非热压罐碳纤维预浸料的初学者指导
Part 3
11. 抽真空
在预浸料工艺特别是非热压罐工艺过程中,最重要的一部分是抽真空的过程。真空袋制作的是否完美决定了产品的完美、不合格或一般。只有完整的真空压力才能够造就完美的产品。如果在真空袋中出现“架桥”,就会严重减少在材料中施加的压力。在这些没有充足真空压力的部位,产品过程中会出现孔隙或针孔。由于这些原因,为了达到更好的结果,在这个步骤上要更加关注并且花更多时间来确认。当你拥有了很多经验,才能花较少时间制造出完美产品。
用一根硅胶管或者是PVC管将真空泵与真空嘴链接好。记住在烘箱中只能使用硅胶管
在抽出部分空气以后,开始去活动真空袋的位置,特别是凹槽等复杂部位。
使用一根内径8mm硅胶真空管(或者PVC管,仅仅是当没有在烘箱内时),将真空嘴与真空泵相链接。
将真空泵打开,开始抽真空。当刚开始抽出部分真空时,关闭真空泵或真空袋上的1/4真空阀以切断真空,细心且用力的推动和扯拽,使产品表面有足够富余的真空袋。特别注意一些难处理的角落,一定要保证有较多的真空袋确保此部分不会架桥。
像凹槽等复杂部位,真空袋需要“褶皱”,越多越好!
来回推拉或扯拽真空袋使其更加松弛。整个表面应有足够多的真空袋。
再次打开真空阀抽出部分空气,并且重复这样的步骤。直到完全抽真空之前一直这么操作。我们通常在达到完全抽真空前,需要重复4-5次开关真空泵以便调整真空袋。
产品被正确打袋后,再抽至完全真空。相当多的褶皱表明两个产品都有充足的真空袋。
在抽真空过程中,可以使用一些不锋利的工具去推动或调整真空袋,在强压的控制下确保它能紧密的固定于每一个角落。要非常注意在整个过程中,你使用的工具没有尖锐的边缘,否则会刺穿真空袋,但是不用担心真空袋会被推动至破裂,因为这样的情况还没有发生过(我们的真空袋拥有400%的延展率)。
将刮冰刀,尺子和螺丝刀一类的工具用透气毡包裹起来,以免在使用过程中造成破坏真空袋的危险。
当你对真空袋的压实感到满意时,别忘了检查密封胶带,听听是否有漏气的声音。通常需要花费一些时间去一遍遍的观察找出细微漏气的裂缝,这是非常有必要的,因为这个步骤需要非常严密的密封才能很好的完成此工艺。
开关真空泵或者真空袋上的真空阀,仔细听真空泵声音的变化。如果袋子密封严密,当你开关真空阀时,声音不会有变动。如果开关真空阀时,声音有变动,就明确表明有泄漏现象。无论大小或在袋子的什么位置(通常是已经密封了,但是确实有一些地方或者袋子自身磨损了,而你实在找不到漏气的地方而烦恼时,不如从头重新密封一遍。如果你忽略此过程中的小泄漏,那么最终的产品就必然不能达预期效果)。
如果袋子看起来密封严密,并且当你开关真空阀的时候听不到任何的变动时,你就可以准备做真空泄露试验。
为什么要使用硅胶软管?
我们使用硅胶软管的原因是硅胶在逐渐升高的温度下不会变软或者破裂,所以能在预浸料烘箱工艺中使用。如果你使用标准的PVC软管(像树脂导流中的软管一样),当放入烘箱中温度达到100℃时,开始变软并且自密封了,而切断了真空。像之前讨论过的,在预浸料的烘箱固化中也可以不连接真空,但是这样出来的产品效果不是很理想。如果你在打算在固化产品过程中不连接真空,那么使用什么软管就没有关系了,因为软管不会接触高温。但是对于所有要放入到烘箱中的真空管,只能是硅胶或者其他耐高温的导管。
12. 真空泄露试验
最后确认真空袋是否完全密封,需要进行一次泄漏试验。这个试验能够识别出一些非常微小的超出观察范围的漏气(如真空泵“声音变化”观察,泄漏指示器以及超声波检漏仪)。
当真空袋完全抽真空后,关闭真空嘴上的真空阀,然后再关闭真空泵。等待30分钟后,观察真空袋的反应,它应该看起来还是很紧致的。作为最后的检查:打开真空泵,拧开真空泵上的真空阀,等待几秒钟让自己熟悉真空泵发出的声音,然后打开真空嘴上的阀门,如果真空泵声音没有变化,那么你已经完成了一个气密性非常好的真空袋。
固化时连接真空:
如果有可能,我们建议在烘箱的侧面连接真空软管,那样就可以在整个固化的过程中对产品持续抽真空;如果这样做,一般很细微的泄气就不会影响最后的产品,如果在真空泄露测试后真空袋仍然很紧,真空泵也可能发生极微小的声音变化而没有被发现,这样极微小的漏气是可以接受的。如果在泄露测试后,明显看出真空袋变松弛,那么你就必须找出漏气的位置或者重新打真空袋。
固化时不连接真空:
如果你想在固化过程中不继续抽真空,那么真空袋必须拥有极其严密的密封。当固化时没有抽真空的时候,任何细微漏气都可能会导致产品的失败。
13. 放入烘箱固化
成功完成真空泄露试验后,就可以开始固化产品了。Easy-composites的Easy-preg表面预浸料和Vari-preg体积层预浸料都可以在85℃和140℃之间固化。为了得到最好的产品,我们建议100℃温度下固化8小时。更高的温度会使产品固化的时间更短,但是需要更加专业特殊的模具(耐高温);更高的温度也会降低最终产品的表面质量。
确保烘箱中有支架或网板能放置产品。如果你使用的烘箱中是金属丝支架,那么请你用透气毡或柔软、耐高温的材料将其覆盖,以确保其不会割破真空袋。将产品放置在烘箱的中间位置,以便产品四周的气流良好。
烘箱加热至100°C ,确保真空袋是完全密封的,然后才可以关闭真空泵。
如果真空袋中同时放置多个产品,请将它们折叠起来…
…使多个产品能同时在一个较小的烘箱中固化
固化时连接真空:
将真空泵放置在烘箱的外面,将硅胶软管的一端连接在真空泵上,另一端穿过烘箱侧板。将产品放入烘箱内,将硅胶软管接连至真空嘴上的倒勾接头。
打开真空泵,同时打开真空泵以及真空嘴上的真空阀,然后关闭烘箱门。仔细观察(或听)真空泵,确认当密封胶带升温发软时真空袋不发生漏气。事实上,一般情况下密封胶带发软后微弱的漏气会自动密封,但是这不是完全可靠的。
固化时不连接真空:
如果你在固化产品时不连接真空,将产品放入烘箱中并关闭箱门。
避免在预浸料固化过程中打开箱门(尤其时在8小时固化中)。8小时以后,打开箱门,拔下软管(如果有的话),然后将产品从烘箱中拿出来。
将产品放置1-2小时,待产品达到室温,再脱模。当模具还是热的时候切勿脱模,因为这很容易导致产品表面产生“印透”效果。
14. 脱模
几秒钟就可以将隔离膜从产品上剥下来
产品脱模非常轻松,用指甲或塑料片在固化后的产品边缘滑动
直接脱模后,这个汽车引擎盖进风口产品有非常光亮的表面.
而发动机进气管产品是无光的表面效果,因为模具表面本身是无光泽的。
当模具达到了室内的温度后,可将真空袋、透气毡和隔离膜从模具上剥去,然后就可脱模了。你会发现拆掉真空袋、透气毡、隔离膜非常简便;真空袋和隔离膜可以扔掉,而透气毡可重复利用。
为了能更加轻松的脱模,请从模具的边缘处开始,可以使用不会划伤的工具像是塑料刮片,将模具从一个边角处撬开。如果在可兼容的模具中使用Easy-composites的预浸料以及脱模剂,那么该产品就几乎能自己脱模,或者是几乎不需要费力就能脱下来。
固化后的产品,现在可以开始用Dremel或类似的工具进行切边,也可用粗砂纸打磨边缘。
15. 完成
在已固化的产品使用之前,有各种各样的方法对其进行表面处理。对于很多应用,并不需要进一步处理。对于高亮度的模具表面,产品脱模后直接就得到高亮的表面效果,这些产品可以直接投入使用。如果是这样,这样的产品也可以用非常细的抛光剂(比如Mirka)稍微抛光,再用黑色的汽车蜡(比如Turtlewax Colormagic)打蜡保护,使产品看起来非常棒。
如果你不进行任何处理而直接使用产品,那么要知道环氧树脂(该预浸料使用的是环氧树脂)不是100%防紫外线(UV)的;如果长期暴露在阳光直射下,最终会产生褪色。对于竞速产品(如赛车),这没有问题,也不需要进一步的处理;但是对于日用产品,推荐使用2K(双组份)汽车清漆,为产品提供进一步光亮、防紫外线和一般防护。
对产品喷漆/透明胶衣,首先需要用研磨块或类似的细砂纸打磨表面以清除任何残留的脱模剂,而确保漆层的附着力。你将发现在复合材料表面做清漆/透明胶衣,需要喷漆、磨平、喷漆在磨平,以达到最佳效果。
关于在碳纤维产品表面做清漆的进一步建议,请在Easy Composites 或Talk Composites论坛中查找。