Технология производства стеклопластиковых изделий

Стеклопластик — это композитный материал, который применяют для изготовления предметов в разных сферах: пуговиц, мебели, вывесок и уличных объектов, деталей транспорта, а также декоративных элементов. Такое широкое применение стало возможно из-за высокой прочности изделий, сравнимой с прочностью стали. Они не крошатся, не ломаются и не портятся от механических воздействий.

Из чего состоит стеклопластик

Для получения стеклопластика используют стекловолокнистые материалы в качестве наполнителя и полимерные синтетические смолы в качестве связующего компонента. Также добавляют красители и модифицирующие вещества, например, отвердители или стабилизаторы.

Стекловолокно — результат переработки стекла. Его расплавляют и вытягивают, получая сырье для композита. Это армирующий элемент всего изделия. Он делает пластик жестким и надежным. Стекловолокно может быть представлено в нескольких формах:

• нити и жгуты из первичных волокон;

• ровница (стеклоровинг), то есть пряди нескрученных волокон;

• стеклоткани.

Смолы выполняют роль связующего вещества. Они объединяются с наполнителем в монолитный материал и защищают его от внешних негативных воздействий. Смолы могут придавать изделию разные свойства, которые зависят от их термопластичности. То есть некоторые виды стеклопластика при нагреве могут изменять свою форму.

По термостойкости выделяют два типа смол:

• Термореактивные. Их производят на полиэфирной, эпоксидной, феноло-формальдегидной или карбамидной основе. Такие стеклопластики не плавятся, а наоборот становятся более твердыми при нагревании. Изделия не подходят для переплавки.

• Термопластичные. Это смолы на основе полиэтиленов, полистиролов, полиамидов и т. д. Они становятся мягче при нагреве и затвердевают при охлаждении. Такие изделия могут быть многократно переработаны.

В качестве модифицирующих добавок используют огнеупорные вещества, затвердители, ускорители реакции, пластификаторы и другие компоненты, которые влияют на физико-технические характеристики материала. Также при производстве применяют пигменты, которые окрашивают изделия в нужный цвет.

Какие способы производства стеклопластика существуют

Особенность изготовления стеклопластиковых изделий заключается в том, что процесс их формования проходит одновременно с получением самого материала. Однако традиционный метод литья под давлением или экструзия, как при производстве предметов из пластмассы, не всегда подходят, так как у некоторых смол низкая способность к сцеплению со стекловолокнами. Используемые сегодня способы решают эту проблему.

Ручное формование

Это контактный метод производства стеклопластиковых изделий, который используется, когда нужно изготовить один или немного предметов. На дно формы укладывают армирующий материал и заливают слой связующей смолы. Затем поверхность массы прикатывают жестким валиком, чтобы из нее вышли все пузырьки воздуха. Так состав становится более прочным. Затвердевание проходит при комнатной температуре, после чего изделие извлекают и дорабатывают, если это необходимо.

Метод напыления

В этом случае применяют специальное оборудование для напыления. В него помещают стеклоровинг и смолу, а затем распыляют их на подготовленную поверхность формы. Распылитель гарантирует точную дозацию веществ, уменьшая расход материалов и количество отходов. К такому способу создания стеклопластика прибегают, когда нужно изготовить крупногабаритные предметы: мебель, части корпуса транспортных средств, емкость большого размера и т. д.

Вакуумная формовка

При производстве для скрепления армирующего и связующего компонентов используют вакуумный прижим. Это усилие, которое возникает из-за разницы атмосферного давления и низкого давления в форме. Процесс создания проходит в несколько этапов:

• Стекловолокно укладывают в форму и с помощью силиконового вакуумного мешка обеспечивают его герметичность.

• В мешок подают связующую термореактивную смолу и вакуумным насосом создают разряжение.

• Под давлением вакуумный мешок прижимает содержимое формы к ее поверхности, создавая эффект прессования.

• В мешок принудительно подают воздух и готовый предмет извлекают из шаблона.

Такой метод формования применяют в серийном производстве, когда нужно изготовить большое количество одинаковых изделий сложной конфигурации, например, в области автомобилестроения. В процессе из массы удаляется почти весь воздух, поэтому детали получаются достаточно прочные.

Метод намотки

Если нужно изготовить трубы или любые другие предметы, имеющие форму тела вращения, это делают с помощью технологии намотки. Стеклонити накручивают вокруг вращающегося элемента станка, а затем укрепляют их связующей смолой. Метод используют для производства труб, емкостей, цистерн в промышленных объемах.

Как утилизировать технологические отходы

Стеклопластики на основе термореактивной смолы не поддаются плавлению. Поэтому возник вопрос об утилизации предметов, которые вышли из обихода. Наиболее часто их измельчают и добавляют в исходное сырье при производстве некоторых изделий, к которым не предъявляются высокие требования в показателях прочности. Допускается добавлять от 10% до 20% измельченного стеклопластика в состав стекловолокна.

Коротко о главном

Стеклопластик — прочный композитный материал, получаемый из стекловолокна и смолы.

Из стеклопластика изготавливают декоративные предметы, скульптуры, части медицинского оборудования, мебель, а также детали автомобилей, судов, самолетов.

Изделия формируют разными способами. Контактное формование проходит вручную, методом напыления или с помощью вакуумного прижима.

Бесконтактный способ создания подходит для предметов, которые имеют форму тела вращения. Стеклонити наматывают на цилиндрический элемент станка и покрывают связующей смолой.

Отходы производства или измельченные предметы, потерявшие свою бытовую ценность, добавляют в сырье в объеме 10-20%. Его используют для изготовления неответственных изделий.