真空導入工藝(vacuum infusion process,VIP)是在模具上鋪增強材料(玻璃纖維、碳纖維、夾芯材料等,有別于真空袋壓工藝),然后鋪真空袋,并抽出模內中的空氣,在模具型腔中形成一個負壓,利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中,讓樹脂浸潤增強材料并充滿整個模腔,制品固化后,揭去真空袋材料,從模具上得到所需的制品。真空導入工藝采用單面模具建立一個閉合系統。真空樹脂導入成型的基本原理為借助真空驅動,把樹脂注入預先鋪敷在模具上的增強材料,利用導流介質在部件表面形成高流速的滲透區,使樹脂迅速達到產品的整個表面,浸漬主要是通過厚度方向來實現。該工藝的另一種形式是夾層結構在芯材上開槽打孔,增強材料在芯材的上方或下方,樹脂在槽孔內流動,其速度快于在導流介質中的流動。
圖:真空樹脂導入成型施工
真空樹脂導入成型工藝流程如下:
(1) 按鋪層設計鋪敷增強材料(用專用噴膠固定);
(2) 鋪脫模布、導流網;
(3) 布置導流管;
(4) 抽真空,樹脂浸潤增強材料;
(5) 固化;
(6) 脫模。
圖:真空樹脂導入成型工藝示意圖
真空樹脂導入成型的優點:
(1)產品性能優良。與手工積層相比,真空樹脂導入成型工藝的船體強度、剛度等力學特性可提高 30%以上。
(2) 沒有氣泡,產品質量穩定、重復性好。產品質量受施工人員影響小,性能離散度小。樹脂含量可控制,最低可到35%~40%產品纖維含量高,一般纖維質量分數在 60%~70%,產品孔隙率可低于 5%,缺陷也較少。
(3)抗疲勞性能提高,減輕船體重量。由于產品纖維含量高、孔隙率低、產品性能好,尤其是層間強度的提高,大大提高了產品的抗疲勞性能。在力學性能要求相同的情況下,可減輕產品重量。制品強度高,可重復性強,可作結構件。
(4)環境改善。真空樹脂導入成型是一種閉模工藝,揮發性有機物被局限真空膜中,僅在真空泵排氣(可過濾)和樹脂攪拌時有微量的揮發物,苯乙烯體濃度不超過 5ppm,遠低于國際揮發性有機物的標準值,這也大大改善了施工人員的工作環境,也擴大了使用材料的范圍。
(5)產品整體性好。真空樹脂導入成型工藝可以使船體單板與結構件及其預埋件、夾層結構同時成型,提高了產品的整體性。成型效率高,特別是厚制品可一次成型,制品厚度非常均勻。
真空樹脂導入成型的缺點:
(1)鋪層較困難,準備工序時間較長而較為復雜。該工藝需要正確的鋪層、鋪設導流介質和導流管、導流布/網、上密封膠條以便有效真空密封等,任何疏忽都會導致施工的失敗。因此,對小尺寸產品,其成型時間反而超過手工積層成型,有些形狀無法應用。
(2)生產成本較高,并會產生較多的廢料。真空膜、脫模布、導流網等輔助材料都是一次性的,對樹脂和增強材料的要求也高,而且有的材料還要進口。雖然與手工積層成型相比,樹脂用量減少30%,樹脂損耗率低于5%,節約勞動力 50%以上,但總的生產成本一般比手工積層成型要高。
(3) 對操作人員技術要求高,工藝制造有一定的風險。尤其是大型船艇,一旦在樹脂導入中失敗,產品易報廢,因此要做好前期研究,嚴格控制工藝并準備有效的補救措施,以保證成型的成功。
(來源:“新型玻璃鋼漁船”公眾號)
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