Свойства стеклопластиков

Для получения стеклопластиков стеклянные волокна пропитывают смолой. Стеклянные волокна применяют в виде жгута (штапельные волокна, идущие в одном направлении, иногда предварительно напряженные), ткани (волокна в двух перпендикулярных направлениях, причем в каждом направлении их число различно) и, наконец, в виде холста (с произвольной ориентацией волокон).

Для пропитки используют полиэфирные, мочевиномеламиноформальдегидные и эпоксидные смолы, последние, правда, значительно дороже, но воспринимают намного большее количество наполнителя, обладают иными электрическими свойствами и т. д.

Прочность обычного стеклопластика при растяжении приближается к прочности стали — нагрузку воспринимают стеклянные волокна.

Напряжения сжатия воспринимает смола, обладающая относительно высокой прочностью — около 30 % прочности стали. Показатели продольного сжатия, динамической нагрузки и стойкости такой конструкции ниже, поэтому, применяя стеклопластик как конструкционный материал, следует учитывать его свойства.

Для повышения прочности при растяжении стремятся применить максимум стеклянных волокон и минимум смолы; однако каждое волокно должно быть покрыто смолой, непропитанных мест быть не должно. Воздушные пузырьки снижают прочность материала. В связи с этим прочность стеклопластика, полученного под высоким давлением, гораздо выше, чем прочность материала, изготовленного без давления. В обычных условиях можно добиться объемного содержания стеклянных волокон до 50 %.

Плотность стекловолокна равна 2,54 т/м3, смолы — 1,27 т/м3, т. е. при отношении 50 : 50 плотность стеклопластика равна 1,91 т/м3. Поскольку плотность стали равна 7,85 т/м3, стеклопластик той же массы выдержит нагрузку в 4 раза выше, чем сталь.

Стеклопластик обеспечивает герметичность, не корродирует, обладает маслостойкостью, стойкостью против воздействия большинства кислот, щелочей и растворителей.

Этот материал удобен для формирования криволинейных поверхностей, а поэтому из него делают изделия, предназначенные для эксплуатации в воде, даже в морской (от байдарок до небольших яхт, буи, садки).

Из него делают кровельные детали (прозрачные). Поскольку его можно обрабатывать на простых станках (в сравнении с прессами для штамповки листовой стали), из стеклопластика изготовляют кузова транспортных средств, выпускаемых небольшими сериями (спортивных автомобилей, трамваев, локомотивов, опытных образцов).

Пригоден стеклопластик и для корпусов электрошкафов, антенн, для печатных плат (благодаря изоляционным свойствам). Высокая прочность при малой плотности делает его пригодным для изготовления лыж, удочек, шлемов (для мотоциклистов).

Для любителей представляет интерес использование стеклопластика для ремонта и доработок изделий.

Стеклопластик обладает высокой стойкостью к атмосферным воздействиям, однако речь все же идет об органическом материале, изменяющемся под действием этих факторов. Кроме того, смола нередко начинает выделяться как, например, на асфальте. Зола, смог, механические воздействия также вызывают повреждения стеклопластика, в связи с чем необходимо периодически (каждые 4 — 10 лет) восстанавливать наружную поверхность изделий из него.

Еще несколько слов о смоле. Она относится к материалам, в ходе полимеризации (образования цепи молекул) которых образуется новая структура.

Полиэфир состоит из трех компонентов: смолы (густоватой бесцветной маслянистой жидкости), катализатора (менее густой жидкости, с запахом) и ускорителя (промотора) — обычно нафтената кобальта (темно-фиолетовая жидкость). Катализатор и ускоритель смешивать нельзя — даже небольшое количество смеси приведет к взрыву.

Чтобы процесс полимеризации начался, смесь необходимо нагреть до температуры, при которой оба компонента начнут действовать. Для полного отверждения смолы в изделии ее температура должна быть выше точки инициирования и поддерживаться в течение определенного времени — при охлаждении процесс полимеризации прекращается.

Об этом следует хорошо помнить в холодную погоду, особенно при изготовлении тонкостенных изделий. На те места, которые быстрее охлаждаются, следует внести больше ускорителя или же подвести теплоту, не забывая об опасности возгорания.

Для наслаивания можно также использовать эпоксидные смолы, которые наносят так же, как полиэфиры. Охлаждение смолы не связано с опасностью быстрого самопроизвольного отверждения.

«Домашняя мастерская»,
Ф.Кусл, Ф.Крамериус

Трехслойные пластики

Трехслойные пластики обеспечивают получение изделий без применения форм, что очень экономично. Из них можно изготовить несущий каркас в окончательном исполнении согласно проекту, вырезать точные фасонные детали, их можно клеить, монтировать, соединять болтами, комбинировать с металлическими и другими несущими элементами корпуса и палубы. После проверки и тщательной сушки на элементы конструкции можно монтировать трехслойные плиты, изгибая,…

Формы

Существуют различные виды форм. Наиболее типичными являются негативные формы, в которых лицевая поверхность изделия образуется в первом слое формирования, снизу. В совершенно гладкой форме из тиксотропной смолы получают изделия с высококачественной поверхностью. Сами формы изготавливают из любого материала: гипса, древесины, металла, слоистого пластика, резины, стекла, глины. При наличии предмета, копию которого необходимо получить из слоистого…

Обработка формы для слоистых пластиков

Форму для изделий из слоистых пластиков обрабатывают так же, как и сами изделия. Следовательно, ее можно выполнить по модели, например по лодке, для чего на копируемую часть лодки напыляют сепаратор, остальное защищают от загрязнения фольгой, а затем напыляют слой смолы. После этого наносят гелеобразную эмаль, а на нее — несколько слоев стеклоткани или холста. Из…

Полировка изделий

После того как завершены отделка поверхности стеклопластика окрашенной смолой и шлифование, все изделие полируют тонкой полировальной пастой и фетром. В промышленных условиях дополнительно напыляют слой бесцветного эпоксидного лака. Иногда после зачистки дефектов и затирки мастикой на поверхность изделия наносят лакокрасочное покрытие. Технология аналогична окраске металлов. Полиэфирные лаки и лаки на базе примененной смолы нельзя рекомендовать…

Нагрев отвержденного стеклопластика

Отвержденный стеклопластик выдерживает кратковременный нагрев до 100 °С, размягчаясь, что позволяет при необходимости выправить форму изделия. Специальные смолы выдерживают более высокую температуру. В состав пластика можно ввести самогасящее средство, и тогда после удаления непосредственно от пламени изделие перестает гореть. Волнистый пластик с такой добавкой имеет специальное обозначение. Однако испытания показали, что при высоких температурах влияние…