在復合材料(如玻璃鋼)的成型過程中,制品表面或內部起泡(氣泡)是一個常見的質量問題。 這種現象可能在剛脫模時就顯現,也可能在放置一段時間后才出現。氣泡的產生主要源于裹入的空氣、水汽揮發或材料選擇不當。要有效解決和預防這一問題,需針對以下關鍵原因采取相應措施:

一、表面起泡
玻璃鋼制品的表面起泡,有明泡和暗泡兩種。常發生在脫模后的短時間內,后固化時間內,或脫模后的幾個月內。這種表面起泡現象,主要是由于空氣或溶劑,夾雜著膠衣層內鋪層料之間;或鄰苯型膠衣樹脂糊制度制品,在水中浸泡后;或玻璃鋼纖維潮濕等,都將可能會引起制品的起泡現象。
處理方法:
1、制作時應充分壓實,使纖維和樹脂之間充分浸潤;
2、對于在水中使用的船艇制品,最好選用新戊二醇一間苯型膠衣;
3、纖維必須干燥,固化劑和促進劑必須分散均勻。
二、產品內部氣泡:
1、手工糊制:
•刷膠/滾壓不充分:這是最常見的原因!涂刷樹脂時力度、方向不當,或滾壓(特別是除泡滾輪)次數不夠、力度不足、未按正確路徑(從中間向四周)操作,未能有效驅趕和排出層間及纖維束內的氣泡。
•樹脂用量不足或過多:用量不足導致浸潤不良,形成干斑和氣泡;用量過多導致層間過厚,內部氣泡不易排出。
•鋪層操作不當: 鋪放纖維布/氈時拉扯過緊、起皺、折疊,或層與層之間未緊密貼合,形成氣囊。
•層間時間間隔不當: 間隔過長導致前一層凝膠,后一層樹脂無法滲透融合;間隔過短導致樹脂未充分浸潤就疊加新層,包裹空氣。
解決辦法:
•強化滾壓操作:這是關鍵!使用帶齒除泡滾輪("氣泡滾"),采用足夠的力度、多次、按從中央向邊緣(或從氣泡處向無泡處)單向滾壓,確保每層纖維都得到充分浸潤并排出氣泡。對于角落、邊緣、加厚區等易積氣部位要重點滾壓。
•控制樹脂用量:根據纖維類型和層數,控制合適的膠液含量,既保證充分浸潤,又避免過厚。
•規范鋪層操作: 纖維布/氈鋪放平整無皺褶、無拉扯過度或松弛。層間緊密貼合,可用滾輪輕輕碾壓使其貼合后再上膠。
•控制層間時間:在前一層樹脂達到指觸干(凝膠前)的最佳時間段內進行下一層鋪糊。
2、真空導入/真空袋壓:
•真空系統泄漏:密封膠條、真空袋、接頭等處存在微小泄漏,真空度達不到要求(通常需要至少95%以上,即絕對壓力<50mbar),無法有效抽出氣泡。
•導流網/脫模布布置不當: 阻礙樹脂流動或氣泡排出路徑。
•樹脂流道設計不合理: 導致樹脂前沿包裹空氣("跑道"效應),或遠端區域樹脂不足、浸潤不良。
•真空度建立時機不當: 在樹脂注入前未充分抽真空排除纖維和模具中的空氣;或抽真空過早導致纖維被壓實阻礙后續樹脂流動。
•樹脂粘度與真空度不匹配: 樹脂粘度過高,在可操作時間內真空力不足以完全浸潤纖維和排出所有氣泡。
解決辦法:
•確保真空密封: 仔細檢查并確保所有密封點(模具法蘭邊、注膠管、抽氣管、真空袋接口、觀察窗等)絕對密封。使用高精度真空表監控,維持穩定高真空度(>95%)。
•優化導流介質布置:合理設計導流網、脫模布、螺旋管等的位置和覆蓋范圍,確保樹脂能均勻流動并順暢排出氣體。
•優化樹脂流道設計: 采用合適的注膠口和排氣口布局,避免樹脂前沿包裹空氣。可考慮使用"V"型或中心注入等策略。
•嚴格操作流程: 先抽高真空排除纖維和模具內空氣,保持一段時間后再注入樹脂。監控樹脂流動前沿,確保其平穩推進。
•匹配樹脂粘度與工藝: 選擇適合真空工藝的低粘度樹脂,或在允許范圍內調整環境溫度或使用溫水浴控制樹脂桶溫度以降低粘度。
3、固化劑選用不當:
固化劑的活性與溫度密切相關。例如,在低溫環境下,如果錯誤地使用了需要較高溫度才能完全反應的固化劑,樹脂將無法充分固化(固化不良)。未完全固化的樹脂體系強度低,內部可能存在未反應的單體或低分子物,更容易在后期釋放氣體或吸收水分導致起泡。
解決辦法:必須根據施工時的環境溫度,嚴格選擇匹配的、活性合適的固化劑類型和比例。低溫時應選用低溫固化促進劑或專門的低活性固化劑,確保樹脂能在當前溫度下充分固化。
4、惡劣使用環境的影響:
如果制品最終將用于高溫高濕環境或面臨化學腐蝕(如酸、堿、溶劑),而選用的樹脂系統耐候性或耐化學性不足,問題會更加復雜。未完全固化的樹脂或耐性不足的樹脂,在這種環境下容易吸收水分、發生溶脹或受到化學侵蝕,從而誘發或加劇氣泡的產生。
解決辦法:對于預期在惡劣環境下使用的制品,不能僅依賴標準樹脂。需要評估環境因素,選擇具有更高耐候性(如抗紫外線)、耐濕熱性或特定耐化學腐蝕性能的專用樹脂系統(如乙烯基酯樹脂)。同時,確保制品在生產過程中已實現完全固化。
總結:
解決復合材料起泡問題,關鍵在于細致的工藝控制(充分浸潤滾壓、工具清潔)和科學的材料選擇(匹配溫度的固化劑、適應環境的樹脂)。嚴格遵循操作規范,針對具體原因采取預防和糾正措施,才能有效消除氣泡,保障制品質量和長期性能。
(文章來源于“新型玻璃鋼漁船”公眾號,轉載須經同意)
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