Под какие задачи можно применять листовой стеклопластик?

• Стеклопластик – что это за материал
• Виды стеклопластика
• Сферы применения стеклопластика
• Особенности эксплуатации стеклопластика
• Основные преимущества листового стеклопластика

Инновационные материалы с уникальным набором эксплуатационных свойств и технических характеристик выходят на первый план в разных сферах деятельности — в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, медицине. К «материалам будущего» относится и стеклопластик. Но далеко не все понимают, что это за материал, и где применяется листовой стеклопластик. Поговорим о том, как выглядит этот композит, из чего состоит и как с ним работать.

Стеклопластик – что это за материал

Стеклопластик — инновационный композиционный материал, свойства и особенности которого определяются тем, из чего делают эту разновидность пластика.

В состав входят два основных компонента:

1. Армирующий наполнитель в виде стекловолокна.
2. Связующее вещество, в качестве которого выступает полимерная смола. 

Стекловолокно бывает в виде рубленых волокон, непрерывных нитей, ткани, жгутов или матов. Тип стекловолокна, а также способ его укладки определяют прочность, жесткость, другие механические характеристики конечного изделия. 

В роли связующего выступают различные полимерные смолы: 

• эпоксидные, 
• полиэфирные, 
• винилэфирные, 
• фенольные. 

Смола пропитывает стекловолокно, распределяя нагрузку между волокнами, а также защищая их от воздействий извне. Тип смолы влияет на химическую стойкость, термостойкость, другие эксплуатационные свойства и характеристики материала.

Виды стеклопластика

Разнообразие технологических процессов и компонентов обусловило появление множества видов этого композитного материала, каждый из которых обладает специфическими особенностями и предназначен для решения конкретной задачи. 

Основанием для классификации выступает:

• тип связующего;
• структура армирующего материала;
• технологию производства.

Связующее (или матрица) обеспечивает сцепление армирующих волокон, распределяет нагрузку, защищает структуру от негативного воздействия факторов окружающей среды. 

Наиболее распространенными типами связующих являются:

• Полиэфирные смолы.

Полиэфирные стеклопластики обладают хорошей стойкостью к влаге, химическим веществам. Легко поддаются обработке. 

• Эпоксидные смолы.

Эпоксидные стеклокомпозиты отличаются повышенной прочностью, термостойкостью, химической стойкостью. Обладают отменной адгезией к различным материалам. 

• Винилэфирные смолы.

Винилэфирные пластики сочетают преимущества полиэфирных и эпоксидных смол. Характеризуются высокой стойкостью к химически активным веществам, повышенной прочностью, термостойкостью. 

• Фенольные смолы.

Фенольные композиты отличаются высокой термостойкостью, огнестойкостью. Отличаются хорошими диэлектрическими свойствами. 

Армирующий материал обеспечивает стеклопластику прочность и жесткость. 

В зависимости от структуры армирующего материала, стеклокомпозиты бывают:

• Волокнистые.

Армирующим материалом выступают стеклянные волокна, расположенные в определенном порядке. Изделия обладают высокой прочностью, а также жесткостью в направлении волокон. В зависимости от ориентации волокон бывают однонаправленными, двунаправленными или многонаправленными.

• Тканые.

Композит на основе стеклоткани, состоящей из переплетенных волокон. Тканые стеклопластики обладают высокой прочностью, жесткостью в двух направлениях. 

• Рубленые.

Армирующим материалом являются короткие стеклянные волокна, беспорядочно расположенные в матрице. Рубленые стеклопластики обладают изотропными свойствами — прочность и жесткость основания одинаковы во всех направлениях. Именно этот вид композита рекомендуют применять для изготовления изделий сложной формы.

Стеклопластики на основе нетканых материалов из стеклянных волокон (стеклохолста или стекломата) обладают хорошей стойкостью к расслоению и применяются при производстве облицовочных панелей, других аналогичных изделий.

Существенное влияние на свойства композита оказывает технология производства.

Наиболее распространенные методы:

• Контактное формование.

Это наиболее простой, экономичный метод, который заключается в нанесении связующего, а также армирующего материала на форму вручную или с помощью распылителя.

• Намотка.

Эта технология заключается в намотке стеклянных волокон, пропитанных связующим, на вращающуюся оправку. Намотка позволяет получить изделия с высокой прочностью, точностью размеров. 

• Прессование.

Этот метод заключается в формовании стеклопластика под давлением в пресс-форме. Технология позволяет получить изделия высокой плотности.

• Пултрузия.

Заключается в протягивании стеклянных волокон, пропитанных связующим, через нагретую фильеру и позволяет получить изделия высокой прочности. 

• Литье под давлением.

Этот метод заключается в впрыскивании расплавленного стеклопластика в пресс-форму под давлением. Технология позволяет получить изделия сложной формы с высокой точностью размеров. 

Помимо основных видов, существуют и специальные стеклопластики, разработанные для решения конкретных задач. Например, радиопрозрачные, применяемые в антеннах и обтекателях, или химически стойкие композиты, которые широко используются в химической промышленности. 

Также существуют полимеры с улучшенными эксплуатационными характеристиками — повышенной ударопрочностью, морозостойкостью или стойкостью к ультрафиолетовому излучению.

Сферы применения стеклопластика

Благодаря уникальным свойствам, стеклокомпозит находит применение в самых разных областях.

Изделия из стеклопластика востребованы в:

• Авиации: фюзеляжи самолетов, элементы ракет, обшивка спутников.

• Автомобилестроении: кузовные панели, бамперы, спойлеры.

• Судостроении: корпуса яхт, катеров, лодок.

• Строительстве: кровли, фасады, трубы, резервуары, арматура.

• Химической промышленности: резервуары для хранения агрессивных веществ, трубопроводы.

• Электротехнике: изоляторы, корпуса приборов, печатные платы.

По мере развития технологий производства стеклопластика его применение будет только расширяться, заменяя традиционные материалы, открывая новые возможности для инновационных решений.

Особенности эксплуатации стеклопластика

Зная, что такое стеклопластик, каковы особенности производственного процесса и какие рекомендации, касающиеся его применения, нужно учесть, можно гарантировать долговечность, надежность, безопасность конструкций из этого композитного материала.

На эксплуатацию влияет:

• Ультрафиолетовое излучение.

Длительное воздействие УФ вызывает деградацию полимерной матрицы, что приводит к потере блеска, пожелтению, образованию микротрещин на поверхности. Для защиты от УФ-излучения применяются специальные УФ-стабилизаторы, добавляемые в состав полимера, а также защитные покрытия, отражающие или поглощающие ультрафиолет. 

• Влажность.

Стеклопластик обладает низкой гигроскопичностью, однако длительное воздействие влаги может привести к проникновению воды в микротрещины и поры материала, что со временем может вызвать его разбухание, снижение прочности. Для защиты от влаги применяются гидрофобные покрытия, герметизирующие составы, препятствующие проникновению воды в структуру материала.

• Перепады температуры.

Резкие колебания температуры могут вызывать термические напряжения, что приводит к образованию трещин, расслоений на поверхности. При проектировании конструкций из стеклопластика необходимо учитывать, какую температуру выдерживает объект, используя материалы с близкими коэффициентами теплового расширения.

• Химические вещества.

Обладает высокой устойчивостью к воздействию многих химических веществ, однако некоторые агрессивные среды, такие как концентрированные кислоты или щелочи, могут разрушать полимерную матрицу материала.

Регулярное техническое обслуживание, а также своевременный ремонт являются обязательными для обеспечения долговечной, безопасной эксплуатации стеклопластиковых конструкций.

Основные преимущества листового стеклопластика

Листовой стеклопластик обладает уникальным сочетанием свойств, недоступных традиционным материалам. 

Работать со стеклопластиком гораздо проще благодаря целому ряду преимуществ, среди которых:

• Высокая прочность, устойчивость к механическим воздействиям.

Благодаря армированию стекловолокном, материал способен выдерживать значительные нагрузки на растяжение, сжатие, изгиб. Устойчив к ударам, вибрациям и другим механическим воздействиям, что делает его идеальным для применения в конструкциях, подверженных высоким нагрузкам. 

• Устойчивость к коррозии.

Обладает высокой устойчивостью к коррозии, химическим веществам, воздействию окружающей среды. Не ржавеет, не гниет, не теряет своих свойств под воздействием перепадов температур.

• Экологичность, безопасность.

Является экологически безопасным материалом. Не выделяет вредных веществ в окружающую среду, не представляет опасности для человека. Стеклопластик может быть переработан и использован повторно, что способствует сокращению отходов и сохранению природных ресурсов. 

• Диэлектрические свойства.

Является эффективным изолятором, что делает его незаменимым в электротехнике, электронике. 

• Простота монтажа.

При своей высокой прочности листовой стеклопластик обладает значительно меньшим весом, чем металл или бетон. Это существенно облегчает транспортировку, монтаж, установку стеклопластиковых конструкций. Меньший вес также позволяет снизить нагрузку на несущие конструкции. Простота монтажа обусловлена возможностью легкой обработки, резки, сверления с использованием стандартных инструментов. 

Стеклопластик легко формуется в изделия различной геометрии, может быть окрашен в любой цвет или иметь текстурированную поверхность, что расширяет возможности дизайна и проектирования.

Стеклопластиковые изделия служат десятилетиями, не требуя сложного ухода и ремонта.