真空导入工艺的应用-介绍.pdf
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1、真空导入工艺的应用真空导入工艺的应用 -介绍介绍.顾王飞(金陵帝斯曼树脂有限公司 210038)摘要摘要:真空导入工艺是最近兴起的复合材料加工方法,本文介绍了真空导入工艺的原理,并与其它工艺在力学性能上作了对比,阐述由真空导入工艺所制的产品的优势,同时对生产工艺过程作了扼要的介绍。关键词;关键词;真空导入 树脂 玻璃钢 玻璃纤维 在目前的材料中,复合材料因其质轻高强而被广泛的应用。针对复合材料的制造工艺也在不断的提高和创新。由起初的手糊,发展到机械化的喷射,拉剂,模压等工艺,到现在兴起的真空导入工艺,与真空导入相关的工艺还有树脂传递模塑(RTM),真空辅助 RTM(VARTM),真空袋压,SC
2、RIMP,SRIM(Structural Reaction Injection Molding),RFI(resin film infusion)。但都有一些差别,很多文章中都介绍过,这里就不赘述了。1 真空导入工艺真空导入工艺(vacuum infusion process,VIP)真空导入工艺(Vacuum Infusion Process),简称 VIP,在模具上铺“干”增强材料(玻璃纤维,碳纤维,夹心材料等,有别于真空袋工艺),然后铺真空袋,并抽出体系中的空气,在模具型腔中形成一个负压,利用真空产生的压力把不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维积层中,让树脂浸润增强材料最后充满整个模具,制品
3、固化后,揭去真空袋材料,从模具上得到所需的制品。VIP 采用单面模具(就象通常的手糊和喷射的模具)建立一个闭合系统。真空导入工艺公诸于世很久了,这个工艺在 1950 出现了专利记录了。然而,直到近几年才得到了发展。由于这种工艺是由国外引入,所以在命名上有多种称呼,真空导入,真空灌注,真空注射。22 理论 理论 真空导入工艺能被广泛的应用,有其理论基础的,这就是达西定律(Darcys Law)t=2/(2 k P)t 是导入时间,由四个参数来决定。-树脂粘度,从公式上可以看出所用树脂的粘度低,则所需导入时间就短,因此真空导入所用的树脂粘度一般不能太高。这样可以使树脂能够快速的充满整个模具。第1
4、页,共6页-注射长度,指的树脂进料口与到达出料口的之间的距离,距离长当然所需的时间亦长。P-压力差,体系内与体系外压力差值越大,对树脂的驱动力也越大,树脂流速越快,当然所需导入时间也越短。k=渗透性,指玻纤,夹心材料等对树脂浸润好坏的参数。k 值大说明浸润好,象连续毡,多向毡要比方格布,短切毡易被树脂浸润。因此为了使得树脂在增强材料被压实的情况下能方便的充满体系,一般会人为设置一些导流槽,比如在夹心泡沫上下打孔等。3 优势优势 在通常的手糊工艺(hand lay-up)中,增强材料铺于模具中,采用刷子,辊子或其它方式手工浸润增强材料。另外一种改进的方法是使用真空袋吸出手糊时积层中多余的树脂。这
5、样提高的玻纤含量,得到更高强度和更轻的产品,VIP 相对于传统的工艺具有很多优势。如图以手糊,真空袋和真空导入为例。在力学性能上真空导入占有明显的优势。注:树脂:Synolite 4082-G-22,无玻纤:400g/m2方格布和 300 g/m2短切毡交替铺设共 8 层。室温固化 24 小时,80下 4 小时 由此可以看出真空导入的优势 0102030405060708090100压缩强度弯曲强度拉伸强度玻纤含量(体积比)手糊真空袋真空导入 参比参比=100%a.更高质量制品:在真空环境下树脂浸润玻纤,与传统制造工艺相比,制品中的气 第2 页,共6页 泡极少。体系中不留有多余的树脂,玻纤含量
6、很高,可达到时 70%,甚至更低。所得制品重量更轻,强度更高。批与批之间也非常稳定。b.更少树脂损耗:用 VIP 工艺,树脂的用量可以精确预算,对于手糊或喷射工艺来说,会因操作人员的多变性而难于控制。VIP 可以使得树脂的损耗达到最少,更重要的是,这样可以节约成本。c.树脂分布均匀:对于一个制品来说,不同部分的真空产生的压力是一致的,因此树脂对玻纤的浸润速度和含量趋于一致。这个对于重量要求稳定的 FRP 制件来是很关键的。d.过程挥发更少:生产过程中没有刷子或辊子之类,不会造成树脂的泼洒或滴落现象发现,更不会有大量的气味出现。所以它能提供一个干净、安全和友好的工作环境,保护操作者的身心健康。e
7、.使用单面模具:仅用一面模具就可以得到两面光滑平整的制品,可以较好的控制产品的厚度。节约模具制造成本和时间。正因为用 VIP 工艺所做产品有如些的优点,最早应用于航天航空等特种领域,后来慢慢应用于高要求的民用产品。VIP 工艺的应用领域 1)船艇工业-船体,甲板,方向舵,雷达屏蔽罩 2)风电能源-叶片,机仓罩 3)体育休闲-头盔,帆板 4)汽车工业-各类车顶,挡风板,车厢 5)建筑领域-建筑物顶部件,建筑模板 6)农业和园艺-粮仓圆盖,农机保护盖 4工艺流程工艺流程 模具模具-真空袋真空袋 树脂树脂 增强材料增强材料 脱模布脱模布 导流布导流布 密封条密封条 抽真空抽真空 第3 页,共6页 4
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- 真空 导入 工艺 应用 介绍
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