樹脂導流是為生產(chǎn)高性能、無孔的復合材料甚至更大或更復雜產(chǎn)品的一種精制的工藝技術(shù)。這種工藝非常適合應用于玻璃鋼部件的制造,如引擎蓋和船舶外殼等。同樣也適用于小型復雜的物品,因為使用開模積層幾乎不可能做的完美。
從模具開始到最終光亮產(chǎn)品的整個真空袋導入工藝的過程以及所使用的設(shè)備和材料,本文一一做了詳細的介紹。
首先在模具上面鋪放增強物,即“干”織物(不混合任何樹脂),然后在鋪設(shè)真空輔助材料(如脫模布,導流網(wǎng),真空袋),最后使用真空泵進行抽真空。一旦所有的空氣從真空袋中抽出,復合材料在大氣壓力下完全被壓平,液體樹脂(已混合固化劑)便可以通過軟管被引流到增強物中,在真空下流經(jīng)整個增強物。當樹脂完全灌入增強物中,切斷(使用管夾)樹脂供應,剩下的就是樹脂固化了(仍然在真空下)。
樹脂導流工藝如果操作正確,可以制作出強度和外觀質(zhì)量均令人滿意的玻璃鋼部件。與傳統(tǒng)的濕法手糊工藝相比,避免了樹脂富余和性能不穩(wěn)定。同時,消除了孔隙(增強物鋪設(shè)時周圍的死角)和制件中的小氣泡。樹脂導流的質(zhì)量,即制品的強度,接近使用預浸料工藝。
樹脂導流成功的關(guān)鍵因素:需要提前準備正確的真空設(shè)備、輔助材料等。這雖然不屬于工藝過程,但是絕大多數(shù)情況出現(xiàn)導流故障或問題,是使用了不正確的材料或設(shè)備造成。
模具的邊緣要足夠大的法蘭邊,用于固定真空輔助材料。模具的表面質(zhì)量決定了你的產(chǎn)品的表面質(zhì)量。如果你使用復合材料模具,模具的表面材質(zhì)最好是環(huán)氧模具膠衣或乙烯基模具膠衣;當然,其他模具比如玻璃、金屬鋼或鋁也可以。
真空袋薄膜
模具表面應使用脫模劑。半永久性脫模劑是一個非常可靠的高光脫模劑,使用正確將獲得一個高質(zhì)量的表面。應用:用無絨布在模具表面上涂化學脫模劑。擦上脫模劑,等待片刻開始蒸發(fā)(1分鐘,和溫度及脫模劑種類有關(guān)),使用第二片無絨布,輕輕的畫圓擦掉多余的脫模劑。在新的、未使用過的模具表面涂抹6層,每層之間最少間隔15分鐘。最后一層涂完之后至少要30分鐘之后,才可以使用模具。
根據(jù)成型需要,裁剪適當尺寸的增強物。如果可以,用一層增強物當作樣板來裁剪其余層。確保你剪下的布料足夠大,可覆蓋的產(chǎn)品所有邊緣,并考慮后期需要切割的毛邊。將增強物鋪放到模具之中(你也可以一次鋪放多層)。對于復雜模具,尤其是那些凹凸不平的或者多輪廓的,有時候需要使用定型膠,將織物粘到模具表面以及每層之間的粘接。
脫模布,在樹脂導流套裝中,是作為工藝材料的第一層,完成產(chǎn)品后可以從產(chǎn)品上撕掉,留下一個比較一致的表面,也可作為一種理想的粘接面。通常,脫模布至鋪一層,鋪蓋增強物整個表面。沒必要將脫模布在增強物的邊緣重疊,但確實要覆蓋全部,所以通常裁剪面積比增強物略大。
導流網(wǎng)(也稱作“導流介質(zhì)”)用于確保樹脂可以從樹脂導流管(和螺旋管)中,自由貫穿到層壓件中。這種形狀的導流網(wǎng)意味著,即使在全真空下,仍有間隙以便樹脂流動。導流網(wǎng)也需要鋪一層(必要時可多層重疊,也不會造成任何影響)。
螺旋管是一種螺旋纏繞的塑料管,用于提高樹脂從進料管到層壓件的流動。樹脂將沿著整個螺旋管而分散,因此標準的做法是:固定螺旋管在一端邊緣(即樹脂進料管固定的這一端),這意味著樹脂沿著模具的一側(cè)向另一側(cè)迅速均勻地分布。螺旋管必須直接固定在導流網(wǎng)上。確保樹脂可以更容易地從螺旋管進流到導流網(wǎng)中。
硅膠接嘴是一種黑色的硅膠接頭。它的底部有通道,可以從一邊運行到另一邊。螺旋管可以從該通道穿過,確保樹脂可以從樹脂進料管經(jīng)過接頭流到螺旋管中去。將樹脂進料接頭固定在螺旋管的中間部位。將接頭按在螺旋管之上,以便螺旋管可以在接頭的底部運行。
這也是硅膠接頭。把硅膠接嘴固定在導流網(wǎng)上(有時候,為了不減小吸收過多樹脂的風險,而將硅膠接嘴固定在脫模布上),在樹脂進料螺旋管的對面的一端。
密封膠帶像是一種很黏的橡膠帶。這種膠帶被廣泛地應用在所有真空袋工藝中,它柔軟的特性可以高效的提供一個密封環(huán)境。
現(xiàn)在是時候用真空袋來包裹所有東西了。優(yōu)質(zhì)的真空袋薄膜不僅結(jié)實(不容易被刺穿)而且有適當?shù)纳煺剐?。從大局上考慮,劣質(zhì)的真空袋導致偶然損壞產(chǎn)品才是更大的浪費。當使用真空袋時,確保模具的外形和輪廓都有足夠的真空袋包裹時非常重要的。真空袋鋪放不正確以至于在模具角落有任何“架橋”,都會導致最終產(chǎn)品的樹脂過量,降低強度和質(zhì)量。
剪下一塊足夠大的,比模具面積大50%的真空袋薄膜。從角落里開始,撕去密封膠帶背部的紙,按下真空袋薄膜,貼到露出來的密封膠帶上。沿著模具邊緣移動,撕去膠帶背部的紙然后貼住真空袋膜,邊撕邊貼。
正如你把薄膜粘到膠帶上,盡可能小心,真空袋不要有一點褶皺或者折痕。用你的手指牢牢的按下去,邊按邊揉,使真空袋薄膜和密封膠帶粘在一起,建立一個密封環(huán)境。如果你完成了真空袋密封,但是有泄露(后面我們會做泄露測試),那么可能是因為真空袋的褶皺或者折疊導致的。
當真空袋粘接好之后,你可以在真空袋上弄一個口子用來連接樹脂導流管。在樹脂進料硅膠接頭的正上方,用一把剪子或者小刀把真空袋弄一個切口。剪下一段PVC真空管,其長度是從放置進料罐的位置到真空袋上的進料接頭。當你切PVC軟管時,做一個斜角(約45°),以至于軟管不會意外地在底部密封住。將軟管有斜角的一端,通過真空袋上的小孔,按到進料接頭的洞內(nèi)。確保軟管確實連接到進料接頭中。通過在軟管周圍包圍一圈密封膠帶,把軟管密封到真空袋上。按牢固,確保密封膠帶制造了一個密封的環(huán)境。
重復上一步驟,這次是使用另一根PVC管,用于連接樹脂收集器和真空嘴。軟管切成一個角度,在真空袋上切一個小孔,把軟管推進真空袋中的真空嘴中,然后用密封膠帶密封。
樹脂進料罐應牢固地定位在模具附近。樹脂進料罐在導流期間不能跌倒,這是至關(guān)重要的。導流管可以自始至終連接到進料罐的底部,如果需要的話可以使用曲別針或別的東西使軟管保持固定。
真空管的另一端連接到樹脂收集器上,接著,剪下一段PVC軟管,將真空泵連接到樹指收集器上。
在樹脂進料罐一端的進料導管上放置管夾,確保創(chuàng)造一個密封環(huán)境。
一切就緒,現(xiàn)在我們打開真空泵。
當空氣被從真空袋內(nèi)抽走,你將會看到真空袋緊緊貼在模具表面。這種情況下,你應該挪動并調(diào)整真空袋,模具上某些復雜的區(qū)域需要更多真空袋。所有真空袋工藝(樹脂導流工藝,真空袋壓工藝甚至預浸料工藝),這個過程都是必不可少的,所以要非常關(guān)注這個步驟。
由于袋子開始逐步變緊(當然不是全部抽空,真空袋也不會壓緊),暫時關(guān)掉真空泵。這時你可以挪動并要重新定位,需要的地方弄些褶皺,確保真空袋沒有架橋。
在你最初的幾個項目中,你可能會少估算了真空袋薄膜的使用量。如果發(fā)生這種情況,你會發(fā)現(xiàn),這個階段,因為真空袋將在模具的某一處架橋,但是也沒有多余的真空袋來調(diào)整了。一旦發(fā)生這種狀況,很不幸,你要停止,撕下袋子(和密封膠帶),用足夠大的真空袋來重新再做一次。如果你繼續(xù)使用這么小的真空袋,產(chǎn)品質(zhì)量將大打折扣。
打開真空泵并抽真空。你會看到真空計的指針開始上升。不用關(guān)掉真空泵,等到指針接近完全真空。必要時調(diào)節(jié)真空袋薄膜確保沒有架橋。
幾分鐘后,真空計的讀數(shù)接近100%。由于變化的大氣壓力和校準的計量表,即使已經(jīng)達到全真空,指針可能不會準確的指到100%真空。要知道何時達到完美的真空,最實際的辦法是:看真空泵,是否有任何真空泵油從泵中蒸發(fā)出來。全密封時,泵的聲音會略有改變,真空泵油的蒸汽會停止從真空泵中蒸發(fā)出來。
此時,應進行真空“泄露試驗”,關(guān)閉真空泵閥門,關(guān)掉真空泵,用管卡來夾緊樹脂收集器(在真空袋一側(cè))的導管,等待至少15分鐘。15分鐘后,細心觀察真空計,打開管夾;如果讀數(shù)下降,那么真空袋有泄漏,必須要進行調(diào)整。如果不完全密封,用力按壓真空袋和密封膠帶,直到完全密封。
樹脂的用量取決于你的項目的尺寸和增強物,層數(shù)越多,使用的樹脂越多。
根據(jù)你使用的樹脂的活化時間,你可能會有時間靜置樹脂讓其排出氣泡。如果你選擇的樹脂活化時間很短,則直接跳過這個步驟。
保持真空泵運行,輕輕擰開樹脂導流管上的管夾。當你擰開螺母你會立刻看到樹脂被吸進導流管開始導流。松開螺母,確保樹脂灌入沒有收到任何限制。
取決于部件的尺寸和外形,螺旋管的設(shè)計和增強物數(shù)量,樹脂會灌注幾分鐘或1小時,才會充分注入整個產(chǎn)品。
因為樹脂進料罐是在大氣壓下,只有樹脂的粘度來隔離進料口接頭周圍的內(nèi)部壓力,所以,在這一區(qū)域的真空袋不會繃的很緊,并且會有較多的樹脂在這里累積。因為這個原因,對于較大項目的樹脂導流,常常會再次關(guān)閉樹脂進料,等待該區(qū)域內(nèi)的樹脂分散至產(chǎn)品中;然后,真空袋會再次壓緊模具,之后再開進料口繼續(xù)導流。
當樹脂抵達樹脂收集器時,用管卡關(guān)閉進料口端的導流管,停止導流
根據(jù)項目的大小,讓樹脂再真空管中持續(xù)抽出10秒至30秒。這有助于排出樹脂中的空氣以及抽出產(chǎn)品中多余的樹脂。然后再用管卡關(guān)閉抽真空端的真空管。
此時,產(chǎn)品已經(jīng)與進料和真空完全分離了,關(guān)閉真空泵,等待產(chǎn)品固化。確保等待足夠長的時間讓樹脂固化,才可以嘗試脫模。環(huán)氧導流樹脂,一般固化較慢,所以通常最好等待24小時以上。
因為過量的樹脂(已混合固化劑)聚集在某處,可能會劇烈放熱,你應該注意進料罐和樹脂收集器中的樹脂(如果很多的話)。注意:環(huán)氧樹脂的劇烈放熱可能會導致自燃!
當產(chǎn)品已經(jīng)固化,就可以撕除真空袋、螺旋管等輔助材料了,在剝離脫模布和導流網(wǎng)(我們建議在導流網(wǎng)和脫模布的一邊割一些口子,然后你可以輕松地一條一條的剝離)。除了硅膠接嘴可以重復使用以外,其他輔料都不再回收了。將產(chǎn)品從模具中脫離!
脫模后,產(chǎn)品應當擁有一個完美的表面質(zhì)量,沒有任何氣泡或孔隙;同時產(chǎn)品非常有強度,并且很輕,可以切割產(chǎn)品的多余邊緣或?qū)Ξa(chǎn)品鉆孔修改等等。如果是高端碳纖維制品以后使用時需要承受較多的陽光直射、摩擦或其他磨損,建議用2K清漆給予保護。
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