真空樹脂導(dǎo)入工藝和手糊工藝的比較
時(shí)間:2018年08月17日來源:本站原創(chuàng)作者:jzfrp點(diǎn)擊:次
目前用于汽車配件制造的材料主要為聚酯玻璃纖維復(fù)合材料,成型工藝主要為手糊工藝和真空樹脂導(dǎo)入工藝,兩者的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下:
手糊工藝是一種開模工藝,目前在玻璃纖維增強(qiáng)的聚酯復(fù)合材料中占65%。他的優(yōu)點(diǎn)是在模具的形狀改變上有很大的自由度,模具價(jià)格低,適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)品性能得到市場(chǎng)認(rèn)可和投資少等。所以特別適合于小公司。但該工藝也存在一系列問題,如可揮發(fā)有機(jī)物(VOC)排放超標(biāo)、對(duì)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(fèi)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(yàn)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(dá)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。
真空樹脂導(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。其優(yōu)點(diǎn)如下:
(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(qiáng)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%。
典型聚酯玻璃鋼性能比較
增強(qiáng)材料
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無捻粗紗布
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雙抽向織物
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無捻粗紗布
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雙抽向織物
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成型工藝
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手糊
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手糊
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真空樹脂擴(kuò)散
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真空樹脂擴(kuò)散
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玻纖含量
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45
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50
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60
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65
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拉伸強(qiáng)度(MPa)
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273.2
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389
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383.5
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480
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拉伸模量(GPa)
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13.5
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18.5
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17.9
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21.9
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壓縮強(qiáng)度(MPa)
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200.4
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247
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215.2
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258
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壓縮模量(GPa)
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13.4
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21.3
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15.6
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23.6
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彎曲強(qiáng)度(MPa)
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230.3
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321
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325.7
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385
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彎曲模量(GPa)
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13.4
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17
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16.1
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18.5
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層間剪切強(qiáng)度(MPa)
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20
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30.7
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35
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37.8
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縱橫剪切強(qiáng)度(MPa)
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48.8
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52.1
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縱橫剪切模量(GPa)
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1.62
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1.84
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(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(duì)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。
(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(qiáng)度的提高,大大提高了產(chǎn)品的抗疲勞性能。在強(qiáng)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。
(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(jī)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(shí)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(dòng)人員的隊(duì)伍,也擴(kuò)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(shí)成形加強(qiáng)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(jī)機(jī)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(shí),樹脂用量減少30%。浪費(fèi)少,樹脂損耗率低于5%。勞動(dòng)生產(chǎn)率高,比手糊工藝可節(jié)約勞動(dòng)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(shí),材料和人工的節(jié)省更為可觀。如在航空工業(yè)的垂直舵制造中,使緊固件減少365個(gè)價(jià)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(kuò)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(jī)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。減少了打磨和涂漆工序的人工和材料。
當(dāng)然目前真空樹脂導(dǎo)入工藝也有一定的缺點(diǎn):
(1)準(zhǔn)備工序時(shí)間較長(zhǎng)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(duì)于小尺寸產(chǎn)品,其工藝時(shí)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(jìn)口,故生產(chǎn)成本比手糊工藝高。但產(chǎn)品越大,這個(gè)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(gè)發(fā)展方向。
(3)工藝制造有一定的風(fēng)險(xiǎn)。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(bào)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(bǔ)救措施,以保證工藝的成功。