Жидкое стекловолокно – конструкционная, ровинговая, армирующая и иные виды для авиации, судостроения, теплоизоляции и применения в быту, цены и технические характеристики

Стекловолокно — Википедия

Пучок стеклянных волокон (стекловолокно)

Стекловолокно́ (стеклонить) — волокно или комплексная нить, формируемые из стекла. В такой форме стекло демонстрирует необычные для себя свойства: не бьётся и не ломается, а вместо этого легко гнётся без разрушения. Это позволяет ткать из него стеклоткань.

Стекловолокна естественного происхождения встречаются в местах, где в прошлом происходили извержения вулканов, название данного вида волокон — волосы Пеле[1]. Волосы Пеле имеют химический состав базальтовых пород, имеют включения кристаллов и по физико-механическим свойствам не являются аналогами стекловолокна[2].

Стекловолокно экструдируют из расплава стекла специального химического состава. Экструзия, как и в других случаях, производится путём продавливания расплава через прядильные фильеры. Исходный продукт, как и в других областях производства химических волокон, получается в виде бесконечных элементарных волокон (филаментов), из которых далее в процессе переработки формируются или комплексные нити (диаметр филаментов 3—100 мкм (линейная плотность до 0,1 Текс)) и длиной в упаковке 20 км и более (

непрерывное стекловолокно), линейная плотность до 100 Текс, или в стеклянные ровинги (продукты линейной плотностью более 100 Текс). В этом случае, как правило, продукт перерабатывается в кручёные нити (ровинги) на крутильно-размоточных машинах. Данные полуфабрикаты далее могут быть подвергнуты любым формам текстильной переработки в кручёные изделия (нити сложного кручения, шнуры, шпагаты, канаты), текстильные полотна (ткани, нетканые материалы), сетки (тканые, специальной структуры).

Стекловолокно

Стекловолокна также могут выпускаться в дискретном (штапельном) виде. Также исходный стеклянный ровинг может быть переработан путём резки, рубки или разрывного штапелирования в дискретные (штапельные) волокна со штапельной длиной 0,1 (микроволокно) — 50 см, титр волокна в данном случае, как правило, ниже, чем филаментных нитей и соответствует диаметру 0,1—20 мкм. Основная масса штапельных стекловолокон перерабатывается в нетканые материалы (кардные, иглопробивные, нитепрошивные, стеклохолст) по различным технологиям (кардочесание, преобразование прочёса, иглопробивание, нитепрошивание, «вэт-лэйд»), стекловату, штапельную пряжу. По внешнему виду непрерывное стекловолокно напоминает нити натурального или искусственного шёлка, а штапельное — короткие волокна хлопка или шерсти.

Основная область применения стекловолокна и стеклотекстильных материалов, — использование в качестве армирующих элементов стеклопластиков и других композитов. Также стеклоткани могут самостоятельно использоваться в качестве конструкционных и отделочных материалов. В этом случае они зачастую подвергаются той или иной форме отделки, главным образом — пропитке связующим (латекс, полиуретан, крахмалы, смолы. прочие полимеры).

Непрерывное стекловолокно формуют вытягиванием из расплавленной стекломассы через фильеры (число отверстий 200—4000) при помощи механических устройств, наматывая волокно на бобину. Диаметр волокна зависит от скорости вытягивания и диаметра фильеры. Технологический процесс может быть осуществлён в одну или в две стадии. В первом случае стекловолокно вытягивают из расплавленной стекломассы (непосредственно из стекловарочных печей), во втором используют предварительно полученные стеклянные шарики, штабики или эрклез (кусочки оплавленного стекла), которые плавят в стеклоплавильных печах или в стеклоплавильных аппаратах (сосудах).

Производство штапельного стекловолокна

Штапельное стекловолокно формуют путём раздува струи расплавленного стекла паром, воздухом или горячими газами и др. методами.

Механические свойства волокон:[3]

Волокно Плотность, 103·кг/м3 Модуль растяжения, ГПа Предел прочности при растяжении, ГПа
E-стекло 2,5 73 2,5
S-стекло 2,5 86 4,6
Кремнезём 2,5 74 5,9

Свойства высокомодульных волокон и однонаправленных эпоксидных композиционных материалов:[4]

Тип волокон Марка волокна Свойства волокон длиной 10 мм Свойства композиционных материалов
σв E σв E σв / (pg), км
ГПа ГПа ГПа ГПа
Стеклянные ВМ-1 3,82 102,9 2,01 69,1 98
>> ВМП 4,61 93,3 2,35 64,7 114
>> М-11 4,61 107,9 2,15 72,6 98
Борные БН (сорт 2) 2,75 392,2 1,37 225,5 75
>> БН (сорт 1) 3,14 382,4 1,72 274,6 87
>> Борофил (США) 2,75 382,4 1,57 225,5 80
Органические СВМ 2,75 117,7 1,47 58,5 111
>> Кевлар-49 (США) 2,75 130,4 1,37 80,4 100

Объёмная доля наполнителя 60 %.

Механические свойства волокон:[5]

Марка стекла Плотность
ρ, 10−3 кг/м3
Модуль
упругости
Е, ГПа
Средняя
прочность на базе
10 мм, ГПа
Предельная
деформация
ε, %
Высокомодульное 2,58 95 4,20 4,8
ВМ-1 2,58 93 4,20 4,8
ВМП 2,46 85 4,20 4,8
УП-68 2,40 83 4,20 4,8
УП-73 2,56 74 2,00 3.6
Кислотостойкое 7-А
Физико-механические свойства стекла

На предел прочности на растяжение стёкол влияют микроскопические дефекты и царапины на поверхности, для конструктивных целей в основном применяют стекло с прочностью на растяжение 50 МПа. Стёкла имеют Модуль Юнга около 70 ГПа.

[3]

  1. ↑ Волосы Пеле // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  2. ↑ Аблесимов Н. Е., Земцов А. Н. Релаксационные эффекты в неравновесных конденсированных системах. Базальты: от извержения до волокна. — Раздел 6.1.1. Терминология. — М.: ИТиГ ДВО РАН, 2010.
  3. 1 2 Болтон У. Конструкционные материалы, металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты. Карманный справочник /Пер с анг. — М.: Додека-XXI, 2004. — 320 с. — (Карманный справочник). — ISBN 5-94120-046-3.
  4. Б. Н. Арзомасов. Конструкционные материалы. — Машиностроение, 1990. — 688 с. — ISBN 5-217-01112-2.
  5. Медведев В. В., Червяков А. Н. Обоснование выбора композиционного материала для корабельных виброизоляторов. Архивировано 23 декабря 2010 года.

Почему стоит выбрать утеплитель из стекловолокна

содержание

1. Заблуждения и мифы 

2. Производство и виды
3. Свойства
4. Плюсы и минусы стекловолокна
5. Виды и применение

заблуждения и мифы

Ещё 20 лет назад качество стекловаты было сомнительным. Работать с ней было сложно и небезопасно из-за высокой ломкости волокон. К серьёзным последствиям для здоровья могло привести попадание осколочной пыли в лёгкие, глаза и на кожные покровы.

С развитием технологий ситуация радикально изменилась. Можно сказать, что современное стекловолокно и советская стекловата — это два разных материала. Основными его свойствами сегодня являются пластичность и прочность. Прикасаться к рулону голыми руками можно без негативных последствий. Разумеется, это не отменяет рекомендации заниматься монтажом такого утеплителя в спецодежде.

Если у вас всё же есть некоторые сомнения, попробуйте сравнить на ощупь образцы из базальта и новое стекловолокно. Последнее окажется более гладким и мягким, почти как натуральный хлопок. А вот базальт оставит на пальцах крошки, пусть даже и очень мелкие. От себя добавим, что мы такой эксперимент проводили и уверенно заявляем: стекловата не колется, чего не скажешь о некоторых шерстяных свитерах.

производство стекловолокна

Стекловату делают из песка и известняка, а также путём переработки осколков стекла.

Последовательность производства: волокно → нити → полотно.

Существует два метода изготовления стекловаты: непрерывный и штапельный.

Их сходство ограничивается первым производственным этапом. Сырьё плавят до состояния вязкой массы, которая затем просачивается сквозь микроскопические отверстия в дне печи, фильеры. При непрерывном методе полученные тончайшие волокна обрабатываются специальными растворами, выравнивающими поверхность. Химическая обработка позволяет обезопасить нити от влияния окружающей среды и формирует из них пряди. Штапельный метод подразумевает воздействие на нити горячего воздуха, пара или газа на втором, и смол на третьем этапе. Проще говоря, стекловолокно, изготовленное непрерывным способом — более прочное и более влагостойкое. Зато лучшие теплоизолирующие характеристики, в силу структуры, у штапельной стекловаты.

Сравнительно новая тенденция настоящего времени — использование акрила в качестве связующего вещества. С его помощью процесс производства и эксплуатации становится безопасным и экологичным. Акрил используется в линейках продуктов, которые позиционируются как гипоаллергенные, в связи с чем оптимальны для детских комнат и больниц.

свойства стекловолокна

  • Прочность
    И крайне высокие армирующие свойства
  • Небольшой вес
  • Термостойкость
    Способно сохранять свою структуру при сильном нагревании, в отличие от органических материалов.
  • Теплоизоляция
    Это свойство напрямую зависит от плотности материала. Чем она ниже, тем теплее будет в помещении. 
  • Звукоизоляция
  • Химическая устойчивость
    Не реагирует с различными веществами
  • Устойчивость к вибрациям
  • Упругость
    Сгибается без деформации
  • Экологичность
    Современные качественные составы для обработки стекловаты безопасны для человека. Кроме того, материал не подвержен плесени. 

плюсы стекловолокна

  • Удобно перевозить и хранить
    Особенности материала, такие как гибкость и прочность, позволяют свернуть его в рулон без последующей деформации.
  • Простота монтажа
    Можно устанавливать утеплитель самостоятельно, главное — иметь под рукой спецодежду и очки.
  • Невысокая цена
    Стекловолокно — самый экономичный вариант утеплителя и звукоизолятора. 

минусы стекловолокна

  • Гигроскопичность
    Среднестатистическое стекловолокно способно поглощать воду в достаточном для дальнейшей усадки материала количествах. При этом теплоизоляционные свойства будут снижаться. Избежать негативных последствий можно, используя пароизоляционную плёнку: её размещают с обеих сторон панелей.
    Этот недостаток не касается некоторых современных материалов. К примеру, запатентованная технология производителя URSA, Water Guard, обеспечивает высокий уровень защиты от влаги. Если в процессе установки утеплитель намокнет, на его качестве это не скажется. Однако на постоянное воздействие влаги или пара материал всё же не рассчитан.
  • Горючесть
    Сырьё, из которого производится стекловолокно, не воспламеняется. Однако связующее вещество, которое применяют при стандартной обработке, способно воспламеняться. Впрочем, это касается всех типов утеплителей, в том числе базальтовых. 

виды и применение

Вид стекловаты определяется на основе диаметра поперечного сечения волокон.

Ультратонкое стекловолокно — не более 1 мкм. Применяется для изготовления волоконно-оптических кабелей в телекоммуникациях, в том числе межконтинентальной телефонии, самолётных и корабельных системах.

Супертонкое стекловолокно — 1–3 мкм. Служит тепло– и шумоизоляционным материалом при строительстве.

Тонкое стекловолокно — 4–12 мкм. Используется в качестве тепло– и гидроизоляции.

Утолщённое стекловолокно — 12–25 мкм. Применяется в производстве армирующих сеток для штукатурных работ.

Толстое стекловолокно — 25 мкм и более. Используется для теплоизоляции и армирования водопроводных труб большого диаметра.

В связи с высоким качеством современной стекловаты, её применение не ограничивается строительством, авиацией и судостроением. Существует целый ряд областей, которые используют стекловолокно, чем подтверждают его безопасность для человека:

  • Сантехника
    Стекловолокном укрепляют поддоны душевых кабин, биотуалеты и т.д.
  • Ортопедия
    Протезы, костыли и трости, изготовленные из стекловолокна представляют собой прочные конструкции с приемлемой ценой.
  • Товары для спорта и активного отдыха
    Вёсла из стекловолокна прочные, лёгкие и не скользят в руке. Удилища — неприхотливы в эксплуатации и стоят недорого.
  • Стоматология и ортодонтия
    Стекловолокно служит материалом для пломб и несъёмных протезов.

наши рекомендации

При выборе стекловолокна в качестве звуко– и теплоизолятора стоит учитывать, что материал высокой плотности хуже сохраняет тепло. К тому же, высокоплотная стекловата (от 30 кг/м3) стоит дороже. 

Области, где стекловата подойдёт лучше всего — кровельные и внутренние работы. Для фундамента и фасадов, которые требуют от материала большей плотности, она не подходит: стекловолокно будет сложнее установить, но, главное, оно обойдётся значительно дороже, а тепла сохранит меньше.

В нашем интернет-магазине вы можете купить стекловолокно по сниженной цене. 

О стеклопластике - просто. Применение и технологии

Стеклопластик - самый популярный материал тюнинговиков всего мира. Дело в том, что, в отличие от всех иных материалов, стеклопластиковые детали можно изготовить чуть ли не в гараже на коленках. Дерево, в принципе, также не требует дорогого оборудования и специальных помещений, но изготавливать бампер или крыло из дерева более чем странно.

Стекловата используется людьми с начала прошлого века. Стекловолокно появилось лишь в 40-х годах. Этот материал уже давно применяется при строительстве лодок. Стеклопластик - достаточно универсальный материал. Можно изготовить тоненькую декоративную накладку или бампер, которым можно будет снег во дворе разгребать. Были прецеденты, когда в автомобиль с кузовом, изготовленным из стеклопластика, врезались простые, "стальные" автомобили и результат был не в пользу последних. Конечно, речь идет о специальных деталях, где осуществляется специальное упрочнение, но в любом случае стеклопластиковые детали - достаточно крепкая штука.

Что же такое стеклопластик? Если просто, то этот материал представляет собой стекловолокно, пропитанное некой смолой. Смолы бывают разные, для разных условий работы и необходимых характеристик готового изделия. Есть смолы, которые застывают при комнатной температуре, а есть такие, которым необходим нагрев. Смола и специальный катализатор (отвердитель) тщательно смешиваются в определенной пропорции, и затем этим составом пропитывается полотно, состоящее из особых стекловолокон. Сама смола достаточно хрупкая штука, и именно стекловолокно придает ей необходимую прочность и гибкость. Для получения изделий из стекловолокна часто приходится изготавливать специальные матрицы, но об этом далее.

Очень важно правильно подобрать пропорции смолы и катализатора. Если переборщить с последним, то смола застынет раньше, чем вы сможете закончить работу. Если недолить, то смола будет сохнуть слишком долго.

МАТЕРИАЛЫ

Смола, в принципе, вещь стандартная, но смолы разных фирм могут довольно сильно отличаться друг от друга по качеству. На свойства смол и на их рабочие параметры довольно сильно влияют температурные характеристики помещения, в котором производятся работы, и его проветриваемость.

Порой для лучшего застывания матрицу с изделием помещают в специальную сушильную камеру. Это помогает значительно ускорить процесс получения готового изделия. Самые прочные изделия изготавливаются в автоклавах под большим давлением и высокой температурой.

Как было сказано выше, смолы - не столь крепкий материал, и стекловолокна выступают в качестве армирующего материала. Стекловолокно бывает различным и по толщине, и по структуре. Есть два основных типа: стекломат и стеклоткань. Стекломат состоит из хаотично расположенных волокон, а стеклоткань выглядит как обычная ткань. Наибольшее упрочнение дают различные марки стеклотканей. Стекломаты дают меньшую прочность, но они более легки в обработке и по сравнению со стеклотканью лучше повторяют форму матрицы.

Стекломат может быть очень тонким, воздушным (такой материал называют стек-ловуалью), а бывает толстым, как одеяло. Стекломаты различаются по толщине и плотности, но разделяют их по весу одного квадратного метра материала в граммах: 300, 450, 600, 900. Стекловуаль с плотностью 32 г/кв.м позволяет вывести поверхность очень высокой сложности, с большим количеством граней и резких переходов. Толстый мат (600 или 900) позволяет набрать толщину изделия и добиться необходимой прочности. Стоит отметить, что при создании толстых изделий работа проходит в несколько этапов. Выкладывается несколько листов для получения первого слоя и дается время на застывание. Затем дополнительно, уже на твердую поверхность, укладываются дополнительные листы мата для придания необходимой толщины. Если попытаться уложить сразу все слои, то велика вероятность, что готовое изделие покоробится, стянется.

Стеклоткани (иногда за характерное плетение их называют "рогожей") бывают разной толщины. Эти ткани также используются для придания жесткости и объема готовому изделию. Как и любая ткань, стеклоткань неодинаково работает при разнонаправленном растяжении. Поэтому для придания необходимой жесткости стеклоткань укладывается под разными углами. Качество стекловолокна также играет немаловажную роль. Оно должно хорошо пропитываться смолой и удерживать ее между волокнами.

Для придания изделиям с большими плоскостями прочности и стабильности, а также для снижения массы готового изделия применяются специальные вставки из нетканых материалов. Это материал из непрерывного полиэфирного волокна, содержащий в своей структуре микробаллоны. Он укладывается между несколькими слоями стекломата. Зачастую он вклеивается лишь армирующими полосками, а не большими полотнищами. К слову о прочности. Как это ни странно прозвучит, но чем меньше смолы в стекловолокне (при условии его полной пропитки и отсутствии пузырьков), тем прочнее будет готовое изделие и тем меньше окажется и его вес.

Часто можно услышать об автомобилях со стеклопластиковыми кузовными элементами, что они стойки к царапанью, так как окрашены в массе. Это не совсем так. Поцарапать их можно, но цвет сохранится. Происходит это потому, что при изготовлении деталей с качественной поверхностью поначалу в матрицу наносится декоративный слой гелькоута. Этот полиэфирный состав и освобождает изделия от дальнейшей покраски. Его можно подобрать по цвету или создать свой оттенок колеровочными составами. Кроме того, гелькоутный слой увеличивает срок службы изделия, защищает от воздействий окружающей среды и скрывает структуру стеклопластика. После того как гелькоут затвердел, укладывается стекловолокно и смола. Готовое изделие будет иметь ровную (зависит от качества матрицы), нужного цвета поверхность.

В этом процессе кроется один важный момент. Если слой гелькоута будет в одном месте слишком тонкий, то может случиться следующее: или в этом месте будет просвечивать структура стекловолокна, или гелькоут может вообще отойти и сморщиться. Поэтому крайне важно пользоваться правильными материалами и следовать технологии. Для равномерного нанесения гелькоута часто используют не кисти, а краскопульты. Так удается значительно сократить количество брака. Но для распыления гелькоут должен быть более жидким, чем для ручного нанесения.

МАКЕТ И МАТРИЦА

Для изготовления изделия из стеклопластика первое, что необходимо, - создать его макет. Собственно, макет нужен всегда, но при одноразовой работе иногда удается укладывать стеклоткань на временные распорки. Этот подход срабатывает только тогда, когда нет необходимости в создании качественной поверхности. К примеру, очень часто при изготовлении новых дверных панелей основу изготавливают из стеклопластика прямо на двери, защитив ее предварительно пленкой бумажного скотча, полиэтилена, воска и т. п. Плохое качество поверхности в данном случае мало кого волнует, так как затем на эту прочную стеклопластиковую корку клеится пористый материал, а на него кожа, ткань или что-то другое. Технология изготовления кузовных и декоративных изделий из стеклопластика и тех предметов, которые будут тиражироваться, несколько сложнее. Здесь не обойтись без макетирования и матрицирования.

Макет будущего изделия может быть изготовлен различными способами: фанера, пластилин, пенопласт и т. д. От того, насколько правильно сделан макет, будет зависеть качество будущих изделий. Более того, если необходимо, чтобы у детали, которая будет затем создаваться, была идеально ровная поверхность, над ее качеством придется поработать уже на макете. Чем более гладким и ровным будет макет, тем меньше работы потребуется потом, при изготовлении и доведении матрицы.

Еще до создания макета необходимо понять, можно ли изготовить деталь целиком или нет. Дело в том, что при работе со стеклопластиками и другими подобными материалами необходимо, чтобы готовую деталь после застывания можно было вытащить из матрицы, ничего не повредив при этом. Возможно, деталь будет иметь такую форму, что ее придется изготавливать из нескольких частей, а затем скреплять их друг с другом, но выклеить шар через угольное ушко вряд ли получится.

Матрица создается по макету. Это самый ответственный момент. Прежде всего макет вощится, т. е. покрывается тонким слоем воска. Эту процедуру можно сравнить с полировкой автомобиля. После того как макет подготовлен, на него наносится слой специального матричного гелькоута. Это покрытие в дальнейшем позволит вывести поверхность матрицы практически до зеркального блеска. Матричный гелькоут гуще, чем обычный, и ложится более толстым слоем.

После того как встанет этот слой, начинается укладывание стекломата. Сначала -тонкая стекловуаль. Она позволит точно повторить все изгибы и контуры макета. Далее желательно дать подсохнуть первому слою. Затем уже можно выложить еще несколько слоев более толстого мата, но сразу набирать толщину не стоит, иначе матрицу может повести (изогнуть и покоробить). При создании матриц на простые детали можно упростить процедуру. Тут главное - опыт.

Если матрица будет разъемной, то при ее изготовлении делаются специальные перегородки вокруг макета, разделяющие его на сегменты. Выложив основной, после его застывания перегородки вынимаются и, обработав кромки первого сегмента матрицы, выкладываются остальные. Для правильного позиционирования сегментов друг относительно друга в первом при формовании делаются специальные ямки. Когда будут формоваться следующие сегменты, эти ямки будут заполнены смолой и стекловолокном, и появятся бугорки. Эти пары и позволят при будущем использовании правильно скрепить различные части матрицы воедино. Для скрепления сегментов матрицы в ребрах всех отдельных частей сверлятся отверстия под крепежные болты. Для того чтобы матрица была прочной и хорошо держала форму, после ее изготовления, прежде чем вынуть макет, к матрице приформовывают ребра жесткости. В зависимости от ее размеров это может быть прочный стальной каркас или небольшие фанерные или деревянные ребра. Готовая матрица, если макет был изготовлен аккуратно, может и не потребовать дополнительной обработки, но зачастую приходится выводить поверхности, шлифовать и полировать матрицу до блеска. Только тогда можно получить идеальную деталь. А к кузовным элементам вообще нужно особое внимание.

Затем начинается долгий процесс вощения. Матрицу приходится тщательно натирать воском несколько раз с перерывами. Воск нужно не просто намазывать, а растирать до получения тонкой, гладкой, невидимой пленки. Если этого не сделать, то поверхность готового изделия будет не гладкой, а шершавой.

После, а порой и вместо вощения иногда используют специальные жидкости, которые, высыхая, создают пленочное покрытие, предотвращающее попадание смолы или гелькоута на матрицу, чего никак нельзя допускать. Как нельзя и царапать ее поверхность. В противном случае смола может "намертво" прирасти к матрице, и тогда процедуру шлифовки, полировки и вощения придется повторять снова. Порой используют особые составы, обработав которыми матрицу можно снимать с нее до 100 изделий, но старый добрый воск всегда остается самым понятным и надежным средством.

Процесс создания матрицы, описанный выше, является довольно распространенным вариантом, используемым в большинстве тюнинговых фирм, но это не означает, что нет иных способов. Существуют компьютерные технологии, станки с ЧПУ, позволяющие по виртуальной модели вырезать из любого материала любой макет или уже готовые пресс-форму или матрицу. Но это уже промышленный, не гаражный уровень.

Собственно, далее можно приступать к изготовлению деталей. Слой гелькоута в принципе не обязателен, но, во-первых, он придает более законченный вид готовому изделию, а будучи цветным, позволяет сэкономить на покраске или вообще от нее отказаться, а во-вторых, он защищает матрицу от стекловолокна, которое на самом деле очень даже абразивно, т. е. царапает.

ТЕХНОЛОГИИ

Технологий производства изделий из стекловолокна существует несколько. Стоит сразу оговориться, что эти методы используются и при работе с другими армирующими материалами, такими, как карбон, кевлар, другие тканые материалы и их сочетания.

Ручное (контактное) формование. Этот способ самый простой и дешевый (если не считать затрат на квалифицированную рабочую силу). Пропитка стекловолокна осуществляется валиком или кистью, которые должны быть стойкими к смолам. Волокно или сразу укладывается в форму, или уже после пропитки. Обработка стекловолокна разбивочными валиками способствует лучшему распределению смолы между волокнами. Затем укаточными валиками производят окончательную укатку стеклоткани, выдавливая пузырьки воздуха и равномерно распределяя смолу по всему объему. Крайне важно не допустить, чтобы под слоем стеклоткани оставались пузырьки воздуха. Если изделие застынет с таким браком, это место будет ослаблено вплоть до возможного сквозного продавливания. Такие брачки также могут помешать дальнейшей обработке изделия, потребовать его восстановления или полной замены. В любом случае будут затрачены дополнительные материалы, труд, а также деньги.

Ручной метод может быть несколько механизирован. Существуют смесители, подающие смолу с катализатором через валик, и иные приспособления. Но укатывать все равно приходится своими руками.

Достоинство ручного метода вполне очевидно: просто и дешево. Но любая экономия может иметь и обратную сторону. Качество готовых изделий очень сильно зависит от квалификации рабочих. И условия труда при таком подходе довольно вредные. Кроме того, очень сложно добиться большой производительности. Однако для небольших фирм и малых объемов работы этот метод самый подходящий.

Метод напыления рубленого ровинга. Этот подход куда более технологичен. В нем используется не стекловолокно, а стеклонить, которая подается в измельчитель специального пистолета, где рубится на короткие волокна. Затем пистолет "выплевывает" их вместе с порцией смолы и катализатора. В воздухе все смешивается и наносится на форму. Но после этой процедуры все равно массу необходимо прикатать, чтобы удалить пузырьки. Далее отвердевание происходит как обычно.

Такой способ выглядит очень заманчиво и просто. Казалось бы, стой и поливай из шланга. Но есть один существенный недостаток, из-за которого этот способ не столь популярен, - слишком большой расход смолы. Изделие получается очень тяжелым, и, так как волокна не переплетены друг с другом, механические свойства такого стеклопластика несколько хуже. Кроме того, к вредным парам смол подмешивается взвесь мелких частиц стекла от измельчителя, очень вредных для легких человека.

Метод намотки. Этот специфический метод предназначен для изготовления пустотелых круглых или овальных секционных компонентов, типа труб или резервуаров. Таким образом делаются парусные мачты, удочки, рамы велосипедов, глушители автомобилей и т. д. Стекловолокна пропускаются через ванну со смолой, затем через натяжные валики, служащие для натяжения волокна и удаления излишков смолы. Волокна наматываются на сердечник с необходимым сечением, угол намотки контролируется отношением скорости движения тележки к скорости вращения. Как намотка нитки на шпульку швейной машинки. В результате получаются крепкие и легкие изделия.

И достоинства, и недостатки этого метода очень близки. Им не сделать автомобильное крыло, но сделать мачту корабля или даже кардан другими способами не менее сложно.

Метод препрегов. В данном случае используются не отдельные смола и ткань, а так называемые препреги - предварительно пропитанная смолами стеклоткань. Стекловолокно предварительно пропитывается предката-лизированной смолой под высокой температурой и большим давлением. При низких температурах такие заготовки могут храниться недели и даже месяцы. При этом смола в пре-прегах находится в полутвердом состоянии. При формовании препреги укладываются в матрицу и закрываются вакуумным мешком. После нагрева до 120-180°С смола переходит в текучее состояние, и препрег под действием вакуума принимает нужную форму. При дальнейшем повышении температуры смола застывает.

Вся проблема этого метода в необходимости нагревательного оборудования, особенно автоклава. По этой причине изготавливать большие детали очень сложно. Но и плюсы очевидны. Использование вакуума позволяет значительно снизить вероятность появления воздушных пузырьков и существенно сократить долю смолы в готовом изделии.

Существуют и иные технологии - пултрузия, RFI, RTM и др. - практически на все случаи жизни. Выбор той или иной технологии зависит от необходимых объемов, сложности изделия и количества денег у организатора такого производства.

ВЫВОДЫ

Что дает стеклопластик? Прежде всего - вес. И хотя для создания по-настоящему крепких деталей порой приходится делать их толстыми, а это лишние килограммы, но, в отличие от стали или алюминия, стеклопластик способен возвращаться в исходную форму после ударов, не повлекших за собой разрушения элемента. И при ремонте деталей из стеклопластика понятие "кузов-ня" приобретает несколько иной смысл. Незначительные трещины могут быть заклеены изнутри смолой, с наложением листа стеклоткани или мата. Большие повреждения можно восстановить, уложив деталь снова в матрицу и восстановив по порядку нужный сегмент. Но такой способ может не дать хорошего качества, и велика вероятность повреждения матрицы, а этого никак нельзя допускать. Проще сделать новый элемент. Хотя стеклопластиковые детали можно восстанавливать и старым способом: шпаклевка, шпатель, шкурка и вода.

К недостаткам следует отнести высокую стоимость материалов. Но что самое плохое -большая токсичность. При работе с этим материалом крайне важно соблюдать технику безопасности. Желательно пользоваться респиратором, поскольку пары эпоксидных смол совсем небезвредны. Как бы то ни было, стеклопластик и по сей день остается самым популярным материалом мирового тюнинга. И хотя разнообразные кевлары, карбоны, пенополиуретаны, базальтовое волокно и т. п. начинают все сильнее его теснить, думается, что стеклопластик еще долго будет востребован.


Стеклопластик — Википедия

Стеклопла́стик — вид композиционных материалов — пластические материалы, состоящие из стекловолокнистого наполнителя (стеклянное волокно, волокно из кварца и др.) и связующего вещества (термореактивные и термопластичные полимеры).

Стекловолокно

Стеклопластик — материал с малым удельным весом и заданными свойствами, имеющий широкий спектр применения. Стеклопластики обладают очень низкой теплопроводностью (примерно, как у дерева), прочностью как у стали, биологической стойкостью, и атмосферостойкостью. Подвержен влагонасыщению и водонасыщению, истираемости.

Стеклопластики уступают стали по абсолютным значениям предела прочности, но в 3,5 раза легче её и превосходят сталь по удельной прочности. При изготовлении равнопрочных конструкций из стали и стеклопластика стеклопластиковая конструкция будет в несколько раз легче. Коэффициент линейного расширения стеклокомпозита близок к стеклу (составляет 11-13‧10⁻⁶ 1/°С), что делает его наиболее подходящим материалом для светопроницаемых конструкций. Плотность стеклопластика, полученного путём прессования или намотки, составляет 1,8-2,0 г/см³.

До недавнего времени стеклопластики использовались преимущественно в самолётостроении, кораблестроении и космической технике. Широкое применение стеклопластиков сдерживалось, в основном, из-за отсутствия промышленной технологии, которая позволила бы наладить массовый выпуск профилей сложной конфигурации с требуемой точностью размеров. Эта задача успешно решена с созданием пултрузионной технологии. Существуют достаточно много методов, позволяющих массово производить стеклопластиковые изделия различной конфигурации, необязательно профили — например, RTM, вакуумная формовка. [источник не указан 3800 дней]

Стеклопластики являются одним из самых доступных и недорогих композиционных материалов. Основные затраты при производстве изделий из стеклопластика приходятся на технологическое оборудование и рабочую силу, затраты на которую велики за счет трудоёмкости и больших временных затрат на производство. Соответственно, на данный момент изделия из стеклопластика проигрывают по цене изделиям из металла из-за трудоёмкого и длительного процесса выклейки стеклопластиковых деталей, что вызывает большие затруднения при массовом производстве. Наиболее выгодно использование стеклопластика при мелкосерийном производстве. Крупносерийное производство становится более выгодным при использовании вакуумного формования. Также выгодным может быть и контактное формование, в случае если цена рабочей силы невелика.

Стеклопластик красится, декорируется, покрывается плёнками ПВХ и натурального шпона, прекрасно поддаётся всем видам механической обработки (сверлится, пилится и т. п. — однако при этом образуется крайне канцерогенная пыль, легко въедающаяся в кожу, что требует тщательной защиты задействованного персонала). Стеклопластик имеет удовлетворительную атмосферостойкость при условии наличия защитного покрытия, однако плохо переносит абразивный износ (например, от летящего с дороги песка), достаточно хрупок и с годами может деформироваться.

[источник не указан 3800 дней]

Макетная плата на стеклотекстолите.

Из стеклопластиков производят следующие изделия: дверные, оконные и другие профили, бассейны, купели, водные аттракционы, водные велосипеды, лодки, рыболовные удилища, таксофонные кабины, кузовные панели и обвесы для грузовых и легковых автомобилей, корпуса планеров и легкомоторных самолётов, диэлектрические лестницы и штанги для работ в опасной близости от конструкций под напряжением.

Очень удобно, что стеклопластик можно производить любой формы, цвета и толщины.

Стеклопластик — один из наиболее широко применяемых видов композиционных материалов. Из стеклопластиков в частности изготавливают трубы, выдерживающие большое гидравлическое давление и не подвергающиеся коррозии, корпуса ракетных двигателей твёрдого топлива (РДТТ), радиопрозрачные купола и обтекатели различных антенн, лодки, корпуса маломерных судов и многое другое. В США начало широкого применения конструкционных стеклопластиков было инициировано осуществлением программы «Поларис» во второй половине 1950-х годов — программы создания первой твердотопливной ракеты ВМФ США для подводного старта.

Трубы и трубчатые конструкции получают намоткой пропитанного связующим (смола + отвердитель + модифицирующие добавки) стекловолокна, на вращающуюся оправку (чаще всего стальную) с последующим отверждением и распрессовкой (снятием намотанной трубы со стальной оправки). Если диаметр трубы большой, то технически и экономически целесообразно использовать стеклопластиковую оправку.

Стойкость к действию химикатов и эксплуатационные показатели стеклопластика продемонстрированы за прошедшие 60 лет успешным использованием разнообразных изделий из композитов в сотнях различных химических сред. Практический опыт был дополнен систематической оценкой соединений, подвергнутых воздействию большого количества химических сред в лабораторных условиях.

Стеклопластиковые корпуса моделей судов, самолётов, машин и т. п. можно вручную изготавливать из эпоксидного клея и стеклоткани в условиях кружка или детской мастерской, что довольно часто практикуется в домах детского творчества.

Листовой стеклопластик заводского изготовления известен как стеклотекстолит, он широко используется в электротехнике в качестве основы для печатных плат.

Стеклопластики особых сортов используются в составе композитной брони танков и прочей военной техники.

Жилищное строительство[править | править код]

Стеклопластик также используется на рынке жилищного строительства для производства кровельных ламинатов, дверей, раздвижных конструкций, навесов, окон, дымоходов[источник не указан 2062 дня], порогов. Использование стекловолокна для этих приложений обеспечивает гораздо более быстрый монтаж в связи с уменьшением веса, скорости обработки и жёсткости конструкций. Использование специальных смол делает конструкции из стеклопластика экологичными и негорючими. С появлением высокотехнологичных производственных процессов увеличился объём стекловолоконных панелей, которые могут быть использованы в конструкции стен домов. Эти панели могут быть сделаны с соответствующей изоляцией, которая снижает потери тепла. Также для бетона используется стеклопластиковая арматура.

Изделия из химически стойкого стеклопластика[править | править код]

  • напорные и безнапорные трубопроводы для транспортировки агрессивных жидкостей и сред;
  • ёмкости — как горизонтальные, так и вертикальные — для хранения и транспортировки агрессивных жидкостей;
  • желоба для подачи электролита;
  • секции охлаждающих градирен, напорные коллекторы;
  • газоотводящие стволы дымовых труб;
  • скрубберы, абсорберы, циклоны, аппараты Вентури;
  • колонные аппараты, регенерационные колонны, корпуса электрофильтров;
  • травильные, гальванические и электролизные ванны;
  • вентиляционные системы для удаления паров вредных веществ от технологического оборудования;
  • корпуса различного оборудования.

Изделия из рулонного стеклопластика марки РСТ[править | править код]

Рулонные стеклопластики марки РСТ, представляющие собой гибкий листовой материал, изготавливаемый из стекловолокнистых нетканных материалов и тканей с массой на единицу площади от 100 до 850 г/м2 и полимерного связующего с добавками, и предназначенный для применения в качестве покровного слоя теплоизоляции трубопроводов, находящихся внутри и вне помещений при температуре окружающей среды от минус 40º до плюс 60º С.

Покровный слой из рулонного стеклопластика марки РСТ в последнее время нашел широкое распространение. Рулонный стеклопластик укладывают по выравнивающему слою из жестких рулонных материалов. Для выравнивающего слоя применяют рубероид или пергамин (при укладке в помещении). Если к покровному слою предъявляют требования пожаробезопасности, в качестве выравнивающего слоя рекомендуется применять асбестовый или базальтовый картон, который укладывают по изоляции насухо с нахлесткой 50 мм. Крепят выравнивающий слой скобами из проволоки диаметром 2 мм, располагая их через 200 мм, кольцами из проволоки или прорезиненной лентой.

Рулонный стеклопластик укладывают спирально (на трубопроводах диаметром изоляции до 200 мм) или отдельными полотнищами (на трубопроводах с диаметром изоляции более 200 мм) с нахлесткой не менее 50 мм по продольным и поперечным швам. Швы проклеивают лаком марки ХВ - 784 или аналогичным материалом. При прокладке трубопроводов на открытом воздухе и в прохладных каналах стеклопластик дополнительно закрепляют бандажами из упаковочной ленты сечением 0,7х20 мм через 350 – 500 мм, причем бандажи устанавливают также по поперечным швам. При прокладке трубопроводов в помещении стеклопластик дополнительно не крепят. При прокладке в непроходных каналах выравнивающий слой не устанавливают, швы не проклеивают.

Ссылка на источник – справочник строителя «Тепловая изоляция». Под редакцией Кузнецова Г.Ф.  4 - е издание дополнительное и переработанное. Москва «Стройиздат» 1985г. С. 163 - 165.

  • А.И. Преображенский, СТЕКЛОПЛАСТИКИ – СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИИ - Главный механик № 5, 2010
  • Рынок стекловолоконных композитов (для журнала "Мир композитов"), 2009
  • Michael Lamm, The Fiberglass Story, Invention & Technology, Spring 2007, Volume 22, Issue 4 {{ref-en}

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *