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FRP玻璃鋼復合材料論壇

標題: 真空導入工藝的介紹 [打印本頁]

作者: cdscyf 時間: 2009-3-24 08:16
標題: 真空導入工藝的介紹
真空導入工藝的介紹
在目前的材料中，復合材料因其質(zhì)輕高強而被廣泛應用。針對復合材料的制造工藝也在不斷的提高和創(chuàng)新。由起初的手糊，發(fā)展到機械化的噴射，拉擠，模壓等工藝，都現(xiàn)在興起的真空導入工藝，與真空導入相關(guān)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  infusion  process)，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(chǎn)生的壓力吧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，從模具上得到所需的制品。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(tǒng)。真空導入工藝公諸于世很久了，這個工藝在1950年出現(xiàn)了專利記錄。然而，直到近幾年才得到了發(fā)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，真空注射。
2．理論
真空導入工藝能被廣泛的應用，有其理論基礎(chǔ)的，這就是達西定律（Darcy’s Law）
t =ℓ 2h/(2 kDP )
t 是導入時間，由四個參數(shù)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。
ℓ-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(nèi)與體系外壓力差值越大，對樹脂的驅(qū)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(shù)。k值大說明浸潤好，象連續(xù)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的情況下能方便的充滿體系，一般會人為設(shè)置一些導流槽，比如在夾心泡沫上下打孔等。

3．優(yōu)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，輥子或其它方式手工浸潤增強材料。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。這樣提高的玻纖含量，得到更高強度和更輕的產(chǎn) 品，VIP相對于傳統(tǒng)的工藝具有很多優(yōu)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(yōu)勢。

由此可以看出真空導入的優(yōu)勢
a更高質(zhì)量制品：在真空環(huán)境下樹脂浸潤玻纖，與傳統(tǒng)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(wěn)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(jié)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(chǎn)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(wěn)定的FRP制件來是很關(guān)鍵的。
d過程揮發(fā)更少：生產(chǎn)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(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，更不會有大量的氣味出現(xiàn)。所以它能提供一個干凈、安全和友好的工作環(huán)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(chǎn)品的厚度。節(jié)約模具制造成本和時間。
正因為用VIP工藝所做產(chǎn)品有如些的優(yōu)點，最早應用于航天航空等特種領(lǐng)域，后來慢慢應用于高要求的民用產(chǎn)品。

VIP工藝的應用領(lǐng)域
1）船艇工業(yè)--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(yè)--各類車頂，擋風板，車廂
5）建筑領(lǐng)域--建筑物頂部件，建筑模板
6）農(nóng)業(yè)和園藝 --糧倉圓蓋，農(nóng)機保護蓋

4．1．1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(huán)氧樹脂還是不飽和聚酯樹脂。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，浸潤性等有特殊的要求，具體可咨詢樹脂供應商。
4．1．2 固化體系
如果是環(huán)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甲乙酮。不同的廠家其質(zhì)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整個制品的質(zhì)量。
4．1．3 增強材料
增強材料一般常用的是玻璃纖維和碳纖維。比如連續(xù)氈，復合縫邊氈，單布等，具體要根據(jù)力學設(shè)計。選用時最好做一下實驗，滲透性如何，因為纖維在制造過程中選用的浸潤劑，粘接劑的不同對樹脂的浸潤會不一樣，導致最終制品的力學性能會有很大的差異。
4．1．4 夾心材料
一般常用的是木板，Balsa木，PVC泡沫，PUR 泡沫，強蕊氈等。依據(jù)制品的需要選用合適的夾心材料。
4．1．5 設(shè)備、輔材
真空泵，接口，壓力表，導流管，脫模布，導流布，真空袋等等。
真空導入工藝用所的材料不是隨隨便便拿來就能用，每種材料都要經(jīng)過實驗加以確認，以此判斷是不是適用。這里就不詳細闡述，作為專題在以后的文章中討論。


4．2 VIP工藝流程
   然后要了解材料如何使用和如何安排。為了解說方便，我們以如所例示意圖為例子。
第一步：準備模具
和其它積層工藝一樣，對VIP來說高質(zhì)量的模具也是必須的。表面要有較高的硬度和較高的光澤，并且模具邊緣至少保留15厘米，便于密封條和管路的鋪設(shè)。對模具進行清理干凈，然后打脫模蠟或抹脫模水。
第二步：施工膠衣面
可以根據(jù)制品的要求，可以用產(chǎn)品膠衣和打磨膠衣，選用類型有鄰苯，間苯和乙烯基。用手刷和噴射的方法施工膠衣。
第三步：增強材料鋪設(shè)
選用增強材料-玻璃纖維，碳纖維，夾心材料…這要依據(jù)制品強度要求來定。選擇增強材料對積層工藝來說是很重要的一步，但對于VIP要多考慮幾點。雖然所有織物都可以用，但不同的材料和織法會影響樹脂流速。
第四步：真空袋材料鋪設(shè)
先鋪上脫模布，接著是導流布，最后是真空袋。在合上真空袋之前，要仔細考慮樹脂和抽真空管路的走向，否則有的地方樹脂會無法浸潤到。鋪設(shè)時要非常小心，以免一些尖銳物刺破真空袋。
第五步：抽真空
鋪完這些材料后，夾緊各進樹脂管，對整個體系抽真空，盡量把體系中空氣抽空，并檢查氣密性，這一步很關(guān)鍵，如有漏點存在，當樹脂導入時，空氣會進體入體系，氣泡會在漏點向其它地方滲入，甚至于有可能整個制品報廢。
第六步：配樹脂
抽真空達到一定要求后，準備樹脂。按凝膠時間配入相應的固化劑，切記不能忘加固化劑，否則很難彌補。不過一般真空導入樹脂含有固化指示劑，可以從顏色上來判斷是否加了固化劑。
第七步：導入樹脂
把進樹脂管路插入配好的樹脂桶中，根據(jù)進料順序依次打開夾子，注意樹脂桶的量，及時補充。
第八步：脫模
樹脂凝膠固化到一定程度后，揭去真空袋材料。從模具上取出制品并進行后處理。
5結(jié)語
當然任何一個工藝不可能是十全十美的，目前來說VIP所需的一次性耗材很大一部分需要進口，提高材料成本，但這部分可以減少樹脂用量上得到平衡。另外對操作人員的技能要求更高。每一過程都仔細按步驟做好才能進入下一步的操作，否則會造成不能逆轉(zhuǎn)的損失。所以這種工藝目前用在附加值高的FPR部件和制品中，如體育用品配件，游艇，風力發(fā)電葉片等。但人們對更高性能材料的大量需要，真空導入工藝正被越來越多的人認識和采用。

作者: 網(wǎng)事如煙 時間: 2009-3-24 15:33
來段視頻吧 [s:1]

作者: wo0009 時間: 2009-3-24 16:31
好貼子！幫頂！

作者: 運河 時間: 2009-3-31 17:19
路過，學習

作者: soundsee 時間: 2009-4-4 17:41
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。
不敢茍同，手糊工藝一樣可以達到精確控制，關(guān)健是看如何管理了??！呵呵呵！

作者: asen 時間: 2009-4-25 12:04
好貼，頂，我也在試做這個工藝，有很多地方不明白，請多指教！qq457600827

作者: 中國2008 時間: 2009-4-25 23:25
我也覺得是好貼

作者: 快樂仙子 時間: 2009-4-26 13:38
好貼學習

作者: cdscyf 時間: 2009-4-28 16:35
走過路過不要錯過，自己頂一下，哈哈！

作者: spar_cap 時間: 2009-5-9 09:30
學習了

作者: ulsu58 時間: 2009-5-11 09:40
人是最不安定的因素,所以手糊會被慢慢取代,因為手糊的厚度,氣泡,用料,是最難掌控,
RTM,我投他一票

作者: asen 時間: 2009-5-14 16:39
我們公司正在導入這種工藝，工藝基本上成熟，只是細節(jié)還有需改進地方，不知能否和樓主詳談！qq：457600827

作者: 布袋和尚 時間: 2009-5-18 00:11
我在用這種工藝，vip

作者: 脫模布 時間: 2009-5-18 13:50
我們公司生產(chǎn)的脫模布就是用于真空導入的，有需要的朋友請聯(lián)系：13136213968

作者: yaowei841111 時間: 2009-6-10 16:06
謝謝

作者: zhouyunfei 時間: 2009-6-10 22:50
我一直都是在用這種工藝,都好幾年了幾乎沒有出現(xiàn)過什么問題.

作者: joylin 時間: 2009-7-14 13:10
學習

作者: james_shao 時間: 2009-8-24 10:18
學習了啊，

作者: 無名人士 時間: 2009-8-24 16:55
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
[s:6]
這工藝先進嗎？？？
我們公司的產(chǎn)品在好幾年之前纖維的含量都在90%以上了

作者: 隨風逝去 時間: 2009-8-25 20:56
18樓的仁兄很強，能否透露一下你們的生產(chǎn)工藝

作者: yanying1943 時間: 2009-10-6 02:33
好貼，我知道戴鉑的三明治很出名，就是沒見過，不知道有哪位朋友搞個具體的圖片來分享一下！

作者: yujunyujun 時間: 2009-10-13 10:55
請問成型的溫度是多少？
一模需要多長時間？

作者: eleven 時間: 2009-10-15 11:49
受教了,研讀中~~ [s:1]

作者: huiyaxuan 時間: 2009-11-16 21:33
學習學習。18樓最好也出來講講嘛。

作者: 毒鼠強 時間: 2010-4-13 15:57
學習中 [s:1]

作者: lgzll 時間: 2010-4-13 20:14
學習 [s:1]

作者: gaofeiyan 時間: 2010-5-26 18:01

引用第9樓spar_cap于2009-05-09 09:30 AM發(fā)表的 :
學習了

作者: tyco1912 時間: 2010-6-2 13:44
學習了··

作者: gaofeiyan 時間: 2010-6-2 17:55

引用第1樓網(wǎng)事如煙于2009-03-24 03:33 PM發(fā)表的 :
來段視頻吧 [s:1]

作者: jxyfy 時間: 2010-6-14 17:32
18樓的哥哥可否漏一點？非常期待中…………

作者: lingzht 時間: 2010-6-18 16:27
會不會是把產(chǎn)品壓死了 [s:1]

作者: fairy 時間: 2011-5-30 15:54
學習了。

作者: 劉璇 時間: 2011-6-1 15:50
我們公司用的 [s:1]

作者: bird991216 時間: 2011-10-20 15:48
這理論我是接觸不少了，就是還是實踐不出好的產(chǎn)品，材料方面也不了解，樓主能傳授技術(shù)嗎？我們近期想引進這個技術(shù)，做個生產(chǎn)線，加qq:124507061 討論下

作者: perfect 時間: 2012-3-21 15:45
[s:1]

引用第4樓soundsee于2009-04-04 05:41 PM發(fā)表的 :
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。
不敢茍同，手糊工藝一樣可以達到精確控制，關(guān)健是看如何管理了??！呵呵呵！

很同意這種說法

作者: condor 時間: 2013-5-8 00:50
復制到記事本隨時隨地看

作者: 無國界 時間: 2013-9-23 00:08
可以介紹一下RTM工藝嗎？對真空導入和手糊都比較熟

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