Стеклопластик

Это композитный материал, по прочности сравнимый с металлом, но вместе с тем значительно легче. Удельный вес стеклопластиков в среднем в 4 раза меньше, чем черных и цветных металлов, в 1,5 раза меньше, чем дюралюминия. В отличие от металла стеклопластик не подвергается коррозии, он не гниет, как древесина и не требует регулярной окраски. Стеклопластик стоек к любому морозу и теплу до 100 °С. Повышение теплостойкости достигается использованием специальных термостойких смол. Защитно-декоративное покрытие формируется вместе с материалом и обладает превосходной цветовой устойчивостью, высокой ударной прочностью, защищает стеклопластик от старения, воздействия УФ-лучей и воды. Благодаря его использованию достигается высокое качество поверхности материала, а широкая цветовая гамма позволяет получить стеклопластик любого цвета.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Свойства стеклопластика

Стеклопластики относятся к категории композиционных материалов универсального применения. Обладая большой прочностью и низкой теплопроводностью, стеклопластик востребован при строительстве самолётов, яхт и катамаранов, изготовлении деталей для автомобилей, широко используется для изготовления труб, столбов и опор различного назначения. Наполнительным компонентом в составе стеклопластиковых материалов служат стеклянные волокна, используемые в виде нитей, тканей, лент. Связующим компонентом служит полиэфирная или эпоксидная смола. Химическая инертность формирующего структуру стекловолокна, наделила стеклопластиковые изделия биологической и антикоррозионной стойкостью. При этом стеклопластики лишены главного недостатка, свойственного термопластичным полимерам (ПВХ, полиэтилен, полистирол) — плавления при температурах, превышающих 150-200°С.

По виду исполнения изделия из стеклопластика подразделяются

Формование

Изделия, полученные контактным формованием с использованием ручного формования, вакуумной инфузии и напыления.

подробнее

Намотка

Технология намотки используется для крупносерийного производства изделий, имеющих форму тел вращения.

подробнее

Контактное формование

Для изделий, полученных контактным формованием характерны следующие факторы:

Большие временные затраты на изготовление и доработку после формования; высокая стоимость рабочей силы; зависимость качества изделия от человеческого фактора (то есть, от уровня квалификации исполнителя. Технологии контактного формования стеклопластиков являются малопроизводительными, но они необходимы для постройки габаритных изделий, сложных трёхмерных моделей или эксклюзивных конструкций. В группу изделий, получаемых контактным формованием, входят корпуса лодок и катеров, кабины, крылья и внутреннее оснащение автомобилей, малые архитектурные формы и инвентарь для аттракционов. На их стоимость существенно влияет цена шаблона-матрицы, на которую будет укладываться стекловолокно. Простейшие матрицы из стеклопластика для ручной формовки оцениваются в пределах 30-50 у.е., цена сложных шаблонов-матриц для вакуумной инфузии превышает 1000 у.е. Для крупногабаритных изделий стоимость изготовления из стеклопластика составляет 300-2000 руб./кв. м.

Производство по технологии намотки

Практически вся номенклатура представлена следующими группами изделий:

• стеклопластиковыми трубами, постепенно вытесняющими физически изношенные и морально устаревшие стальные и чугунные коммуникации;
• цистернами, баками, пожарными резервуарами для воды, топлива и другими видами ёмкостей технического предназначения;
• корпусами, обтекателями, фюзеляжами для авиационной и космической техники.

Виды стекловолокнистых наполнителей

Термин «стеклопластики» образован от англ. «Fiber Glass» — дословно «стекловолокно». Однако обиходная речь трансформировала этот термин в качестве названия стекло-наполненных пластиков, в которых наполнителями служат различные стекловолокнистые материалы.

По аналогии с железобетоном, стекловолокна выполняют функции арматуры, обеспечивающей жёсткость структуры и прочность, а синтетические смолы связывают нити наполнителя в единую матрицу, создавая монолитную структуру.
Первичное стекловолокно формуют в виде непрерывной стеклонити.
После дальнейшей переработки создаётся продукция, которая будет уже непосредственно применяться в качестве наполнителя при формовании стеклопластиковых изделий.

Связующие смолы для стеклопластика

Для объединения армирующих стеклонитей, лент и тканей в монолитную матрицу используются связующие составы на основе синтетических веществ. По своей сути стеклопластик представляет армированную и полимеризованную смолу. Связующие составы не способны проникать в структуру стекло-наполнителя, их функция – равномерное обволакивание внешней поверхности каждого волокна и качественное склеивание волокон в процессе застывания смолы. Соответственно, основными требованиями к связующим смолам являются: • высокая смачивающая способность; • хорошая адгезия к стекловолокну. Наиболее распространёнными видами синтетических смол с высокой адгезией к стекловолокну, используемых в производстве стеклопластиковых изделий, являются: • эпоксидные смолы типа ЭД-5, ЭД-20 или ЭД-22; • полиэфирные смолы, например, марки М105, М 251, G 200 LE и т.п., либо ПН-1 и ПН-609 ГОСТ 27952-88; • кремний-органические смолы; • фенольно-формальдегидные смолы и их различные модификации. Широко распространены стеклопластики на основе эпоксидных и полиэфирных связующих, называемые соответственно эпоксидными и полиэфирными стеклопластиками. Полиэфирные стеклопластики надёжно работают в диапазоне температур 130-150°С, эпоксидные СПМ – до 200°С. Стеклопластики на основе кремний-органических связующих могут долгое время работать при температурах до 350-370°С и выдерживать кратковременные нагревания до 540°С.

Технические качества и физико-механические характеристики

Стеклопластики выгодно отличаются от других конструкционных материалов, сочетая высокие прочностные показатели с малым удельным весом, за что их нередко называют «лёгкими металлами». Благодаря варьированию пространственной ориентации армирующих стекловолокон и состава связующих смол, удается регулировать в нужном направлении технические характеристики и физико-механические свойства стеклопластиков.
В таблице приведены усреднённые прочностные показатели для стеклопластиков на различных связующих смолах.
Для сопоставления физико-механических характеристик стеклопластика с аналогичными показателями других материалов в таблице ниже приведены сравнительные данные для стеклопластиков, ПВХ, стали и алюминия.

Достоинства стеклопластиков

К основным достоинствам стеклопластиков относят следующие факторы:

#1

Высокие прочностные показатели, по уровню которых стеклопластики превосходят большинство полимеров и сплавов цветных металлов и могут быть сопоставимы с конструкционной сталью.

#2

Небольшой удельный вес, показатели которого «умещаются» в диапазоне 1,4-2,1 г/см³. Для сравнения – удельный вес стали составляет 7,8 г/см³.

#3

Высокий показатель удельной прочности, рассчитываемой как арифметическое отношение величины предела прочности к удельному весу или плотности. Для стеклопластиков удельную прочность оценивают в пределах 90,0 единиц, тогда как у стали она всего 3,1.

#4

Высокую химическую инертность по отношению к коррозии и агрессии со стороны кислот, щелочей и солей. стеклопластики устойчивы к воздействию бытовых загрязнителей и моющих средств, не поддаются воздействию большинства растворителей.

#5

Стойкость к бактериальному воздействию, стеклопластик не подвержен гниению и разложению

#6

Низкую теплопроводность, благодаря которой стеклопластики применяются для создания теплоизолирующих конструкций в строительстве, судостроении и т.п.

#7

Отличные диэлектрические свойства.

#8

Возможность окраски стеклопластика на этапе изготовления. Стеклопластики не выгорают на солнце, отлично удерживают красящий пигмент, на них можно наносить узоры.

  • © 2020. Designed by Alex Zhukov.

    • Спасибо, Ваше сообщение отправлено