亨斯迈环氧树脂灌注42英尺海钓新艇
2015年春,侦察兵(Scout)船业公司(萨默维尔,南卡罗来纳州)推出42英尺豪华海钓新艇。新舰艇420LXF是该公司迄今最大的船形,是该公司近三年内部研发项目的成果。该研发项目致力于将美学设计、高端巡洋舰中心控制台与渔船性能完美结合。新舰的创新设计的重中之重是其时尚高端的镜面抛光黑色船身。亨斯迈环氧树脂不仅让舰艇更易于掌控,而且降低了船身的整体重量,增大了航行速度,减少了燃料消耗。
侦察兵(Scout)船业公司所有者Steve Potts表示,“我们新建420 LXF船型是为了满足客户对新生代舰艇的期望,甚至超越。”为此,侦察兵(Scout)船业公司完成了从常规船体的聚酯树脂(PE)和乙烯基酯树脂(VE)开放式成型到灌注环氧树脂封闭成型的完美转型。这套先进的环氧树脂灌注系统造就的船体硬度大、强度高、重量轻,提高了船的稳定性、水动力性能、航行速度和燃油经济性。此外,环氧树脂不易变形,所制造出的A类、无缺陷的黑色船体相较于传统深色聚酯树脂船,将减少对维护工作的需求。
背景资料
当侦察兵(Scout)船业公司管理层着手考虑新船体的灌注工艺时,他们向复合材料零件原料的领先供应商康浦萨(阿灵顿高地,密苏里州,美国)寻求帮助。康浦萨为侦察兵(Scout)船业公司内部设计工程师提供指导。项目进行过程中,康浦萨还指导侦察兵(Scout)船业公司工程队建造真空密封凸缘器械和灌注树脂封闭成型。
该公司建立了一项针对深色小船硬顶灌注的测试程序,被测灌注材料包括聚酯树脂,乙烯基酯树脂以及亨斯迈先进材料公司(伍德兰兹,德克萨斯州,美国)提供的环氧树脂。此测试程序的目的在于比较每种材料的操作性能和固化性能。
康浦萨负责研发420 LXF项目的技术支持经理Corbett Leach说:“最大的挑战之一就是制造深色船体,因为船体缺陷一目了然。聚酯树脂组件的运用通常需要加入模样芯头突阻滞剂和阻挡层以防止表面畸变和瑕疵。此外,完备船体通常需要耗费时间进行二次返工和再加工。”深色420 LXF环氧灌注船体在脱模程序后只需很少甚至不需要二次修整加工,从而显著减少了劳动时间,同时加快整体生产速度。
硬顶测试程序证实了使用聚酯树脂和乙烯基酯树脂生产深色船体的缺点。环氧树脂的固化收缩率小于2%,而聚酯树脂和乙烯基酯树脂的固化收缩率为7%-10%,相比之下,环氧树脂能直接从模具生产出无瑕疵的零件。环氧树脂的优势远不止这些。
环氧树脂比聚酯树脂和乙烯基酯树脂强度高出20%到30%,其延伸率更高、拉伸强度大、模量刚度比率大。因此,侦察兵(Scout)船业公司能够在不影响强度和性能的同时减少层压板层,使得船身总重量减少15%。因此,船体速度增大,燃油消耗降低。环氧树脂灌注船体结构稳健,而且能抵抗由于长时间吸水渗透而导致的船体增重。
420 LXF 船体生产
侦察兵(Scout)船业公司采用树脂/玻璃纤维/灌芯夹层结构为新船体建造真空模具。为了制造船体,侦察兵(Scout)船业公司工程团队和康浦萨从聚酯凝胶涂层着手,这个涂层由纤维乙烯酯罩面层抛串联锚。罩面层打磨好后,在上面铺上根据电脑设计的层片成型进度预先裁剪好的多层玻璃纤维。轻质硬泡芯材填充于玻璃纤维层压板层之中。其次,所有层片结构用增粘剂粘接以确保它们在灌注环氧树脂时各得其所。为优化灌注过程,还运用了以外部流体做衬里的剥离层。
灌注准备过程中,工厂须安装一次性真空袋,将其紧固到模具固定法兰,以防止空气泄漏。同时根据船体灌注需要为一系列树脂输入线路进行逐一编号。
环氧树脂和固化剂的混合和灌注采用高进给量的MVP Patriot泵完成。这一高性能的树脂处理系统专门为大部件制定,其类水粘度可在整个层装结构中容纳受控树脂流。从而确保增强层部分完全浸透,甚至包括船体切口部分。灌注程序后,环氧树脂在室温下固化,然后用防水布覆盖,用热毯在160 F˚的温度下护养八小时。
Corbett解释说,“亨斯迈先进的新型环氧树脂使得更低温度固化成为可能。浅色零件甚至可以在室温下完成固化且保证产品高质量。因此,在过程控制最大化的条件下实现了能量成本最小化。”
随着经验的积累,工程团队已经能够减少灌注线路数量,并将灌注时间从1至1.5个小时降低至45分钟。同时,他们也发现密封灌注模塑比以往使用的开放式成型工艺耗时少。侦察兵(Scout)船业公司现已能在不到一周的时间内生产一面船体,并在3到3周半时间内完成一整艘船的生产。
Potts补充说,“灌注过程的另一个好处是它明显比开放成型更环保,它产生废料少,挥发性有机化合物的排放量小。清洁的环境改变着员工的整体思维。”
结语
鉴于侦察兵(Scout)船业公司420 LXF新型环氧树脂船体的优异性能,该公司已经计划采用灌注工艺建造35英尺和32英尺的豪华海钓新艇。目前,环氧树脂灌注工艺在单船体建造过程中已经广泛普及,而侦察兵(Scout)船业公司将作为领军,推广环氧树脂灌注工艺在海洋工业船舰流水生产中的应用。
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亨斯迈集团是一家上市交易的全球特殊化学品制造商和销售商,2015年营业收入约为100亿美元。集团生产的化学品种类繁多,我们的产品广泛应用于各种消费者和工业市场,我们的客户来自于世界各地。亨斯迈在全球大约30个国家运营100多个生产和研发机构,集团旗下5个事业部门拥有大约15,000名员工。要了解更多有关亨斯迈的信息,请访问集团网站:www.huntsman.com。
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图片海报: 版权© 2015 Scout Boats, Inc.