Оборудование для производства стеклопластика

+7 (812) 982-68-58, +7 (905) 222-68-58 (моб., Viber , WhatsApp , Telegram )

ПОДРОБНЕЕ О КОМПАНИИ

Технология стеклопластика

Стеклопластик — стеклонаполненный композиционный материал, состоящий из наполнителя (стекловолокна — стеклянных нитеобразных волокон, ткани или мата), и связующего — полиэфирной смолы определённого вида. Наполнитель выполняет армирующую фунцкию и обеспечивает нужную прочность. Полиэфирная смола придаёт материалу монолитность, способствует эффективному использованию прочности стекловолокна и распределению усилий между волокнами, защищает стекловолокно от агрессивных сред.

Наибольшей прочностью обладают стеклопластики, содержащие ориентированно расположенные непрерывные волокна. Такие стеклопластики подразделяются на однонаправленные (у которых волокна расположены параллельно) и перекрёстные (у которых волокна под заданным углом друг к другу). Изменяя ориентацию волокон, можно в широких пределах регулировать механические свойства стеклопластиков.

Стеклопластик обладает низкой теплопроводностью, прочностью стали, долговечностью, биологической и химической стойкостью, является прекрасным диэлектриком, не подвержен гниению. Может обладать трудногорючестью, а при пожаре не выделяет сильнодействующий газ диоксин в отличии от поливинилхлорида.

Ниже представлены основные способы изготовления стеклопластика

Метод ручного формования

Данный метод представляет собой послойное укладывание в форму или на форму армирующего материала (например, это может быть стеклоткань или стекломат) с одновременным пропитыванием каждого слоя смолой. Пропитка армирующего материала смолой осуществляется в данном случае с помощью кисти или валика. После пропитки осуществляют дополнительную укатку для устранения пузырьков воздуха и равномерного распределния смолы.

При этом очень важно осуществить тщательное устранение воздуха, поскольку вспоследствии такие места могут очень мягкими и продавиться. В таком случае потребуется восстановление или даже замена детали. Вот почему работа должна выполняться квалифицированным рабочим персоналом.

После формирование изделие высыхает, а затем извлекается из формы, подвергается последующей обработке.

Достоинства данного метода: простота производственного процесса и дешевизна.

Недостатки: требуется квалифицированная рабочая сила, вредные условия труда, низкая производительность, высокая вероятность воздушных включений в изделии, большое количество производственных отходов.

Наполнители: любые, стойкие к используемым смолам.

Данная технология прекрасно подходит для небольших производственных объемов, или же для изготовления эксклюзивных деталей.

Оборудование в помощь ручному формованию:

Этот метод использует специальный распылительный пистолет, в который подаётся стеклонить. Она рубится специальным пистолетным ножом на отрезки определенной длинны. Эти отрезки смешиваются со струёй катализированной смолы в воздухе и так наносятся на форму. Как и в случае с методом ручной формовки, после процесса требуется произвести укатку с целью удаления воздушных прослоек. Далее материал оставляют при обычной комнатной температуре для отвердевания.

Приемущества метода: высокая скорость производства, то есть это довольно быстрый способ нанесения стекловолокна и смолы на форму, не требуется кроить стекломат или стеклоткань, дешевый исходный материал, небольшое количество производственных отходов.

Недостатки: тяжёлый вес изделия из-за обилия нанесённой смолы, ограниченные механические свойства изделия (посколько нет длинных волокон), вредные условия труда.

Смолы: полиэфирные вязкие

Данная технология получила распространение при мелкосерийном производстве изделий, а также при производстве крупных изделий из стеклокомпозита (например, корпусов лодок и катеров, кабин, фрагментов авто и ж/д транспортных средств)

Оборудование для изготовления стеклопластика методом напыления:

Метод намотки

В данном методе армирующие волокна пропускаются через ванну с активированной смолой. После смоляной пропитки они наматываются на вращающийся сердечник до получения нужной толщины. При этом можно координировать угол намотки путем изменения движения подающей волокна тележки. Углы подачи можно изменять при изготовлении одного изделия и таким образом задавать ему определённые конечные характеристики.

Приемущества метода: быстрая скорость укладки армирующего материала, возможность регулировать соотношение между нитями и смолой, прочность изделия при достаточно низком весе, стойкость к гниению и коррозии, дешевизна материалов, высокая надёжность при эксплуатации в большом температурном диапозоне.

Недостатки: дорогое производственное оборудование, возможность изготовления только определенных видов изделий.

Волокна: любые, кроме сшитых тканей и матов

Данная технология применяется как правило для изготовления труб и трубок всевозможных диаметров, которые применяются в химической промышленности и нефтегазовой. Диаметр сечения такой трубы может быть от нескольких миллиметров (например, в устройстве удочек) до нескольких метров (например для строительства резервуаров и цистерн).

Метод инжекции

Технология инжекции заключается в следующем. Предварительно раскраивают стекловолокняный армирующий материал (стеклоткань или стекломат). Его выкладывают на матрицу и прижимают пуансоном, после чего под определённым давлением впрыскивается смола. После окончательной пропитки инжекцию (впрыскивание смолы) останавливают и в таком виде оставляют материал до полного высыхания, после чего уже извлекают из матрицы и придают дальнейшей обработке (если таковая требуется). Данный метод ещё также называют "RTM" — Resin Transfer Moulding.

Достоинства этой технологии: возможность получить высокое содержание стекла, точные размеры получаемых деталей, обе стороны детали имеют гладкую глянцевую поверхность; хорошие условия для работы и практически полное отсутствие выброса вредных веществ и отходов производства; высокая скорость производства, требуется малое количество рабочей силы,

Недостатки: довольно дорогой и сложный процесс.

Смолы: винилэфирные, эпоксидные, полиэфирные.

Метод оптимален при изготовлении большого тиража стеклопластиковых изделий.

Метод пултрузии

Пултрузия — процесс получения стеклопластикового профиля путем непрерывной вытяжки через нагретую до 120-150 градусов цельсия формообразующую фильеру стекломатериалов, пропитанных термореактивной смолой. Стекломатериал сматывается со специальных катушек в сухом состоянии и поступает в устройство пропитки пултрузионного станка, где смачивается полиэфирной, эпоксидной или другой смолой. Под высоким давлением и температурой стекловолокно и смола превращаются в особый прочный материал. С помощью этой технологии появилась возможность получать стеклопластиковый профиль заданных свойств и сложных форм с высокой скоростью. Физические характеристики стеклокомпозита, полученного данным способом не меняются в широком температурном диапазоне от минус 70 до плюс 170 градусов цельсия.

Методом пултрузии можно получить изделия с любым профилем — стержень, уголок, труба, короб и так далее. Полученный стеклопластиковый профиль сочетает в себе уникальные свойства дерева, металла и полимера: низкую теплопроводность, высокую механическую и диэлектрическую прочность, устойчивость к агрессивным средам и резким перепадам температур, биологическую и атмосферную стойкость. Долговечность конструкций из стеклопластиковых профилей значительно превосходит срок службы аналогичных конструкций из других материалов.

Достоинства метода: большая скорость и тираж, автоматизированный процесс, недорогие материалы, хорошие структурные свойства изделий.

Недостатки: дорогое оборудование, ограниченность выпуском исключительно профиля.

Смолы: эпоксидная смола, винилэфирная смола, полиэфирная смола.

Наполнители: не используются

Полученные методом пултрузии стеклопластиковые профили получают широчайшее применение в самых различных отраслях — в сельском хозяйстве, в строительстве, в производстве самых разнообразных вещей.

Научно-производственная фирма Новые Строительные Технологии самостоятельно проектирует и изготавливает оборудование для производства изделий из стеклопластика методом напыления.

В России специалисты по композитным материалам знакомы с установками Graco, MVP, GlasCraft. Тот факт, что есть отечественный производитель, для некоторых пока ещё является откровением. Бывает, что на выставках, разглядывая нашу продукцию, спрашивают: "Чьё это производство? Чьи аппараты продаёте?".

На фото отечественное оборудование для нанесения стеклопластика, модель МК НСТ FRP СП-01УМ-02п, которое выглядит и работает на уровне импортных аналогов.

Мы относимся положительно, когда наше оборудование сравнивают с Graco, GlasCraft и Magnum Venus Products. Это мировые лидеры, законодатели технологии автоматизированного контактного формования. Скажем прямо, мы стараемся, чтобы наши установки было похоже на машины западных брендов, как внешне, так и по функционалу.

На наши первые образцы американцы смотрели с иронией. Но прошло 10 лет и теперь у менеджеров российских компаний, которые продают "made in USA", меньше поводов для оптимизма. Купить оборудование для стеклопластика производства фирмы НСТ, можно дешевле импортного в 2 раза. При этом по тактико-техническим характеристикам и практическим возможностям наши машины всё ближе и ближе к Graco и MVP.

Если интересно узнать про историю создания отечественного оборудования для стеклопластика, читайте тут.

Мобильные комплексы серии МК НСТ FRP СП-0[1][2]УМ

Производится серийно с 2017 года. По состоянию на 2019 год предлагаем 2 вида оборудования:

• МК НСТ СП-01УМ-12 — для напыления гелькоута и полиэфирной смолы с армированием стекловолокном;
• МК СП-01Э УМ — для напыления гелькоута и эпоксидной смолы с армированием стекловолокном.

Технические характеристики

Наименование показателей

МК НСТ СП-01УМ-12

МК СП-01Э УМ

— для перекачивания компонента «А»

— для перекачивания компонента «Б»

Смола полиэфирная / Гелькоут*

Смола эпоксидная ЭД-20 общего назначения (ненаполненная) / Гелькоут*

Количество насосных агрегатов, шт.

Процентное содержание отвердителя в распыляемой смеси компонентов

40%. 65%

Изменение содержания отвердителя в смеси

Дискретное с шагом 0,25%

Дискретное

Номинальная производительность, л/мин

Номинальное давление компонентов на выходе из насосов, МПа (кг/см 2 ):

2,0. 4,0 (20,0. 40,0)

Максимальный уровень шума, возникающий при работе установки, дБ

не более 80

Максимальная потребляемая мощность установки, кВт

Напряжение электропитания, В

Рабочее давление воздуха в пневмосети, МПа (кг/см 2 )

0,5. 0,8 (5. 8)

Номинальный расход воздуха, необходимый для нормальной работы установки, л/мин.

Габаритные размеры (без учета вылета стрелы манипулятора), мм

1630 х 1440 х 2290

1600х1600х2710

Вылет стрелы манипулятора, мм

Угол поворота стрелы манипулятора относительно вертикальной стойки, °

Угол поворота конечного участка стрелы манипулятора относительно номинального положения, °:

Масса без принадлежностей, кг

Не более 200

*Установка по желанию заказчика может не комплектоваться насосным агрегатом, предназначенным для подачи гелькоута к пистолету-распылителю (в ПРАЙС-ЛИСТЕ Мобильный комплекс МК НСТ СП-01УМ-02).

Чтобы лучше представить работу оборудования, предлагаем к просмотру видео мобильного комплекса МК НСТ СП-01УМ-12 в действии, на примере производства П-образных лотков для отвода воды

На следующем видео показан процесс изготовления из стеклопластика крыши для дома на колёсах. Кто желает купить такой кемпер у самого лучшего отечественного производителя, — напишите нам, мы подскажем телефон производства в Московской области. Здесь используется мобильный комплекс МК FRP НСТ СП-01УМ-02 в усеченном виде: без шасси и манипулятора.

Мобильный комплекс предназначен для подачи под давлением в заданном соотношении компонентов «А» и «Б» в устройство их гомогенного перемешивания и насыщения рубленным стеклянным волокном, с последующим нанесением на форму или объект.

Для сравнения, чего достигли и с чего начинали, на следующем фото первый отечественный серийный (2010 год) аппарат фирмы НСТ для подачи смолы и отвердителя к фиброполимерному пистолету.

На следующих фото показан результат работы именно такого оборудования на базе ООО «Техно ЛК» для изготовления катамаранов «Борей» (торговая марка Два Поплавка).

Установка ПЕНА-20/1.2 с распылителем ПФП-02 на производстве катамаранов	Трехсекционный поплавок из стеклопластика
Самый доступный и лёгкий катамаран Борей на dvapoplavka.com

Последняя установка ПЕНА-20/1,2 была поставлена летом 2018 года. Всего за девять лет (с 2010 по 2018) по России и странам ближнего зарубежья «разъехалось» более 70 подобных аппаратов. Они отлично себя зарекомендовали, тем не менее в декабре 2017 года их выпуск был прекращён, а на смену им пришли мобильные комплексы МК FRP НСТ СП-01.

Сомневаетесь? Не доверяете отечественному оборудованию? Желаете сравнить с Graco?

В таком случае приглашаем увидеть нашу машину в работе и протестировать её на практике прежде, чем купить оборудование для стеклопластика. Для этого оформите заявку на обучение, которое проводим на нашей производственной базе в городе Владимире.

Конструкция и принцип работы установки для стеклопластика

Задача оборудования заключается в том, чтобы подать смолу и отвердитель из емкостей (как правило, заводская тара) до пистолета распылителя под необходимым давлением, в соотношении, которое требует технология переработки используемых материалов.

Нажмите на схему, чтобы увидеть сноски на основные элементы станции для стеклопластика.

Мобильный комплекс состоит из колесной опоры (1), на которой установлена центральная стойка (2). На стойке закреплены все узлы и агрегаты мобильного комплекса. Внизу стойки устанавливается блок подачи промывочной жидкости (4), соединенный с пневмоэлектрическим пультом (6) управления на кронштейне. Также на стойке закрепляется насосный агрегат подачи смолы (3) и насосный агрегат подачи отвердителя (5), выполненный на одном кронштейне с пневматическим гасителем пульсаций. Все насосные агрегаты подключаются к общему пульту управления, через который осуществляется контроль и регулирование подачи и соотношения смолы и отвердителя.

В корзину (7) одновременно укладывается до двух бобин волокна. В верхней части центральной стойки имеется подшипниковый узел. Он служит для обеспечения возможности углового поворота внутренней стрелы (8) относительно вертикальной оси стойки. В свою очередь на конечном участке внутренней стрелы имеется подшипниковый узел, служащий для обеспечения дополнительного углового поворота внешней стрелы (10).

Кроме того, внешняя стрела имеет возможность совершать угловые перемещения в вертикальной плоскости отклоняясь от своего номинального положения вверх или вниз. Фиксация внешней стрелы манипулятора в номинальном положении осуществляется за счет ее подвешивания на цепях, которые связаны с пружиной определенной жесткости (9). За счет оптимально подобранной жесткости пружины, а также за счет изменения длины отрезков цепи обеспечена возможность перемещения внешней стрелы манипулятора с подвешенным на ней распылительным узлом и проложенными коммуникациями, в вертикальной плоскости при приложении минимальных усилий оператора.

Пульт управления состоит из 2-х частей: электрической и пневматической. Электропульт обеспечивает плавную регулировку производительности насосов за счёт изменения частоты вращения валов электродвигателей. Управление осуществляется посредством двух ручек на внешней поверхности электропульта: «Производительность» и «Соотношение».

Пневмопульт предназначен для подготовки и распределения сжатого воздуха узлам–потребителям мобильного комплекса и распылительного узла, с возможностью индивидуальной настройки и контроля давления воздуха для каждого потребителя в отдельности.

Пистолеты для напыления стеклопластика

Распылитель фиброполимерный ПФП-02, вид справа	Распылитель фиброполимерный ПФП-02, вид слева

Мы комплектуем оборудование для стеклопластика пистолетом фиброполимерным ПФП-02. В серийном производстве с февраля 2017 года.

До этого была модель ПФП-01, разработанная в 2010 году. Она производилась по 2018 год. В целом, удачный пистолет с приемлемыми характеристиками, но необычным внешним видом. По сути был гибридом двух других наших изделий: концентрического пистолета для стеклофибробетона и пневматического распылителя для пенополиуретана.

Это была модель с внутренним смешиванием, т.е. смола и отвердитель смешивались в замкнутой камере, после чего на выходе пистолета формировался аэрозольный факел, куда вводилась рубленная нить.

Узнать подробнее о пистолете фиброполимерном ПФП-01 образца 2010

Пистолет для напыления стеклофиброполимера ПФП-02 представляет собой систему двух агрегатов: пневматического пистолета-распылителя и узла рубки стекловолокна, жестко закрепленного на корпусе пистолета-распылителя.

Важным отличием и преимуществом является возможность управления подачей компонентов и рубкой стекловолокна единым рычагом.

Для установки стеклонити в фибропистолет необходимо подать ее через канал, подвести к прижимному ролику под прижимную пластину и прокручивая прижимной ролик от руки подвести стеклонить под ножи ролика, после чего фибропистолет готов к работе. При необходимости можно завести две или даже три нити.

Стеклонить рубится на отрезки мерной длины (9мм или 13мм). Для удобства и точности попадания фибры в факел распыляемых компонентов пистолет снабжен лотком, угол наклона которого можно регулировать.

Когда ровинг заведен под ножи, если нажать на гашетку пистолета, одновременно будет рубиться волокно и распыляться смола с отвердителем. Бывает потребность включать каналы по отдельности: только волокно или только смола или отвердитель. Такая возможность также имеется. Для этого предохранитель на пистолете переводится в соответствующее положение.

На выходе пистолета осуществляется гомогенное перемешивание (внешнее или наружное смешивание) всех трех компонентов (смола, отвердитель, фибра), после чего аэрозольный поток наносится на поверхность формы (матрицы).

Основные ТТХ пистолета фиброполимерного ПФП-02

Стеклопластиками называют обширную группу композиционных материалов на основе стеклянных и кварцевых нитей/волокон и связующих полимерных составов.

Ассортимент изделий из стеклопластиковых материалов (далее по тексту – СПМ) необычайно разнообразен, от банальных пуговиц до корпусных деталей авиационной и ракетной техники.

Широчайшее применение СПМ находят в создании композитной стеклопластиковой арматуры.

Столь широкое распространение СПМ получили благодаря использованию вторичных ресурсов, применяемых как на этапе производства стекловолокна (бой стекла), так и в процессе формования стеклопластиковых изделий (производственные отходы).

Состав и структура

Для изготовления стеклопластиков используют следующие материалы:

1. Наполнители.
2. Связующие вещества.
3. Модифицирующие добавки – инициаторы реакции, катализаторы, отвердители, ускорители, стабилизаторы или замедлители твердения, огнеупорные добавки, пластификаторы и газообразователи и др. категории добавок, влияющих на температурный режим полимеризации связующей матрицы и на параметры физико-технических характеристик пластика.
4. Красители, вводимые в процессе полимеризации для окраски изделий из СПМ в яркие насыщенные цвета.

Наполнители, представленные различными стекловолокнистыми материалами, получаемыми при текстильной переработке первичных стеклянных и кварцевых волокон (первичные волокна или нити производят способом вытягивания расплавленного стекла через фильеры диаметром 6-20 мкм):

• нитями и жгутами из скрученных первичных волокон;
• ровницей, чаще называемой стеклоровингом (от англ. roving – ровница), представляющей собой пряди из параллельных нескрученных волокон;
• стеклотканями.

Стеклобой, добавляемый к исходному сырью для получения расплавленного стекла, должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 56617-2015 «Ресурсосбережение. Технические требования к стеклобою, предназначенному для использования в производстве стекловолокна».

Нитевидный наполнитель выполняет функции армирующего элемента, обеспечивающего жесткость структуры пластика и повышенную прочность стеклопластикового материала.

Столь высокую прочность СПМ придают наполнители из высокомодульных (сверхпрочных) стекловолокон.

Они обладают модулем упругости выше 50 ГПа.

Величина модуля упругости стеклопластика уступает аналогичному показателю для конструкционной стали (210 ГПа). Однако удельная прочность, которая рассчитывается как отношение предела прочности материала к плотности, у СПМ намного выше ( 90,0 у стеклопластиков против 3,1 у стали).

Показатель удельной прочности используется при сопоставлении конструкционных материалов, характеризуя степень прочности изделия при заданной массе, что актуально для авиастроительной и космической отраслей.

Стеклопластиковое изделие в несколько раз легче аналогичной равнопрочной стальной конструкции.

Связующие вещества на основе полимерных синтетических смол, выполняющие следующие функции:

• объединение («связку») стекловолокнистого наполнителя и других компонентов в единый монолитный материал;
• равномерное распределение внутренних напряжений и внешних механических нагрузок между нитями наполнителя;
• защиту наполнителя от агрессивных воздействий внешней среды.

В процессе изготовления стеклопластика связующие смолы не способны проникнуть в стекловидную структуру волокон наполнителя, а только обволакивают внешнюю поверхность стеклонитей.

Связующие полимеры придают СПМ способность к формованию в изделия заданной конфигурации и требуемых размеров.

Смолы

При изготовлении СПМ используются связующие смолы, на основе которых после соответствующей химико-технологической обработки образуется полимерная матрица, определяющая физико-химические свойства и эксплуатационные качества стеклопластика.

От химико-технологических свойств матрицы и ее термостойкости зависит способ формообразования стеклопластикового изделия и методика утилизации отходов, образующихся в процессе его производства.

От поведения связующих смол по отношению к нагреву зависит термопластичность СПМ, заключающаяся в способности стеклопластикового изделия изменять свою форму нагреве и сохранять ее после охлаждения.

Связующие смолы, используемые в производстве стеклопластика, в зависимости от термостойких и термопластичных свойств, подразделяют на два типа: термореактивные и термопластичные.

Термореактивные

Это смолы на полиэфирной, эпоксидной, карбамидной или феноло-формальдегидной основе, состоящие из макромолекул, соединенных ковалентными пространственными связями. Образующаяся при синтезировании пластика структура необратима.

Стеклопластики на термореактивных связующих, называемые реактопластами, являются неплавкими веществами, твердеющими при нагреве.

С практической точки зрения твердение реактопластов при нагревании означает, что стеклопластики на термореактивных связующих допускают только однократную переработку для формообразования изделий. Соответственно, технологические, производственные или бытовые отходы СПМ практически не способны к рециклированию.

Термопластичные

Смолы на полиэтиленовой, полистирольной, полиамидной и др. основе, отличающиеся линейной молекулярной структурой. Пластики на термопластичных связующих смолах, называемые термопластами, размягчаются при нагревании и восстанавливаются при охлаждении, сохраняя способность к последующей повторной переработке.

Возможность восстановления термопластами своих физических качеств создают условия для многократной их переработки, что позволяет возвращать в технологический цикл производственные отходы и утилизировать изделия, утратившие свою потребительскую ценность.

Особенности производства

Процессы формования изделий из СПМ весьма специфичны и зависят от множества обстоятельств, из которых определяющими являются следующие факторы:

• вид стекловолокнистого наполнителя ( стеклонить, жгут или ровница, лента, ткань или маты);
• тип связующей смолы – термореактивная или термопластичная.

Связующую смолу подбирают с учетом:

• габаритов стеклопластикового изделия и его конфигурации;
• требований к физико-механическим и техническим характеристикам изделия;
• температурно-силовых условий эксплуатации.

Сравнительно долгое время при изготовлении стеклопластиковых изделий для нужд машиностроения, авиапрома, приборостроения и др. отраслей применялись термореактивные полимерные матрицы.

У большинства термопластичных смол низкая адгезия к стекловолокнам, что не позволяло реализовать прочностные свойства стекловолоконных наполнителей при использовании традиционных технологий изготовления пластмассовых изделий.

Такими технологиями являются литье под давлением и экструзия. Лишь с внедрением современных разработок в последние годы отмечается расширение сферы применения термопластичных связующих с соответствующей заменой термореактивных матриц.

Технологии изготовления

Как мы уже упоминали, в настоящее время существует два вида изделий из СПМ:

1. Изделия из термопластичных смол.
2. Изделия из термореактивных стеклопластиков.

Формование изделий из СПМ на термопластичной полимерной основе производится по следующим технологиям:

• штамповка или прямое прессование на гидропрессе;
• прокатка;
• литье под давлением;
• экструзия.

По сравнению с производством стеклопластиковых изделий на основе термореактивных смол, для продукции, изготовленной из термостойких термопластов, отмечают следующие достоинства:

• более высокую стойкость к локальным повреждениям ударного типа;
• пониженное дымообразование, малую токсичность при возгораниях;
• хорошую ремонтопригодность благодаря свариваемости материалов;
• малое время формообразования;
• возможность переделки отбракованных изделий;
• высокий показатель коэффициента использования материалов – до 95%.

Отличительной особенностью изготовления изделий из СПМ на основе термореактивных смол является предварительная укладка стекловолокнистого наполнителя (ровинг, стекломаты и т.п.) по форме конструкции и последующей заливке связующим компонентом.

Тем самым одновременно создаются и сам стеклопластиковый материал, и изделие требуемой конфигурации и размеров.

Наиболее распространенными способами изготовления стеклополимерной продукции на основе термореактивных смол являются:

1. Контактное формование, заключающееся в нанесении на шаблон, выполненный по форме изделия, заготовок стекловолокнистого наполнителя и последующей пропитки связующими составами. Такая методика изготовления реализуется различными технологиями, отличающимися по способам нанесения армирующего стекловолокна и подачи термореактивного связующего.
2. Метод намотки, используемый для изготовления тел вращения.

Рассмотрим подробнее эти технологии применительно к различным категориям изделий.

Контактное формование изделий из СПМ

Наиболее востребованными технологиями для изготовления стеклопластиковых изделий по методу контактного формования считаются:

1. Ручное формование.
2. Метод напыления.
3. Вакуумная формовка.

Ручной способ

Используется в единичном и мелкосерийном производстве.

На рис. ниже показана условная схема ручного формования стеклопластикового изделия.

Связующей смолой (на схеме показана зеленым цветом) заливается слой уложенного в форме стеклоармирующего материала.

Жестким прикаточным валиком выполняется операция прикатки еще не отвердевшего стеклопластика, называемого ламинатом.

Цель прикатки – удаление пузырьков воздуха из полимерной массы.

Чем меньше воздуха остается в объеме ламината, тем прочнее и жестче будет изделие.

Отверждение СПМ протекает при обычной температуре окружающей среды (на уровне комнатной температуры).

После отверждения ламината готовое изделие извлекается из формы для механической обработки – обрезки облоя, высверливания отверстий и т.п.

Метод напыления

Стекловолокно в виде рубленного ровинга и связующая смола аэрозольным факелом наносятся (напыляются) на подготовленную поверхность формы-шаблона изделия.

Применение специализированного оборудования для напыления обеспечивает точную дозацию рубленных стекловолокон, связующей смолы и отвердителя, исключая образование отходов, присущее технологии ручного формования СПМ.

Использование методики напыления оправдано при изготовлении крупногабаритных конструкций типа корпусов лодок, кабин автотранспорта, отделочных панелей.

За счет отсутствия отходов стекловолоконного сырья и связующих смол обеспечивается экономное расходование материалов.

Вакуумная формовка

Этот метод называется также вакуумной инфузией, в процессе которой для интенсификации пропитки армирующих стеклонитей используется вакуумный прижим.

Вакуумным прижимом называют прижимное усилие, возникающее из-за разницы величин давления окружающей среды и пониженного давления на форме-шаблоне, находящейся в вакуумированном состоянии.

Процесс вакуумной формовки состоит из нескольких технологических операций:

• укладки исходного компонента, когда армирующий стекловолокнистый материал в сухом состоянии укладывается по форме шаблона на оснастке;
• покрытия силиконовым вакуумным мешком зоны формования с обеспечением ее герметичности;
• подачи вовнутрь вакуумного мешка термореактивного связующего;
• создания разрежения внутри вакуумного мешка при помощи вакуумного насоса;
• формообразования изделия, когда под воздействием перепада давления силиконовый лист вакуумного мешка втягивается в зону формования и прижимает стекловолокна, пропитанные смолой к поверхности шаблона, выполняя функции пуансона по аналогии с прессованием;
• принудительной подачи воздуха в вакуумный мешок;
• извлечения готового изделия и его механических доработок.

При вакуумной формовке практически полностью удаляются пузырьки воздуха из полимерной массы, что существенно улучшает технико-эксплуатационные характеристики полученного стеклопластика и самого изделия.

Вакуумную формовку используют в среднесерийном и крупносерийном производстве изделий сложной конфигурации в различных областях машиностроения.

Формование изделий из СПМ методом намотки

Технология намотки используется при изготовлении в промышленных объемах стеклопластиковых изделий, имеющих форму тела вращения.

Основной тип конструкций:

• трубы для химической, нефтяной и газовой промышленности;
• трубы и емкости для нужд коммунального хозяйства;
• цистерны для химреагентов и ГСМ.

Метод намотки также востребован при формовании корпусов, фюзеляжей и обтекателей самолетной и ракетной техники.

Сама по себе методика намотки несложная – пропитанные связующими реагентами стеклонити или стеклоленты наматываются на вращающуюся стальную или стеклопластиковую оправку.

Однако оборудование для производства стеклопластика является необычайно сложным по конструкции из-за необходимости постоянного контроля за ориентацией наматываемого жгута и регулировки содержания наполнителя и связующего в полимерной матрице.

Оборудование для изготовления изделий из термореактивных СПМ

К основному технологическому оборудованию и вспомогательным техническим средствам, задействованным при изготовлении стеклопластиковых изделий на основе термореактивных связующих, предъявляются два основных требования:

• обеспечение равномерной подачи стекловолокнистого наполнителя или качественной укладки армирующих стекловолокон на поверхность шаблона-матрицы;
• обеспечение полноценной пропитки наполнителя связующим термореактивным составом.

Для каждой методики изготовления изделий из СПМ предлагаются различные модели технологического оборудования от ведущих производителей в сфере производства композитных полимеров.

Рассмотрим наиболее распространенные предложения по оборудованию для напыления, вакуумной формовки и намотки стеклопластиков.

Для напыления

Признанным лидером в производстве аппаратуры для изготовления изделий из СПМ является компания GlasCraft (Германия), которую в 2008 году приобрела компания Graco (США).

Стоимость комплекта аппаратуры, оснащенной пистолетом-распылителем рубленого ровинга и распылителем компонентов связующего состава, составляет 13 000 долл. США.

Среди других ведущих производителей техники для напыления стеклопластика отмечают другую американскую компанию — MVP ( Magnum Venus Products), успешно конкурирующую с Graco.

Из отечественных производителей качественную аппаратуру для напыления производят в цехах компании «СКБ-077».

Для вакуумной формовки

Приоритеты среди производителей систем вакуумной формовки те же, что и для напыления – американские Graco и MVP. Стоимость их оборудования колеблется в пределах 12- 15 тыс. долл. США.

Однако для большинства российских предпринимателей, решивших заняться изготовлением стеклопластиковых изделий, вопрос комплектования мастерской или цеха вакуумной формовки решается путем приобретения разрозненных элементов от российских, белорусских и украинских производителей, включая китайский контрафакт, и сборки на их основе полноценной вакуумной установки.

По разным оценкам в этом случае приходится затратить не более 250-400 тыс.руб.

Для примера, система для вакуумной формовки с вакуумным насосом Value и резервуаром, пригодная для изготовления стеклопластиковых изделий, предлагаемая на сайте, стоит 14750 руб.

Остается только прикупить силиконовые вакуумные мешки и оснастить предметный столик для размещения шаблона.

Для намотки

Изготовление стеклопластиковых труб или емкостей методом намотки осуществляется на заводах по изготовлению стеклопластика, оснащенными технологическими линиями, включающими следующее оборудование:

• намоточные станки;
• станки пропитки и подачи сырья;
• системы поддержки и центровки трубной оснастки;
• систем регулировки скорости вращения.

Комплектация оборудования завода по изготовлению изделий намоткой стеклопластика осуществляется в соответствии с техническим проектом.

Стоимость оборудования для одной линии может составлять до нескольких миллионов рублей.

Измельчители для стеклопластика

В связи с широким распространением изделий из стеклопластиковых материалов остро встали вопросы утилизации технологических отходов и потерявших свою потребительскую ценность изделий.

Вследствие того, что пространственная молекулярная структура стеклопластиков-реактопластов препятствует их расплавлению или растворению, переработка отходов СПМ традиционными методами, идентичными с рециклингом полиэтиленов или полистиролов, невозможна.

В настоящее время наиболее популярной методикой утилизации стеклопластиковых отходов является использование измельченных СПМ в качестве добавок в исходное основное сырье при изготовлении неответственных изделий.

Для отдельных категорий стеклопластиковой продукции допускается добавлять измельченные отходы в объеме до 10-20% в состав исходного стекловолоконного компонента.

В зависимости от размеров полимерных отходов используются различные измельчители и дробилки:

• для малогабаритных кусков СПМ – молотковые и зубчатые дробилки;
• для крупногабаритных частей – валковые дробилки;
• вибрационные мельницы – для всех категорий отходов.

Дробление стеклопластиковых отходов сопровождается интенсивным образованием пыли, в которой содержатся мелкие частицы стекловолокон и смол.

Их вдыхание вызывает воспаления слизистой носа и вызывает проблемы со здоровьем.

В работах, связанных с изготовлением изделий из листового и рулонного стеклопластика или их переработке, необходимо руководствоваться требованиями ГОСТ Р 53237-2008 «Стекловолокно. Общие требования безопасности при производстве и переработке».

Заключение

На примере технологий производства стеклопластиковых изделий наглядно продемонстрировано, какие позитивные результаты может приносить применение вторичных ресурсов типа стеклобоя, превращающихся по воле технологов в недорогое качественное сырье для изготовления стеклопластика.