近幾年來(lái),我國(guó)手糊玻璃鋼成型工藝因質(zhì)量、強(qiáng)度、成本、環(huán)保、清潔等綜合方面的要求,已經(jīng)開始由敞開式手糊工藝過(guò)渡到閉模成型工藝。這種閉模成型工藝在國(guó)外已流行多年;近幾年,國(guó)內(nèi)的玻璃鋼企業(yè)有了這個(gè)技術(shù)需求,國(guó)外的技術(shù)“配套成龍”“一涌而入”。十多年前,在國(guó)內(nèi)流行的是RTM工藝,近年來(lái),由于大型葉片和游艇制造,帶進(jìn)了抽真空成型工藝;對(duì)于產(chǎn)品尺寸復(fù)雜,強(qiáng)度要求高,原來(lái)的RTM工藝輔以了抽成空,即為輕質(zhì)RTM工藝,所獲得制品更輕、材料成本更低、強(qiáng)度更高。本文就一工藝展開探討。
LRTM工藝是閉模成型工藝中的一種,現(xiàn)將閉模工藝的種類列表如下:
L-RTM成型工藝過(guò)程中,除了真空泵是必須的以外,注射設(shè)備是可選的,設(shè)備要求同RTM所用設(shè)備基本一樣。如果不采用樹脂注射設(shè)備也可以達(dá)到相同的目的,只是效率上稍有差異。L-RTM模具模腔內(nèi)是0.2-0.8公斤正壓 ,因此對(duì)于產(chǎn)品內(nèi)表面模具的剛度要求不高,主要是為了體現(xiàn)一個(gè)“輕”字。L-RTM用的原材料有基體樹脂、增強(qiáng)玻纖材料。L-RTM工藝用的樹脂可以是不飽和聚酯樹脂,也可以是乙烯基或者環(huán)氧樹脂,主要要求:
近幾年來(lái),我國(guó)手糊玻璃鋼成型工藝因質(zhì)量、強(qiáng)度、成本、環(huán)保、清潔等綜合方面的要求,已經(jīng)開始由敞開式手糊工藝過(guò)渡到閉模成型工藝。這種閉模成型工藝在國(guó)外已流行多年;近幾年,國(guó)內(nèi)的玻璃鋼企業(yè)有了這個(gè)技術(shù)需求,國(guó)外的技術(shù)“配套成龍”“一涌而入”。十多年前,在國(guó)內(nèi)流行的是RTM工藝,近年來(lái),由于大型葉片和游艇制造,帶進(jìn)了抽真空成型工藝;對(duì)于產(chǎn)品尺寸復(fù)雜,強(qiáng)度要求高,原來(lái)的RTM工藝輔以了抽成空,即為輕質(zhì)RTM工藝,所獲得制品更輕、材料成本更低、強(qiáng)度更高。本文就一工藝展開探討。
LRTM工藝是閉模成型工藝中的一種,現(xiàn)將閉模工藝的種類列表如下:
L-RTM成型工藝過(guò)程中,除了真空泵是必須的以外,注射設(shè)備是可選的,設(shè)備要求同RTM所用設(shè)備基本一樣。如果不采用樹脂注射設(shè)備也可以達(dá)到相同的目的,只是效率上稍有差異。L-RTM模具模腔內(nèi)是0.2-0.8公斤正壓 ,因此對(duì)于產(chǎn)品內(nèi)表面模具的剛度要求不高,主要是為了體現(xiàn)一個(gè)“輕”字。L-RTM用的原材料有基體樹脂、增強(qiáng)玻纖材料。L-RTM工藝用的樹脂可以是不飽和聚酯樹脂,也可以是乙烯基或者環(huán)氧樹脂,主要要求:
(1)低粘度,僅借助真空即可在增強(qiáng)劑堆積的高密度預(yù)成型體中流動(dòng)、浸潤(rùn)、浸透。(粘度指標(biāo)180—300厘泊 )
(2)適用周期長(zhǎng),較長(zhǎng)的凝膠時(shí)間,較快的固化速度,這樣有利于浸透、排氣。
(3)可在室溫下固化,樹脂工作壽命滿足結(jié)構(gòu)要求。
(4)固化時(shí)無(wú)需額外壓力,只需真空負(fù)壓。
(5)具有良好的韌性與高于一般樹脂的彈性模量,以及抗腐蝕性。
L-RTM的增強(qiáng)材料主要是玻璃纖維,其含量為45%~55%;增強(qiáng)材料有玻璃纖維連續(xù)氈、復(fù)合氈及方格布,復(fù)合氈的采用減輕制品重量。常州天馬和浙江聯(lián)澤的復(fù)合氈已大量使用。
L-RTM工藝屬于半機(jī)械化的復(fù)合材料成型工藝,工人只需將設(shè)計(jì)好的干纖維或者預(yù)成型體放到模具中并合模,隨后的工藝則完全靠模具和注射系統(tǒng)來(lái)完成和保證,沒(méi)有任何樹脂的暴露,并因而對(duì)工人的技術(shù)和環(huán)境的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于手糊工藝并可有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量。L-RTM成型技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用非常廣泛,很多公司都采用該技術(shù)制造大型結(jié)構(gòu)制件,在船舶制造工業(yè)中應(yīng)用尤為突出。另外,航天飛機(jī)艙壁、導(dǎo)彈的鼻錐、導(dǎo)彈自動(dòng)瞄準(zhǔn)頭的整流罩、雷達(dá)罩、掃雷艇、推進(jìn)器、火箭發(fā)射簡(jiǎn)等均在采用L-RTM技術(shù)成型。由于L-RTM工藝采用閉模成型工藝,也特別適宜一次成型整體的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片 (纖維、夾芯和接頭等可一次在模腔中共成型),而無(wú)需二次粘接。與手糊工藝生產(chǎn)葉片相比,不但節(jié)約了粘接工藝的各種工裝設(shè)備,而且節(jié)約了工作時(shí)間,提向了生產(chǎn)效率。降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)由于采用了低粘度樹脂浸潤(rùn)纖維以及采用加溫固化工藝,大大提高了復(fù)合材料質(zhì)量和生產(chǎn)效率。L-RTM工藝生產(chǎn)較少的依賴工人的技術(shù)水平,工藝質(zhì)量?jī)H僅依賴確定好的工藝參數(shù),產(chǎn)品質(zhì)量易于保證,產(chǎn)品的廢品率低于手糊工藝。因此,目前國(guó)外的高質(zhì)量復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片往往采用模壓、L-RTM、纏繞及預(yù)浸料/真空導(dǎo)流工藝制造。其中模壓工藝投資較大,適宜小尺寸風(fēng)機(jī)葉片的大批量生產(chǎn)(>5000片/年);L-RTM工藝適宜中小尺寸風(fēng)機(jī)葉片的中等批量生產(chǎn)(1000--3000片/年);纏繞及預(yù)浸料/真空導(dǎo)流工藝適宜大型風(fēng)機(jī)葉片批量生產(chǎn)。
除了LRTM工藝外,目前還流行一種軟模RTM工藝。軟模RTM工藝兼顧了RTM和真空導(dǎo)流工藝的優(yōu)點(diǎn),將RTM的剛性上模改成硅膠或者橡膠的軟模,其作用相當(dāng)于一層真空袋膜,制品處于軟模和模具之間,密封周邊,抽真空(0.1MPa左右),在抽真空的同時(shí)將樹脂從模具的另一端由管路導(dǎo)入到模具中,將增強(qiáng)玻纖浸潤(rùn)。固化后脫模。
軟模RTM成型技術(shù)的特點(diǎn):
1、可以制造兩面光的形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品;
2、成型效率一般,適合于中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品生產(chǎn)(1000件/年以內(nèi));
3、增強(qiáng)材料可以任意方向鋪放,容易實(shí)現(xiàn)按制品受力狀況例題鋪放增強(qiáng)材料;
4、軟模的使用壽命在10-50次左右,成本介于RTM和真空導(dǎo)流工藝之間目前用于船艇、汽車零部件、工程車覆蓋件和精細(xì)浮雕工藝等。
軟模RTM成型工藝過(guò)程中,同樣不需要注射設(shè)備,只需要一臺(tái)真空泵就可以了;模具需要單面剛性模一般模腔內(nèi)是負(fù)壓0.1Mpa ,所用的原材料與真空導(dǎo)流的材料基本一樣。
該工藝效率介于RTM和真空導(dǎo)流之間,其可取之處主要在于所使用真空輔助材料的可重復(fù)利用性,以及其在施工過(guò)程中提現(xiàn)出來(lái)的方便性,優(yōu)點(diǎn)一、耗材可多次重復(fù)利用,降低成本;優(yōu)點(diǎn)二、可根據(jù)模具做成各種復(fù)雜形狀,便于鋪敷,且可有效地避免架橋和干區(qū);優(yōu)點(diǎn)三、韌性極好,注射過(guò)程如有干點(diǎn),可大力扯動(dòng),人為制造樹脂導(dǎo)流路線,不用擔(dān)心真空袋被破壞。