玻璃鋼制品的成型方法――制品的后加工、連接、維護及修理

11 制品的后加工、連接、維護及修理

  1 脫摸后的加工修整

  在以上各種方法中,大部分都需要對制品進行修邊。一般應在脫模前,當樹脂還處于較軟狀態時即進行修邊。模具設計時要考慮好用快刀修邊的導軌,刀削時要按垂直方向切出直角邊。也可用剪子剪薄的制品,如樹脂已充分固化,不能刀削,就要用金剛砂鋸或帶金剛石刃的切割工具切割,并配好吸塵裝置。
  在制品上鉆眼、鋸邊時要防止復合材料分層。應將制品夾緊在靠近切割部位。鉆5mm直徑的孔可用普通高速鉆;大于5mm到10mm左右的孔,要用碳化鈣刃的鉆;10mm以上的孔應該用切割器切割。鉆孔時要從膠衣側向下鉆。
  要開螺紋,可用高速氮化物刀具或鍍鉻的刀具。孔洞和缺口可以沖掉。凡是鉆孔或加工的表面都應該用膠膜密封,防止水分滲入。
  一般玻璃鋼制品采用本色,不需再上漆。如果要上漆時,應該先將制品表面清洗干凈,去除脫模劑或其他顆粒。聚乙烯醇可用水沖洗,蠟脫模劑可用松節油或清潔劑刷洗。如果用過有機硅脫模劑,或表面受油或油脂污染時,就需要用磨蝕性的清洗劑清洗,然后用水沖洗。對于脫模劑清洗干凈的程度可用清水覆面觀察,如水膜破裂成許多小球,則表明脫模劑還存在;如保持良好的均勻水膜,即說明表面清潔。將表面徹底干燥,即可上漆。可用環氧樹脂
或聚氨酯類作底漆,再上面層漆。

  2 制品成型中的缺陷及克服辦法

  以下著重介紹手糊及噴射成型中常出現的缺陷和疵點及其克服辦法。
  (1)制品表面褶皺 褶皺為膠衣常見病。原因是膠衣未充分固化即過早被覆樹脂,苯乙烯使部分膠衣溶解,發生腫脹而起皺。有以下處理辦法。
  ①檢查膠衣厚度是否符合規定值(0.3~0.5mm,400~500g/m2),必要時可適當加厚。
 ?、跈z查樹脂性能。
 ?、蹤z查引發劑加入量及混合效果。
  ④檢查顏料糊加入后是否影響樹脂固化。
 ?、萏岣哕囬g溫度到18~20℃。
  (2)表面針孔 當小氣泡潛伏于膠衣中時,固化后表面即出現針孔。模具表面塵埃也會造成針孔。處理辦法如下。
 ?、偾逑茨>弑砻?,除去灰塵。
 ?、跈z查樹脂黏度,必要時用苯乙烯再沖稀,或減少觸變劑用量。
 ?、廴缑撃┻x擇不當,會造成濕透不良及針孔,需檢查脫模劑。用聚已烯醇不會發生這種現象。
 ?、芗右l劑和顏料糊時,不要混入空氣。
 ?、輽z查噴槍噴射速率。如噴射速率太大時,會產生針孔。
 ?、迿z查霧化壓力,勿使太高。
 ?、邫z查樹脂配方。引發劑過量,會造成預凝膠和潛伏氣泡。
 ?、蹤z查過氧化甲乙酮或過氧化環己酮的等級、型號是否恰當。
  (3)表面粗糙度變化 表面粗糙度變化表現為斑斑點點,光澤度不均勻??赡軄碓从谥破吩谀>呱线^早移動或蠟脫模劑不足??朔k法如下。
 ?、俨灰舷炦^多,但上蠟量應能達到表面拋光。
 ?、跈z查制品脫模前是否已充分固化。
  (4)膠衣碎裂 膠衣碎裂可能由于膠衣與基層樹脂粘結不良,或脫模時粘模等原因造成,應找出具體原因加以克服。
 ?、倌>弑砻鎾伖獠粔?,膠衣粘模。
 ?、谙炠|量不好,性能不好,因而穿透膠衣,破壞了蠟拋光層。
 ?、勰z衣表面污染,影響膠衣與基層樹脂粘結。
  ④膠衣固化時間太長,減低了與基層樹脂的粘結力。
 ?、迯秃喜牧辖Y構不密實。
  (5)內部白花斑 制品內部的白花斑因玻璃纖維未被樹脂充分浸透所致。
 ?、僭阡亴硬僮鲿r,層合制品不夠固定。
 ?、谙蠕伕蓺帧⒏刹?,然后再倒樹脂,浸漬不透。
  ③一次鋪兩層氈疊合,特別是兩層布疊合,造成樹脂滲透不良。
 ?、軜渲ざ忍?,不能浸透氈??杉尤肷倭勘揭蚁?,或改用低黏度樹脂。
 ?、輼渲z時間太短,在凝膠前未及壓實??蓽p少促進劑用量、改變引發劑或加阻聚劑等,以延長凝膠時間。
  (6)分層 在兩層復合材料之間出現分層,特別是兩層粗格子布之間容易分層。其原因及克服辦法如下。
 ?、贅渲昧坎蛔恪R黾訕渲昧坎⒔n均勻。
  ②玻璃纖維氈未浸透。可適當降低樹脂黏度。
 ?、蹆葘硬AЮw維(或布、氈)間表面污染。特別是先使層固化后再鋪第二層時,容易造成層表面夾雜污點。
 ?、軐颖桓矘渲袒^分。可減少固化時間,如已過分固化,可將其磨粗糙后再鋪第二層。
  ⑤兩層粗格子布中間必須有一層短切纖維氈,切勿使兩層粗格子布連續鋪層。
  (7)小斑點 膠衣表面層滿布小斑點。可能是由于顏料、填料或觸變添加劑分散不良所致,或模具表面積灰造成。
  ①使模具表面清潔,磨光,再上膠衣。
 ?、跈z查混合效率。
  ③用三輥研磨機、高速剪切攪拌機將顏料分散好。
  (8)變色  顏色密度不勻,或出現顏色條紋。
  ①顏料分散差,漂浮。應徹底混合,或改變顏料糊。
 ?、趪娚鋾r霧化壓力過度。應適當調整。
  ③噴槍太靠近模具表面。
 ?、苣z衣層在垂直面上太厚,造成流膠、下陷、厚度不均等現象。應增加融變劑用量。
  ⑤膠表厚度不均勻。應改進操作,使之被覆均勻。
  (9)纖維形態外露  玻璃布或氈的形態顯露于制品外面。
 ?、倌z衣太薄。應增加膠表厚度,或用表面氈做富樹脂面層。
  ②膠衣未凝膠,過早被覆樹脂及玻璃纖維基層。
 ?、壑破访撃_^早,樹脂尚未固化充分。
 ?、軜渲艧岱鍦囟冗^高。應減少引發劑與促進劑用量;或改變引發劑系統;或改變操作,每次被覆層減薄。
  (10)表面小穴口   模具表面未覆滿膠衣,或膠衣未浸潤模具表面。如用聚乙烯醇作脫模劑,一般很少發生這種現象,如果用硅烷改性的石蠟作脫模劑即容易發生此現象。應檢查脫模劑,改用不含硅烷的石蠟或改用聚乙烯醇。
  (11)氣泡 表面呈現氣泡,或整個表面有氣泡。脫模后在后固化時,短時間內即可發現氣泡,或過幾個月出現氣泡。可能由于空氣或溶劑潛伏于膠衣與基材之間,或樹脂系統或纖維材料選擇不當所致。
 ?、俦桓矔r,氈或布未浸透樹脂。應更好地輥壓浸透。
  ②水或清洗劑污染了膠衣層。要注意使用的刷子與輥子必須干燥。
  ③引發劑選用不當,錯用高溫引發劑。
 ?、苁褂脺囟冗^高,受濕氣或化學品侵蝕。應改用不同的樹脂系統。
  (12)裂紋或裂縫 固化后立即發現或過幾個月后發現制品表面裂紋,失去光澤。
  ①膠衣太厚。應控制在0.3~0.5mm。
 ?、跇渲x用不當,或引發劑配錯。
  ③膠衣中苯乙烯過量。
 ?、軜渲饭袒?。
 ?、輼渲屑犹盍线^量。
 ?、拗破窐嬓位蚰>咴O計不良,造成制品使用中的不正常內應力。
  (13)星形裂紋 膠衣中出現星形裂紋是由于層合制品背面受沖擊所致。應改用彈性更好的膠衣,并減少膠衣厚度,一般小于0.5mm。
  (14)沉陷痕跡 在肋條或鑲嵌件背面由于樹脂固化收縮而產生凹痕。可使層合材料先部分固化,然后再將肋條、鑲嵌物等放上,繼續成型。
  (15)自粉 在制品正常使用壽命期間表觀出現白粉化傾向。
  ①膠衣固化不完全。應檢查固化工藝及引發劑、促進劑用量。
 ?、谔盍匣蝾伭线x用不當,或使用過量。
 ?、蹣渲浞讲贿m于使用條件要求。
  (16)膠衣脫出模具 在基材樹脂被覆以前,有時膠衣已從模具上脫出,特別是邊角處容易發生。常因苯乙烯揮發物凝結在模底所致。
 ?、賹⒛>呶恢脭[好,使苯乙烯蒸氣得以逸出,或采用合適的吸風系統,排除苯乙烯蒸氣。
  ②避免膠衣過厚。
 ?、蹨p少引發劑用量。
  (17)黃變 是暴露于陽光下膠衣變黃的現象。
 ?、僭阡亴硬僮鲿r空氣濕度太大或材料不干。
 ?、跇渲x用不當。應選用對紫外線穩定的樹脂。
 ?、凼褂昧诉^氧化苯甲酰-胺引發系統。應改用其他引發系統。
 ?、軐雍喜牧锨饭袒?BR>  (18)表面發黏 由表面欠固化所致。
 ?、俦苊庠诤渑c潮濕環境下鋪層。
  ②用空氣干燥型樹脂做后一層被覆。
  ③必要時可增加引發劑、促進劑用量。
 ?、茉诿鎸訕渲刑砑邮灐?BR>  (19)變形或兼有變色 變形或變色常因固化時放熱過度所致。應調節引發劑、促進劑用量,或改用不同引發劑系統。
  (20)制品由模具中脫出后變形
 ?、倜撃_^早,制品未充分固化。
 ?、谥破吩O計中加強筋不足,應改進。
 ?、勖撃G坝酶粯渲瑢踊蛎鎸訕渲桓玻赃_到和膠衣樹脂平衡。
  ④改進制品結構設計,補償可能發生的變形。
  (21)制品硬度不足,剛性差    可能是固化不夠充分所致。
  ①檢查引發劑、促進劑用量是否合適。
 ?、诒苊庠诤渑c潮濕條件下鋪層。
  ③將玻璃纖維氈或玻璃纖維布貯存于干燥環境中。
  ④檢查玻璃纖維含量是否足夠。
 ?、輰χ破愤M行后固化。

  3 制品的連接

  玻璃鋼制品的連接一般有兩種方法;一是粘結;二是螺栓連接。前者有利于負荷的傳遞,但如操作不當,粘結強度低。故往往兩種方法共用。以下著重討論粘結方法。
  玻璃鋼制品可以與另一個玻璃鋼制品粘結,也可以與金屬、木材或混凝土粘結。連接處的設計應保證有足夠的負荷傳遞能力。主要考慮連接處的剪切負荷,但實際還是存在撕裂、剝離等負荷,特別是在剝離力作用下,應力大處發生在連接邊緣上。因而在實際使用條件下應設計各種不同的連接方法.以滿足連接處的強度要求。各種連接方法及其工作效率見圖14-34。由圖14-34可見,簡單搭接的工作效率只有30%,臺階式連接效率可達90%。

  黏合劑必須與被粘結的材料具有相容性,一般常選用環氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂等熱同性樹脂作黏合劑。在粘結前,被粘結的表面需用浸過丙酮的抹布擦凈。有時要把接觸表面磨毛。如原玻璃鋼尚未固化,應迅速進行粘結施工。如原玻璃鋼已完全固化,則應先除去全部脫模劑殘余,用水及洗滌劑洗凈,然后再磨削粘合表面,使之露出玻璃纖維增強材料,再進行粘合。
  有關玻璃鋼管道的連接一般有4種方法,圖14-35為承插式連接,可有兩個密封環或一個密封環,經緊壓后插入接口,達到密封要求。密封環一般采用氯丁橡膠制成。如有兩個密封環時,可在環間的管外壁設測壓孔,用以測定環間壓力,即可反映管道的密封及耐壓程度。這種接頭方法大量用于上下水道、污水處理以及其他公用工程管道的連接。

  圖14-36為對口連接,管口要固定,對齊口徑后,可由內部或外部或內外兩側對接縫口進行鋪層固結。鋪層方法同平板對接。對口連接結構牢固,適用于化工防腐管道的連接。

  圖14-37為法蘭連接。在管端要制作法蘭盤,然后用密封環或密封墊圈夾緊密封。這種連接方法便于裝卸,耐壓好,但造價高。

  圖14-38為緊固環連接。此時,兩根管端套進一個套環,套環的兩端口有斜面,可壓緊橡膠密封環,在密封環外側用鐵緊固環螺栓拉緊,使橡膠環壓緊管壁與套環,實現耐壓與密封。這種方法裝卸方便,但成本較高。

  4 制品使用中的維護

  玻璃鋼制品使用中的維護,重點在于保護膠衣層,延長其壽命。以船或車廂為例,每年需對船殼清洗一次,清洗時用熱水和性能溫和的洗滌劑以洗去油污。不能用油漆剝離器處理表面,以免損傷膠衣。表面清潔后,用蠟拋光,使膠衣的光亮度得到恢復。在維護時要仔細檢查表面是否有刮痕、磨損及其他損壞,并進行必要的修理。如是汽車外殼則要增加維護次數。

  5 制品損傷的修理

  對于接觸成型的制品,根據其損傷程度,可分別采取以下的修理方法進行修理。
  (1)表面損傷 損壞深度僅在膠衣層或層增強層。其修理步驟如下。
 ?、偃コ杷晌锛巴怀鑫?,將破壞區清洗、干燥,去除油脂。
  ②在損壞區周圍小范圍內磨毛。
  ③用觸變型樹脂被覆到損壞區及磨毛處,厚度應比原厚度大些,以便收縮、磨削及拋光。
 ?、鼙砻娓采w玻璃紙或薄膜,防止空氣阻聚。
  ⑤固化后,揭去玻璃紙或薄膜,用防水金剛砂紙磨光。先用400號,再用600號砂紙,仔細磨不要傷害膠衣。然后再用細摩擦化合物或金屬拋光。后上蠟拋光。
  (2)小面積裂紋 裂紋可能穿透層合制品。如裂紋處制品兩面都可進行操作,可采用以下程序。見圖14-39。
 ?、賹⒘鸭y處切出V形溝槽,使全部已損壞的疏松物去除干凈,直到裂紋底部。
 ?、趯⒘鸭y處背面及V形淘槽的側面磨毛,去除粉塵。背面磨毛寬度至少75mm。
 ?、奂舨盟膲K短切氈(450g/m2),塊比溝槽口寬25mm,第二塊寬度比塊大12mm,第三塊、第四塊依次增大12mm。按圖14-40所示,逐層浸好樹脂,鋪覆于V形槽口上,壓實,去除氣泡。樹脂用量為短切氈用量的2.5~3倍,鋪完后放置過夜,使之固化。
  ④按V形溝槽斷面及長度實際尺寸,裁剪若干層短切氈,先浸透樹脂,然后由寬到窄,逐層鋪在溝槽內,各層都要用輥壓實,用刷子把氣泡趕凈。鋪滿全部溝槽。但上部留下2mm左右,見圖14-40。

  ⑤表面填上著色的含填料的觸變樹脂,使樹脂凸出少許到周圍膠衣之外。等待槽內及槽口樹脂固化。
  ⑥固化后,將表面樹脂與膠衣磨平,并在磨過的表面上覆一層著色的面層樹脂,用玻璃紙覆蓋,壓平,使之光滑平坦,見圖14-41。
 ?、呙鎸訕渲袒?,除去玻璃紙,磨光頂面層,拋光到低粗糙度。

  (3)孔洞 制品破壞面積較大時會出現較大孔洞。如兩面都可進行操作時,可按以下步驟修理。
 ?、賹⒖锥此闹苁杷晌锶壳谐?。將孔洞邊銼成尖劈狀。好兩面都銼。
 ?、趯⒅破繁趁婺ッ?,寬度至少75mm。去除全部粉塵。
 ?、圩鰝€臨時模具,放在膠衣側。如是大孔,應使模具曲面與原制品曲面相同;如是小孔,可用一片金屬或硬板作模具。用螺栓及大墊片將模具固定在制品上。螺栓要靠近孔洞,但又不在磨光區內。臨時模具要拋光到高度光亮,并被覆幾層無硅烷的石蠟,拋光后,再被覆聚乙酸己烯脫模劑(見圖14-42)。
 ?、茉谔幚砗玫呐R時模具表面涂一層著色膠衣,使之小心充滿于制品的切割邊緣。待固化后再上第二層膠衣,使之固化。
  ⑤接切口斷面要求剪裁短切纖維氈,好是用原制品所用同樣規格的氈,等膠衣干燥時即覆以樹脂并鋪上層氈。用刷子使纖維浸透樹脂并去除氣泡。特別是切口邊緣處要浸透樹脂。以后繼續鋪氈,直到填滿并溢出孔洞表面為止,等待固化(見圖14-42)。
 ?、薰袒?,拆除臨時模具。螺栓孔可用含填料的樹脂塞滿,然后在背面覆蓋4~6層浸透樹脂的短切氈。
 ?、邫z查修補膠衣表面,并用砂紙磨光,再拋光,終達到制品原有粗糙度,修理區不易看出。
  如孔洞內側面無法操作時,可按以下程序修理。
 ?、賹p壞處疏松物切除,邊緣銼成尖劈狀。好不要把孔切成圓形。制品破壞區背面孔邊四周用粗砂紙磨毛。去除全部疏松物及粉塵。
 ?、谟靡黄布埌寤虮∧景迩谐杀瓤状蟮男螤?,由孔洞中伸過去。用兩根鐵絲穿過紙板或木板,使之定位,并可借助于孔上表面的棍牢固拉緊于制品孔洞背面。
 ?、蹖善谐膳c紙板或木板同樣尺寸的短切氈浸好樹脂,放在紙板或木板與孔洞背面之間,并使之緊貼于制品背面。用一根鐵絲固定托板與孔上的棍,用棒將鐵絲絞緊。然后放置過夜使之固化,見圖14-43。

  ④固化后除去鐵絲,然后按前述方式修補到終,見圖14-44及圖14-45。

  (4)管道修理 管道有時可用同樣方法修理,但內表面必須光滑。另外,為保持環向應力,要包以玻璃絲帶或連續無捻紗至足夠厚度。在修理時要在切口邊緣做出斜度,防止管子剛度突變。由于在小面積上管子厚度增大1倍,將該處剛度提高,柔性降低。