Предназначенных для производства простых деталей, используемых для бытовых нужд, и элементов сложных машин и механизмов. В частности, прочный и легкий материал служит для изготовления корпусов яхт, обвеса автомобилей и мотоциклов, обшивки летательных аппаратов.
Стеклопластик состоит из армирующего элемента, стеклоткани, и заполнителя, полимерной смолы. Стеклоткань является совокупностью упорядоченных особым образом волокон, пропитанных эпоксидной смолой . В зависимости от толщины материал может иметь вес квадратного метра от 300 до 900 грамм.
Метод ручного формования
В современном промышленном производстве используются различные технологии изготовления стеклопластика.
Для создания деталей из стеклопластика своими руками наиболее подходящим является метод ручного формования. Технология производства работ не предусматривает применения сложного оборудования и дорогостоящих материалов.
Для того чтобы изготовить стеклопластик своими руками методом ручного формования необходимо последовательно выполнить следующие этапы работ:
- выбор материалов;
- раскрой стеклоткани;
- создание разделительного слоя в матрице;
- создание покрывного слоя;
- укладка стеклоткани в матрицу;
- нанесение полимерного состава;
- повторение двух предыдущих этапов необходимое количество раз (в зависимости от толщины изделия);
- высыхание изделия;
- извлечение изделия из формы;
- окончательная обработка (в случае необходимости).
Главной особенностью метода ручного формования является высокая степень зависимости качества готовой детали от уровня мастерства исполнителя. Для того чтобы получить наиболее полное представление об изготовлении своими руками, необходимо рассмотреть каждый из этапов подробно.
Выбор материалов
Тип материала матрицы принимается в зависимости от количества серийно изготавливаемых деталей. Для одноразовой формовки матрицу допускается изготавливать из гипса. Если требуется изготовить более тысячи образцов, заказывают стальную матрицу. В домашних условиях матрицей часто служит слепок с оригинальной модели. Слепок удобнее всего изготовить также из стеклопластика по технологии, описанной выше.
Выбор типа стеклоткани зависит от требований, предъявляемых к прочностным и эстетическим характеристикам готового изделия. Ткань с тонкими волокнами придаст поверхности гладкий, глянцевый вид, а применение грубой стеклоткани обеспечит высокие показатели прочности.
Состав полимерной смолы также определяется исходя из назначения и условий эксплуатации детали. Полимерный заполнитель отвечает за такие технические характеристики стеклопластика, как:
- цвет изделия;
- степень водонепроницаемости;
- диапазон рабочих температур;
- подверженность влиянию химических реагентов и сред;
- восприимчивость к ультрафиолетовому излучению;
- уровень хрупкости, мягкости, ударопрочности изделия.
Подготовка стеклоткани
Раскрой стеклоткани выполняют по шаблону, изготовленному из плотного картона по размерам матрицы. Если изделие имеет сложную форму, допускается, в порядке исключения, использовать раскрой стеклоткани, состоящий из нескольких отдельных элементов.
В зависимости от толщины детали готовится необходимое количество слоев материала , которые складируются в удобном, легкодоступном месте, в порядке их формования в матрице. Если между процессами раскроя стеклоткани и формования изделий предусматривается перерыв в несколько дней, необходимо строго соблюдать условия хранения материала.
Разделительный слой
Разделительный слой, наносимый на поверхность формы матрицы, служит для обеспечения возможности безопасного извлечения готового изделия после набора им прочности. В качестве материала, из которого выполняется разделительный слой, часто применяется гель или автовоск.
Покрывной слой
Для укладки покрывного и последующих слоев стеклопластика применяется эпоксидная или полиэфирная смола. Компоненты смешиваются и настаиваются согласно технологическому регламенту завода-изготовителя. Приготовленный состав должен быть использован в течение 15 минут, в связи с чем, для каждого последующего слоя смола готовится заново.
Покрывной слой является первым слоем, укладываемым в матрицу и, одновременно, верхним, защитным слоем изделия. Его толщина должна составлять не более 0,4 мм во избежание появления трещин в процессе сушки. Процесс высыхания покрывного слоя длится до превращения его в студенистую липкую массу.
Укладка стеклоткани и пропитка смолой
После достижения необходимой консистенции покрывного слоя производится укладка раскроя стеклоткани в форму матрицы. Первый слой стеклоткани является наиболее тонким (300 г/м2), что обеспечивает максимально гладкую поверхность изделия.
Стеклоткань должна в точности повторять все изгибы формы матрицы без отслоений и образования воздушных пазух.
После укладки на стеклоткань наносят слой полимерной смолы, и образовавшуюся форму укатывают специальным валиком с целью более качественной пропитки и выдавливания пузырьков воздуха. Следующий слой стеклоткани укладывают, не дожидаясь высыхания смолы. Затем повторяется процесс приготовления и нанесения полимерного состава.
В зависимости от толщины и необходимой прочности изделия формуется различное количество слоев стеклоткани и пропитки. В качестве последнего слоя применяется стекловойлок или тонкая отделочная стеклоткань.
Извлечение из формы и окончательная обработка
Извлечение изделия из матрицы необходимо производить после набора материалом прочности во избежание его деформации и расслоения. В обычных условиях время высыхания стеклопластика составляет от 12 до 24 часов. Сократить это время можно путем прогрева матрицы инфракрасным излучателем, или поместив ее в сушильную камеру.
Окончательная обработка включает в себя обрезку и шлифовку краев изделия.
В случае необходимости, изделие может быть окрашено в нужный цвет краской на основе. Готовые материалы могут быть склеены друг с другом при помощи полимерных клеевых составов.
Правила выполнения работ
Для получения качественных изделий из стеклопластика , при производстве работ необходимо учитывать следующее:
- поверхности матрицы и емкостей для приготовления полимерной смолы должны быть чистыми;
- воздушные пузыри, которые не удалось выдавить валиком, необходимо удалить при помощи надреза лезвием;
- используемые инструменты (валики, кисти), а также емкости для смешивания компонентов необходимо сразу же после использования промывать ацетоном для удаления остатков смолы;
- температура в рабочем помещении не должна быть ниже 20 градусов для соблюдения правильной технологии процесса полимеризации смолы;
- компоненты полимера могут иметь токсичные испарения, поэтому работы необходимо производить в хорошо вентилируемом помещении;
- для защиты рук следует использовать перчатки;
- в помещении запрещается курить и пользоваться открытыми источниками пламени.
Хорошо объясняет, как изготовить стеклопластик своими руками видео ниже. В качестве примера автор видео изготавливает «реснички» для фар автомобиля.
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.
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:
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:
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:
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:
Согласитесь, не каждый поклонник тюнинга имеет возможность приобрести оригинальные предметы интерьера в соответствующих магазинах. Но, честно говоря, это вовсе не обязательно — превратить обычный автомобиль в предмет искусства можно и самостоятельно, если научиться правильно делать стеклопластик своими руками.
Собственно, стеклопластик представляет собой полиэфирную смолу, которая изготавливается примерно следующим образом: материалу придают необходимую форму, армируют стекловолокном и затем полимеризуют.
Само собой разумеется, что тягаться с фирменными предметами гаражного тюнинга мы не намерены. Но если необходимые детали имеют незначительные размеры, то сделать их может практически каждый. Но начинать подобную практику лучше всего с примитивных деталей, имеющих самые простые очертания.
Их установка не должна требовать от вас какой-либо сверхъестественной аккуратности. Постепенно, день за днем, мы будем приобретать нужный нам опыт и когда-то сможем приступить к гораздо более сложным изделиям.
Учимся быть аккуратными.
На начальном этапе изготовления нам необходимо сделать болванку и для этого, скажу я вам, нам придется попотеть. Стоит отметить, что форма болванки должна в точности имитировать будущую деталь. По этой причине самой главной заботой будет именно правильность всех изгибов, симметрия и максимально чистая поверхность.
Еще один не менее важный момент — это материал, из которого будет сделан наш пуансон. К примеру, если деталь будет иметь большие габариты (такие, как бампер), то болванку для нее лучше изготавливать из пенопласта.
Основание, полученное таким образом, после завершения процесса можно даже не удалять. Для меньших деталей следует использовать глиняные или пластилиновые детали (но, честно говоря, нюансы обработки подобных материалов может вас несколько смутить).
Нередко в качестве пуансона используют древесину. Хотя ее предварительная обработка, связанная с придачей формы, и кажется на первый взгляд сложной, но последующая обработка наждачкой станет для вас сущим пустяком.
Помимо этого, на данном этапе мы должны определиться, каким именно образом готовое изделие будет сниматься с болванки. Если есть возможность, то мы ее попросту снимаем. Но в отдельных случаях вам придется распиливать болванку на две части, дабы извлечь изделие.
Как бы то ни было, но перед извлечением изделия вам в любом случае понадобится специальное смазывающее вещество, которым нужно будет обработать стенки матрицы. Хотя, если планируется использование пенопласта, то подобные манипуляции не потребуются.
Этап второй.
Смола, используемая при изготовлении стеклопластика, превращается в пластик только после того, как в нее добавят отвердитель. Также существует специальная инструкция, в соответствии с которой смешиваются необходимые компоненты.
При наличии минимального опыта вы сможете самостоятельно контролировать процедуру отвердения. Так, если вам нужно ускорить процесс, то массу следует немного нагреть. Примерно такой же эффект достигается, если увеличить количество отвердителя. Но и в первом, и во втором случае полученная масса будет не слишком уж крепкой.
Еще один важный момент — это прокаливание ткани, можно даже на открытом огне. Когда перестанет идти дым, мы прекращаем процедуру: все защитные вещества, в том числе и парафин, уже испарились, а пустоты между тканями заполнились нашей смолой.
Когда начнем пропитывать стеклоткань, то лучше положить ее на стекло, так смола распределится максимально равномерно. Также для этого можно использовать железную линейку, сильно придавив ее к поверхности.
Ткань помещается на болванку как целиком, так и несколькими отдельными лоскутами (в данном случае все будет зависеть от особенностей конкретной модели и от ваших умений). Разумеется, что разделение ткани на лоскуты (если такое потребуется) произойдет еще до начала пропитки.
Роль стеклоткани
Когда готовая стеклоткань будет помещаться на болванку, то нужно позаботиться о максимальном ее прилегании, исключив разнообразные складки. Но если вы что-то там недоглядели и они все же образовались, то мы аккуратно удаляем их кончиком ножа.
Примерно так же удаляются воздушные пузыри. Также стоит отметить, что зачастую одного слоя ткани не хватает, минимальное количество — три-четыре. Каждый слой мы укладываем по очереди, но без длительных задержек. В противном случае предыдущий слой может высохнуть.
Убираем болванку
Когда затвердеет смола (это примерно 3-4 суток), мы удаляем болванку. К слову, это крайне ответственный процесс и повреждение «скорлупы» в нем — нередкое явление. Если это произошло, не отчаивайтесь, ведь поврежденную поверхность можно подклеить посредством той же смолы.
В итоге хотелось бы добавить, что практически каждое изготовление детали тюнинга осуществляется по данной схеме. Но если будет несколько экземпляров, то процедура значительно усложнятся. «Скорлупу» при этом необходимо укрепить дополнительными слоями. Подобные матрицы можно неоднократно использовать, но все детали, вышедшие из нее, потребуют хорошей чистки.
А если необходимо сделать более прочный стеклопластик своими руками, то изделие на этапе затвердения помещают в вакуум (то есть, в полиэтиленовый мешочек с откачанным воздухом). Тогда все слои ткани уплотнятся и, соответственно, существенно уплотнится вся поверхность готового материала.
Видео урок — матрица из стеклопластика своими руками
Статья рассказывает о том, какими свойствами обладает стеклопластик и насколько он применим в строительстве и в быту.
Вы узнаете, какие компоненты нужны для изготовления этого материала и их стоимость. В статье приведены пошаговые видео и рекомендации к применению стеклопластика.
С момента открытия эффекта быстрого окаменения эпоксидной смолы под действием кислотного катализатора стеклопластик и его производные стали активно внедрять в бытовые изделия и детали машин. На практике он заменяет или дополняет исчерпаемые природные ресурсы - металл и дерево.
Что такое стеклопластик
Принцип действия, заложенный в основу прочности стеклопластика, аналогичен железобетону, а по виду и структуре ближе всего к армированным слоям современной «мокрой» отделки фасадов . Как правило, вяжущее - композитный, гипсовый или цементный раствор - имеет свойство ссыхаться и трескаться, не удерживая нагрузку, а иногда даже не сохраняя целостности слоя. Чтобы этого избежать, в слой внедряют армирующий компонент - стержни, сетки или холст.
В результате получается уравновешенный слой - вяжущее (в высохшем или полимеризованном виде) работает на сжатие, а армирующий компонент работает на растяжение. Из таких слоёв на основе стекловолокна и эпоксидной смолы можно создать объёмные изделия, либо дополнительные усиливающие и защитные элементы.
Компоненты стеклопластика
Армирующий компонент*. Для изготовления бытовых и вспомогательных строительных элементов обычно используется три типа армировочного материала:
- Стеклосетка . Это сетка из стекловолокна с ячейкой от 0,1 до 10 мм. Поскольку эпоксидный раствор - агрессивная среда, для изделий и строительных конструкций настоятельно рекомендована сетка с пропиткой. Ячейку сетки и толщину нити следует подбирать, исходя из назначения изделия и требований к нему. Например, для армирования нагруженной плоскости стеклопластиковым слоем подойдёт сетка с ячейкой от 3 до 10 мм, толщиной нити 0,32–0,35 мм (усиленная) и плотностью от 160 до 330 г/куб. см.
- Стеклохолст. Это более совершенный вид основы стекловолокна. Он представляет собой очень густую сетку, изготовленную из «стеклянных» (кремниевых) нитей. Его применяют для создания и ремонта бытовых изделий.
- Стеклоткань. Имеет те же свойства что и материал для одежды - мягкий, гибкий, податливый. Этот компонент очень разнообразен - он различается по прочности на разрыв, толщине нити, густоте плетения, спецпропиткам - все эти показатели ощутимо влияют на конечный результат (чем они выше, тем прочнее изделие). Главный показатель - плотность, в пределах от 17 до 390 г/кв. м. Такая ткань значительно крепче даже знаменитого военного сукна.
* Описанные виды армировки применяются и для других работ, но в паспорте изделия обычно указывается их совместимость с эпоксидной смолой.
Таблица. Цены на стеклоткань (на примере продукции компании «Интеркомпозит»)
Вяжущее. Это и есть эпоксидный раствор - смола, смешанная с отвердителем. По отдельности компоненты могут храниться годами, но в смешанном виде состав твердеет от 1 до 30 мин, в зависимости от количества отвердителя - чем его больше, тем быстрее твердеет слой.
Таблица. Наиболее распространённые марки смолы
Популярные отвердители:
- ЭТАЛ-45М - 10 у. е./кг.
- ХТ-116 - 12,5 у. е./кг.
- ПЭПА - 18 у. е./кг.
Дополнительным химическим компонентом можно назвать смазку, которую иногда наносят для того, чтобы защитить поверхности от проникновения эпоксида (для смазывания форм).
В большинстве случаев баланс компонентов мастер изучает и подбирает самостоятельно.
Как применить стеклопластик в быту и в строительстве
В частном порядке этот материал чаще всего применяется в трёх случаях:
- для ремонта стержней;
- для ремонта инвентаря;
- для усиления конструкций и плоскостей и при герметизации.
Ремонт стержней из стеклопластика
Для этого потребуется рукав из стеклоткани и высокопрочная марка смолы (ЭД-20 или аналог). Технически процесс подробно описан в этой статье . Стоит отметить, что углеволокно значительно прочнее стекловолокна, а значит, второе не подойдёт для ремонта ударного инструмента (молотков, топоров, лопат). При этом из стеклопластика вполне можно изготовить новую ручку или рукоятку для инвентаря, например, крыло мотоблока.
Полезный совет. Стеклопластиком можно усовершенствовать свой инструмент. Оберните пропитанным волокном рукоять рабочего молотка, топора, отвертки , пилы и сожмите в руке через 15 минут. Слой идеально примет форму вашей руки, что заметно отразится на удобстве в работе.
Ремонт инвентаря
Герметичность и химическая стойкость стеклопластика позволяют ремонтировать и герметизировать следующие изделия из пластика:
- Канализационные трубы.
- Строительные вёдра.
- Пластиковые бочки.
- Дождевые отливы.
- Любые пластиковые детали инструмента и техники, не испытывающие больших нагрузок.
Ремонт при помощи стеклопластика - пошаговое видео
У «самодельного» стеклопластика есть одно незаменимое свойство - он точно обрабатывается и хорошо держит жёсткость. Это значит, что из холста и смолы можно восстановить безнадёжно испорченную пластиковую деталь, либо изготовить новую.
Усиление строительных конструкций
Стеклопластик в жидком виде имеет прекрасную адгезию к пористым материалам. Иными словами, он хорошо сцепляется с бетоном и деревом. Этот эффект можно реализовать при монтаже деревянных перемычек. Доска, на которую нанесён жидкий стеклопластик, приобретает дополнительно 60–70% прочности, а значит, для перемычки или перекладины можно использовать доску вдвое тоньше. Если усилить этим материалом дверную коробку, она станет более устойчивой к нагрузкам и перекосам.
Герметизация
Ещё один способ применения - герметизация стационарных ёмкостей. Резервуары, каменные цистерны, бассейны, покрытые изнутри стеклопластиком, приобретают все положительные свойства пластиковой посуды:
- нечувствительность к коррозии;
- гладкие стены;
- сплошное монолитное покрытие.
При этом создание такого покрытия обойдётся около 25 у. е. за 1 кв. м. О прочности изделий красноречиво говорят реальные испытания продукции одного из частных мини-заводов.
На видео - испытания стеклопластика
Особо стоит отметить возможность починки кровли. Правильно подобранным и нанесённым эпоксидным составом можно отремонтировать шифер или черепицу. С его помощью можно моделировать сложные светопрозрачные конструкции из оргстекла и поликарбоната - навесы, уличные светильники, скамейки, стенки и многое другое.
Как мы выяснили, стеклопластик становится простым и понятным ремонтно-строительным материалом, который удобно применять в быту. При развитом навыке из него можно создавать интересные изделия прямо в собственной мастерской
Пошаговое видео производства матрицы из стеклопластика
Виталий Долбинов, рмнт.ру
Loading...