Стеклопластик, или как его еще называют фибергласс, долгое время применялся лишь в оборонной промышленности, корабле-, самолетостроении и других специфических областях, где нужны были прочные, надежные и долговечные материалы. Но не так давно стеклопластик стал использоваться повсеместно, и сегодня его исключительные качества активно применяются в строительстве и хозяйстве. Из чего состоит этот материал и как сделать стеклопластик своими руками – читайте в этой статье.
Содержание
Характеристики
Состав
Свойства
Классификация
Изготовление стеклопластика
Как сделать стеклопластик своими руками
Характеристики
Стеклопластик отличается уникальными эксплуатационными характеристиками, благодаря которым этот материал способен выдерживать сильное давление, быть в агрессивной химической среде и обеспечивать невероятную прочность любой конструкции. Сначала его использовали для строительства лодок, автомобилей, самолетов, затем из стеклопластика стали делать пуговицы, бытовые приборы, снегоочистительные приспособления и прочие полезные вещи. Даже сегодня у большинства из нас сохранились старые советские агрегаты, корпус которых выполнен из прочнейшего и практически вечного стеклопластика.
В 90- годах в России стало модно устанавливать стеклопластиковые окна и двери, к которым и сейчас любят добавлять приставку «евро». Безупречные характеристики стеклопластика позволяли ему оставаться самым востребованным материалом для использования практически во всех отраслях промышленности, начиная от бутовой, заканчивая строительной и военной.
Сегодня его используют в качестве конструкционного и теплоизоляционного материала в лодочном производстве, укрепляют корпуса катеров, ракетных двигателей, судов, автомобильные кузова и т.д. Из него делают лопасти вертолетов, выхлопные трубы, коррозиестойкое оборудование, трубопроводы, бассейны… Список изделий, для производства которых применяется стеклопластик, просто колоссален, и если бы он исчез с планеты хотя бы на день, мир погрузился бы в хаос.
Состав
Стеклопластик представляет собой композиционный материал, который состоит из стекловолоконного наполнителя и связующего вещества. Стекловолокно представлено нитеобразными волокнами, тканью или матом. Связующее вещество – разные виды полиэфирной смолы. Наполнитель придает материалу прочности и выполняет армирующую функцию, в то время как смола делает его монолитным и распределяет нагрузку равномерно между волокнами. Также именно смола защищает стеклопластик от разрушения агрессивными химическими веществами.
Самые прочные стеклопластики состоят из ориентированно расположенных непрерывных волокон. Их можно разделить на однонаправленные (волокна располагаются параллельно друг другу) и перекрестные (волокна располагаются под определенным углом друг к другу). Изменение ориентации волокон позволяет настраивать прочность и регулировать основные характеристики материала.
Свойства
Выше уже упоминалось об исключительных свойствах стеклопластика, теперь настало время рассмотреть их более подробно. Чем же так хорош этот материал, и почему его применяют практически во всех сферах производства?
Свойства стеклопластика:
Высокая прочность – стеклопластик в 9 раз прочнее, чем ПВХ и в 4 раза крепче алюминия. Использование определенных смол и ориентации волокон позволяет делать сорта стеклопластика, которые могут посоревноваться в прочности со сталью или некоторыми сплавами цветных металлов.
Устойчивость к коррозии – Стеклопластик не подвержен воздействию электрохимической коррозии, хорошо ведет себя в агрессивных средах (соли, щелочи, кислоты), не боится бактериального воздействия и разложения. Его не портят грызуны, паразиты или плесень.
Небольшой вес – если учитывать, что стеклопластик схож по прочности и защитным характеристикам с некоторыми цветными металлами, то его вес в 5-7 раз меньше, что делает этот материал абсолютным лидером. Его удобно размещать в грузовом транспорте, можно сэкономить на перевозке, израсходовать в несколько раз меньше энергии и ресурсов на разгрузку и укладку.
Теплоизоляция – стеклопластик является материалом с низкой теплопроводностью и прекрасным изолятором. Лист стеклопластика толщиной 1 мм обладает такими же теплоизоляционными качествами как 5-милиметровое стекло. И без того уникальные защитные свойства материала в разы возрастают при изготовлении «сэндвич»-конструкций с использованием пористых материалов между слоями стеклопластика, например, пенополистирола или пенопласта.
Эстетичность – еще одна отличительная особенность стеклопластика. В процессе производства он может быть окрашен в любой цвет, на него можно нанести любой узор или принт. Например, сделать навес для дома или крышу беседки яркого радужного цвета. Стеклопластик прекрасно удерживает пигмент и не выгорает на солнце.
Низкая стоимость – при всех своих отменных эксплуатационных характеристиках цена стеклопластика не так уж высока. Более того, его можно сделать своими руками, сэкономив значительную сумму, но об этом мы расскажем чуть позже.
Классификация
Стеклопластик можно классифицировать в зависимости от формы выпуска, например, различают листовой и рулонный стеклопластик. Также материал бывает разных цветов, но основная классификация происходит по областям применения.
Так, бывают следующие виды стеклопластика:
Конструкционный – используется в виде силовых элементов для укрепления стержневых конструкций насосных штанг, резинотканевых гусениц, лент или корпусов электродвигателей.
Высокопрочный – укрепленный стеклопластик для производства многолопастных винтов с высокой нагрузкой, которые устанавливаются в двигатели широкофюзеляжных самолетов. Он снижает массу лопасти в несколько раз по сравнению с алюминиевыми лопастями. В то же время такой стеклопластик повышает КПД двигателя, снижает расход горючего, обеспечивает высокую отдачу двигателя на взлете и увеличивает ресурс работы.
Химически устойчивый – характеристики данного вида стеклопластика зависят от разновидности смолы, применяемой для его изготовления.
Термостойкий – негорючий стеклопластик с повышенной прочностью для радиотехнических или конструкционных нужд. Рабочая температура может доходить до 350С. Этот вид материала применяется в основном для изготовления двигателей мотоциклов, защитных кожухов и экранов в самолетах, капотов и т.д. Термостойкий стеклопластик сохраняет высокие стабильные прочностные характеристики даже при продолжительном воздействии высокой температуры. Он не горит и обеспечивает высокую пожаробезопасность.
Электротехнический – стеклопластик, используемый в электросушилках, обогревателях и другом подобном оборудовании. Основное назначение – теплоизоляция.
Изготовление стеклопластика
На сегодняшний день существует несколько способов производства стеклопластика:
Ручной – самый популярный метод, который позволяет сделать прочный материал дома или в мастерской. Технология стеклопластика проста – стекловолокно покрывается смолой и укладывается в нужную форму до застывания. Затем его прикатывают специальными валиками и ждут застывания.
Напыление – стекловолокно разделяется при помощи рубящего пистолета на короткие волокна, затем смешивается со смолой и катализатором и напыляется на нужную форму.
RTM – стеклоармирующий материал укладывается на матрицу и пуансон, фиксируется специальными прижимами и пропитывается смолой. После пропитки стекловолокно оставляют застывать при комнатной температуре.
Намотка – через ванну, заполненную смолой, подаются волокна, проходящие через специальные натяжные валики. Волокна наматываются на сердечник с необходимым сечением, и в результате получается рулонный стеклопластик.
Как сделать стеклопластик своими руками
В изготовлении стеклопластика, по большому счету, нет ничего сложного. Это всего лишь полиэфирная смола, которая залита в определенную форму и укреплена стекловолокном.
В основном самодельный стеклопластик используется для бытовых автомобильных нужд. Это самый верный и простой способ починить капот, дверцу или другую сломанную часть автомобиля. В специализированных фирмах заранее заготовлены нужные формы и матрицы для больших деталей. Если вы хотите заняться этим самостоятельно, лучше начинать с небольших второстепенных деталей простых форм, для установки которых не требуется высокой точности. В процессе обучения невозможно избежать ошибок и погрешностей, поэтому лучше не рисковать лишний раз.
Самодельный стеклопластик можно изготовить по следующей инструкции:
Сделайте пуансон или болванку. Это самый трудоемкий и ответственный этап работы. Форма болванки должна в точности повторять очертания будущей детали, поэтому необходимо изначально позаботиться о четкости очертаний и точности размеров. Сделайте подробный чертеж и перенесите его на материал, из которого делаете пуансон. Для крупных деталей с большими радиусами закругления (бамперов) подойдет пенопластовое основание. В последствии его можно будет легко отделить от стеклопластика. Для деталей поменьше можно использовать глину или пластилин, хотя чаще всего для изготовления болванок используется древесина. Это легко поддающийся обработке материал, который не теряет прочность и может использоваться неоднократно для потокового производства деталей. И если над первичной обработкой придется попотеть, работая стамесками, но финишная обточка «шкуркой» не доставит хлопот.
Выберите способ снятия выклеенного изделия с болванки. Если форма детали позволяет, ее можно просто снять с пуансона, но в большинстве случаев ее надо надрезать или разрезать напополам, чтобы извлечь матрицу. В обоих случаях необходимо предварительно смазать болванку любым воскообразным веществом, чтобы стеклопластик легко отходил от поверхности.
Чтобы полиэфирная смола превратилась в пластик, в нее нужно добавить отвердитель. Смешивайте компоненты, руководствуясь инструкцией на упаковке. Со временем вы «набьете руку» и сможете влиять на процесс полимеризации. Так, чтобы ускорить затвердение, можно слегка подогреть смолу или добавить чуть больше отвердителя. Но и в том, и другом случае смола будет не такой прочной, как если бы она застывала с нормальной скоростью. Чем медленнее застывает состав, тем прочнее будет стеклопластик.
Прокалите стеклоткань на горячей электроплите или над открытым огнем. Когда она перестанет дымить, прекратите процесс. Это значит, что защитные вещества и парафин уже испарились, и ничто не сможет препятствовать заполнению пустот между волокнами смолой.
Для пропитки лоскутов стеклоткани лучше использовать стеклянную поверхность, чтобы обеспечить равномерное распределение смолы. Также этому способствует проведение длинной металлической линейкой по пропитанной ткани. Укладывать ткань на пуансон нужно в зависимости от желаемой толщины и прочности изделия – одним лоскутом или несколькими небольшими отрезками. Если вы решили укладывать небольшими кусочками, лучше разрезать ткань до пропитки смолой.
Уложите засмоленное стекловолокно на болванку, обеспечив максимальное прилегание. Между формой и тканью не должно быть пузырьков. Если они все же образовались, их можно подрезать ножом. В этом плане процесс похож на поклейку обоев или укладку бикроста. Количество слоев зависит от качества и толщины стеклоткани, которую вы используете, а также желаемой прочности и размеров будущей детали. Для крепкого и долговечного капота, например, одного слоя явно будет мало. Для ровных больших деталей надо делать как минимум 3-4 слоя, укладывая их поочередно, но без больших временных перерывов. В противном случае предыдущий слой успеет подсохнуть, и изделие будет не таким прочным.
Если вы правильно приготовили смоляной состав, он застынет через 24-72 часа в зависимости от количества слоев. Чтобы проверить, нажмите на стеклопластиковую «скорлупу» пальцем и убедитесь, что она не прилипает к коже. Теперь можно снять практически готовое изделие с болванки и приступить к финишной обработке.
Наружная поверхность изделия получается негладкой и морщинистой, поэтому требует дополнительной механической обработки – шлифовки, шпаклевки и покраски. Стеклопластик можно запросто выровнять наждачной бумагой, просверлить или разрезать ножом.
Купить стеклопластик и материалы для его изготовления можно на любом строительном рынке или супермаркете. Этот прочный и долговечный материал поможет вам починить машину, сделать ремонт и даже создать необычные художественные скульптуры. Например, в данном видео показано, как при помощи пенопластовой формы и стеклопластика можно сделать стильную раковину своими руками:
