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.
Стеклопластик это композитный материал, предназначенный для изготовления как простых предметов используемых в быту, так и более сложных изделий являющихся частью какой-то сложной конструкции. На сегодняшнее время существуют разные технологии по изготовлению стеклопластика, все они достаточно сложны и требуют наличия специализированного оборудования.
Если же рассматривать вопрос про изготовление стеклопластика своими руками, то из всех существующих технологий, предпочтение лучше отдать так называемому методу ручного формирования. О том, как сделать стеклопластик в домашних условиях и какие материалы для этого понадобятся в первую очередь, будет рассказано ниже.
Стеклопластик представляет собой одну из разновидностей композитных материалов, очень широко используемых сегодня как в промышленности, так и в быту. Основными элементами стеклопластика, являются: полимерная смола, специальный наполнитель, и армирующие элементы.
Стеклопластик имеет относительно небольшой вес, около 300-900 грамм на 1 м², хотя во многом данный показатель зависит от толщины изделия. Как было сказано выше, для изготовления стеклопластика своими руками, предпочтительней применение метода ручного формирования, без использования дорогостоящего оборудования для этих целей.
Сам процесс изготовления стеклопластика, таким образом, выглядит так:
- Сначала производится подборка и раскрой стеклоткани;
- Затем изготавливается разделительный слой в матрице;
- Создаётся покровный слой и укладка материала в подготовленную для этих целей матрицу;
- Наносится полимерный состав;
- Производится сушка материала.
Заключительным этапом изготовления стеклопластика в домашних условиях, является обработка изделия после его сушки.
Итак, рассмотрим первый этап изготовления стеклопластика, который начинается с выбора материалов для матрицы. При одноразовом изготовлении стеклопластикового изделия, матрицу для этих целей можно вылить, например, из гипсового раствора. Если же нужно сделать большое количество стеклопластиковых деталей, то лучше всего использовать для этого стальную матрицу.
Теперь что касается полимерной смолы, поскольку её состав может быть также различным. Здесь всё во многом зависит от таких характеристик полученного изделия, как его:
- Цвет;
- Водонепроницаемость;
- Рабочая температура и невосприимчивость к ультрафиолету;
- Уровень мягкости, хрупкости и ударопрочности;
- Подверженность к воздействию химических веществ.
Укладку стеклоткани в матрицу производят после её предварительного раскроя. Если матрица имеет сложную форму, то допускается использование отдельных элементов стеклоткани, для равномерного формирования слоя в матрице.
Далее производится нанесение формировочного слоя на поверхность матрицы, для удобства извлечения высохшего изделия из неё. Материалом для разделительного слоя может служить, например автомобильный воск или тефлоновый гель.
После подготовки матрицы вышеописанным способом, в неё заливается первый слой (покровный) стеклопластика. Покровный слой состоит из состава полиэфирной или эпоксидной смолы. С его использованием медлить не стоит, поскольку применять смолу нужно в течение 15 минут.
Итак, после того как покровный слой уложен, а его толщина должна варьироваться в пределах 0,4 мм, можно приступать к укладке стеклоткани в матрицу. В первую очередь укладывается самый тонкий слой стеклоткани, не более 300 г/м². При этом нужно следить, чтобы в матрице не образовались пустоты и воздушные пузыри.
Количество и толщина приклеиваемой стеклоткани в матрицу, зависит в первую очередь от того, какую прочность должно иметь изделие из стеклопластика. Последний укладываемый слой в матрицу, состоит либо из отделочной стеклоткани, либо из стекловойлока.
Когда залитый состав наберёт свою прочность, а это примерно 12-24 часа, готовое стеклопластиковое изделие извлекается из формы. Далее следует заключительный этап обработки, во время которого производится шлифовочные и полировочные работы.
(Last Updated On: 27.10.2017)
Изготовление стеклопластика своими руками скорее хобби, чем что-то более серьёзное. Однако процесс может быть интересен тем, кто привык всё мастерить самостоятельно и, в частности, заниматься тюнингом собственной машины.
Стеклопластик дома: что нужно для работы
Для производства хотя бы одной детали стеклопластика потребуется:
- подобрать материалы;
- раскроить стеклоткань;
- создать матрицу (разделительный и покрывной слои);
- приготовить полимерный состав и нанести его;
- высушить изделие, достать его из формы и обработать, если это нужно.
Стоит заметить, что изготовление стеклопластика своими руками – не совсем простой процесс. Обычно первый «блин» бывает комом. Огорчаться не стоит, профессионализм приходит с опытом.
Выбор материалов
Один из ответственных моментов ещё на стадии подготовки – выбор материалов. Вам нужно определиться, из чего будет сделана форма, и какая полимерная смола будет использоваться. Не менее важна и стеклоткань: чем она тоньше, тем глаже будет готовая поверхность, чем грубее, тем прочнее.
Качество смолы
От качества полимерной смолы зависит прочность будущего изделия, его цвет, свето- и влагопроницаемость, реакция на окружающую температуру, а также прочность к ударам и на изгиб.
Раскрой стеклоткани
Для безошибочного раскроя материала понадобится лекало из картона (выкройка). Если планируется сделать несколько слоёв стеклопластика, то понадобится несколько одинаковых выкроек стеклоткани.
Разделительный и покрывной слои
Разделительный (он же внешний) слой наносится на поверхность готовой матрицы. Не забудьте промазать форму (матрицу) автовоском или тефлоновым гелем. Без этой смазки готовое изделие прилипнет к поверхности.
Если планируете делать стеклопластик толще одного слоя, то каждый отдельный слой высушивается и хранится под своим порядковым номером (порядок собирания готового изделия).
Покрывным (верхним/защитным) называется слой из полиэфирной (или эпоксидной) смолы. Она застывает только при смешивании основного состава и отвердителя. Толщина этого слоя не более 4 мм.
Порядок работы
Раскроенную стеклоткань нужно выложить в форму максимально ровно, без морщинок и складок. Если потребуется, можно сделать небольшие разрезы. Нижняя стеклоткань обязательно тонкая, чтобы поверхность изделия была максимально гладкой.
Затем она промазывается готовой смолой, прокатывается валиком для выравнивания и выгонки воздушных пузырьков, сверху укладывается более прочная стеклоткань и процесс повторяется.
В качестве верхнего слоя обязательно используется тонкая стеклоткань для максимально ровной поверхности.
Изделия наберёт прочность спустя 72 часа. Тогда его извлекают из матрицы. Несколько готовых форм можно соединить между собой при помощи полимерного клея.
Теперь деталь можно окрасить полиуретановой краской.
Запрещается работать при температуре воздуха ниже 20°. Это ухудшит процесс застывания смолы и даже может его нарушить. В итоге вы получите липкое излишне гибкое изделие, найти которому применение вряд ли получится.
Заключительный этап – обрезание краёв и подгонка детали по размерам. Обрезанные части нужно зашлифовать мелкой шкуркой.
Работать необходимо в перчатках, в хорошо проветриваемом помещении, вдали от источников открытого огня. Во время работы запрещено курить.
Таким образом, изготовление стеклопластика своими руками – задача вполне посильная для непрофессионала. Важно пользоваться только чистым инструментом, работать на чистой поверхности, после работы со смолой промывать кисти, валик и прочие детали ацетоном. В случае застывания смолы их придётся только выбросить. Если не удалось удалить валиком все воздушные пузырьки, их необходимо очень аккуратно надрезать лезвием.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА
СТЕКЛОПЛАСТИК (fiberglass) - основной материал для моделирования и производства аэродинамических обвесов, представляет собой стекловолокно, пропитанное полиэфирной или эпоксидной смолой.
Стеклопластик (fiberglass) очень универсальный материал. Из него можно изготовить все, начиная от ресничек на фары и кончая кузовными панелями. Стеклопластиковые детали при правильном изготовлении очень прочны и долговечны.
Стекловолокно появилось лишь в 40-х годах. Этот материал уже давно применяется в изготовлении лодок. Стеклопластик- достаточно универсальный материал. Можно изготовить тоненькую декоративную накладку на бампер которым можно будет снег во дворе разгребать. Были прецеденты когда автомобиль с кузовом, изготовленным из стеклопластика, врезались простые,"стальные" автомобили и результат был не в пользу последних. Конечно речь идет о специальных деталях, где осуществляется специальное упрочнение, но в любом случае стеклопластиковые детали - достаточно крепкая штука.
Технологий производства изделий из стекловолокна существует несколько. Стоит сразу оговориться, что эти методы используется и при работе с другими армирующими материалами, такими как карбон, кевлар.
Что дает стеклопластик? Прежде
всего-вес. И хотя для создания по - настоящему крепких деталей порой приходится
их делать толстыми, а это лишние килограммы, но, в отличии от стали или
алюминия, стеклопластик способен возвращаться в исходную форму после ударов, не
повлекший за собой разрушения элемента. И при ремонте деталей из стеклопластика
понятие "кузовня" приобретает несколько иной смысл. Незначительные трещины могут
быть заклеены изнутри смолой, с наложением листа стеклоткани или мата. Большие
повреждения можно восстановить, уложив деталь снова в матрицу и восстановив по
порядку нужный сегмент. Но такой способ может не дать хорошего качества, и
велика вероятность повреждения матрицы, а этого никак нельзя допускать. Проше
сделать новый элемент. Хотя стеклопластиковые детали можно восстанавливать
старым способом: шпаклевка, штапель, шкурка, и вода.
К недостаткам следует
отнести достаточно высокую стоимость материалов. Но что самое плохое высокая
токсичность. При работе с этим материалом крайне важно соблюдать технику
безопасности. Обязательно наличие приточно-вытяжной вентилиции и обязательно
пользование распиратором, поскольку пары эпоксидных смол небезвредны.
Как бы
то ни было, стеклопластик и по сей день остается самым популярным материалом
мирового тюнинга. И хотя разнообразные кевлары, карбоны, пенополиуретаны,
базальтовое волокно и т. п. начинают все сильнее его теснить, думается, что
стеклопластик еще очень долго будет востребован и популярен.
НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
И ИНСТРУМЕНТЫ
|
1. Компрессор (с ресивером) 10
бар |
13. Печь электрическая камерного
типа |
25. Малярная защитная маска с
распиратором |
МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ
|
АРМИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ |
СМОЛЫ, ГЕЛЬКОУТ, ШПАТЛЕВКА |
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ |
|---|---|---|
|
1. Стекловуаль плотностью от 30-100
г./м.кв. |
8. Смола CRYSTIC 196 PA SCOTT
BADER™ |
23. Набор шарошек, напильников,
надфилей |
АРМИРУЮЩИЕ МТЕРИАЛЫ
В это определение входят три вида материала.
Первый вид:
Стекловуаль. "Легкий и воздушный"
подвид эмульсионного стекломата.
"Эмульсионного" потому что лучше всего
использовать для работы нетканый стекломат, волокна которого скреплены
эмульсией, растворяющейся под действием смол. Такой вид материала легче
принимает требуемую форму чем ткань, хотя ткань прочнее. Итак стекловуаль. Нам
потребуется с плотностью от 30 до 100 г./м.кв. Её используют для наружных слоев,
так как она позволяет изготовлять изделия с высокой сложностью поверхности с
большим количеством граней и резких переходов.
Второй
вид:
Стекломат плотностью от 300 г./м.кв. до 450 г./м.кв. Он позволяет
набрать толщину изделия.
"Маты различной плотности из рубленых
комплексных нитей на основе низкощелочного стекла Е. Материал мягкий, легко
поддается формованию и используется при производстве изделий сложной формы.
Ламинаты, изготовленные из данных матов, демонстрируют хорошие механические
свойства и высокую сопротивляемость атмосферным условиям в течение длительного
периода."
Третий вид:
Порошковый стекломат плотностью от
300г./м.кв. Иногда его называют поликором. Вклеивая его между несколькими слоями
эмульсионного стекломата Вы придадите изделию гораздо большую прочность. Он
практически не впитывает смолу и обладает приличной толщиной. Зачастую
вклеивается лишь отдельными полосками.
"Маты различной плотности из
рубленых комплексных нитей на основе низкощелочного стекла Е, на порошковом
связующем. Быстро пропитываются и обеспечивают получение гладкой поверхности.
Ламинаты, изготовленные с использованием порошковых стекломатов, обладают
высокой прозрачностью (технический термин, не путать с прозрачностью стекла),
хорошими механическими свойствами и устойчивостью к атмосферным
воздействиям."
СМОЛЫ
Смолы - полимерные двух компонентные на эпоксидной или полиэфирной основе. Смола и катализатор (отвердитель) тщательно смешиваются в определенной пропорции, затем этим составом пропитывается армирующий материал.
Сама смола достаточно хрупкая штука, и именно стекловолокно придает ей необходимую прочность и гибкость. Очень важно правильно подобрать пропорции смолы и катализатора. Если переборщить с последним, то смола застынет раньше, чем вы сможете закончить работу. Если недолить, то смола будет сохнуть слишком долго.
Смола не должна быть слишком густая, нужно чтобы она легко пропитывала стекломат. Часто используется CRYSTIC 196 PA компании SCOTT BADER™. Это предускоренная ортофталевая полиэфирная смола с высокими прочностными, механическими и электрическими свойствами. К смоле соответственно должен прилагаться отвердитель-катализатор, ускоряющий процесс полимеризации (застывания).
Требуемое для изготовления ламината количество смолы можно рассчитать путем взвешивания предполагаемого к использованию армирующего материала. Для рубленого стекломата отношение смолы к стекловолокну должно находиться в пределах от 2,3:1 до 1,8:1 (содержание стекла 30-35%). Для тканого ровинга рекомендуется соотношение 1:1 (содержание стекла 50%), тогда как отношение смолы к стекловолокну при использовании комбинированных материалов различно и зависит от структуры отдельного вида используемой ткани. Для снижения вязкости смолы ее можно нагреть градусов до 50 С.
Для мелких деталей смолу лучше использовать специализированную, а для порогов, бамперов, сабвуферов пойдут разновидности смол используемых в судостроительстве.
ГЕЛЬКОУТ
Гелькоут - покрытие матриц и
конечных изделий защищающее и улучшающее поверхность. Помогает устранить рельеф,
вызванный структурой стеклоткани и в какой-то степени помогает избавиться от
пузырьков воздуха на поверхности детали. Его наносят первым слоем, дают ему
схватится, а уж затем приступают к выклейке изделия. Часто используется CRYSTIC
65 PA компании SCOTT BADER™ водо- и атмосферостойкий предускоренный тиксотропный
изофталевый гелькоут для ручного нанесения. Предназначен для нанесения кистью.
В случае использования систем напыления рекомендуется гелькоут Crystic 90PA.
Crystic 65РА поставляется в широком диапазоне цветов. Гелькоут Crystic 65PA
может также поставляться неускоренным (Crystic 65). Обладает исключительными
защитными свойствами и механическими характеристиками, высокой стойкостью к
ультрафиолетовому излучению и химическому воздействию.
Гелькоут перед использованием должен иметь температуру рабочего помещения: 18°С - 20°С. Перед использованием гелькоут необходимо тщательно перемешать до получения однородной массы, это особенно важно, когда используются пигментные пасты. Наилучший результат дают механические мешалки. Перемешивание не должно быть слишком интенсивным, во избежание насыщения гелькоута воздухом. Для начала реакции отверждения гелькоут Crystic 65PA требует только добавления катализатора. Рекомендуемый катализатор - катализатор М или Бутанокс М50, добавляемый в гелькоут в количестве 2%.
Crystic 65PA отверждается пероксидами
стандартной активности - 50% пероксидами метилэтилкетона. Рекомендуется
использовать следующие отверждающие агенты стандартной активности - 50% растворы
ПМЭК: MEKP-HA-2, Luperox GZ-S, Butanox M50, Curox M300, NORPOL Peroxide N 1 и
т.д. Рекомендуемая дозировка для обычных условий: 2 весовых части катализатора
стандартной активности (50%) на 100 частей Crystic 65PA. Использование
отверждающих агентов пониженной активности - 30% раствор ПМЭК - приводит к
получению неоптимальных свойств отвержденного гелькоута.
Crystic 65PA
наносится кистью или валиком. При обычном формовании толщина сырой пленки
гелькоута должна быть 0.4 - 0.5 мм. В качестве руководства: 450 - 600 г/м?
гелькоута (в зависимости от цвета) обеспечит при равномерном нанесении получение
рекомендуемой толщины покрытия.
При необходимости гелькоут Crystic 65PA
может армироваться стеклянными или синтетическими тканями (полиэфирными,
акриловыми) или их композициями.
Crystic 65PA поставляется в двух вариантах
- неокрашенном и окрашенном.
Гелькоут Crystic 65РА следует хранить в темном
месте в специальных закрытых контейнерах. Рекомендуемая температура хранения
должна по мере возможности находиться в диапазоне 20 С - 30 С. В идеале
контейнеры необходимо вскрывать только непосредственно перед использованием.
РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ СОСТАВ
Разделительный состав - наносится на поверхность детали (матрицы) и спустя некоторое время энергично располировывается шерстяной тканью или войлоком. Служит например для того, чтобы Вы без труда смогли извлечь готовую деталь из матрицы. Хорошо зарекомендовал себя Mirror Glaze #8 фирмы Meguiar`s.
Разделительный
воск Mirrorglaze 08
Представляет собой смесь восков, в состав которой
входит карнаубский воск, придающий материалу высокую термостойкость. Обладает
высокой степенью защиты от воздействия стирола, поэтому идеально подходит для
снятия матриц с мастер-моделей, а также для применения на новых матрицах. Наряду
с превосходным блеском обеспечивает большое количество съемов при однократном
нанесении.
Разделительный воск Mirrorglaze 88
Универсальный
термостойкий материал на основе карнаубского воска, применяется для обработки
мастер-моделей и матриц, позволяет добиться высокого уровня блеска, легко
наносится и располировывается, позволяет снимать большое количество изделий
после одной обработки.
Процесс вощения - долгий и кропотливый. Матрицу
приходится тщательно натирать воском несколько раз с перерывами. Воск нужно не
просто намазывать, а растирать до получения тонкой, гладкой, невидимой пленки.
Если этого не сделать, то поверхность готового изделия будет не гладкой, а
шершавой.
После, а порой и вместо вощения иногда используют специальные
жидкости, которые, высыхая, создают пленочное покрытие, предотвращающее
попадание смолы или гелькоата на матрицу, чего никак нельзя допускать. Как
нельзя и царапать ее поверхность. В противном случае смола может "намертво"
прирасти к матрице, и тогда процедуру шлифовки, полировки и вощения придется
повторять снова. Порой используют особые составы, обработав которыми матрицу
можно снимать с нее до 100 изделий, но старый добрый воск всегда остается самым
понятным и надежным средством.
ШПАТЛЕВКА
Шпатлевку - можно использовать продукцию фирм CAR SYSTEM, Dyno Coat, BODY. Шпатлевка бывает следующих видов: Fiberglass (со стекловолокном), там где пребуется прочность или наносится толстый слой, SOFT или EXTRA там где приходится много шкурить или для конечной отделки. NITRO (лучше брать качественную, от известных фирм-меньше вероятность появления трещин) очень помогает разобраться с мелкими дефектами. Также пригодится жидкая шпатлевка для окончательной доводки детали. Никогда не позволяйте себе делать слои шпатлевки более 3мм - лучше в этом месте положить еще пару слоев стеклоткани.
МАКЕТИРОВАНИЕ
Изготовление любой детали, будь то бампер, накладка на него, антикрыло, капот или корпус сабвуфера вне зависимости от способа изготовления необходимо начинать с МАКЕТИРОВАНИЯ. Под этим подразумевается изготовление макета будущего изделия в масштабе 1:1 из подручных материалов. А вот материалы и способ макетирования зависят от формы желаемого изделия. Допустим, что нужно изготовить бампер. Начинается все с эскиза и рабочих чертежей. Желательно прорисовать бампер в нескольких проекциях, включая вид сверху, сбоку, спереди. Имея их можно приступать к анализу фигур из которых состоит бампер.
Макет будущего изделия может быть изготовлен различными способами: фанера, пластилин, пенопласт и т. д. От того, насколько правильно сделан макет, будет зависеть качество будущих изделий. Более того, если необходимо, чтобы у детали, которая будет затем создаваться, была идеально ровная поверхность, над ее качеством придется поработать уже на макете. Чем более гладким и ровным будет макет, тем меньше работы потребуется потом, при изготовлении и доведении матрицы.
Еще до создания макета необходимо понять, можно ли изготовить деталь целиком или нет. Дело в том, что при работе со стеклопластиками и другими подобными материалами необходимо, чтобы готовую деталь после застывания можно было вытащить из матрицы, ничего не повредив при этом. Возможно, деталь будет иметь такую форму, что ее придется изготавливать из нескольких частей, а затем скреплять их друг с другом, но выклеить шар через угольное ушко вряд ли получится.
Не мешает полученную болванку (макет) покрыть слоем жидкой шпатлевки и еще раз ошкурить (зернистость шкурки 500-800). Затем покрываем макет разделительным составом, который располировываем спустя час. Для этой цели можно использовать шлифовальную машинку с войлочным кругом.
*** Примечание.
Не старайтесь всегда сделать деталь одним
куском. Иногда гораздо легче сделать составной макет. Например, очень трудно
вышкуривать различные воздухозаборники и прочие отверстия в бамперах, плоскости,
расположенные в труднодоступных местах и т.д. Изготовив макет, состоящий из
фрагментов, иногда можно выйграть в трудозатратах на подготовку поверхности.
Матрицу также можно снимать не с детали в целом, а с ее фрагментов. Это
увеличивает живучесть и ремонтопригодность детали. На бамперах рекомендем
сделать съемными отсекатели, нижние антикрылья и все, что можно повредить в
первую очередь. Очень практичны сборные бампера и пороги системы "зима-лето" со
сьемной нижней частью.
МАТРИЦИРОВАНИЕ
Матрица создается по макету. Это самый
ответственный момент.
Для начала поверхность макета еще раз проверяется на
наличие дефектов поверхности. Затем макет "вощится" - покрывается слоем
разделительного состава. Он поможет отделить матрицу от макета и устранит мелкие
неровности. А делается это так: при помощи шерстяной ткани или специальных
полировальных салфеток наносится тонкий слой разделительного состава. После того
как он просохнет располировываем его. Операция КРАЙНЕ утомительная. Все нужно
делать вручную, это позволит тщательно контролировать процесс. Одновременно
обрабатывать можно кусок не более 10х10 см, при такой площади полироль лучше
разогревается и проникает в поры поверхности. Операцию повторяем 2-3 раза.
Забегая вперед скажем, что при обработке разделительным составом матрицы
операцию повторить придется 3-5 раз! Не стоит этим пренебрегать, так как
легкость с которой Вы извлечете изделие все окупит. В противном случае Вам
грозит долгое ковыряние отверткой или повреждение мантрицы с макетом. Лучше
потратить день на полировку, чем неделю на шпатлевание и вышкуривание детали.
После того как макет подготовлен, на него наносится слой специального матричного гелькоата. Это покрытие в дальнейшем позволит вывести поверхность матрицы практически до зеркального блеска. Матричный гелькоат гуще, чем обычный, и ложится более толстым слоем.
После того как встанет этот слой, начинается укладывание стекломата. Сначала -тонкая стекловуаль. Она позволит точно повторить все изгибы и контуры макета. Далее желательно дать подсохнуть первому слою. Затем уже можно выложить еще несколько слоев более толстого мата, но сразу набирать толщину не стоит, иначе матрицу может повести (изогнуть и покоробить). При создании матриц на простые детали можно упростить процедуру. Тут главное - опыт.
Если матрица будет разъемной, то при ее изготовлении делаются специальные перегородки вокруг макета, разделяющие его на сегменты. Выложив основной, после его застывания перегородки вынимаются и, обработав кромки первого сегмента матрицы, выкладываются остальные. Для правильного позиционирования сегментов друг относительно друга в первом при формовании делаются специальные ямки. Когда будут формоваться следующие сегменты, эти ямки будут заполнены смолой и стекловолокном, и появятся бугорки. Эти пары и позволят при будущем использовании правильно скрепить различные части матрицы воедино. Для скрепления сегментов матрицы в ребрах всех отдельных частей сверлятся отверстия под крепежные болты. Для того чтобы матрица была прочной и хорошо держала форму, после ее изготовления, прежде чем вынуть макет, к матрице приформовывают ребра жесткости. В зависимости от ее размеров это может быть прочный стальной каркас или небольшие фанерные или деревянные ребра. Готовая матрица, если макет был изготовлен аккуратно, может и не потребовать дополнительной обработки, но зачастую приходится выводить поверхности, шлифовать и полировать матрицу до блеска. Только тогда можно получить идеальную деталь. А к кузовным элементам вообще нужно особое внимание.
ВЫКЛЕЙКА ИЗДЕЛИЯ
Предварительно устраняем все дефекты матрицы и покрываем ее разделительным составом. О важности тщательной полировки упоминалось не раз. Покрываем матрицу слоем гелькоута. Гелькоутом на выклеиваемом изделии увлекаться сильно не стоит, он может со временем растрескаться и Вам придется перекрашивать изделие. Дальше как при изготовлении матрицы: после того, как гелькоут в достаточной степени отвердился, наносится, как можно более равномерно, обильный слой смолы. Над смолой не дышать! Ядовитые пары! Затем крепко прижимается и уплотняется кистью или валиком первый слой стекломатериала - стекловуали. Как только первый слой стекломата полностью пропитается, то, при необходимости, перед нанесением последующих слоев армирующего материала, добавляется дополнительное количество смолы. Важно, чтобы первый слой не содержал пузырьков с воздухом, поскольку любое попадание воздуха непосредственно между гелькоутом и последующим слоем ламината может привести к вспучиванию поверхности, особенно, если в течение периода своей эксплуатации формуемое изделие будет подвергаться воздействию тепла или воды.
Последующие слои смолы и армирующего материала наносятся до получения требуемой толщины, при этом необходимо обеспечить тщательную пропитку и надлежащее уплотнение каждого слоя. Во избежание скопления избыточного количества выделяемого при ламинировании тепла рекомендуется единовременно наносить не более четырех слоев смолы и армирующего материала. Обвесы не требуют такого количества материала, но при изготовлении сабов и подиумов под динамики придется действовать постепенно. Высокие экзотермические температуры могут привести к растрескиванию гелькоута, преждевременному высвобождению изделия из матрицы, деформации или обгоранию детали. При изготовлении ламинатов большой толщины после нанесения четырех слоев, перед нанесением последующих, ламинат необходимо выдержать для выделения тепла, после чего охладить. Перегрев может разрушить разделительный слой и безнадежно погубить матрицу. Продолжительных временных задержек между нанесением слоев, однако, следует избегать, за исключением случаев использования смол с длительным "периодом созревания". "Период созревания" - термин, используемый для описания периода времени между загустеванием и отверждением смолы, в течение которого она находится в размягченном, высокоэластичном состоянии. В таком состоянии ламинат может быть легко подогнан по форме матрицы, а обрезная кромка заделана в матрицу для ускорения данного процесса.
Упрочнение формуемого изделия достигается
введением в него ребер жесткости. Момент введения зависит от формы, толщины и
конечного назначения изделия. В качестве общего руководства рекомендуется
размещать их непосредственно перед нанесением последнего слоя армирующего
материала.
После
того, как смола окончательно затвердеет, очень аккуратно извлекаем готовое
изделие. В матрице же можно выклеивать еще 5-8 изделий.
Если ее периодически
ремонтировать и обслуживая тщательно покрывать разделительным составом, то
намного больше…
Стеклопластик
Стеклопластик это материал, состоящий из двух основных компонентов. Это материал из стекловолокна (стекловолокно, стеклоткань, стекломат), который служит для армирования (усиления) изделия, и смолы, являющейся связующим.
Материалы для изготовления стеклопластика.
Смола
Смола является связующим материалом и поэтому к выбору смолы надо подойти наиболее ответственно, особенно при отсутствии опыта изготовления стеклопластиковых изделий. Если при выборе стеклоткани или стекломата можно довольствоваться рекомендациями специалистов, т.к. этим выбором определяются, в основном, механические свойства готового изделия, то разная смола требует разных технологических процессов.
Для начинающих мы рекомендуем эпоксидную смолу. Эпоксидная смола менее привередлива в работе и имеет большее время застывания и поэтому у вас будет больше времени для исправления возможных ошибок. Эпоксидную смолу также рекомендуется использовать при ремонте изделий (лодок, бамперов…). Она хорошо склеивается с пластиком, деревом, металлом.
Полиэфирная смола, в основном, используется для изготовления цельных деталей
Хотим также напомнить, что на свойства смол и на их рабочие параметры довольно сильно влияют температурные характеристики помещения, в котором производятся работы, и его проветриваемость. Порой для лучшего застывания матрицу с изделием помещают в специальную сушильную камеру. Это помогает значительно ускорить процесс получения готового изделия. Самые прочные изделия изготавливаются в автоклавах под большим давлением и при высокой температуре.
Сама смола достаточно хрупкая, и именно стекломатериал придает ей необходимую прочность и гибкость
Материалы из стекловолокна
Для изготовления стеклопластиков используется стекловолокно, ровинг, стекломат, стеклоткань и другие стекломатериалы.
Самые распространенные это ровинг, стекломат и стеклоткань.
Ровинг
Ровинг это стекловолокно собранное в пучок и намотанное на бобину. Ровинг похож на некрученую стеклонить. Укладка ровинга производится специальным пистолетом, в который, во время работы, подается еще смола и катализатор.
Стекломат
Стекломат состоит из хаотично расположенных волокон, а стеклоткань выглядит как обычная ткань. Наибольшее упрочнение дают стеклоткани. Стекломаты дают меньшую прочность, но они более легки в обработке и по сравнению со стеклотканью лучше повторяют форму матрицы.
Стекломат может быть очень тонким, а бывает толстым, как одеяло. Стекломаты различаются по толщине и плотности, но разделяют их по весу одного квадратного метра материала в граммах: 300, 450, 600. Чем тоньше мат, тем более сложную поверхность он позволяет вывести, с большим количеством граней и резких переходов. Толстый мат (600 или 900) позволяет набрать толщину изделия и добиться необходимой прочности. При создании толстых изделий работа проходит в несколько этапов. Выкладывается несколько листов для получения первого слоя и дается время на застывание. Затем дополнительно, уже на твердую поверхность, укладываются дополнительные листы мата для придания необходимой толщины. Если попытаться уложить сразу все слои, то велика вероятность, что готовое изделие покоробится, стянется.
Стеклоткань
Стеклоткани бывают разной толщины. Стеклоткани также используются для придания жесткости и объема готовому изделию. Как и любая ткань, стеклоткань неодинаково работает при разнонаправленном растяжении. Поэтому для придания необходимой жесткости стеклоткань укладывается под разными углами. Стекловолокно в стеклоткани играет немаловажную роль. Оно должно хорошо пропитываться смолой и удерживать ее между волокнами. На это свойство пропитываемости в стеклоткани влияет наличие в ней и количество парафина. На ответственные изделия желательно выбирать стеклоткани без парафина. Парафин также можно выжигать перед применением.
К слову о прочности. Как это ни странно прозвучит, но чем меньше смолы в стекловолокне (при условии его полной пропитки и отсутствии пузырьков), тем прочнее будет готовое изделие и тем меньше окажется и его вес.
Гелькоут (gelcoat)
Для придания цвета готовой детали, а также для защиты от внешних воздействий используется особый материал гелькоут (gelcoat – гелевое покрытие). Можно сказать, что гелькоут это та-же смола, но с добавлением красителя. Его можно подобрать по цвету или создать свой оттенок колеровочными составами. Кроме того, слой гелькоута увеличивает срок службы изделия, защищает от воздействий окружающей среды и скрывает структуру стеклопластика. Готовое изделие будет иметь ровную (зависит от качества матрицы) поверхность, нужного цвета.
Гелькоуты бывают внутренними и внешними (topcoat).
Внутренний гелькоут наносится первым слоем в матрицу. После того как гелькоут затвердел, укладывается стекловолокно и смола. В этом процессе кроется один важный момент. Если слой гелькута будет в одном месте слишком тонкий, то может случиться следующее: или в этом месте будет просвечивать структура стекловолокна, или гелькоут может вообще отойти и сморщиться. Поэтому крайне важно пользоваться правильными материалами и следовать технологии. Для равномерного нанесения гелькоута часто используют не кисти, а краскопульты. Так удается значительно сократить количество брака и уменьшить расход материала. Но для распыления гелькоут должен быть более жидким, чем для ручного нанесения. В настоящее время в продаже имеются готовые гелькоуты для нанесения кистью и для напыления.
Внешний гелькоут (topcoat) наносится после того, как изделие вынули из матрицы. Здесь он выполняет роль краски. Благодаря присутствию в составе топкоута парафина поверхность после отверждения не остается липкой, хорошо шкурится и полируется. Топкоут можно изготовить самим на базе гелькоута или смолы, добавив раствор парафина в стироле.
Макет и матрица
Для изготовления изделия из стеклопластика первое, что необходимо, – создать его макет. В некоторых случаях макетом может являться уже существующее изделие, которое Вы хотите размножить. Например: бампер автомобиля. Для еще не существующих изделий макет может быть изготовлен различными способами: фанера, пластилин, пенопласт и т. д. От того, насколько правильно сделан макет, будет зависеть качество будущих изделий. Более того, если необходимо, чтобы у детали, которая будет затем создаваться, была идеально ровная поверхность, над ее качеством придется поработать уже на макете. Чем более гладким и ровным будет макет, тем меньше работы потребуется потом, при изготовлении и доведении матрицы.
Еще до создания макета необходимо понять, можно ли изготовить деталь целиком или нет. Дело в том, что при работе со стеклопластиками и другими подобными материалами необходимо, чтобы готовую деталь после застывания можно было вытащить из матрицы, ничего не повредив при этом. Возможно, деталь будет иметь такую форму, что ее придется изготавливать из нескольких частей, а затем скреплять их друг с другом.
Матрица создается по макету. Это самый ответственный момент. Прежде всего макет покрывается тонким слоем воска. Эту процедуру можно сравнить с полировкой автомобиля. После того как макет подготовлен, на него наносится слой специального матричного гелькоута. Это покрытие в дальнейшем позволит вывести поверхность матрицы практически до зеркального блеска. Матричный гелькоут гуще, чем обычный, и ложится более толстым слоем.
После того как встанет этот слой, начинается укладывание стекломатериала. Сначала более тонкого (стекловуаль, …). Он позволит точно повторить все изгибы и контуры макета. Далее желательно дать подсохнуть первому слою. Затем уже можно выложить еще несколько слоев более толстого материала (мат, стеклоткань), но сразу набирать толщину не стоит, иначе матрицу может повести (изогнуть и покоробить). При создании матриц на простые детали можно упростить процедуру.
Если матрица будет разъемной, то при ее изготовлении делаются специальные перегородки вокруг макета, разделяющие его на сегменты. Выложив основной, после его застывания перегородки вынимаются и, обработав кромки первого сегмента матрицы, выкладываются остальные. Для правильного позиционирования сегментов друг относительно друга в первом при формовании делаются специальные ямки. Когда будут формоваться следующие сегменты, эти ямки будут заполнены смолой и стекловолокном, и появятся бугорки. Эти пары и позволят при будущем использовании правильно скрепить различные части матрицы воедино. Для скрепления сегментов матрицы в ребрах всех отдельных частей сверлятся отверстия под крепежные болты.
Для того чтобы матрица была прочной и хорошо держала форму, после ее изготовления, прежде чем вынуть макет, к матрице приформовывают ребра жесткости. В зависимости от ее размеров это может быть прочный стальной каркас или небольшие фанерные или деревянные ребра.
Готовая матрица, если макет был изготовлен аккуратно, может и не потребовать дополнительной обработки, но зачастую приходится выводить поверхности, шлифовать и полировать матрицу до блеска. Только тогда можно получить идеальную деталь. А к кузовным элементам вообще нужно особое внимание.
Затем начинается долгий процесс вощения. Матрицу приходится тщательно натирать воском несколько раз с перерывами. Воск нужно не просто намазывать, а растирать до получения тонкой, гладкой, невидимой пленки. Если этого не сделать, то поверхность готового изделия будет не гладкой, а шершавой.
После, а порой и вместо вощения иногда используют специальные жидкости, которые, высыхая, создают пленочное покрытие, предотвращающее попадание смолы или гелькоута на матрицу, чего никак нельзя допускать. Как нельзя и царапать ее поверхность. В противном случае смола может намертво прирасти к матрице, и тогда процедуру шлифовки, полировки и вощения придется повторять снова. Порой используют особые составы, обработав которыми матрицу можно снимать с нее до 100 изделий, но старый добрый воск всегда остается самым понятным и надежным средством.
Процесс создания матрицы, описанный выше, является довольно распространенным вариантом, используемым в большинстве фирм, но существуют и другие, более сложные технологии.
Собственно, далее можно приступать к изготовлению деталей. Слой гелькоута в принципе не обязателен, но, во-первых, он придает более законченный вид готовому изделию, а будучи цветным, позволяет сэкономить на покраске или вообще от нее отказаться, а во-вторых, он защищает матрицу от стекловолокна, которое на самом деле очень даже абразивно, т. е. царапает.
Технологии
Технологий производства изделий из стекловолокна существует несколько. Стоит сразу оговориться, что эти методы используются и при работе с другими армирующими материалами, такими, как карбон, кевлар, другие тканые материалы и их сочетания.
Ручное (контактное) формование. Этот способ самый простой и дешевый (если не считать затрат на квалифицированную рабочую силу). Пропитка стекловолокна осуществляется валиком или кистью, которые должны быть стойкими к смолам. Волокно или сразу укладывается в форму, или уже после пропитки. Обработка стекловолокна разбивочными валиками способствует лучшему распределению смолы между волокнами. Затем укаточными валиками производят окончательную укатку стеклоткани, выдавливая пузырьки воздуха и равномерно распределяя смолу по всему объему. Крайне важно не допустить, чтобы под слоем стеклоткани оставались пузырьки воздуха. Если изделие застынет с таким браком, это место будет ослаблено вплоть до возможного сквозного продавливания. Такие брачки также могут помешать дальнейшей обработке изделия, потребовать его восстановления или полной замены. В любом случае будут затрачены дополнительные материалы, труд, а также деньги.
Ручной метод может быть несколько механизирован. Существуют смесители, подающие смолу с катализатором через валик, и иные приспособления. Но укатывать все равно приходится своими руками.
Достоинство ручного метода вполне очевидно: просто и дешево. Но любая экономия может иметь и обратную сторону. Качество готовых изделий очень сильно зависит от квалификации рабочих. И условия труда при таком подходе довольно вредные. Кроме того, очень сложно добиться большой производительности. Однако для небольших фирм и малых объемов работы этот метод самый подходящий.
Метод напыления рубленого ровинга. Этот подход куда более технологичен. В нем используется не стекловолокно, а стеклонить, которая подается в измельчитель специального пистолета, где рубится на короткие волокна. Затем пистолет «выплевывает» их вместе с порцией смолы и катализатора. В воздухе все смешивается и наносится на форму. Но после этой процедуры все равно массу необходимо прикатать, чтобы удалить пузырьки. Далее отвердевание происходит как обычно.
Такой способ выглядит очень заманчиво и просто. Казалось бы, стой и поливай из шланга. Но есть один существенный недостаток, из-за которого этот способ не столь популярен, – слишком большой расход смолы. Изделие получается очень тяжелым, и, так как волокна не переплетены друг с другом, механические свойства такого стеклопластика несколько хуже. Кроме того, к вредным парам смол подмешивается взвесь мелких частиц стекла от измельчителя, очень вредных для легких человека.
Метод намотки. Этот специфический метод предназначен для изготовления пустотелых круглых или овальных секционных компонентов, типа труб или резервуаров. Таким образом делаются парусные мачты, удочки, рамы велосипедов, глушители автомобилей и т. д. Стекловолокна пропускаются через ванну со смолой, затем через натяжные валики, служащие для натяжения волокна и удаления излишков смолы. Волокна наматываются на сердечник с необходимым сечением, угол намотки контролируется отношением скорости движения тележки к скорости вращения. Как намотка нитки на шпульку швейной машинки. В результате получаются крепкие и легкие изделия.
Метод препрегов. В данном случае используются не отдельные смола и ткань, а так называемые препреги – предварительно пропитанная смолами стеклоткань. Стекловолокно предварительно пропитывается предкатализированной смолой под высокой температурой и большим давлением. При низких температурах такие заготовки могут храниться недели и даже месяцы. При этом смола в препрегах находится в полутвердом состоянии. При формовании препреги укладываются в матрицу и закрываются вакуумным мешком. После нагрева до 120 -1800°C смола переходит в текучее состояние, и препрег под действием вакуума принимает нужную форму. При дальнейшем повышении температуры смола застывает.
Вся проблема этого метода в необходимости нагревательного оборудования, особенно автоклава. По этой причине изготавливать большие детали очень сложно. Но и плюсы очевидны. Использование вакуума позволяет значительно снизить вероятность появления воздушных пузырьков и существенно сократить долю смолы в готовом изделии.
Существуют и иные технологии – пултрузия, RFI, RTM и др. – практически на все случаи жизни. Выбор той или иной технологии зависит от необходимых объемов, сложности изделия и количества денег.
