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    真空導入工藝的應用介紹

    時間:2016-09-19 16:53:40 欣藝豐玻璃鋼  打印本文

    摘要:真空導入是最近興起的復合材料加工方法,本文介紹了真空導入工藝的原理與其他工藝在力學性能上做了對比,闡述由真空導入工藝所制作的產品的優勢,同時對生產工藝過程作了扼要的介紹。


    在目前的材料中,復合材料因其質輕高強而廣泛應用。針對復合材料的制造工藝也在不斷的提高和創新。由起初的手糊,發展到機械化的噴射、拉擠、模壓等工藝,都現在興起的真空導入工藝,與真空導入相關的工藝還有樹脂傳遞模塑(RTM)真空輔助RTM(VARTM),真空袋壓,SCRIMP,SRIM(Structural Reaction Molding),RTI(resin film infusion).但都有一些差別,

    很多文章中都介紹過,這里就不贅述了。

    1.真空導入工藝(Vacuum infusion process,VIP) 

    真空導入工藝(Vacuum infusionprocess),簡稱VIP,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壓, 利用真空產生的壓力吧不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維中,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,從模具上得所需的制品。VIP 采用單面模具(就象通常的手糊和噴射模具)建立一個閉合系統。真空導入工藝公諸于世很久了,這個工藝在 1950 年出現了專利記錄。然而,直到近幾年才得到了發展。由于這種工藝是從國外引入,所以在命名上有多種稱呼,真空導入,真空灌注,真注射。

    2.理論

    真空導入工藝能被廣泛的應用,有其理論基礎的,這就是達西定律(Darcy’s Law)

    t =? 2h/(2 kDP )

    t 是導入時間,由四個參數來決定。

    h-樹脂粘度,從公式上可以看出所用樹脂的粘度低,則所需導入時間就短,因此真

    空導入所用的樹脂粘度一般不能太高。這樣可以使樹脂能夠快速的充滿整個模具。

    ?-注射長度,指的樹脂進料口與到達出料口的之間的距離,距離長當然所需的時間

    亦長。

    DP-壓力差, 體系內與體系外壓力差值越大,對樹脂的驅動力也越大,樹脂流速越

    快,當然所需導入時間也越短。

    k= 滲透性,指玻纖,夾心材料等對樹脂浸潤好壞的參數。 k 值大說明浸潤好,象

    連續氈,多向氈要比方格布,短切氈易被樹脂浸潤。因此為了使得樹脂在增強材料被壓實

    情況下能方便的充滿體系,一般會人為設置一些導流槽,比如在夾心泡沫上下打孔等。

    3. 優勢

    在通常的手糊工藝(hand lay-up)中, 增強材料鋪于模具中, 采用刷子, 輥子或其它方式

    工浸潤增強材料。 另外一種改進的方法是使用真空袋吸出手糊時積層中多余的樹脂。 這樣高的玻纖含量,得到更高強度和更輕的產 品,VIP 相對于傳統的工藝具有很多優勢。

    如圖以手糊,真空袋和真空導入為例。在力學性能上真空導入占有明顯的優勢。

     

    由此可以看出真空導入的優勢

    a 更高質量制品:在真空環境下樹脂浸潤玻纖,與傳統制造工藝相比,制品中的氣泡極

    少。體系中不留有多余的樹脂,玻纖含量很高,可達到時 70%,甚至更低。所得制品重量更輕,強度更高。批與批之間也非常穩定。

    b 更少樹脂損耗:用 VIP 工藝,樹脂的用量可以精確預算,對于手糊或噴射工藝來說,

    會因操作人員的多變性而難于控制。VIP 可以使得樹脂的損耗達到最少,更重要的是,這樣可以節約成本。

     

    c 樹脂分布均勻:對于一個制品來說,不同部分的真空產生的壓力是一致的,因此樹脂

    對玻纖的浸潤速度和含量趨于一致。這個對于重量要求穩定的 FRP 制件來是很關鍵的。

    d 過程揮發更少:生產過程中沒有刷子或輥子之類,不會造成樹脂的潑灑或滴落現象發

    現,更不會有大量的氣味出現。所以它能提供一個干凈、安全和友好的工作環境, 保護操作

    者的身心健康。


    e 使用單面模具:僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的制品,可以較好的控制產品

    的厚度。節約模具制造成本和時間。正因為用 VIP 工藝所做產品有如些的優點,最早應用于航天航空等特種領域,后來慢慢應用于高要求的民用產品。正因為用 VIP 工藝所做產品有如些的優點,最早應用于航天航空等特種領域,后來慢慢應用于高要求的民用產品   

    VIP 工藝的應用領域

    1)船艇工業--船體,甲板,方向舵,雷達屏蔽罩

    2)風電能源--葉片,機倉罩

    3)體育休閑--頭盔,帆板

    4)汽車工業--各類車頂,擋風板,車廂

    5)建筑領域--建筑物頂部件,建筑模板

    6)農業和園藝 --糧倉圓蓋,農機保護蓋


    411 樹脂

    當準備開始真空導入的試驗時, 首先要選用合適的樹脂, 是環氧樹脂還是不飽和聚酯脂。真空導入工藝的樹脂,不能用普通的樹脂來代替,它對粘度,凝膠時間,放熱峰,浸性等有特殊的要求,具體可咨詢樹脂供應商。

    412 固化體系

    如果是環氧樹脂, 要使用其相對應的專用固化劑; 不飽和樹脂常用的固化劑是過氧化乙酮。不同的廠家其質量是不一樣的,選用時對其評價,不能因為用量少的材料而影響到個制品的質量。

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