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