CN110625533A - 一种飞机内饰件表面涂层去除方法 - Google Patents

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Abstract

一种飞机内饰件表面涂层去除方法，属于材料表面抛光加工技术领域，其特征是先将不同粒度级别的氨基模塑料颗粒按一定比例均匀混合后制成磨料，后将此混合磨料放入到喷砂机内，在一定喷射压力、喷射角度和喷射距离的条件下对飞机内饰件表面涂层进行磨料气射流加工，去除飞机内饰件表面涂层。其中，抛光磨料由具有中等硬度、多面体棱角状结构的氨基模塑料颗粒混合而成。通过此种磨料气射流加工方法对飞机内饰件用复合材料蜂窝板表面涂层进行去除加工后，涂层去除效果良好，加工表面无涂层残留，且加工表面未发现明显损伤及磨料残留等现象。使用后的氨基模塑料磨料可回收利用。

Description

一种飞机内饰件表面涂层去除方法
技术领域
本发明涉及一种飞机结构件表面涂层去除方法，尤其是一种飞机内饰件件表面涂层去除方法，具体地说是一种轻质复合材料蜂窝板的飞机内饰件表面涂层去除方法。
背景技术
复合材料蜂窝板（上、下层机织玻璃纤维/酚醛树脂板及中间夹芯层芳纶纤维纸蜂窝经胶粘而成）因密度小、抗失稳能力强，并具有良好的压缩性、一定的刚度和较好强度以及吸音、隔音、隔热等特性，被广泛应用在飞机天花板和侧壁板等内饰件领域，可有效减轻飞机重量，提高飞机航程。
为提高飞机天花板和侧壁板等内饰件表面耐磨性和抗污性等特性，其表面通常需涂敷涂层。但飞机内饰件表面涂层在使用过程中易产生磨损，加之涂层涂敷工艺等原因，部分涂层在使用过程中会逐渐老化或脱落。一旦涂层产生磨损或脱落，需及时对涂层进行去除及再涂覆，以保证飞机内饰件表面整体安全性及内饰件的美观性。目前，针对飞机内饰件复合材料表面涂层去除方法主要为机械打磨或机械喷丸。机械打磨去除涂层效率较低、稳定性差，其对工人技术要求较高。一旦打磨不当，极易对飞机内饰件表面造成损伤，尤其是复合材料蜂窝板的内饰件，极易造成局部（尤其在弧面和侧边处）破损等损伤缺陷；一旦局部产生破损，将导致蜂窝板结构件整体报废，造成较大浪费。
为解决上述问题，目前常采用机械喷丸技术对飞机内饰件表面涂层进行去除。其虽可显著降低加工表面损伤，但因使用磨料多为软质磨料（碳酸氢钠（NaHCO3）磨料或植物性磨料（如山核桃壳）等），涂层去除效果不理想。如NaHCO3磨料，其突出问题是磨料硬度较低（磨粒莫氏硬度仅为2.5），磨粒在撞击工件表面后瞬间破碎成细小粉尘，加工稳定性较差；且因细小粉尘极易积聚在加工表面造成表面磨料残留，其残留磨料不易清理，故不宜于涂层的重新涂覆。而植物性磨料如山核桃壳，因其原料获取量有限且磨料多为一次性使用，较难满足飞机内饰件表面涂层连续去除对磨料数量的需求；且磨料自身具有油性，一旦附着于加工表面将不利于涂层重新涂覆。为此，亟需研究并开发一种新型飞机内饰件表面涂层去除方法，其在对内饰件表面涂层去除的同时，保证内饰件基体不产生损伤；且磨料使用率高，无表面磨料残留，并易于涂层重新涂覆。研究发现采用氨基模塑料磨料的磨料气射流加工（Abrasive Air Jet Machining，AAJM）可为上述问题的解决提供一种有效方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有飞机内饰件表面涂层去除效率低、稳定性差、易导致基体表面产生损伤，且加工表面因磨料残留而不宜于涂层重新涂覆等突出问题，发明一种使用氨基模塑料磨料对飞机内饰件表面涂层进行去除的磨料气射流加工方法。它解决了现有机械打磨方法去除飞机内饰件表面涂层时涂层去除效率低、稳定性差、易导致基体表面损伤，以及机械喷丸方法所用磨料使用率偏低，加工表面有磨料残留不易于涂层重新涂覆等难题；且磨料使用率高，实现了飞机内饰件表面涂层高效无损去除。它尤其适用于大型飞机内饰件表面涂层去除加工。
本发明的技术方案是：
一种飞机内饰件表面涂层去除方法，其特征是它包括氨基模塑料磨料制备和表面涂层去除处理两部分。
所述的氨基模塑料磨料的制备是指：
将粒度级别为为30-40目、40-50目和50-60目的氨基模塑料颗粒按一定质量百分比（30-40目颗粒45-50%，40-50目颗粒45-50%，50-60目颗粒≤10%）放入到球磨机内搅拌均匀，得到氨基模塑料磨料。
所述的表面涂层去除处理是指：
将所得氨基模塑料磨料放入到喷砂机内，将轻质复合材料蜂窝板试样居中平放于喷砂机工作台上方，采用直径为Ø4.0-8.0mm的碳化硼喷嘴在喷射压力为0.1-0.56MPa，喷射角度为50º-90º，喷射距离为50-200mm的条件下对飞机内饰件表面进行气射流喷射7-60秒。
所述的氨基模塑料磨料颗粒密度1.4-1.6g/cm3，莫氏硬度为4.0-4.5。
所述的飞机内饰件基体为轻质复合材料蜂窝板，其由上、下层机织玻璃纤维/酚醛树脂板及中间夹芯层芳纶纤维纸蜂窝经胶粘而成；上、下层机织玻璃纤维/酚醛树脂板厚度为0.2-0.4mm。
所述的机织玻璃纤维/酚醛树脂板中的玻璃纤维为棒状圆柱形玻璃纤维，纤维直径为Ф10-18μm，线密度为1000-2400g/km。
所述的飞机内饰件表面涂层厚度为0.2-0.6mm。
所述的轻质复合材料蜂窝板试样采用3点支撑法进行定位，按等边三角形布置，试样底面到工作台的距离为100-200mm。
所述的氨基模塑料磨料使用次数为10-20次；所述方法也可用于飞机其它复合材料构件表面涂层的去除。
本发明的基理是：
利用氨基模塑料磨料与高压空气混合产成的高速喷射流，经喷嘴高速射向轻质复合材料蜂窝板表面涂层，在不产生表面损伤的条件下对轻质复合材料蜂窝板表面涂层进行去除加工。
本发明的有益效果：
1、本发明可在不损伤轻质复合材料蜂窝板基体的条件下去除表面涂层，是一个工艺简单，经济高效、可控性强的飞机内饰件表面涂层去除工艺。
2、本发明采用的氨基模塑料磨料可循环使用，可显著提高飞机内饰件表面涂层去除效率。
3、本发明采用的氨基模塑料磨料对飞机内饰件表面涂层去除后不产生磨料残留，有利于涂层的重新涂覆。
4、本发明采用的中软性氨基模塑料磨料，在使用过程中不产生毒性，且具有环保，抗磨擦性能和抗静电性能等优点。使用后的氨基模塑料磨料可回收利用。
5、本发明所述的涂层去除方法不仅适用于飞机内饰件用轻质复合材料蜂窝板表面涂层去除，也可适用于飞机其它复合材料构件表面涂层的去除。
附图说明
图1为本发明实例1经粉碎后的30-50目氨基模塑料磨料微观形貌图及其X射线能谱（EDS）分析结果。
图2为本发明实例1经喷射后的轻质复合材料蜂窝板表面微观形貌图。
图3为本发明实例2经喷射后的轻质复合材料蜂窝板表面X射线能谱（EDS）分析结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-3所示。
一种飞机内饰件表面涂层去除方法，所使用的部分设备有振动筛、球磨机、碳化硼喷嘴、喷砂机等这些设备均为市场所售的常规产品。轻质复合材料蜂窝板由上下两层机织玻璃纤维/酚醛树脂和中间层Nomex蜂窝芯材用高性能胶粘剂制成。磨料为氨基模塑料磨料，其主要化学成分为C，N和O。具体包括氨基模塑料磨料制备和表面涂层去除处理两部分。
所述的氨基模塑料磨料的制备是指：：
将粒度级别为为30-40目、40-50目和50-60目的氨基模塑料颗粒按一定质量百分比放入到球磨机内搅拌均匀，得到氨基模塑料磨料，选用的氨基模塑料颗粒的密度为1.4-1.6g/cm3，莫氏硬度为4.0-4.5，三种粒度的氨基模塑料颗粒的质量面分比分别为：30-40目颗粒45-50%，40-50目颗粒45-50%，50-60目颗粒≤10%，各组份之和为100%。
所述的表面涂层去除处理是指：
将所得氨基模塑料磨料放入到喷砂机内，将轻质复合材料蜂窝板试样居中平放于喷砂机工作台上方，采用3点支撑法进行定位，按等边三角形布置，试样底面到工作台的距离为100-200mm。采用直径为Ø4.0-8.0mm的碳化硼喷嘴在喷射压力为0.1-0.56MPa，喷射角度为50º-90º，喷射距离为50-200mm的条件下对飞机内饰件表面进行气射流喷射7-60秒。氨基模塑料磨料使用次数为10-20次，当发现清理效果明显下降时，时间延长时应及时更换。
氨基模塑料为一种中等硬度（莫氏硬度4.0-4.5，仅为氧化铝或碳化硅等硬质磨料硬度的1/2）热固性塑料，其经破碎后所得颗粒（颗粒尺寸20-60目）具有多面体棱角状结构，满足磨料气射流加工对磨料颗粒特性的要求。采用其对飞机内饰件表面涂层进行磨料气射流加工时，当氨基模塑料磨料与空气混合而成的高速喷射流经特殊设计的喷嘴高速冲击射向内饰件涂层表面时，可对表面涂层进行去除。与机械打磨方法相比，可显著提高加工效率及加工稳定性；且因其硬度仅为氧化铝或碳化硅等硬质磨料硬度的1/2，故在对涂层进行去除的同时，可减小甚至避免基体表面产生损伤，并且不会给基体组织及主要性能造成负面影响。同时，其与碳酸氢钠（NaHCO3）磨料和植物性磨料等软质磨料相比，因其磨料颗粒硬度略高于目前使用的软质磨料，可实现磨料循环使用，故可显著提高涂层去除效率。且因氨基模塑料磨料摩擦系数较小，可有效降低磨料在加工表面上的残留，有利于涂层的重新涂覆。同时，氨基模塑料磨料还具有流动性好，无毒性，环保和抗静电性能等优点。
因此，采用氨基模塑料磨料对飞机内饰件表面涂层进行磨料气射流去除加工，是一种快速便捷、灵活方便、经济高效、无毒、环保、可控性强的飞机内饰结构件表面涂层去除加工方法。其具有良好的适用性和通用性，设备结构简单、成本低，加工过程稳定等优点。但目前采用氨基模塑料磨料对飞机内饰件表面涂层进行磨料气射流去除的方法国内外还少有提及。
实例1。
步骤1、氨基模塑料磨料的制备
将粒度级别为30-40目和40-50目的氨基模塑料颗粒按一定比例放入到球磨机内搅拌使颗粒充分混合均匀后得到混合磨料。具体比例为：30-40目颗粒的质量百分比为50%，40-50目颗粒的质量百分比为50%。
步骤2、表面涂层去除加工
将所得氨基模塑料磨料放入到喷砂机内，将轻质复合材料蜂窝板试样用3点支撑法进行定位，按等边三角形布置，试样底面到工作台的距离为150mm。采用直径为Ø8.0mm的喷嘴在喷射压力为0.3MPa，喷射角为90º，喷射距离为100mm的条件下对轻质复合材料蜂窝板试样表面喷射49秒。
取出试样进行检测。氨基模塑料磨料颗粒经扫描电子显微镜（SEM）检测，具有明显多面体棱角状结构，磨料经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，N和O（图1）。涂层经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，O，F，Cl，Ti和S。加工表面经扫描电子显微镜（SEM）检测，未发现明显表面损伤及磨料残留现象，且涂层去除较彻底（图2）。加工表面经X射线能谱（EDS）检测分析，表面仅含有C，O，Si和Ca元素，未发现有磨料颗粒主要元素N及涂层表面主要元素F，Cl，Ti和S。因此，加工表面涂层清除彻底，且磨料无残留。
实例2。
步骤1、氨基模塑料磨料的制备
将粒度级别为30-40目、40-50目和50-60目的3种的氨基模塑料颗粒按一定比例放入到球磨机内搅拌使颗粒充分混合均匀后得到混合磨料。具体比例为：30-40目颗粒的质量百分比为50%，40-50目颗粒的质量百分比为45%，50-60目颗粒的质量百分比为5%。
步骤2、表面涂层去除加工
将所得氨基模塑料磨料放入到喷砂机内，将轻质复合材料蜂窝板试样用3点支撑法进行定位，按等边三角形布置，试样底面到工作台的距离为150mm。采用直径为Ø6.0mm的喷嘴在喷射压力为0.15MPa，喷射角为80º，喷射距离为100mm的条件下对轻质复合材料蜂窝板试样表面喷射28秒。
取出试样进行检测。氨基模塑料磨料颗粒经扫描电子显微镜（SEM）检测，具有明显多面体棱角状结构，磨料经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，N和O。涂层经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，O，F，Cl，Ti和S。加工表面经扫描电子显微镜（SEM）检测，未发现明显表面损伤及磨料残留现象，且涂层去除较彻底；加工表面经X射线能谱（EDS）检测分析，表面仅含有C，O，Si和Ca元素（图3），未发现有磨料颗粒主要元素N及涂层表面主要元素F，Cl，Ti和S。因此，加工表面涂层清除彻底，且磨料无残留。
实例3。
步骤1、氨基模塑料磨料的制备
将粒度级别为30-40目、40-50目和50-60目的3种的氨基模塑料颗粒按一定比例放入到球磨机内搅拌使颗粒充分混合均匀后得到混合磨料。具体比例为：30-40目颗粒的质量百分比为45%，40-50目颗粒的质量百分比为50%，50-60目颗粒的质量百分比为5%。
步骤2、表面涂层去除加工
将所得氨基模塑料磨料放入到喷砂机内，将轻质复合材料蜂窝板试样用3点支撑法进行定位，按等边三角形布置，试样底面到工作台的距离为150mm。采用直径为Ø6.0mm的喷嘴在喷射压力为0.2MPa，喷射角为70º，喷射距离为120mm的条件下对轻质复合材料蜂窝板试样表面喷射62秒。
取出试样进行检测。氨基模塑料磨料颗粒经扫描电子显微镜（SEM）检测，具有明显多面体棱角状结构，磨料经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，N和O。涂层经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，O，F，Cl，Ti和S。加工表面经扫描电子显微镜（SEM）检测，未发现明显表面损伤及磨料残留现象，且涂层去除较彻底；加工表面经X射线能谱（EDS）检测分析，表面仅含有C，O，Si和Ca元素，未发现有磨料颗粒主要元素N及涂层表面主要元素F，Cl，Ti和S。因此，加工表面涂层清除彻底，且磨料无残留。
实例4。
步骤1、氨基模塑料磨料的制备
将粒度级别为30-40目、40-50目和50-60目的3种的氨基模塑料颗粒按一定比例放入到球磨机内搅拌使颗粒充分混合均匀后得到混合磨料。具体比例为：30-40目颗粒的质量百分比为45%，40-50目颗粒的质量百分比为45%，50-60目颗粒的质量百分比为10%。
步骤2、表面涂层去除加工
将所得氨基模塑料磨料放入到喷砂机内，将轻质复合材料蜂窝板试样用3点支撑法进行定位，按等边三角形布置，试样底面到工作台的距离为100mm。采用直径为Ø8.0mm的喷嘴在喷射压力为0.56MPa，喷射角为50º，喷射距离为500mm的条件下对轻质复合材料蜂窝板试样表面喷射7秒。
取出试样进行检测。氨基模塑料磨料颗粒经扫描电子显微镜（SEM）检测，具有明显多面体棱角状结构，磨料经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，N和O。涂层经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，O，F，Cl，Ti和S。加工表面经扫描电子显微镜（SEM）检测，未发现明显表面损伤及磨料残留现象，且涂层去除较彻底；加工表面经X射线能谱（EDS）检测分析，表面仅含有C，O，Si和Ca元素，未发现有磨料颗粒主要元素N及涂层表面主要元素F，Cl，Ti和S。因此，加工表面涂层清除彻底，且磨料无残留。
实例5。
步骤1、氨基模塑料磨料的制备
将粒度级别为30-40目、40-50目和50-60目的3种的氨基模塑料颗粒按一定比例放入到球磨机内搅拌使颗粒充分混合均匀后得到混合磨料。具体比例为：30-40目颗粒的质量百分比为48%，40-50目颗粒的质量百分比为48%，50-60目颗粒的质量百分比为4%。
步骤2、表面涂层去除加工
将所得氨基模塑料磨料放入到喷砂机内，将轻质复合材料蜂窝板试样用3点支撑法进行定位，按等边三角形布置，试样底面到工作台的距离为200mm。采用直径为Ø4.0mm的喷嘴在喷射压力为0.1MPa，喷射角为75º，喷射距离为200mm的条件下对轻质复合材料蜂窝板试样表面喷射60秒。
取出试样进行检测。氨基模塑料磨料颗粒经扫描电子显微镜（SEM）检测，具有明显多面体棱角状结构，磨料经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，N和O。涂层经X射线能谱（EDS）检测分析，其主要成分为C，O，F，Cl，Ti和S。加工表面经扫描电子显微镜（SEM）检测，未发现明显表面损伤及磨料残留现象，且涂层去除较彻底；加工表面经X射线能谱（EDS）检测分析，表面仅含有C，O，Si和Ca元素，未发现有磨料颗粒主要元素N及涂层表面主要元素F，Cl，Ti和S。因此，加工表面涂层清除彻底，且磨料无残留。
实例1-5中所使用的氨基模塑料磨料颗粒的密度为1.4-1.6g/cm3，莫氏硬度为4.0-4.5。均可重复使用10次以上，所处理的对象均为飞机内饰件，表面涂层厚度为0.2-0.6mm，其基体为轻质复合材料蜂窝板，其由上、下层机织玻璃纤维/酚醛树脂板及中间夹芯层芳纶纤维纸蜂窝经胶粘而成；上、下层机织玻璃纤维/酚醛树脂板厚度为0.2-0.4mm。所述的机织玻璃纤维/酚醛树脂板中的玻璃纤维为棒状圆柱形玻璃纤维，纤维直径为Ф10-18μm，线密度为1000-2400g/km。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种飞机内饰件表面涂层去除方法，其特征是它包括氨基模塑料磨料制备和表面涂层去除处理两部分；
所述的氨基模塑料磨料的制备是指：
将粒度级别为30-40目、40-50目和50-60目的氨基模塑料颗粒按质量百分比：30-40目颗粒45-50%，40-50目颗粒45-50%，50-60目颗粒≤10%的氨基模塑料颗粒放入到球磨机内搅拌均匀，得到氨基模塑料磨料；
所述的表面涂层去除处理是指：
将所得氨基模塑料磨料放入到喷砂机内，将轻质复合材料蜂窝板试样居中平放于喷砂机工作台上方，采用直径为Ø4.0-8.0mm的碳化硼喷嘴在喷射压力为0.1-0.56MPa，喷射角度为50º-90º，喷射距离为50-200mm的条件下对飞机内饰件表面进行气射流喷射7-60秒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的氨基模塑料颗粒的密度为1.4-1.6g/cm3，颗粒莫氏硬度为4.0-4.5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的飞机内饰件的基体为轻质复合材料蜂窝板，其由上、下层机织玻璃纤维/酚醛树脂板及中间夹芯层芳纶纤维纸蜂窝经胶粘而成；上、下层机织玻璃纤维/酚醛树脂板厚度均为0.2-0.4mm。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的机织玻璃纤维/酚醛树脂板中的玻璃纤维为棒状圆柱形玻璃纤维，纤维直径为Ф10-18μm，线密度为1000-2400g/km。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的飞机内饰件表面涂层厚度为0.2-0.6mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的轻质复合材料蜂窝板试样采用3点支撑法进行定位，按等边三角形布置，试样底面到工作台的距离为100-200mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的氨基模塑料磨料使用次数为10-20次；所述方法也可用于飞机其它复合材料构件表面涂层的去除。
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