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玻璃鋼復合材料船舶夾層結構中的泡沫芯材

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-03-24  作者:胡培  瀏覽次數:98

泡沫芯材的加工

 機械加工泡沫芯材:大多數泡沫芯材可以使用木工工具加工或成形,包括帶鋸,車削,穿孔,打磨和仿形。在切割過程中,因為材料的導熱系數低 ,高密度泡沫的給進速度應略低一些,否則材料會發熱,甚至燒焦。在加工泡沫以前,最好先和制造廠家聯絡,因為每種泡沫的性能都有不同的特點。加工泡沫材料時,使用的鋸條要求相鄰的鋸齒拌開,這樣在鋸切過程中,通過鋸齒帶出切割過程中產生的鋸屑,然后用真空裝置吸除。泡沫芯材的使用

      材料的準備:泡沫材料必須在干燥的環境下保存,否則會影響其與面板的粘接。同時,對于PMI泡沫應予以特別的注意,因為PMI泡沫在吸水后,熱蠕變性能會下降。泡沫上的灰塵應使用真空吸塵器吸除,或用壓縮空氣吹除,但要記住,千萬不能用水或什么其他的液體沖洗。沖洗的結果只能使灰塵進入泡沫表面的開孔中。某些強烈的溶劑(例如丙酮)還有可能降解表面的泡沫材料,降低芯材與面板的粘接強度。清潔干凈的泡沫表面與面板粘接后,一般粘接強度不會出什么問題。

FRP泡沫夾層板的制作:泡沫幾乎適用于所有的FRP成型制作工藝復合材料夾層結構的主要成型工藝有:手糊/噴射成型,真空袋/注射成型及預浸料/熱壓罐成型等。

在手糊/噴射工藝中,芯材與面板之間的粘接非常重要。一般常見的船舶泡沫夾層板依次由膠衣層,短切氈層,外面板FRP鋪層,泡沫芯材和內面板FRP鋪層。必須注意的是在內外面板與泡沫之間,需要加上一層特別的粘接基層,將泡沫與面板材料粘接。這層的材料是CBA (Core Bond Adhesive,例如Divilette, Corebond, Baltekbond等)或富樹脂的CSM(短切氈)。CSM的最小厚度為225g/m2,樹脂與纖維的重量比為3:1左右。CSM浸潤樹脂以后,在泡沫表面涂覆與層合板相同的樹脂,以填充泡沫表面的開孔,然后埋入CSM中。泡沫芯材埋入CSM或CBA的過程可以使用真空袋輔助均勻加壓。

在使用真空袋的工藝中,如果泡沫芯材是有切口的分格板,在加壓以后,泡沫均勻地壓入粘接基層中,樹脂或CBA就填入泡沫切口。大多數的真空袋工藝的過程是:在底部面板鋪層的基礎上,先加泡沫粘接基層,再鋪設泡沫夾層,然后使用真空袋將泡沫壓入粘接基層中。當采用真空輔助成型工藝時,則需要在泡沫上面覆蓋一層剝離層,剝離層外面是透氣氈,透氣氈的外面才是真空袋膜。剝離層常常采用一層薄的尼龍膜,而透氣氈的作用是使真空壓力能均勻施壓在泡沫的表面。

另外一種能確保泡沫芯材的切口能被全部填充的方法是使用樹脂注射工藝。其工藝過程為:先將未浸膠的玻璃纖維和芯材鋪設在模具中,再使用真空袋密封,待抽真空以后,注入樹脂,浸潤纖維和芯材。通常將樹脂分散傳遞到構件各個部位的方法是利用泡沫芯材表面的溝槽或切口,來引導樹脂的流動。采用這種工藝方法制作的夾層結構具有纖維含量高、鋪層時間不受限制、不需要手糊樹脂并進行壓實等優點。

另外一種高端的工藝過程是預浸料/熱壓罐或真空袋成型。由于PVC泡沫通常的固化溫度不超過80oC,在加溫加壓以后,泡沫孔隙中的氣體會釋放出來,從而破壞芯材與面板之間的粘接。但如果PVC泡沫經過特殊的熱處理,則可以達到120oC,1Bar以上,例如Divinycell HT, Klegecell TR, 和Airlite/Herex C71,而且熱處理還會提高泡沫的熱尺寸穩定性,即泡沫的熱蠕變性能。

 
 
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