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真空辅助成型技术在玻璃钢渔船建造的应用
时间:2018年7月11日  来源:中国渔业报

       玻璃钢渔船具有稳定性好、抗风浪、航速快、寿命长、能耗小、维修费用低等优点,目前已成为世界渔业发达国家和地区中小型渔船的主流船型,日本和韩国船长30米以下渔船玻璃钢化率达到95%以上,而我国玻璃钢渔船仅占不到5%,玻璃钢渔船的发展与我国国民经济迅速崛起极不相称。

       《全国渔业发展第十三个五年规划》中明确提出,要加快渔船更新改造,以安全、节能、经济、环保、适居为目标,逐步淘汰老旧、木质、高耗能、污染大的渔船,建设选择性好、高效节能、安全环保型渔船。在国家大力宣传和鼓励下,渔民群众逐渐接受这种新型材料渔船,玻璃钢渔船行业得到蓬勃发展。由于我国玻璃钢渔船起步较晚,玻璃钢渔船设计制造技术较落后,特别是玻璃钢渔船船舶建造成型工艺,基本采用传统的手工糊制,这是由于船体体积较大,造型复杂,一般机械成型工艺不大容易使用,手糊成型具有其传统型和特殊性。但是随着目前玻璃钢行业的竞争日益激烈,尤其玻璃钢船艇行业的蓬勃发展,传统的手糊工艺也随之暴露出越来越多的弊端与不足,环境污染、人力成本大幅度提高、原料浪费、化学原料对身体健康的影响等一系列问题日益突出。在此背景下,真空辅助成型技术应运而生,有效地解决了手糊工艺过程中各种无法避免的问题。

       真空辅助成型技术是近年发展起来的一种新型复合材料成型工艺。其主要特点是成本低、产品孔隙率低、环境友好、质量均匀、纤维含量高。对于一次成型大尺寸、带有夹芯及加筋的大型结构件,真空辅助成型技术是一种理想的工艺方法,该工艺在船舶、风电、飞机、汽车等行业发展迅速。

真空辅助成型技术有以下几方面的优点:
(1)真空的使用可提高玻璃纤维对树脂的比率,使制品纤维含量更高;
(2)真空有助于树脂对纤维的浸渍,使纤维浸渍更充分;
(3)真空还起到排除纤维束内空气的作用,使纤维的浸润更充分,从而减少了微观空隙的形成,得到空隙率更低的制品;
(4)真空辅助成型技术的成型性能更好。

       真空辅助成型技术是一种新型的玻璃钢大型制件的成型技术,它是在真空状态下排除纤维增强体中的气体,同时,通过树脂的流动、渗透,使树脂完全浸透玻璃纤维层及夹芯结构,并在室温下进行固化,实现夹芯结构一次渗透成型的工艺方法。该工艺避免了手糊工艺中相对较弱的二次胶接,也省去了因为二次胶接带来的复杂工作。由于整个成型及固化过程都是在真空状态下进行,避免了树脂中有害气体的大量挥发以及细小玻璃纤维丝在施工环境中的大量漂浮,同时省去了大量的人工成本以及各种易耗品的消耗,降低了企业的生产和管理成本。

      与以往传统的手糊工艺相比较,真空辅助成型技术生产周期短,生产效率高,产品性能好、空隙率低,环境污染小,纤维含量高等多方面明显优于手糊工艺。

       玻璃钢渔船真空辅助成型工艺流程在玻璃钢渔船船体采用真空辅助成型技术,主要工艺流程包括工艺实施前的准备工作,抽真空,吸注树脂,固化成型及脱模等。

玻璃钢渔船真空辅助成型工艺的具体实施步骤:

(1)准备模具和胶衣喷涂按照需要成型的渔船结构要求,设计并加工出特定形状的单面刚性模具,模具的表面要有较高的硬度和较高的光泽,并且模具边缘至少保留15厘米,便于密封条和管路的铺设。对模具进行清理,然后打脱模蜡或抹脱模水。对于采用简易木模来实施真空辅助成型工艺,首先要喷好胶衣,做好3层~5层手糊积层,以保证整个模具系统气密性。积层树脂要做好打磨,保证两个积层之间粘接,不易分层。

(2)船体铺层流速设计,船体根据结构设计的要求,玻璃纤维层数都有所不同,工艺实施之前我们要设计树脂的凝胶时间和在不同层数玻璃纤维中树脂的流动速度,最后确定树脂进料管路的铺设。

(3)增强材料铺设,为提高玻璃钢的机械性能,需要在制品中添加增强层和芯层,此步骤即在已制作胶衣层和首层毡的模具上铺设相应层数的增强层—芯材—增强层。增强材料的选用主要依据制品强度要求来定,对于真空袋工艺要考虑不同的材料和织法会影响树脂流速。铺设玻璃纤维要注意玻璃纤维之间搭接以及局部的加强。对于玻璃钢渔船,设计上采用纯玻璃钢设计,玻璃纤维采用高强度的轴向布替代传统的方格布铺层,可提升50%的力学性能。每层玻璃纤维铺设均需要用到喷胶,用来固定立面铺层,喷胶用量要适量,预防影响玻璃纤维渗透性。在船艏位置铺设玻璃纤维,还要注意抗浪要求,根据需要调整玻璃纤维的铺设方向。

(4)真空袋材料、密封系统及抽真空系统铺设,先铺上脱模布,接着是导流布,最后是真空袋,整个铺层结构应完全被真空袋膜包覆。在合上真空袋之前,要仔细考虑树脂和抽真空管路走向的合理性,否则有的地方树脂会无法浸润到。铺设时要非常小心,以免一些尖锐物刺破真空袋。

(5)抽真空铺完增强材料及真空袋等材料后,夹紧各树脂进管,采用真空泵对整个体系抽真空,尽量把体系中空气抽空并检查气密性,保证模腔达到一定真空压力,如果真空压力不符合要求,检查漏气的位置,使用密封胶密封漏气的位置,如果继续漏气,重新铺设真空袋膜。正常在保压半个小时内压力损耗不超过10%为好。

(6)树脂导入,真空度检查合格后,不要关闭真空泵,将注胶口端插入配好的树脂桶中,根据进料顺序依次打开注胶口的开关,使树脂从注胶口进入模腔,直到树脂完全浸溃渗透介质并充满模腔,进料过程注意树脂的量,必要时及时补充,待充模完毕后,关闭注胶口,但不要立刻关闭真空泵。同时,根据进料先后顺序调整固化剂的比例,保证整个船体固化的一致性。树脂和固化剂均为真空辅助成型工艺专用,固化剂的比例视温度高低和整个船体真空辅助成型工艺完工时间来调整。

(7)固化成型,脱模,固化期间不关闭真空泵,维持模腔内的真空压力,按照树脂固化体系的固化工艺完成固化成型;树脂凝胶固化到一定程度后,揭去真空袋材料,从模具上取出制品并进行后续处理。

       样板性能检测,采用真空辅助技术成型的渔船船体样板经由国家塑料制品质量监督检验中心检测,样板的检测项目数据均优于《玻璃纤维增强塑料渔业船舶建造规范》的要求。

       采用真空辅助技术成型建造的玻璃钢渔船提升了船体结构性能、提高了建造效率、减少了环境污染、降低了生产成本,较好地解决了传统的手工糊制的弊端和不足。(文章来源:中国渔业报)

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