параметром, который может быть рассчитан следующими двумя способами:

(1) Расчет по принципу заполнения пустот, вывести формулу для содержания геля. Как только известны поверхностная масса и эквивалентная толщина стеклоткани (толщина изделия, эквивалентная одному слою стеклоткани), можно рассчитать содержание геля в FRP.

(2) Расчет путем сначала определения массы изделия, а затем массового процента стекловолокна:
① Поверхность изделия × толщина × плотность стеклопластика = масса изделия;
Масса изделия × массовой процент стекловолокна = масса стекловолокна;
Масса изделия － масса стекловолокна = масса смолы.

② Поверхность изделия × количество слоев стекловолокна × поверхностная масса стекловолокна = масса стекловолокна;
Масса стекловолокна ÷ массовой процент стекловолокна = масса изделия;
Масса изделия － масса стекловолокна = масса смолы.

Количество требуемой смолы для укладки можно оценить на основе массы стекловолокна. Если используется рубленое стекловолокно, его гелевое содержание, как правило, контролируется в пределах 65-75%; если в качестве армирующего материала применяется стеклоткань, содержание геля обычно контролируется в пределах 45-55% для обеспечения качества продукции.

(Ⅲ) Укладка стеклоткани

Для изделий с гелькоутным слоем в гелькоут не должны попадать посторонние примеси. Перед укладкой необходимо предотвратить загрязнение между слоем гелькоута и основным слоем, чтобы избежать плохого сцепления между слоями, что влияет на качество изделия. Гелькоутный слой можно усилить поверхностной матом.

При укладке необходимо обратить внимание на пропитку стекловолокна смолой. Сначала обеспечьте проникновение смолы на всю поверхность волоконных пучков, а затем полностью замените воздух внутри пучков волокон на смолу. Очень важно убедиться, что первый слой армирующего материала полностью пропитан смолой и плотно сцеплен, особенно для некоторых изделий, которые будут использоваться при более высоких температурных условиях. Плохая пропитка и сцепление оставят воздух вокруг слоя гелькоута, и этот остаточный воздух будет расширяться от нагревания в процессе отверждения и эксплуатации изделия, в результате чего образуются пузыри.

При укладке сначала равномерно нанесите слой приготовленной смолы на гелькоутовый слой или формующую поверхность mold с помощью ручных инструментов для укладки, таких как кисти, скребки или пропиточные ролики. Затем уложите слой нарезанного армирующего материала (например, диагональные полоски, тонкая ткань или поверхностный мат), после чего используйте формовочные инструменты, чтобы разгладить его и плотно прижать для плотного прилегания. Обратите внимание на удаление пузырьков воздуха для полной пропитки стеклоткани. Не укладывайте одновременно два или более слоя армирующих материалов. Повторяйте вышеуказанные операции до достижения заданной толщины.

Если геометрические размеры изделия относительно сложны, и в некоторых местах армирующие материалы не могут быть уложены ровно, а удаление пузырьков воздуха затруднено, можно использовать ножницы, чтобы разрезать эти места и сделать их ровными. Следует отметить, что разрезанные части каждого слоя должны быть смещены, чтобы избежать потери прочности.

Для деталей с определенным углом можно использовать стекловолокно и смолу для заполнения. Если некоторые части изделия относительно большие, их можно соответствующим образом утолщать или усиливать ребрами в этих местах для выполнения требований к использованию.

Из-за различий в направлении волокон ткани, их прочность также разная. Направление укладки и способ укладки используемой стеклотканевой ткани должны соответствовать технологическим требованиям.

(Ⅳ) Обработка нахлесточных соединений

Волокна в одном слое укладки должны быть по возможности непрерывными, следует избегать случайной резки или соединения. Однако из-за ограничений, таких как размер и сложность изделия, этого трудно достичь. Во время укладки может быть применена укладка с плотным стыком, и нахлесточные соединения каждого слоя должны быть смещены до достижения требуемой толщины изделия. Во время укладки используйте инструменты, такие как кисти, валики из шерсти и ролики для удаления пузырьков воздуха, чтобы пропитать смолой и удалить пузырьки воздуха.

Если требуется высокая прочность, для обеспечения прочности изделия две части ткани должны быть наложены внахлест с шириной нахлеста около 50 мм. При этом позиции нахлеста каждого слоя должны быть максимально смещены друг относительно друга.

(V) Укладка рубленого маточного полотна

При использовании рубленого маточного полотна в качестве армирующего материала рекомендуется использовать пропиточные ролики различных размеров, поскольку они особенно эффективны для удаления пузырьков воздуха из смолы. Если таких инструментов нет под рукой и требуется использовать кисти для пропитки, смолу следует наносить точечно; в противном случае волокна будут смещены и растрепаны, что приведет к неравномерному распределению и толщине. Для армирующих материалов, уложенных во внутренних углах, если сложно плотно прижать их кистью или пропиточным роликом, их можно разгладить и прижать вручную.

При укладке нанесите клей на поверхность формы с помощью ролика для нанесения клея, затем вручную уложите вырезанные куски мата на форму и разгладьте их, после чего нанесите клей с помощью ролика для нанесения клея, прокатывайте вперед и назад многократно, чтобы смола проникла в мат, затем используйте ролик для удаления пузырьков, чтобы выдавить клей из мата на поверхность и удалить воздушные пузыри, затем уложите второй слой. Для угловых участков мат можно порвать вручную, чтобы облегчить обертывание, перекрытие между двумя кусками мата должно составлять около 50 мм.

Многие изделия также могут быть выполнены методом чередования рубленого стренда и стеклоткани. Например, рыболовные лодки, изготовленные различными японскими компаниями, используют этот чередующийся метод, который, как сообщается, обеспечивает хорошие эксплуатационные характеристики изделий.

(Ⅵ) Укладка изделий с толстыми стенками
Продукты толщиной менее 8 мм могут быть сформированы за один этап, тогда как продукты толщиной более 8 мм должны формироваться за несколько этапов. В противном случае плохой отвод тепла во время отверждения может привести к ожогам и изменению цвета продукта, что негативно скажется на его эксплуатационных характеристиках. Для изделий, сформированных в несколько этапов, на втором этапе укладки перед продолжением укладки следующего слоя необходимо удалить заусенцы и пузыри, образовавшиеся после первого этапа укладки и отверждения. В общем, рекомендуется, чтобы толщина однократного формования не превышала 5 мм. Конечно, существуют также смолы с низким выделением тепла и низкой усадкой, разработанные специально для формования толстостенных изделий, которые позволяют достичь большей толщины при однократном формовании.