Teknisk Support | Detaljerad Förklaring av Handlagt Glasfiberformningsprocessen

                                           

I. Sprutning och Pensling av Gelcoat

För att förbättra och försköna ytstillståndet hos FRP-produkter (Fiberarmerad plast), höja deras värde, skydda den inre FRP-lagret från erosion och förlänga produkternas livslängd, bildar vi vanligtvis ett gellager med högt hartssinnehåll, blandat med pigmentpasta, på produkternas arbetsyta. Detta lager kan vara rent harts eller förstärkt med en ytmat och kallas gelcoatlager (även känt som yt-lager eller dekorativt lager). Kvaliteten på gelcoatlagret påverkar direkt produkternas utseende, väderbeständighet, vattenbeständighet och motståndskraft mot kemisk erosion. Därför bör följande punkter beaktas vid sprutning eller pensling av gelcoatlagret:

(1) Vid förberedelse av gelcoat-harts krävs noggrann blandning, särskilt när pigmentpasta används. Ojämn blandning kommer att orsaka fläckar och streck på produktens yta, vilket inte bara påverkar utseendet utan också minskar dess fysikaliska egenskaper. Därför bör mekanisk rörelse användas så mycket som möjligt, och helst en mixer som inte genererar virvlar för att undvika att införa luft.

(2) Gelcoaten kan appliceras med en pensel eller en speciell spraypistol. Vid spraying bör 5–7 % styren tillsättas för att justera hartsets viscositet och kompensera för det styren som förloras genom avdunstning under sprayprocessen.

(3) Tjockleken på gelcoatlagret bör noggrant kontrolleras till mellan 0,3–0,5 mm, vanligtvis styrs det av mängden gelcoat som används per ytenhet, dvs. mängden gelcoat är 350–550 g/m², vilket kan uppnå de ovan nämnda tjocklekskraven.

Tjockleken på gelexets lager bör vara lämplig: det får inte vara för tunt, inte heller för tjockt. Om gelexet är för tunt kan det härdas ofullständigt, och glasfiber på gelexets baksida kan exponeras, vilket påverkar utseendets kvalitet negativt och inte uppfyller syftet att försköna och skydda FRP-produkten. Om gelexet är för tjockt är det benäget att spricka och har dålig slagstyrka, särskilt utsatt för slag från motsatt riktning av produkten. Ojämn applicering av gelexet kan också lätt orsaka sprickor vid avformning, på grund av inre spänningar i hartsen orsakade av ojämn härdningshastighet på ytan.

(4) Gelexet bör appliceras jämnt, och lokal ansamling av gelex bör undvikas så mycket som möjligt.

(5) Härdningsgraden för gelexlagret måste kontrolleras på ett lämpligt sätt.

Det bästa sättet att kontrollera om gelytan är ordentligt härdad är med hjälp av beröringsmetoden: tryck med en ren finger mot gelytans yta. Om den känns något seg men inte kladdig vid beröring innebär det att gelytan i stort sett är härdad, och nästa lamination kan utföras för att säkerställa integriteten mellan gelytan och bottenlagret.

II. Fastställande av produktionsväg

Produktionsvägen hänger ihop med produktkvalitet, produktkostnad, produktionscykel (produktivitet) och andra faktorer. Därför måste man innan man påbörjar produktion få en fullständig översikt över de tekniska kraven under produktens användning (miljö, temperatur, medium, belastning, etc.), produktstruktur, antal som ska produceras samt byggförutsättningar. Efter analys och utredning kan planen för formningsprocessen fastställas. I allmänhet bör följande aspekter beaktas:

(1) Enligt produktens användningskrav ska rå- och hjälpmedel, formler och lagermetoder väljas rimligt.

(2) Bestäm formens struktur och formmaterial enligt produktens geometriska form och produktionsvolym.

(3) Bestäm härdningsmetoden enligt klimatförhållandena och uppgiftens brådskande.

III. Huvudsakliga innehåll i processdesign

(1) Välj lämpliga material (armeringsmaterial, strukturmaterial och andra hjälpmedel) enligt produktens tekniska krav. Vid urval av råmaterial bör följande aspekter huvudsakligen beaktas:
① Om produkten är i kontakt med sura eller alkaliska medier, inklusive typ, koncentration, användningstemperatur och exponeringstid för mediet.
② Om det finns prestandakrav såsom ljusgenomsläpp och brandhämmning.
③ När det gäller mekaniska egenskaper, om det är dynamisk belastning eller statisk belastning.
④ Om det finns krav på tätning eller andra särskilda krav.

(2) Bestäm mönsterstrukturen och material.

(3) Val av avformningsmedel.

(4) Bestäm härdningsformel och härdningssystem för resin.

(5) Enligt angiven produkt tjocklek och hållfasthetskrav, bestäm typ, specifikation, antal lager och uppläggningsmetod för förstärkningsmaterial.

(6) Fastställ regler för formningsprocessen.

IV. Uppbyggnad av FRP-lager

Uppläggning är en viktig process i manuell formningsprocess. Den måste utföras noggrant för att säkerställa hastighet, precision, jämn härdningshalt, inga synliga luftbubblor, ingen dålig genomträngning, ingen skadlig påverkan på fibrerna och en jämn produktyta, för att säkerställa produktkvalitet. Kvaliteten hänger mycket på operatörens skicklighet och arbetsinställning. Därför, även om uppläggningsarbetet är enkelt, är det inte lätt att utföra bra produkter, och arbetet bör tas på allvar.

(Ⅰ) Tjocklekskontroll

Tjocklekskontrollen av FRP-produkter är en teknisk fråga som uppstår både i design- och produktionsprocessen för manuell laminationsteknik. När den erforderliga tjockleken på en produkt är känd behöver beräkningar utföras för att bestämma innehållet av resin och fyllmedel samt specifikationen och antalet lager av förstärkningsmaterial som används. Sedan kan den ungefärliga tjockleken beräknas enligt följande formel:

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

Där:
t — beräknad tjocklek på FRP (mm);
G1, G2 — ytvikt av olika specifikationer av tyg eller matta (kg/㎡);
n1, n2 — antal lager av olika specifikationer av tyg eller matta;
0,394 — tjocklekskonstant för fiberbaserat material;
0,909 — tjocklekskonstant för polyesterharts;
0,400 — tjocklekskonstant för fyllmedel;
k1 — förhållande mellan hartssubstans och glasfiberinnehåll;
k2 — förhållande mellan fyllmedelsinnehåll och hartssubstans

(Ⅱ) Beräkning av Harshalt

Harshalten i glasfiberförstärkt plast (GFRP) är en viktig processparameter, som kan beräknas enligt följande två metoder:

(1) Beräkna enligt principen för fyllning av porer, härled formeln för gelinnehåll. Så länge ytvikt och ekvivalent tjocklek av glasduken (tjockleken på produkten som motsvarar ett lager glasduk) är kända, kan gelinnehållet i GFRP beräknas.

(2) Beräkna genom att först bestämma produktens massa och därefter massprocenten av glasfiber:
① Produktens yta × tjocklek × densitet för fiberförstärkt plast = produktens massa;
Produktmassa × massprocent av glasfiber = glasfibermassa;
Produktmassa － glasfibermassa = harpmassa.

② Produktens yta × antal lager glasfiber × glasfiberytvikt = glasfibermassa;
Glasfibermassa ÷ massprocent av glasfiber = produktmassa;
Produktmassa － glasfibermassa = harpmassa.

Den mängd resin som krävs för uppläggningen kan uppskattas utifrån glasfiberens vikt. Om chopped strand mat används bör dess gelhalt i allmänhet ligga mellan 65-75 %; om glasduka används som förstärkningsmaterial bör gelhalten i allmänhet ligga mellan 45-55 % för att säkerställa produktkvaliteten.

(Ⅲ) Uppläggning av glasduk

För produkter med en gelskiktsskikt ska inga föroreningar blandas in i gelskiktet. Före uppläggningen ska förorening mellan gelskiktet och baksidan förhindras för att undvika dålig mellanlageradhesion, vilket påverkar produktkvaliteten. Gelskiktet kan förstärkas med en ytduk.

Vid nedläggning bör man lägga vikt vid att glasfiberimpregneras ordentligt med resin. Först ska resinen tränga in i hela fibrernas yta, och sedan ska luften inuti fibrerna fullständigt ersättas med resin. Det är mycket viktigt att säkerställa att den första förstärkningslagret fullständigt impregneras med resin och fäster tätt, särskilt för vissa produkter som ska användas vid högre temperaturer. Otillräcklig impregnering och fästning kan lämna luft kvar runt gelcoatlagret, och denna restluft kan expandera vid uppvärmning under produktens härdning och användning, vilket leder till bildning av luftbubblor.

Vid påläggning, först, applicera jämnt ett lager av förberedd resin på gelcoatlagret eller formytan med hjälp av manuella påläggverktyg såsom penslar, raklar eller impregneringsrullar. Lägg sedan på ett lager avskurna armeringsmaterial (såsom diagonallås, tunt tyg eller ytmatta) och använd formverktyg för att pensla ut den jämnt och pressa den tätt för att säkerställa god anliggning. Det är viktigt att ta bort luftbubblor för att fullt ut impregnera glasväven. Lägg inte på två eller fler lager armeringsmaterial samtidigt. Upprepa ovanstående arbetssteg tills den önskade tjockleken uppnåtts.

Om produktens geometriska mått är relativt komplexa, och armeringsmaterial inte kan läggas jämnt på vissa ställen, och det är svårt att få bort luftbubblor, kan sax användas för att klippa materialet på dessa ställen så att det anpassas jämnt. Observera att klipptyorna på varje lager bör vara förskjutna för att undvika att styvheten minskar.

För delar med en viss vinkel kan glasfiber och harpik användas för fyllning. Om vissa delar av produkten är relativt stora kan de vid behov förstärkas genom att öka tjockleken eller lägga ribbor på de aktuella platserna för att uppfylla användningskraven.

På grund av olika fibrilriktningar i tyget varierar deras styrka. Fibrilriktningen och sättet att lägga glasfibertyget bör överensstämma med processkraven.

(Ⅳ) Överlappningsbehandling

Fibrerna i samma lager bör vara så kontinuerliga som möjligt, och slumpmässig skärning eller fogning bör undvikas. Dock är det på grund av begränsningar såsom produktstorlek och komplexitet svårt att uppnå detta. Vid lagring kan man använda butt-joint-teknik, och överlappningarna mellan lagren måste vara förskjutna tills den önskade produkttjockleken uppnåtts. Vid lagring ska verktyg såsom penslar, rullar med ylle, och rullare för att pressa bort luftbubblor användas för att tränka tyget med harpik och avlägsna luftbubblor.

Om kravet på hållfasthet är högt, för att säkerställa produkten hållfasthet, bör de två tygstyckena läggas med en överlappning på cirka 50 mm. Samtidigt bör varje lagers överlappningspositioner vara så långt som möjligt förskjutna.

(Ⅴ) Uppskiktning av hackat garnmatta

När hackat garnmatta används som förstärkningsmaterial är det bäst att använda impregneringsrullar av olika storlekar för operationen, eftersom impregneringsrullar är särskilt effektiva för att ta bort luftbubblor från harpan. Om sådana verktyg inte är tillgängliga och penslar måste användas för impregnering, bör prickpenselmetoden användas för att applicera harpan; annars kommer fibrerna att bli uppfladdrade och förskjutna, vilket leder till ojämn fördelning och ojämn tjocklek. För förstärkningsmaterial som är placerade i svåra inre hörn, där det är svårt att få dem att anligga tätt med penslar eller impregneringsrullar, kan de slätas och tryckas fast för hand.

Under påläggning appliceras limmet på formens yta med en limrulle, därefter läggs de utskurna mattbitarna manuellt på formen och sträcks ut jämnt, limmet appliceras sedan med limrullen, rulla fram och tillbaka upprepade gånger för att göra att hartsen tränger ner i mattan, därefter används en limbubbelrulle för att pressa ut limmet i mattan upp till ytan och avlägsna luftbubblor, och sedan läggs den andra lagret. För hörnområden kan mattan bråckas för hand för att underlätta inläggning, med en överlappning på cirka 50 mm mellan två mattbitar.

Många produkter kan också använda en växlande påläggningsmetod med skurna glasmattor och glasväv. Till exempel använder fiskebåtar som tillverkats av olika japanska företag denna växlande metod, vilket enligt uppgift ger produkter med goda egenskaper.

(Ⅵ) Påläggning av tjockväggiga produkter
Produkter med en tjocklek på mindre än 8 mm kan formas i ett steg, medan produkter med en tjocklek som överstiger 8 mm bör formas i flera steg. Annars kan dålig värmeledning under härdning orsaka att produkten bränns och blir discerad, vilket påverkar dess prestanda. För produkter som formas i flera steg bör sprickor och bubblor som uppstått efter den första lagerläggningen och härdningen skrapas bort innan nästa lager läggs. Generellt rekommenderas det att tjockleken vid engångsformning inte bör överskrida 5 mm. Det finns dock även lågexotermiska och lågshrinkageresiner som är utvecklade för formning av tjockväggiga produkter, vilket gör det möjligt att uppnå större tjocklek vid engångsformning.