Стеклопластик: виды и свойства

Строительные материалы

Самые популярные

Как оформить и зарегистрировать частный дом в собственность

Постройка дома с нуля: с чего начать и как построить своими руками, пошаговая инструкция

Идеи планировки частных домов: схема расположения комнат, примеры, фото

Содержание:

1. Что такое стеклопластик: свойства и применение

2. Стеклопластик: свойства и характеристики

3. Производство

4. Основные методы формования

5. Заключение

Стеклопластик – композитный материал, включающий полимерное связующие и стекловолокнистые компоненты. Этот стройматериал востребован в строительстве, производстве емкостей, из него сооружаются трубы, горки аквапарков и детские горки, а также другие конструкционные элементы. Стеклянное волокно в составе такого композита необходимо для армирования, за счет чего обеспечивается высокая прочность, хороший механические и физические параметры. За счет полимерных смол волокна наполнителя соединяются в монолит с высочайшей устойчивостью к механическим повреждениям, длительным сроком службы. Расскажем, что такое стеклопластик, где применяется этот материал, о методах формовки.

Что такое стеклопластик: свойства и применение

В производстве этого композиционного материала, в качестве наполнителя используются стеклянные волокна: нити, роввинги, маты, ткани, рубленые волокна. В качестве связующего используются разные смолы (кремнийорганические, эпоксидные, фенолформальдегидные), а также поликарбонаты, полиимиды.

В этом материале сочетаются высокие диэлектрические и прочностные характеристики, он обладает низкой плотностью и теплопроводностью, не боятся воздействия влаги, химических веществ, уф-лучей, перепадов температуры.

Что производят из стеклопластика

Этот композиционный материал распространен в разных сферах:

• Производство корпусов и элементов катеров, лодок, яхт.
• Изготовление рыболовных удилищ, основы для компьютерных плат.
• Производство корпусов и элементов самолетов, планеров.
• Производство кузовных элементов и обвесов для автомобилей.
• Изготовление химстойких емкостей, резервуаров, трубопроводов для взаимодействия с агрессивными средами.
• Изготовления корпусов ракетных двигателей, обтекателей антенн.

Стеклопластик: свойства и характеристики

У этого композиционного материала есть много плюсов, обуславливающие важность его применения в разных сферах. Рассмотрим важные характеристики:

• Низкая плотность. Стеклопластиковый материал имеет удельный вес, варьирующийся в больших пределах, начиная 400 кг/м3, заканчивая 1800 кг/м3. Средней приятной величиной плотности считается значение в 1100 кг/м3. В сравнении с металлами, этот показатель гораздо больше (сталь – 7800 кг/м3, легкий дюралюминий – 2800 кг/м3). При рассмотрении полимеров общего предназначения, показатель плотности равняется 900-1500 кг/м3 в случае полипропиленом, и 1800 кг/м3 в случае с некоторыми реактопластами. За счет такой легкости стеклопластик активно применяется в транспортной сфере, где нужно экономить горючее на транспортировку.
• Простота производства. Детали из стеклопластика производятся с помощью разных технологий. Зачастую для организации производства не требуются большие инвестиции в станочное оборудование и сырье. Самым простым способом выпуска продукции является ручная формовка. Для этого понадобится матрица, которая может быть металлической, пластиковой или деревянной, оснастка и несложные инструменты. Часто используются стеклопластиковые матрицы, которые имеют хорошую стойкость и длительный срок службы.
• Прозрачность. За счет применения специальных смол, можно производить прозрачные материалы. В сравнении с силикатным стеклом, оптические свойства изделий будут незначительно хуже, но на хорошем уровне.
• Эстетичность. В производстве этот композит при необходимости окрашивается в любой цвет или оттенок. При соблюдении технологии и дозированного добавления красителя, изделие будет сохранять стойкий цвет на протяжении всего срока эксплуатации.
• Устойчивость к воздействию коррозии. Композиционный материал является устойчивым к электрохимическому и химическому воздействию, за счет чего обеспечивается высокая коррозионная резистентность. За счет применения конкретных смол в качестве связующего для стеклоткани, производятся материалы, которые будут стойкими к щелочам и кислотам с высокой концентрацией.

Это далеко не все свойства стеклопластика. Материал имеет хорошие теплоизоляционные и физико-механические характеристики, высокие диэлектрические свойства.

Производство

Чаще всего, этот композиционный материал является листовым пластиком. В производстве используется метод горячего прессования полимерного связующего, которое смешивается со стеклотканью, либо стекловолокном. Они выступают в качестве армирующего элемента, наделяют продукт повышенными физическими и механическими характеристиками. Для изготовления такого пластика в промышленности используются разные виды полимерной смолы. Чаще всего применяются полиэфирные, винилэфирные и эпоксидные смолы.

Основные методы формования

Рассмотрим технологии, с помощью которых формируется композиционный материал, что предопределяет виды стеклопластика.

Ручная выкладка

Эта технология наиболее простая с учетом аппаратурного и технического оформления. Способ используется для производства изделий крупного размера, начиная строительными конструкциями и корпусами лодок, заканчивая кузовами транспортных средств. С помощью метода ручной выкладки можно создать такое крупногабаритное изделие как корпус тральщика, длина которого составляет 50 метров, а ширина равняется 8 метрам.

Благодаря использованию этой технологии исключена возможность регулировки содержания наполнителя. Из других минусов способа отметим большие затраты на ручной труд и производство материала. Изготовление стеклопластика с помощью этого метода – долгий процесс.

Плюсы:

• Универсальность. Появляется возможность производства изделий с любыми размерами и формами.
• Небольшой набор инструментов. Для производства понадобятся кисти, прикаточные валики, мерные сосуды.
• Возможность применения дешевых форм. Ввиду низких усилий при прикатке формируемого изделия рифленым валиком, нагрузка на формы будет небольшой. Это дает возможность использовать стеклопластиковые формы, которые многократно дешевле, в сравнении с формами для горячего прессования.

Технология напыления

Удобный метод, для реализации которого нужны специальные машины – установки для напыления смолы с наличием рубленного стеклоровинга. Это матричная технология, которая по факту, представляет усовершенствованный способ ручного формования. Зачастую, стекломат, применяющийся при ручном формовании в этом случае заменяется на непрерывное волокно, которое рубит установка.

В производстве используются разные материалы:

• Стеклоровинг.
• Катализатор/отвердитель.
• Ненасыщенная полиэфирная смола, в которую заранее вводится ускоритель.

Если для реализации производства используется надежное оборудование, технология способствует решению разных задач:

• Автоматизация процесса дозирования/смешивания отвердителя и смолы.
• В рабочем цикле не предусмотрена раскройка и выкладка стекломатериала.
• В рабочем цикле не предусмотрена ручная пропитка стекломатериала смолой.

Технология намотки

Способ предусматривает наматывание препрега на форму, которая представляет тело вращения. Технология используется для производства тел вращения:

• Трубы для отвода газов.
• Трубы для химической/нефтегазовой промышленности.
• Промышленные резервуары.
• Цистерны для ГСМ, воды, химически активной продукции.

Стеклопластиковые трубы и емкости обладают определенными плюсами, в сравнении с продукцией из традиционных материалов. Благодаря способу обеспечивается ориентированная структура изделия, можно производить продукцию с разными размерами, конфигурацией. Изделия небольшого размера могут иметь длину в 2-3 см, с диаметром 1-2 мм. Однако метод намотки также используется для производства больших изделий, таких как корпуса для маяков, ЖД-цистерн, судов.

Технология пропитки под давлением

Для изготовления деталей по этому методу применяются штампы, которые состоят из пуансона и матрицы. Ввиду того, что для такого производства нужны довольно дорогие ограничения и штампы, увеличивается себестоимость композитной продукции. Однако, технология распространена в композитной промышленности за счет таких плюсов:

• Изготовление сложных деталей (достижение экономии на сборке).
• Производство высокоточных деталей.
• Быстрое изготовление массивных деталей со сложной геометрией, толстыми стенами.
• Производство композитов с высокими механическими свойствами.
• Простота окрашивания поверхностей.
• Быстрота производства.

Технология прессования

В процессе производства стеклопластиковой продукции в больших объемах зачастую используется способ прессования. Это позволяет изготавливать стулья из пластика, товары для бытового применения, спортивный инвентарь. Технология предусматривает загрузку материала в форму и нагрев до заданных температур. После того как материал переходит в вязко-пластичное состояние, оказывается воздействие на него высокого давления. За счет этого обеспечивается равномерное распределение в форме, уплотнение, образование монолитной, окончательной структуры и формы. После производства стеклопластика, изделия не нужно охлаждать, они не подвержены деформациям под воздействием высоких температур.

Заключение

Мы рассмотрели свойства материала стеклопластик, разобрали методы формовки изделий. Стеклопластиковая продукция имеет высокую прочность и малый удельный вес, длительный сроком службы. Высокая стойкость к износу — гарантия того, что стеклопластик прослужит долго, при этом его эстетичность и эксплуатационные характеристики не пострадают.

В статье использованы фотографии с сайта http://s-stroit.ru.

Источник

Спасибо за интерес к публикации