專利名稱：用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法。
用玄武巖經(jīng)熔化拉制出的玄武巖纖維，具有玻璃纖維幾乎所有的優(yōu)勢性能，它的耐堿性、耐酸性、熱穩(wěn)定性、抗拉強(qiáng)度與力學(xué)性能均超過普通玻璃纖維。除產(chǎn)品性能外，玄武巖纖維的優(yōu)勢還在于其原材料來源廣泛、資源無限，生產(chǎn)成本低。用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船、游艇船體，可以提高船體性能，降低漁船、游艇價格。經(jīng)查詢，到目前為止，在國內(nèi)還未見用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料的漁船、游艇產(chǎn)品及其制造方法的專利文獻(xiàn)和相關(guān)出版物，或在生產(chǎn)中使用。
本發(fā)明的技術(shù)方案有兩個，即使用兩種生產(chǎn)工藝使本發(fā)明的目的得以實現(xiàn)。
方案一，噴射成型技術(shù)。
原材料采用經(jīng)過表面處理的玄武巖纖維無捻粗紗作為增強(qiáng)材料；樹脂采用不飽和聚脂樹脂，引發(fā)劑采用液相過氧化甲乙酮或液相過氧化環(huán)己酮，促進(jìn)劑采用萘酸鈷苯乙烯溶液。脫模劑采用薄膜型、溶液型或油膏類脫模劑。輔助材料包括固化劑、促進(jìn)劑、觸變劑、稀釋劑、填料、色料等。設(shè)備選用新型噴射設(shè)備。
其工藝過程為使用噴射設(shè)備將加有促進(jìn)劑的樹脂混合料和引發(fā)劑混合噴射，在涂有脫模劑的模具上進(jìn)行膠衣噴涂，凝膠，然后進(jìn)行樹脂與纖維混噴積層的噴制、使用配套工具積層壓滾排除氣泡，然后固化、脫模。
方案二，手糊工藝技術(shù)。
原材料的選擇。選用經(jīng)過表面處理的玄武巖纖維增強(qiáng)材料，如短切纖維氈、無捻粗紗、短切纖維、無捻粗紗方格布、加捻布和玄武巖纖維帶。樹脂選用聚脂樹脂或環(huán)氧樹脂。輔助材料包括固化劑、促進(jìn)劑、觸變劑、稀釋劑、填料、色料等。脫模劑可選用玻璃紙、聚脂薄膜、聚氯乙烯薄膜等薄膜型脫模劑，或過氯乙烯溶液、聚乙烯醇溶液、聚苯乙烯溶液、醋酸纖維素脫模劑、硅橡膠和硅油等溶液型脫模劑，或油膏、石蠟類脫模劑。
其工藝過程為將加有固化劑的樹脂混合料和玄武巖纖維增強(qiáng)材料手工逐層鋪放，在涂有脫模劑的模具上浸膠、排除氣泡，層合至設(shè)計厚度，然后固化成型。
用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船、游艇的有益效果目前我國漁船中絕大多數(shù)還是木質(zhì)漁船，因而每年更新改造消耗的優(yōu)質(zhì)木材高達(dá)200余萬立方米。我國森林資源短缺，若過度砍伐林木不利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。鋼質(zhì)漁船使用的鋼材易腐蝕，維修費用高，技術(shù)較復(fù)雜，使用時間短。鋼絲網(wǎng)水泥船由于自重大、載貨少，使性能受到影響，加上質(zhì)量不易保證，目前正被淘汰。玻璃鋼漁船也存在價格較高等問題。玄武巖纖維在多數(shù)性能上優(yōu)于玻璃纖維，它具有密度小，強(qiáng)度高、抗沖擊、耐腐蝕、絕熱性和電絕緣性好、光潔美觀、使用壽命長、節(jié)省能源、成本較低等優(yōu)點，是建造中、小型漁船以及游艇的理想材料。玄武巖纖維密度低于鋼，玄武巖纖維制造的船體自重較木船和鋼船輕20～50％，相應(yīng)增加船的裝載量。玄武巖纖維船表面光滑、可降低船航行的阻力、節(jié)省動力能源。玄武巖纖維制造的船耐海水腐蝕，不被蟲蛀、易維修保養(yǎng)，使用期可達(dá)50年以上，是木船的數(shù)倍。玄武巖纖維材料導(dǎo)熱系數(shù)低、吸水率小、利于魚品隔熱保鮮。玄武巖纖維造船手工成型，所用設(shè)備和技能相對簡單，容易組織生產(chǎn)。用玄武巖纖維材料制造游艇，也會推動我國游艇制造業(yè)的發(fā)展。有資料表明，現(xiàn)在世界上游艇及其配套設(shè)備的年產(chǎn)值高達(dá)250億美元，基本上形成了大船、船用設(shè)備和游艇三足鼎立局面。中國在復(fù)合材料以及船舶流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)領(lǐng)域等造船科學(xué)技術(shù)上并不落后，用玄武巖纖維材料制造游艇性能提高而成本降低，新材料的運(yùn)用將增強(qiáng)我們的競爭優(yōu)勢。
原材料采用可滿足噴射工藝性能(切斷性、分散性、浸漬性等)、經(jīng)過表面處理的玄武巖纖維無捻粗紗作為增強(qiáng)材料；樹脂采用不飽和聚脂樹脂等，引發(fā)劑采用液相過氧化甲乙酮或液相過氧化環(huán)己酮等，促進(jìn)劑采用萘酸鈷苯乙烯溶液等。脫模劑采用薄膜型、溶液型或油膏類脫模劑等。輔助材料包括固化劑、促進(jìn)劑、觸變劑、稀釋劑、填料、色料等。設(shè)備選用新型噴射設(shè)備。
完成產(chǎn)品設(shè)計，并根據(jù)設(shè)計要求制作模具。在模具上噴射膠衣，噴射量700～800g/min，膠衣厚度0.4～0.7mm。然后運(yùn)用噴射設(shè)備以及配備的纖維切割器將無捻粗紗切割成定長，借助離心慣性使其散出后與噴出的壓混樹脂混合形成積層。噴射壓力在0.3～0.5mpa之間。船體制品凝膠，固化到脫模強(qiáng)度后脫模。脫模后，進(jìn)行加熱處理，促使樹脂充分固化。環(huán)氧樹脂類熱處理溫度在150℃以內(nèi)，聚脂樹脂類熱處理溫度在120℃以內(nèi)、50℃～80℃之間。最后，根據(jù)設(shè)計要求用機(jī)械連接、膠接等方法進(jìn)行裝配，修補(bǔ)，完成船體制作。
用手糊工藝技術(shù)制造漁船、游艇船體的具體實施方式
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完成產(chǎn)品設(shè)計，并根據(jù)設(shè)計要求制作模具，選用玻璃紙、聚脂薄膜、聚氯乙烯薄膜等薄膜型脫模劑，或過氯乙烯溶液、聚乙烯醇溶液、聚苯乙烯溶液、醋酸纖維素脫模劑、硅橡膠和硅油等溶液型脫模劑，或油膏、石蠟類脫模劑。根據(jù)設(shè)計要求選用經(jīng)過表面處理的玄武巖短切纖維氈、無捻粗紗、短切纖維、無捻粗紗方格布、加捻布和玄武巖纖維帶等玄武巖纖維增強(qiáng)材料。樹脂選用聚脂樹脂或環(huán)氧樹脂。輔助材料包括固化劑、促進(jìn)劑、觸變劑、稀釋劑、填料、色料等。
制備膠衣層。用樹脂加粉狀填料或表面氈制作一層樹脂含量較高的膠衣表面層，厚度約為0.2～0.4mm。
糊制。膠衣層開始凝膠，即進(jìn)行糊制。先涂一層樹脂，然后鋪放一層纖維布，排除氣泡，層層疊合，至設(shè)計厚度。積層的含膠量在45％～55％之間，工作室溫15℃以上，濕度不高于80％。
固化。其過程分為凝膠、固化和加熱后處理三個階段。船體凝膠，固化到脫模強(qiáng)度后脫模。脫模后，進(jìn)行加熱處理，促使樹脂充分固化。環(huán)氧樹脂類熱處理溫度在150℃以內(nèi)，聚脂樹脂類熱處理溫度在120℃以內(nèi)、50℃～80℃之間。最后，根據(jù)設(shè)計要求用機(jī)械連接、膠接等方法進(jìn)行裝配，修補(bǔ)，完成船體制作。
權(quán)利要求
1.用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法。該方法包括噴射成型技術(shù)和手糊成型技術(shù)。其特征是，采用經(jīng)過表面處理的玄武巖纖維無捻粗紗作為增強(qiáng)材料，采用不飽和聚脂樹脂等基體材料，以及促進(jìn)劑等輔助材料，使用噴射設(shè)備將加有促進(jìn)劑的樹脂混合料和引發(fā)劑混合噴射，在涂有脫模劑的模具上進(jìn)行膠衣噴涂，凝膠，然后進(jìn)行樹脂與纖維混噴積層的噴制，然后固化、脫模；或者選用經(jīng)過表面處理的玄武巖纖維增強(qiáng)材料，如玄武巖短切纖維氈、無捻粗紗、短切纖維、無捻粗紗方格布、加捻布和玄武巖纖維帶等，選用聚脂樹脂或環(huán)氧樹脂，以及其他輔助材料，將加有固化劑的樹脂混合料和玄武巖纖維增強(qiáng)材料手工逐層鋪放，在涂有脫模劑的模具上浸膠、排除氣泡，層合至設(shè)計厚度，然后固化成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法，其特征在于采用可滿足噴射工藝性能(切斷性、分散性、浸漬性等)、經(jīng)過表面處理的玄武巖纖維無捻粗紗作為增強(qiáng)材料；樹脂采用不飽和聚脂樹脂，引發(fā)劑采用液相過氧化甲乙酮或液相過氧化環(huán)己酮，促進(jìn)劑采用萘酸鈷苯乙烯溶液。脫模劑采用薄膜型、溶液型或油膏類脫模劑。輔助材料包括固化劑、促進(jìn)劑、觸變劑、稀釋劑、填料、色料等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法，其特征在于完成產(chǎn)品設(shè)計，并根據(jù)設(shè)計要求制作模具。在模具上噴射膠衣，噴射量700～800g/min，膠衣厚度0.4～0.7mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法，其特征在于運(yùn)用噴射設(shè)備以及配備的纖維切割器將無捻粗紗切割成定長，借助離心慣性使其散出后與噴出的壓混樹脂混合形成積層。噴射壓力在0.3～0.5mpa之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法，其特征在于船體制品凝膠，固化到脫模強(qiáng)度后脫模。脫模后，進(jìn)行加熱處理，促使樹脂充分固化。環(huán)氧樹脂類熱處理溫度在150℃以內(nèi)，聚脂樹脂類熱處理溫度在120℃以內(nèi)、50℃～80℃之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法，其特征在于選用經(jīng)過表面處理的玄武巖纖維增強(qiáng)材料，如玄武巖短切纖維氈、無捻粗紗、短切纖維、無捻粗紗方格布、加捻布和玄武巖纖維帶。樹脂選用聚脂樹脂或環(huán)氧樹脂。輔助材料包括固化劑、促進(jìn)劑、觸變劑、稀釋劑、填料、色料等。脫模劑可選用玻璃紙、聚脂薄膜、聚氯乙烯薄膜等薄膜型脫模劑，或過氯乙烯溶液、聚乙烯醇溶液、聚苯乙烯溶液、醋酸纖維素脫模劑、硅橡膠和硅油等溶液型脫模劑，或油膏、石蠟類脫模劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法，其特征在于制備膠衣層。用樹脂加粉狀填料或表面氈制作一層樹脂含量較高的膠衣表面層，厚度約為0.2～0.4mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法，其特征在于糊制。膠衣層開始凝膠，即進(jìn)行糊制。先涂一層樹脂，然后鋪放一層纖維布，排除氣泡，層層疊合，至設(shè)計厚度。積層的含膠量在45％～55％之間，工作室溫15℃以上，濕度不高于80％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法，其特征在于固化。其過程分為凝膠、固化和加熱后處理三個階段。船體凝膠，固化到脫模強(qiáng)度后脫模。脫模后，進(jìn)行加熱處理，促使樹脂充分固化。環(huán)氧樹脂類熱處理溫度在150℃以內(nèi)，聚脂樹脂類熱處理溫度在120℃以內(nèi)、50℃～80℃之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船和游艇船體的方法。該方法包括采用經(jīng)過表面處理的玄武巖纖維無捻粗紗作為增強(qiáng)材料，采用不飽和聚酯樹脂，以及促進(jìn)劑等輔助材料，使用噴射設(shè)備進(jìn)行膠衣噴涂，凝膠，再進(jìn)行樹脂與纖維混噴積層的噴制，然后固化、脫模；或者選用經(jīng)過表面處理的玄武巖纖維增強(qiáng)材料，如玄武巖短切纖維氈、無捻粗紗、無捻粗紗方格布等，選用聚酯樹脂或環(huán)氧樹脂，以及其他輔助材料，將加有固化劑的樹脂混合料和玄武巖纖維增強(qiáng)材料手工逐層鋪放，層合至設(shè)計厚度，然后固化成型。玄武巖纖維的耐堿性、耐酸性、熱穩(wěn)定性、抗拉強(qiáng)度與力學(xué)性能均超過普通玻璃纖維，其原材料來源廣泛、資源無限，生產(chǎn)成本低。用玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料制造漁船、游艇船體，可以提高船體性能，降低漁船、游艇價格。
文檔編號B63B5/00GK1421351SQ01142390
公開日2003年6月4日 申請日期2001年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月28日
發(fā)明者周獻(xiàn)剛, 顏茵茵 申請人:周獻(xiàn)剛, 顏茵茵