芳綸纖維真空成型工藝在某槽道式舟上的應(yīng)用

1、芳綸纖維真空成型工藝在某槽道式舟上的應(yīng)用黃靜(無(wú)錫東方高速艇發(fā)展有限公司) 提要：本文通過(guò)對(duì)槽道式舟的設(shè)計(jì)和使用環(huán)境介紹，提出采用芳綸纖維復(fù)合材料作為玻璃纖維主材料，通過(guò)對(duì)艇體真空成型工藝方法的應(yīng)用以及芳綸玻璃鋼纖維板的力學(xué)性能測(cè)試來(lái)驗(yàn)證達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求。關(guān)鍵詞:槽道式，芳綸纖維復(fù)合材料，真空成型，力學(xué)性能。1 引言芳綸(Nomex是芳綸一種，是間對(duì)苯二甲酰間苯二胺)，是一種新型高科技合成纖維，具有超高強(qiáng)度、高模量、抗切割、耐磨和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕、絕緣、抗老化、生命周期長(zhǎng)等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、防彈制品、建材、特種防護(hù)服裝、電子設(shè)備、玻璃鋼游艇等領(lǐng)域。考慮到芳綸纖維與乙烯基樹

2、脂的浸濕性效果不太理想的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)我公司化工專業(yè)技術(shù)人員的多次試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了適用于該舟的芳綸復(fù)合纖維編制物：E340,0°/A250°/EMK100 ：第一層340g/m2無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維（0°方向），第二層250 g/m2 的K49(5680D)芳綸纖維（90°），第三層100 g/m2無(wú)堿玻璃纖維短切氈的三層復(fù)合縫編織物。無(wú)錫東方高速艇發(fā)展有限公司批量生產(chǎn)的某型槽道式舟是目前槽道式高速舟系列中性能最好的舟之一。公司經(jīng)過(guò)多年的不但改進(jìn)完善和客戶的特殊需求，經(jīng)過(guò)科研人員的調(diào)研和潛心設(shè)計(jì)，以客戶需求為宗旨，精心施工，嚴(yán)格檢驗(yàn)，成為了公司的一款精品工程，

3、深受廣大客戶的垂愛。2船型概況該芳綸纖維玻璃鋼舟采用雙體槽道式線型，靜浮或低速航行時(shí)有利于舟的平衡，高速行駛時(shí)大大降低了波浪中的砰擊力，采用2臺(tái)大馬力四沖程舷外機(jī)作為動(dòng)力，具有航速高、續(xù)航能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)向靈活、耐波性好等特點(diǎn)。 槽道舟裝載平臺(tái)面積大、承載能力強(qiáng)，舟體采用芳綸纖維與乙烯基樹脂復(fù)合材料真空成型、抗沖擊性好。槽道舟主要用于由岸至岸或由海至岸的海上運(yùn)輸、沖灘停泊、器材物資補(bǔ)給和海上救護(hù)等海上輸送，也可用于抗洪搶險(xiǎn)中的水情勘察、救災(zāi)指揮、救護(hù)和救災(zāi)物資和人員輸送等任務(wù)。2.1舟主尺度1、型長(zhǎng)： 8.60米2、型寬： 3.2米3、型深： 1.3米4、空舟重量：4200千克4、乘員： 14人5、

4、動(dòng)力： 大馬力四沖程舷外機(jī)2臺(tái)；2.2舟體鋪層序號(hào)構(gòu)件名稱厚度(mm)鋪 層1船底板（真空導(dǎo)入）5.2Gc+EMC300+5×E340,0°/A250°/EMK100（方向：3縱2橫共5層）2槽道頂板（真空導(dǎo)入）6.5 Gc+EMC300+5×E340,0°/A250°/EMK100 （方向：3縱2橫共5層）+ 2×E400,0o/E400,90o/EMK100槽道內(nèi)側(cè)壁板（真空導(dǎo)入）5.8 Gc+EMC300+5×E340,0°/A250°/EMK100 （方向：3縱2橫共5層）+ 1

5、5;E400,0o/E400,90o/EMK1003舷側(cè)外板（真空導(dǎo)入）5.2 Gc+EMC300+5×E340,0°/A250°/EMK100（方向：3縱2橫共5層）4尾封板5.2+P40+3Gc+EMC300+5×E340,0°/A250°/EMK100 （方向：3縱2橫共5層）+ 1×E400,0o/E400,90o/EMK100+ P40+EMC450 +2×EWR570+ EMC4505首尾吊座肋板5EMC450+5×EWR570+ EMC4506龍骨3EMC450+2×EWR570+

6、 EMC45071#、10#肋板3EMC450+2×EWR570+ EMC4508其余肋板2.5EMC450+1×EWR570 + EMC4509船底縱骨2EMC450+EWR400+ EMC450 10舷側(cè)縱骨2EMC450+EWR400 + EMC450說(shuō)明：1. Gc 膠衣 Synolitel8301-W-5355間苯型噴涂膠衣 2. 樹脂：舟體外板類采用帝斯曼430LV乙烯基樹脂 (真空導(dǎo)入)，其他采用帝斯曼430ACT (手糊)； 3. EMC300 ： 300g/m2無(wú)堿短切氈 4. EWR400 ： 400g/m2無(wú)堿方格布 5. EWR570 ：570g/m

7、2無(wú)堿方格布6. E340,0°/A250°/EMK100 ：第一層340g/m2無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維（0°方向），第二層250 g/m2 的K49(5680D)芳綸纖維（90°），第三層100 g/m2無(wú)堿玻璃纖維短切氈的三層復(fù)合縫編織物，第一層和第二層可以互換。3真空成型施工工藝3.1真空成型設(shè)備、輔材（1） 真空泵：XD100（2） 真空袋：BB100（3） 脫模布：Peel ply sc01:（4） 導(dǎo)流網(wǎng)：Sinomesh101（5） 密封膠帶：AT200Y（6） 樹脂管：12mm直徑（7） 螺旋導(dǎo)入管：12mm直徑（8） 檢漏儀：Accutrak

8、（9） 銅三通：外徑12mm（10） 注膠座：外徑16mm（11） 止流鉗：大力鉗（12） 專用芳綸剪刀：電動(dòng)切割機(jī)（13） 壓力表：0-0.1MPa（14） 噴膠：3M3.2、工藝認(rèn)可試驗(yàn)應(yīng)在同一工藝規(guī)程、同一生產(chǎn)條件下，糊制一塊表面平整、均勻、無(wú)氣泡和纖維裸露的試板進(jìn)行工藝認(rèn)可試驗(yàn)，工藝試驗(yàn)應(yīng)為能代表船殼的平板，試件尺寸應(yīng)能切制出足夠數(shù)量的試樣，供抗拉、抗彎、壓縮、沖擊、耐磨等試驗(yàn)之用，試驗(yàn)的數(shù)量和尺寸均應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。3.3、模具檢查及涂脫模劑3.3.1 模具檢查（1） 開工前應(yīng)對(duì)模具進(jìn)行檢查，確認(rèn)模具的尺寸、光潔度滿足產(chǎn)品的要求，模具表面必須無(wú)損傷、裂紋、凹凸、氣孔等不良缺陷及灰塵和臟

9、物。（2） 如果模具表面存在缺陷，必須對(duì)其進(jìn)行修整，經(jīng)檢驗(yàn)后再投入使用。（3） 模具必須有足夠剛度和強(qiáng)度，且不易變形。（4） 仔細(xì)檢查模具，確認(rèn)沒(méi)有漏氣點(diǎn)。3.3.2 涂脫模劑（1） 清除模具表面灰塵、臟物，并保持干燥。（2） 先用一塊海綿在模具上均勻地涂一層三星脫模劑，約三分鐘后用另一塊干棉布立即擦去，重復(fù)此過(guò)程直到整個(gè)模具表面都被擦遍。（3） 新模具共需涂6-8遍，每遍間隔60分鐘，最后一遍涂完后必須讓其固化4小時(shí)以上。（4） 舊模具脫模后根據(jù)情況補(bǔ)涂1-2遍，30分鐘后即可生產(chǎn)。（5） 工序完成后應(yīng)報(bào)驗(yàn)驗(yàn)收。3.4、舟體成型施工3.4.1 裁剪增強(qiáng)織物（1） 裁剪增強(qiáng)織物必須按本產(chǎn)品的線

10、型尺寸和鋪層設(shè)計(jì)（真空導(dǎo)入）進(jìn)行，尺寸要超過(guò)沿口50mm。（2） 混編復(fù)合氈利用專用芳綸剪刀裁剪。（3） 對(duì)裁剪的氈和布，應(yīng)按鋪層工序標(biāo)號(hào)疊放，存放在干凈、干燥的施工場(chǎng)所，防止污染，并要求按材質(zhì)類別分類稱重記錄。（4） 裁剪增強(qiáng)織物要有熟練的師傅專人負(fù)責(zé)。3.4.2樹脂配比試驗(yàn)（1） 成型施工前，應(yīng)對(duì)所有使用的膠衣樹脂、積層用樹脂等材料，認(rèn)真做好小樣試驗(yàn)，合理確定配方，并將試驗(yàn)過(guò)程詳細(xì)記錄備案。（2） 在施工配料中，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行稱重、計(jì)量配料。（3） 配制樹脂要有熟練的師傅專人負(fù)責(zé)。3.4.3 膠衣的噴涂（1） 在施工前，應(yīng)對(duì)使用的噴涂設(shè)備妥善做好調(diào)試工作，確保使用的可靠性。如遇設(shè)備及有關(guān)使用

11、器具存在不可靠因素，暫停使用。（2） 噴射前，模具法蘭邊用紙膠帶覆蓋。（3） 膠衣噴涂應(yīng)均勻，膠衣厚度應(yīng)保持在0.400.6mm。噴涂中應(yīng)用測(cè)厚規(guī)進(jìn)行測(cè)量調(diào)整，保證膠衣的厚度，并做好噴涂過(guò)程的記錄。3.4.4 手糊防滲層（1） 糊制應(yīng)在膠衣樹脂開始凝膠而未完全固化時(shí)進(jìn)行。（2） 先用羊毛輥上樹脂然后鋪短切氈，用金屬壓輥?zhàn)屑?xì)輥壓，擠壓至樹脂滲出氈面，排除氣泡，壓制平整。（3） 短切氈應(yīng)盡可能連續(xù)，同一層纖維材料間可采用搭接或?qū)臃绞竭B接。（4） 糊制過(guò)程中必須嚴(yán)格控制樹脂的用量，完成后應(yīng)盡量做到整體平整，無(wú)氣泡、無(wú)流膠、無(wú)毛刺、無(wú)樹脂積聚。（5） 糊制固化后，對(duì)表面進(jìn)行遺留氣泡、高聚點(diǎn)及毛刺的去

12、除。（6） 毛刺及表面要用鐵砂皮打磨處理（除表面蠟液，有利于第二層粘接）;（7） 用吸塵器將灰塵吸干凈。3.4.5 清點(diǎn)設(shè)備及輔材（1） 檢查真空泵是否完好。（2） 檢查現(xiàn)場(chǎng)輔材規(guī)格數(shù)量是否齊全。（3） 根據(jù)工藝試驗(yàn)編寫真空導(dǎo)入設(shè)備及輔材明細(xì)表。 3.4.6 裁剪真空袋（1） 裁剪空袋的場(chǎng)地要求平整、干凈無(wú)水分。（2） 按照放樣圖裁剪真空袋。（3） 標(biāo)注各邊的中心點(diǎn)。 3.4.7 拐角填平（1） 折角線、防濺條、龍骨拐角處利用玻纖、芳綸混合紗填平處理。（2） 玻纖、芳綸混合紗比例：2根：1根。（3） 防濺條拐角填平，基本與兩個(gè)面基本平整。 （4） 折角線及龍骨拐角處填充至圓角半徑為R25mm左

13、右。3.4.6 增強(qiáng)材料鋪設(shè) （1） 第一層橫向鋪完后，增強(qiáng)材料用噴膠固定；（2） 第二層縱向鋪制，第三層橫向鋪制；第四層縱向鋪制；第五層橫向鋪制；（3） 槽道內(nèi)壁板與槽道頂板的二層玻纖復(fù)合布采用縱向鋪制，方法和要求同上；（4） 增強(qiáng)材料應(yīng)盡可能連續(xù)，同一層纖維材料間采用搭接連接，搭接寬度就不少于50mm。相鄰層間的接縫應(yīng)至少錯(cuò)開100mm，5層之內(nèi)接縫不應(yīng)重疊。 （5） 芳綸混編復(fù)合氈因?yàn)榻?jīng)緯向不同織物，鋪設(shè)方向按鋪層設(shè)計(jì)東方860艇鋪層設(shè)計(jì)（真空導(dǎo)入）進(jìn)行。（6） 增強(qiáng)材料層與層之間要求緊貼，不允許有皺折。（7） 增強(qiáng)材料用噴膠固定。 3.4.7 貼密封膠帶（1） 用少量丙酮擦干凈法蘭邊。

14、（2） 貼緊膠帶3.4.8 鋪脫模布（1） 在鋪制好的復(fù)合布先噴噴膠。（2） 采用縱向方式均勻地鋪上脫模布。（3） 要求是脫模布完全將復(fù)合布覆蓋。3.4.9 鋪導(dǎo)流網(wǎng)（1） 在鋪制好的脫模布上鋪上導(dǎo)流網(wǎng)。（2） 導(dǎo)流網(wǎng)的連接方式采用棉線縫制或液態(tài)塑料膠固定在導(dǎo)流布上。（3） 導(dǎo)流網(wǎng)要低于舟體四周沿口約120mm。3.4.10鋪螺旋導(dǎo)入管3.4.10.1 螺旋管鋪設(shè)具體尺寸如下圖3.4.10.2、螺旋導(dǎo)入管加鋪導(dǎo)流網(wǎng)（1） 螺旋管道按圖位置固定在導(dǎo)流網(wǎng)上后。（2） 按要求間距鋪設(shè)螺旋導(dǎo)入管并固定在導(dǎo)流網(wǎng)上。（3） 再在導(dǎo)流管道左右覆蓋±100mm的導(dǎo)流網(wǎng)來(lái)加厚導(dǎo)流網(wǎng)，增加樹脂導(dǎo)流速度。

15、（4） 安裝三通注膠點(diǎn)，并在三通上包裹6層密封膠帶。（5） 法蘭邊上安放螺旋導(dǎo)入管3.4.10.3、抽真空管鋪設(shè)（1） 預(yù)先用寬約100mm脫模布將螺旋管用噴膠粘接包裹，長(zhǎng)度大約18米（2） 再固定到舟體模具法蘭邊上（用密封膠固定），舟體首部約1.5米長(zhǎng)不要安放。（3） 舟體左右各布置兩個(gè)抽真空管接頭接真空泵。3.4.11 鋪真空袋 3.4.11.1裁剪真空袋（1） 按舟體尺寸總長(zhǎng)10.0米；寬長(zhǎng)6.8米來(lái)確定真空袋長(zhǎng)度為13米，寬為9米進(jìn)行裁剪。（2） 并在真空袋上用記號(hào)筆畫出縱中線、橫中線；（3） 注意：裁剪前一定要保證沒(méi)有破損的，裁剪后沒(méi)有弄破。3.4.11.2安放真空袋 （1） 在舟體

16、模具法蘭邊一周貼雙面密封膠，不要撕掉保護(hù)膜。（2） 將裁剪好的真空袋放到模具里，使模具里的縱中線、橫中線與真空袋上的縱中線、橫中線對(duì)其。（3） 然后向船頭、船尾方向鋪真空袋。3.4.11.3 粘貼真空袋（1） 真空袋的粘貼從橫向中線向兩邊粘貼，粘貼時(shí)每隔30cm50cm左右距離和有樹脂導(dǎo)入的三通管接頭位置將真空袋打折粘貼。（2） 使真空袋抽真空時(shí)有一定的收縮余地，不至于將真空袋拉破。（3） 粘貼好后用尼龍滾輪將真空袋、密封雙面膠、模具法蘭壓緊，不要漏氣。3.4.12 插樹脂管（1） 按舟體左右方向安裝樹脂導(dǎo)入管，其長(zhǎng)度確定方法是：尾部左側(cè)、尾部右側(cè)，艏部左側(cè)、艏部右側(cè)各安放一只樹脂桶，其樹脂導(dǎo)

17、管只要能就近能插入樹脂桶并有一定的余量長(zhǎng)度即可。（2） 注意：為了區(qū)分各自的導(dǎo)管，請(qǐng)將個(gè)導(dǎo)管編號(hào)，并用長(zhǎng)約1米木棒固定插入樹脂桶中，其中一只樹脂導(dǎo)入管接真空表。（3） 確保樹脂管與螺旋導(dǎo)入管上三通的密封及樹脂管另一端用大力鉗夾緊。3.4.13 抽真空檢漏（1） 對(duì)整個(gè)體系抽真空，打開真空泵、緩沖罐閥門，真空度要求達(dá)到-0.1MPa，并檢查氣密性。（2） 真空壓力表要求關(guān)掉真空泵后半小時(shí)，泄漏率不大于2%視為合格。3.4.12 導(dǎo)入樹脂 （1） 用20kg水桶在樹脂桶中抽出約15kg，分裝6只桶中。（2） 分別加入適量（約2%）促進(jìn)劑，用電動(dòng)攪拌器依次地充分地?cái)嚢杈鶆?，然后在一只桶中加入適量（約

18、1%1.5%）M50固化劑，用電動(dòng)攪拌器充分地?cái)嚢杈鶆虿⒆屗匀幌?。?） 10分鐘后，將調(diào)配好的一桶樹脂放到模具腳手架上，將槽道中間的4根導(dǎo)入管插入樹脂桶中，將大力鉗打開，樹脂就會(huì)緩緩地導(dǎo)入鋪層之中，觀察樹脂的浸潤(rùn)程度，當(dāng)樹脂經(jīng)過(guò)導(dǎo)流網(wǎng)流到槽道內(nèi)側(cè)壁螺旋管管時(shí)，將槽道內(nèi)側(cè)兩邊的導(dǎo)入管依次插入準(zhǔn)備好的樹脂桶中，打開大力鉗，同時(shí)關(guān)閉槽道中間的4根導(dǎo)入管；依次類推，當(dāng)樹脂快侵潤(rùn)到下一道螺旋管時(shí)，這道導(dǎo)入管插入樹脂桶內(nèi)，打開導(dǎo)入管大力鉗，同時(shí)用大力鉗關(guān)掉上一道導(dǎo)管。（4） 當(dāng)樹脂侵潤(rùn)到整個(gè)舟體，關(guān)掉所有的樹脂導(dǎo)入管，此時(shí)真空泵仍要繼續(xù)抽真空，直到樹脂凝膠時(shí)停止真空泵。（5） 注意：樹脂凝膠時(shí)間通過(guò)

19、調(diào)節(jié)固化劑的比例來(lái)調(diào)節(jié)，整個(gè)抽真空過(guò)程，凝膠時(shí)間控制在22.5小時(shí)內(nèi)。3.4.13 凝膠固化 當(dāng)樹脂充滿整個(gè)增強(qiáng)層后，根據(jù)樹脂流到抽氣管來(lái)定是否關(guān)閉樹脂管，等待樹脂膠凝固化。3.4.14 脫模 （1） 樹脂固化由放熱峰點(diǎn)后可以關(guān)閉真空泵。（2） 當(dāng)溫度下降時(shí)，可以以泄壓方式揭掉脫模布。（3） 清理現(xiàn)場(chǎng)。3.4.15 舟體骨架安裝（1） 按照設(shè)計(jì)圖紙要求安放尾封板、龍骨、肋板、縱骨、肋骨、橫梁等骨材，要求骨材型號(hào)規(guī)格正確，骨材間距誤差不大于1cm。（2） 當(dāng)大骨材與小骨材交叉時(shí)，應(yīng)在大骨材上開孔，使小骨材保持連續(xù)。當(dāng)相近尺寸的骨材交叉時(shí)，一般應(yīng)使縱向骨材保持連續(xù)。（3） 尾封板的膠接膩?zhàn)佑肁43

20、0-ACT乙烯基樹脂、滑石粉（70%）、6mm短切纖維（30%）混合配制。（4） 其余骨架膠接膩?zhàn)佑肁430-ACT乙烯基樹脂、滑石粉混合配制。3.4.16 舟體骨材糊制（1） 膠接時(shí)，應(yīng)合理地選擇膠粘劑和確定膠粘接層的厚度及長(zhǎng)度，使膠接區(qū)處于最佳受力狀態(tài)。（2） 被膠接表面應(yīng)平整、干凈，但不宜光滑。膠接前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行打毛處理。（3） 在二次膠接時(shí)，應(yīng)在膠接面中放一層短切纖維氈。對(duì)于承受動(dòng)載荷的接頭，還應(yīng)在外面糊幾層增強(qiáng)角材。（4） 角接一般均應(yīng)采用兩側(cè)連接，每一側(cè)角接層的厚度應(yīng)大于被連接構(gòu)件中較薄者厚度一半，角接布層應(yīng)由里到外逐層放大25mm。3.4.17 內(nèi)地板安裝（1） 按照設(shè)計(jì)圖紙要求安放內(nèi)地板，要求內(nèi)地板安裝平整、牢固。（2） 內(nèi)地板端頭與肋板懸空處可以墊木條。3.4.18 內(nèi)地板糊制（1） 被膠接表面應(yīng)平整、干凈，但不宜光滑。膠接前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行打毛處理。（2