【康沃真空網】在目前的材料中,復合材料因其質輕高強而被廣泛的應用。針對復合材料的制造工藝也在不斷的提高和創新。由起初的手糊,發展到機械化的噴射,拉劑,模壓等工藝,到現在興起的真空導入工藝,與真空導入相關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 Injection Molding),RFI ( 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,并抽出體系中的空氣,在模具型腔中形成一個負壓,利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維積層中,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的模具)建立一個閉合系統。真空導入工藝公諸于世很久了,這個工藝在1950出現了專利記錄了。然而,直到近幾年才得到了發展。由于這種工藝是由國外引入,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,有其理論基礎的,這就是達西定律(Darcy's Law)
3.優勢
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,輻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品,VIP相對于傳統的工藝具有很多優勢。
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勢。
由此可以看出真空導入的優勢
a.更高質量制品:在真空環境下樹脂浸潤玻纖,與傳統制造工藝相比,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定的FRP制件來是很關鍵的。
d.過程揮發更少:生產過程中沒有刷子或輻子之類,不會造成樹脂的潑灑或滴落現象發現,更不會有大量的氣味出現。所以它能提供一個干凈、安全和友好的工作環境,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,可以較好的控制產品的厚度。節約模具制造成本和時間。
正因為用VIP工藝所做產品有如些的優點,最早應用于航天航空等特種領域,后來慢慢應用于高要求的民用產品。
VIP工藝的應用領域
1)船艇工業--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--各類車頂,擋風板,車廂......
5)建筑領域--建筑物頂部件,建筑模板......
6)農業和園藝--糧倉圓蓋,農機保護蓋......
4.工藝流程圖
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。