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不飽和聚酯樹脂真空導(dǎo)入工藝和手糊工藝的區(qū)別

發(fā)布時間:2022-01-19 10:01:23來源:本站
真空導(dǎo)入樹脂的工藝是在模具上鋪“干”增強材料(玻璃纖維,碳纖維,夾心材料等,有別于真空袋工藝),然后鋪真空袋,并抽出體系中的真空,在模具型腔中形成一個負(fù)壓,利用真空產(chǎn)生的壓力把不飽和樹脂通過預(yù)鋪的管路壓入纖維層中,讓樹脂浸潤增強材料最后充滿整個模具,制品固化后,揭去真空袋材料,從模具上得到所需的制品,VIP采用單面模具(就像通常的手糊和噴射模具)建立一個閉合系統(tǒng),真空導(dǎo)入工藝公諸于世很久了,這個工藝在1950年出現(xiàn)了專利記錄,然而,知道近幾年才得到了發(fā)展。由于這種工藝是從國外引入,所以在命名上有多種稱呼,真空導(dǎo)入,真空灌注,真空注射。真空導(dǎo)入樹脂工藝

手糊工藝是一種開模工藝,目前在玻璃纖維增強的聚酯復(fù)合材料中占65%。他的優(yōu)點是在模具的形狀改變上有很大的自由度,模具價格低,適應(yīng)性強、產(chǎn)品性能得到市場認(rèn)可和投資少等。所以特別適合于小公司,也適合于船舶及航空航天產(chǎn)業(yè),這兒通常是一次性的大部件。但該工藝也存在一系列問題,如可揮發(fā)有機物(VOC)排放超標(biāo)、對操作人員的健康影響大、人員易流失、許用材料限制多、產(chǎn)品性能低,樹脂浪費并且用量大等,尤其是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,產(chǎn)品的玻纖和樹脂比例、部件厚度、層材制造速率、層材的均勻性等都受操作人員的影響,要求操作人員有較好的技術(shù)、經(jīng)驗和素質(zhì)。手糊產(chǎn)品的樹脂含量一般在50%-70%左右。開模工藝的VOC排放超過500PPm,苯乙烯的揮發(fā)量高達使用量的35%-45%。而各國規(guī)定都在50-100PPm。目前國外大都改用環(huán)戊二烯(DCPD)或其它低苯乙烯釋放樹脂,但苯乙烯作為單體還沒有好的替代品。

樹脂真空導(dǎo)入工藝是近20年來發(fā)展的低成本制造工藝,尤適合于大型產(chǎn)品的制造。(1)產(chǎn)品性能優(yōu)良,成品率高。在同樣原材料的情況下,與手糊構(gòu)件相比,真空樹脂導(dǎo)入工藝成型構(gòu)件的強度、剛度及其它的物理特性可提高30%-50%以上。工藝穩(wěn)定后成品率可接近100%。提高的玻纖含量,得到更高強度和更輕的產(chǎn)品,VIP相對于傳統(tǒng)的工藝具有很多優(yōu)勢。(2)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,重復(fù)性好。產(chǎn)品質(zhì)量受操作人員影響小,不論是同一構(gòu)件還是各構(gòu)件間都存在高度的一致性。產(chǎn)品的纖維用量在注入樹脂前已按規(guī)定的量放入模具中,構(gòu)件有相對恒定的樹脂比,一般在30%-45%,因此產(chǎn)品性能的均勻性和重復(fù)性比手糊工藝產(chǎn)品好得多,缺陷也少得多真空環(huán)境下樹脂浸潤玻纖,與傳統(tǒng)制造工藝相比,制品中的氣泡極少。 (3)抗疲勞性能提高,可減輕結(jié)構(gòu)重量。由于制品纖維含量高、孔隙率低、產(chǎn)品性能高,尤其是層間強度的提高,大大提高了產(chǎn)品的抗疲勞性能。在強度或剛度要求相同的情況下,采用真空導(dǎo)入工藝制作的產(chǎn)品可減輕結(jié)構(gòu)重量??梢允沟脴渲膿p耗達到最少,更重要的是,這樣可以節(jié)約成本。(4)環(huán)境友善。真空樹脂導(dǎo)入工藝是一種閉模工藝,揮發(fā)性有機物和有毒空氣污染物均被局限于真空袋中。僅在真空泵排氣(可過濾)和打開樹脂桶時有微量的揮發(fā)物。VOC排放不超過5PPm的標(biāo)準(zhǔn)。這也大大改善了操作人員的工作環(huán)境,穩(wěn)定了勞動人員的隊伍,也擴大了可用材料的范圍; (5)產(chǎn)品整體性好。真空樹脂導(dǎo)入工藝可同時成形加強筋、夾芯結(jié)構(gòu)及其它嵌件,提高了產(chǎn)品的整體性,因此可制造風(fēng)機機罩、船體和上層建筑等大型制品; (6)減少原材料使用,減少用工。在同樣鋪層時,樹脂用量減少30%。浪費少,樹脂損耗率低于5%。勞動生產(chǎn)率高,比手糊工藝可節(jié)約勞動力50%以上。尤其在成型大型復(fù)雜幾何形狀的夾芯和加筋結(jié)構(gòu)件時,材料和人工的節(jié)省更為可觀。僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的制品,可以較好的控制產(chǎn)品的厚度。節(jié)約模具制造成本和時間。如在航空工業(yè)的垂直舵制造中,使緊固件減少365個價格比傳統(tǒng)方法減少75%,產(chǎn)品重量不變,性能更好(7)制品精度好。真空樹脂導(dǎo)入工藝產(chǎn)品的尺寸精度(厚度)優(yōu)于手糊制品。在同樣的鋪層下,一般真空樹脂擴散技術(shù)產(chǎn)品的厚度為手糊制品的2/3 。產(chǎn)品厚度偏差約為士10%,而手糊工藝一般為士20% 。產(chǎn)品表面的平整度優(yōu)于手糊產(chǎn)品。真空樹脂導(dǎo)入工藝的機罩產(chǎn)品內(nèi)壁光滑,表面自然形成富樹脂層,不需要另外加涂面漆(Top coat)。減少了打磨和涂漆工序的人工和材料。

樹脂真空導(dǎo)入工藝也有一定的缺點; (1)準(zhǔn)備工序時間較長而且較為復(fù)雜。需要正確的鋪層、鋪設(shè)導(dǎo)流介質(zhì)、導(dǎo)流管、有效的真空密封等。因此對于小尺寸產(chǎn)品,其工藝時間反而超過手糊工藝。(2)生產(chǎn)成本較高,并產(chǎn)生較多的廢料。如真空袋膜、導(dǎo)流介質(zhì)、脫模布及導(dǎo)流管等輔助材料都是一次性使用,而且目前相當(dāng)多的要依賴進口,故生產(chǎn)成本比手糊工藝高。但產(chǎn)品越大,這個差別越小。隨著輔助材料的國產(chǎn)化,這一成本差別也越來越小。當(dāng)前研究可多次使用的輔助材料是本工藝的一個發(fā)展方向 (3)工藝制造有一定的風(fēng)險。尤其是大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,一旦在樹脂灌注中失敗,產(chǎn)品易報廢; 因此要有較好的前期研究,嚴(yán)格的工藝控制和有效的補救措施,以保證工藝的成功。

樹脂真空導(dǎo)入工藝和手糊工藝都各有所長的,目前來說真空導(dǎo)入所需的一次性耗材很大一部分需要進口,提高材料成本,但這部分可以減少樹脂用量上得到平衡。另外對操作人員的技能要求更高。每一過程都仔細(xì)按步驟做好才能進入下一步的操作,否則會造成不能逆轉(zhuǎn)的損失。但人們對更高性能材料的大量需要,真空導(dǎo)入工藝正被越來越多的人認(rèn)識和采用。