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        科技資訊
        真空輔助成型技術在玻璃鋼漁船建造的應用
        時間:2018年7月11日  來源:中國漁業報

               玻璃鋼漁船具有穩定性好、抗風浪、航速快、壽命長、能耗小、維修費用低等優點,目前已成為世界漁業發達國家和地區中小型漁船的主流船型,日本和韓國船長30米以下漁船玻璃鋼化率達到95%以上,而我國玻璃鋼漁船僅占不到5%,玻璃鋼漁船的發展與我國國民經濟迅速崛起極不相稱。

               《全國漁業發展第十三個五年規劃》中明確提出,要加快漁船更新改造,以安全、節能、經濟、環保、適居為目標,逐步淘汰老舊、木質、高耗能、污染大的漁船,建設選擇性好、高效節能、安全環保型漁船。在國家大力宣傳和鼓勵下,漁民群眾逐漸接受這種新型材料漁船,玻璃鋼漁船行業得到蓬勃發展。由于我國玻璃鋼漁船起步較晚,玻璃鋼漁船設計制造技術較落后,特別是玻璃鋼漁船船舶建造成型工藝,基本采用傳統的手工糊制,這是由于船體體積較大,造型復雜,一般機械成型工藝不大容易使用,手糊成型具有其傳統型和特殊性。但是隨著目前玻璃鋼行業的競爭日益激烈,尤其玻璃鋼船艇行業的蓬勃發展,傳統的手糊工藝也隨之暴露出越來越多的弊端與不足,環境污染、人力成本大幅度提高、原料浪費、化學原料對身體健康的影響等一系列問題日益突出。在此背景下,真空輔助成型技術應運而生,有效地解決了手糊工藝過程中各種無法避免的問題。

               真空輔助成型技術是近年發展起來的一種新型復合材料成型工藝。其主要特點是成本低、產品孔隙率低、環境友好、質量均勻、纖維含量高。對于一次成型大尺寸、帶有夾芯及加筋的大型結構件,真空輔助成型技術是一種理想的工藝方法,該工藝在船舶、風電、飛機、汽車等行業發展迅速。

        真空輔助成型技術有以下幾方面的優點:
        (1)真空的使用可提高玻璃纖維對樹脂的比率,使制品纖維含量更高;
        (2)真空有助于樹脂對纖維的浸漬,使纖維浸漬更充分;
        (3)真空還起到排除纖維束內空氣的作用,使纖維的浸潤更充分,從而減少了微觀空隙的形成,得到空隙率更低的制品;
        (4)真空輔助成型技術的成型性能更好。

               真空輔助成型技術是一種新型的玻璃鋼大型制件的成型技術,它是在真空狀態下排除纖維增強體中的氣體,同時,通過樹脂的流動、滲透,使樹脂完全浸透玻璃纖維層及夾芯結構,并在室溫下進行固化,實現夾芯結構一次滲透成型的工藝方法。該工藝避免了手糊工藝中相對較弱的二次膠接,也省去了因為二次膠接帶來的復雜工作。由于整個成型及固化過程都是在真空狀態下進行,避免了樹脂中有害氣體的大量揮發以及細小玻璃纖維絲在施工環境中的大量漂浮,同時省去了大量的人工成本以及各種易耗品的消耗,降低了企業的生產和管理成本。

              與以往傳統的手糊工藝相比較,真空輔助成型技術生產周期短,生產效率高,產品性能好、空隙率低,環境污染小,纖維含量高等多方面明顯優于手糊工藝。

               玻璃鋼漁船真空輔助成型工藝流程在玻璃鋼漁船船體采用真空輔助成型技術,主要工藝流程包括工藝實施前的準備工作,抽真空,吸注樹脂,固化成型及脫模等。

        玻璃鋼漁船真空輔助成型工藝的具體實施步驟:

        (1)準備模具和膠衣噴涂按照需要成型的漁船結構要求,設計并加工出特定形狀的單面剛性模具,模具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。對模具進行清理,然后打脫模蠟或抹脫模水。對于采用簡易木模來實施真空輔助成型工藝,首先要噴好膠衣,做好3層~5層手糊積層,以保證整個模具系統氣密性。積層樹脂要做好打磨,保證兩個積層之間粘接,不易分層。

        (2)船體鋪層流速設計,船體根據結構設計的要求,玻璃纖維層數都有所不同,工藝實施之前我們要設計樹脂的凝膠時間和在不同層數玻璃纖維中樹脂的流動速度,最后確定樹脂進料管路的鋪設。

        (3)增強材料鋪設,為提高玻璃鋼的機械性能,需要在制品中添加增強層和芯層,此步驟即在已制作膠衣層和首層氈的模具上鋪設相應層數的增強層—芯材—增強層。增強材料的選用主要依據制品強度要求來定,對于真空袋工藝要考慮不同的材料和織法會影響樹脂流速。鋪設玻璃纖維要注意玻璃纖維之間搭接以及局部的加強。對于玻璃鋼漁船,設計上采用純玻璃鋼設計,玻璃纖維采用高強度的軸向布替代傳統的方格布鋪層,可提升50%的力學性能。每層玻璃纖維鋪設均需要用到噴膠,用來固定立面鋪層,噴膠用量要適量,預防影響玻璃纖維滲透性。在船艏位置鋪設玻璃纖維,還要注意抗浪要求,根據需要調整玻璃纖維的鋪設方向。

        (4)真空袋材料、密封系統及抽真空系統鋪設,先鋪上脫模布,接著是導流布,最后是真空袋,整個鋪層結構應完全被真空袋膜包覆。在合上真空袋之前,要仔細考慮樹脂和抽真空管路走向的合理性,否則有的地方樹脂會無法浸潤到。鋪設時要非常小心,以免一些尖銳物刺破真空袋。

        (5)抽真空鋪完增強材料及真空袋等材料后,夾緊各樹脂進管,采用真空泵對整個體系抽真空,盡量把體系中空氣抽空并檢查氣密性,保證模腔達到一定真空壓力,如果真空壓力不符合要求,檢查漏氣的位置,使用密封膠密封漏氣的位置,如果繼續漏氣,重新鋪設真空袋膜。正常在保壓半個小時內壓力損耗不超過10%為好。

        (6)樹脂導入,真空度檢查合格后,不要關閉真空泵,將注膠口端插入配好的樹脂桶中,根據進料順序依次打開注膠口的開關,使樹脂從注膠口進入模腔,直到樹脂完全浸潰滲透介質并充滿模腔,進料過程注意樹脂的量,必要時及時補充,待充模完畢后,關閉注膠口,但不要立刻關閉真空泵。同時,根據進料先后順序調整固化劑的比例,保證整個船體固化的一致性。樹脂和固化劑均為真空輔助成型工藝專用,固化劑的比例視溫度高低和整個船體真空輔助成型工藝完工時間來調整。

        (7)固化成型,脫模,固化期間不關閉真空泵,維持模腔內的真空壓力,按照樹脂固化體系的固化工藝完成固化成型;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續處理。

               樣板性能檢測,采用真空輔助技術成型的漁船船體樣板經由國家塑料制品質量監督檢驗中心檢測,樣板的檢測項目數據均優于《玻璃纖維增強塑料漁業船舶建造規范》的要求。

               采用真空輔助技術成型建造的玻璃鋼漁船提升了船體結構性能、提高了建造效率、減少了環境污染、降低了生產成本,較好地解決了傳統的手工糊制的弊端和不足。(文章來源:中國漁業報)

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