섬유유리 스프레이 레이업 공정

Fiberglass spray lay-up process

스프레이업(Spray-Up)은 공압건에서 짧은 유리 가닥을 분사하여 섬유 유리 물체를 만드는 찹(shop) 방법으로도 알려져 있다. 완제품의 한쪽 면이 보이지 않거나, 강도와 무관하게 저렴하고 빠르게 대량으로 만들어야 할 때 자주 사용하는 방법이다.[1] 코르벳 펜더와 보트 딩기들은 보통 이런 방식으로 제조된다.

손 레이업 과정과는 매우 다르다. 이 차이는 섬유 및 수지 재료를 주형에 도포함으로써 발생한다. 스프레이 업은 재사용이 가능한 주형에 레진과 보강재를 분사하는 오픈 몰딩 복합재 제작 공정이다. 수지와 유리는 헬리콥터 건에서 결합된 스트림에 별도로 또는 동시에 "절단"할 수 있다. 작업자들이 라미네이트를 압축하기 위해 분무기를 걷어낸다. 목재, 폼 또는 기타 코어 재료를 첨가할 수 있으며, 2차 분무 레이어가 라미네이트 사이에 노심을 내장한다. 그런 다음 부품을 경화, 냉각 및 주형에서 제거한다.

적용들

응용 프로그램에는 소량에서 중량으로 맞춤 부품을 만드는 것이 포함된다. 욕조, 수영장, 보트 선체, 저장 탱크, 덕트 및 공기 처리 장비, 가구 부품은 이 과정의 상업적 이용의 일부다.

기본 재료

이 공정을 위한 기본 보강재는 유리섬유 로빙으로 10~40mm 길이로 잘라서 몰드에 도포한다. 기계적 특성을 개선하기 위해 직물과 잘게 썬 섬유 층의 조합을 사용한다. 가장 흔한 재료 유형은 E-글라스지만 탄소, 케블라 로빙도 사용할 수 있다. 연속 스트랜드 매트, 원단, 다양한 종류의 핵심 소재들이 필요할 때마다 손으로 내장된다. 이 공정에서 철근의 중량 비율은 일반적으로 부품 총 중량의 20~40%이다. 스프레이 업 공정에 사용되는 가장 일반적인 수지 시스템은 범용 또는 DCDP 폴리에스테르로, 이소프탈 폴리에스테르와 비닐에스테르 레진도 가끔 사용된다. 냄비 수명이 30~40분인 빠른 반응 수지가 대표적이다. 수지는 종종 상당한 양의 필러를 함유하고 있다. 가장 흔한 충진제는 탄산칼슘과 알루미늄 삼수화물이다. 충전된 수지 시스템에서는 충전재가 보강재의 일부를 대체하며, 중량에 따라 5~25%의 충전재가 사용된다.

강철, 목재, GRP 및 기타 재료는 시제품 제작을 위한 주형 재료로 사용된다. 주형은 수컷 또는 암컷 주형일 수 있다. 샤워 욕조를 만들기 위해 남성 주형을 사용한다. 보트업계에서는 FRP(fibre-reforced pastic)로 만든 단면 여성 몰드가 요트 선체 제작에 사용된다. 주형의 외피는 나무틀에 의해 단단하게 굳는다. 주형은 남성 패턴의 반전을 취함으로써 만들어진다. 동일한 주형을 사용하여 여러 가지 다른 선체 크기를 만들 수 있다. 창문, 환기구, 프로펠러축 터널 등의 삽입물과 주형 제2세리어를 사용하여 주형의 길이를 단축하거나 연장한다.

처리 요구 사항

처리 단계는 손 레이업과 매우 유사하다. 이 과정에서 먼저 주형에 방출제를 도포한 다음 젤코트를 층층이 도포한다. 겔코트는 굳을 때까지 두 시간 동안 놔둔다. 젤코트가 굳으면 스프레이 건을 사용하여 섬유 수지 혼합물을 몰드 표면에 침전시킨다. 스프레이 건은 들어오는 연속 로빙(1개 이상의 로빙)을 미리 정해진 길이로 잘라내고 수지/촉매 혼합물을 통해 밀어 넣는다. 수지/촉매 혼합은 총 내부(총 혼합) 또는 총 바로 앞에서 발생할 수 있다. 건 혼합은 건 내부에 수지와 촉매의 철저한 배합을 제공하며 운영자의 건강 위험 우려를 최소화하기 위해 선호된다. 다른 유형에서는 촉매를 두 쪽 노즐을 통해 수지 봉투 안으로 분사한다. 무공기 살포포가 인기를 끌고 있는 이유는 살포 패턴이 더 잘 제어되고 휘발성 물질 배출이 줄어들기 때문이다. 공기가 없는 시스템에서는 특수 노즐을 통해 수지를 공급하는데 유압이 사용되어 수지의 흐름을 작은 물방울로 분해한 후 보강재로 포화된다. 공기 원자화 스프레이 건 시스템에서는 가압된 공기를 사용하여 수지를 분사한다.

재료가 몰드에 분사되면 브러시 또는 롤러를 사용하여 끼인 공기를 제거하고 섬유 습윤이 잘 되도록 한다. 성능 요건에 따라 직물 레이어 또는 연속 스트랜드 매트가 라미네이트에 추가된다. 수지는 상온에서 경화한다. 수지 양생은 수지 제형에 따라 2~4시간이 소요될 수 있다. 경화 후 부품을 몰드에서 제거하고 마감 및 구조 요건에 대해 시험한다.

제조 공정

  1. 주형은 쉽게 제거할 수 있도록 왁스를 칠하고 윤을 낸다.
  2. 겔코트(매끈하고 단단한 폴리에스테르 수지 코팅)가 몰드 표면에 도포되어 있으며, 재도포 전 경화 시간이 주어진다. 보통 두 벌의 젤코트가 사용된다.
  3. 차벽 코트는 젤 코트를 통해 섬유 프린트 및 거친 표면을 피하도록 도포되어 있다.
  4. 방호복은 오븐에서 치료되어 상온에 식혀둔다.
  5. 경화 후에는 높은 전단 혼합 유닛을 사용하여 탄산칼슘과 알루미늄 3수화물 충전재를 추가한다.
  6. 수지에 왁스 같은 첨가물을 넣어 라미네이션 시 스티렌 방전을 20% 정도 줄인다.
  7. 섬유 유리 헬리콥터가 스프레이 건에 장착된다.
  8. 그런 다음 촉매, 수지, 피브레글라스 혼합물을 팬과 같은 패턴으로 고르게 분사하여 균일한 커버력을 보장한다.
  9. 롤러는 각 층을 적용한 후 압축에 사용되는데, 이것은 갇힌 공기를 제거한다.
  10. 원하는 경우 나무, 폼 또는 벌집 코어를 라미네이트에 삽입하여 샌드위치 구조를 만든다. 코너와 반지름 커버리지도 점검한다.
  11. 그 부분은 오븐에서 경화하여 실온에 식힌다.
  12. 몰드는 제거되고 다음 제조 사이클을 위해 왁스를 칠하고 광을 낼 준비가 되어 있다.
  13. 마감은 여분의 섬유유래 가장자리를 다듬고 필요에 따라 구멍을 뚫는 방식으로 한다.
  14. 부품은 품질관리 담당자가 평가한 후 무게를 재서 구조적으로 확인하고 포장 및 배송 전에 표면마감을 검사한다.

[2] [3]

이점

  • 소형에서 대형으로 만드는 매우 경제적인 공정이다.
  • 저비용 툴링뿐만 아니라 저비용 재료 시스템을 활용한다.
  • 소량부터 중량까지의 부품에 적합하다.

제한 사항

  • 구조요건이 높은 부품을 만드는 데는 적합하지 않다.
  • 두께뿐만 아니라 섬유 부피 분율도 조절하기 어렵다. 이러한 매개변수는 운영자 기술에 크게 의존한다.
  • 개방형 몰드 특성 때문에 스티렌 방출이 우려된다.
  • 이 과정은 한쪽 면은 표면 마감이 좋고 다른 한쪽 면은 거친 표면 마감이 가능하다.
  • 이 공정은 치수 정확도와 공정 반복성이 주요 관심사인 부품에는 적합하지 않다. 스프레이 업 공정은 제품의 양쪽 또는 모든 측면에 대한 양호한 표면 마감 또는 치수 제어 기능을 제공하지 않는다.

위험

섬유 유리 수지 플라스틱 제조에 종사하는 직원은 래미네이션 작업 시 높은 수준의 스티렌, 스프레이 부스와 연삭 부위의 소음, 연삭 작업 시 발생하는 먼지 등 다양한 위험에 노출되어 있다.[1]

참조

  1. ^ Forbes Aird (1996). Fiberglass & Composite Materials: An Enthusiast's Guide to High Performance Non-metallic Materials for Automotive Racing and Marine Use. Penguin. pp. 91–. ISBN 978-1-55788-239-4.
  2. ^ 복합 재료 제조: 산제이 마줌다르에 의한 재료, 제품 및 프로세스 엔지니어링
  3. ^ Mazumdar, Sanjay (2001-12-27). Composites Manufacturing: Materials, Product, and Process Engineering. ISBN 9781420041989.

원천

  • 마줌다르 산제이 K. 복합 재료 제조: 재료, 제품 및 프로세스 엔지니어링. 21~100쪽. 테일러와 프란시스 그룹. CRC 프레스. 2002