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SCRIMP西曼復合材料公司樹脂浸漬模塑成型工藝

放大字體  縮小字體 發布日期:2013-11-20  來源:FRPAPP  瀏覽次數:434
核心提示:    先進復合材料以其優異的性能用量日趨增加。然而,對于幾何形狀復雜的大型夾芯和加筋構件,由于尺寸大、性能要求高,采用

    先進復合材料以其優異的性能用量日趨增加。然而,對于幾何形狀復雜的大型夾芯和加筋構件,由于尺寸大、性能要求高,采用纏繞、模壓等工藝成型困難,而采用手糊或噴射成型則制品的質量得不到保證,因此傳統的成型工藝在成型大型復雜結構件時存在難以逾越的技術障礙,嚴重影咯了復合材料的廣泛應用。SCRIMP成型工藝是在19世紀80年代后期在RTM工藝基礎上發展起來的一種獨特的復合材料成型工藝,在國外已成功地用于艦船。軍事設施、國防工程、航空和民用工業等。
1)SCRIMP工藝的基本工作原理
    SCRIMP工藝的基本原理是在模具型面上鋪放增強材料,將型腔邊緣密封嚴密,在型腔內抽真空,再將樹脂通過精心設計的樹脂分配系統在真空作用下注入模腔內。和傳統的開模成型工藝相比,SCRIMP成型工藝具有以下優點:
    ①機械性能高 在不增加成本的情況下,與手糊構件相比,SCRIMP成型構件的強度、剛度或硬度及其它的物理特性可提高1.5以上。
    ②重復好 采用SCRIMP制作的構件,不論是同一構件還是構件與構件間都存在高度的一致性。構件有相對恒定的樹脂比,空隙率低,不超過1%,更容易檢測構件缺陷。高度固化的層板可在日光下目測空隙或其它缺陷總題。
    ③重量輕SCRIMP成型時樹脂消耗量受到嚴格的控制,其比例幾乎由真空值決定,纖維含量可高達75-80%。無需額外的材料來連接芯材。因此,對強度或剛度要求相同的構件,采用SCRIMP工藝制作可節約材料,減輕重量。
    ④環保  這是SCRIMP工藝最突出的優點。開模成型時,苯乙烯的揮發量高這35-45%。SCRIMP工藝則幾乎是閉模成型過程,揮發性有機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)和打開樹脂桶時有微量的揮發物。
    ⑤成本低,效率低纖維含量高,樹脂浪費率低于5%,比開模工藝可節約勞動力50%以上。在芯材加入的前后,無需等待樹脂的預浸和固化,可一次成型大型復雜幾何形狀的夾芯和加筋結構件。尤其在板中加筋時,材料和人工的節省相當可觀。
2)SCRIMP成型工藝
    SCRIMP成型工藝在理論上具有顯著的優越性,但該工藝對模具、原材料和成型工藝技術有較高的要求。根據樹脂的分配系統,可將        SCRIMP工藝分為兩種
    ①高滲透介質型  該設計相對靈活且簡單,但剝離層、高滲透介質等不能重復利用,不僅產生了固體廢料且增加了成本,充模速度也相對慢。
    ② 溝槽引流型 不需要高滲透介質和剝離材料,溝槽滲率遠遠高于滲透介質,充模速度得到大幅提高。
 
3)模具
    SCRIMP成型工藝僅需要單面模具,在柔韌的真空袋風波情況下可生產重量輕的大型結構件。模具表面涂上脫模劑,再噴涂膠衣可改善制品的表現。密封真空袋一般選用尼龍、硅樹脂或聚合物薄膜等。密封時,可將真空依直接與模具邊緣密封,或將整個模具密封到真空袋內。在抽真空時,要檢查真空袋與模具的氣密性,確保無泄漏。
4)原材料及輔助材料
    樹脂體系
    該工藝對樹脂體系的要求是粘度低,使用期長,放熱峰適中。適用的枝脂品種不同,對制品的機械性能影響較大。樹脂的模量和破壞應變也會引起復合材料性能的差異。可采用的樹脂有不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂等。DCPD改性的低苯乙烯樹脂應用效果較好,可得到收縮率控制較好的制品。乙烯基樹脂由于較好的物理性能,一般應用于海洋、建筑和交通領域。各種改性和混合性乙烯基樹脂在該工藝中應用良好。環氧樹脂最后不含稀釋劑,否則對制品性能有影響。而不含稀釋劑的環氧樹脂室溫下粘度較高,注入和固化時間較長,一般通過高環溫度來提高效率。
    ②增強材料
    各種形式的增強材料,從短切原絲到織物,如無捻煤炭且紗織物、加捻織物、斜紋布、雙向縫合織物等都可以應用到工藝中,應用的織物面密度最大至87㎏/m2。增強材料以干態按具體性能要求鋪放到模具中。
    ③芯材
    一般芯材都在可選范圍內,如軟質木材、PVC、PEI和其它線性閉孔泡沫塑料。對于開孔型芯材不宜選用。
    ④真空袋膜
    聚丙烯膜是最常用的真空袋膜,為提高其耐熱性需對進行改性(即共聚),使其具有彈性和較高的可成型性、抗穿刺性,可以在形狀復雜的模具上拉伸,無折疊和褶皺,真空效率較高。這類薄膜也適用于預混料和濕法鋪放系統。
    ⑤有孔脫模膜
    它由改性聚丙烯制成,分硬膜和彈性膜二類。前者適用于平板或形狀不復雜的模具,后者適用于形狀復雜的模具。尺寸為1mx(200~400)m,延伸率為100-300%,可在120~125℃下使用,具有良好的機械性能和高溫性能,具有天然的自脫模性能。為使其能與吸膠織物或防擴粘接,有時對其一面進行處理。
    ⑥膠粘帶
    膠粘帶是一種丁基橡膠的真空袋封劑,具有高彈性和膠接性,并有優異的密封性能,可以消除開始鋪放真空袋產生的密封缺陷,因此可提高效率。它適用于聚酯、乙烯基酯和環氧樹脂塑系統。
    ⑦樹脂滲透介質
    瑞典的Bofors公司用穿刺纖維布作為樹脂分散介質。英國的Scott Bader樹脂公司和荷蘭的DSM樹脂公司用一種帶有網狀凸起的膜作為樹脂分配介質。中空的螺線管和窗紗布也是較常用的滲透介質。
 
關鍵詞: RTM SCRIMP
 
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