Список тематических статей

Формование ручное

Наиболее простыми способами комбинирования стекловолокна, смолы и катализатора являются формование ручной укладкой и напыление. Для того чтобы материал соответствовал специфическим условиям эксплуатации, в смолу вводят различные армирующие материалы, добавки и наполнители.

Так как обычно к качеству поверхности предъявляются высокие требования, первой стадией формования в формах открытого типа является нанесение на их поверхность слоя специальной полимерной композиции, который называют наружным смоляным слоем (гелькоутом). После его отверждения происходит формовка изделия из стеклопластика – в форму укладывают или напыляют слои стекловолокна и смолы с добавкой катализатора, а затем уплотняют материал в форме.

При формовании ручной укладкой применяют стекловолокно в виде стекломатов, стеклотканей, ровинговой ткани. Смолу и катализатор или предварительно смешивают в какой-нибудь емкости, после чего наносят кистью или резиновым валиком, или же напыляют с помощью специального распылителя, причем в этом случае смешение компонентов происходит в момент распыления.

При формовании напылением стекловолокно предварительно измельчается на короткие отрезки (штапельки) и в процессе разбрызгивания перемешивается одновременно со смолой и катализатором. После того как эта смесь попадает в форму, ее уплотняют зазубренными металлическими валиками.

Метод формования ручной укладкой, основанный на использовании заранее подготовленных матов или тканей, обеспечивает высокую однородность продукции по прочности и возможность контроля показателей.

Контроль производства при формовании напылением, то есть методом, который, по существу, является частично автоматизированным вариантом формования ручной укладкой, в значительной степени зависит от мастерства рабочего. Если допускается не очень высокая однородность деталей, то удается значительно снизить издержки благодаря меньшей стоимости ровинга, по сравнению с матами или тканями и уменьшению трудовых затрат за счет более высокой скорости внесения материала в форму.

Дополнительная экономия при формовании напылением образуется благодаря использованию дешевых наполнителей, которые заменяют более дорогие материалы (смолу и стекловолокно), позволяя при этом получать изделия с примерно такой же прочностью.

На практике часто комбинируют методы ручной укладки и напыления, чередуя слои напыленного измельченного волокна со слоями ткани или тканого ровинга.

Для получения изделий «сэндвичевой» структуры с центральным слоем из другого материала (например, конструкций, в которых слой бальзы, пенопласта, фанеры и тому подобным, заключен между слоями пропитанного смолой стекловолокна) применяются оба метода: ручная укладка и напыление.

Все технологические параметры, кроме приемов укладки волокна, у обоих методов формования обычно одинаковы.

Подготовка формы (антиадгезионная обработка)

Первой стадией при получении любого изделия в открытой форме является нанесение на ее поверхность антиадгезионного покрытия. Без этого деталь постоянно будет прилипать к форме.

В мировой практике применяется много различных антиадгезионных материалов. Их выбор зависит от типа формуемой поверхности, заданной степени глянцевитости готового продукта и наличия или отсутствия вторичных отделочных операций (например, окрашивания).

Методы нанесения и типы антиадгезионных покрытий.

Тип покрытия	Форма при нанесении	Примечание
Парафин	Пастообразная или жидкая	Глянцевая поверхность; воспроизводит все детали формы; большие партии изделий.
ПВС	Жидкая, напыляемая	Водорастворимый, одноразового использования, смывается с изделия и формы, превосходный антиадгезионный материал; позволяет получить легко окрашиваемую поверхность.
Фторированные угле-водороды: силаны силоксаны	Жидкая, напыляемая	Низкий коэффициент трения Не дают хорошего глянца Более дорогие
Прокладочные бумаги и антиадгезионные пленки	Бумага с покрытием, целлофан, пленка из ПВС	Одноразового использования Формование плоских листов
Внутренние антиадгезионные	Жидкая (проникает в наружный смоляной слой)	Глянцевая поверхность; сохраняет форму всех деталей, отпадает необходимость в парафинироваиии формы; позволяет получать легко окрашиваемую поверхность.

Программа подготовки формы для промышленного применения начинается с тщательного машинного шлифования и полирования новой (не бывшей в употреблении) стеклопластиковой формы. После достижения необходимого блеска наносят несколько слоев (обычно три или четыре) пастообразного парафина. Каждый слой должен быть хорошо отполирован чистой салфеткой. После нанесения очередного слоя форма выдерживается до затвердевания парафина.

Для облегчения съема готовых изделий на стадии обкатки формы периодически (после формования 1-4 шт.) на ее поверхность, поверх парафинового покрытия дополнительно напыляют поливиниловый спирт (ПВС).

После каждого цикла формования формы всегда надо полировать. Дополнительный слой парафина наносится после каждых 1-5 или более циклов в зависимости от типа парафина и условий формования. При этом необходимо следить, чтобы не образовался избыток парафина на поверхности формы (о чем свидетельствует шероховатая или матовая поверхность деталей).

Периодически, через каждые 10-20 деталей, форму чистят (для удаления всех остатков парафина и смолы) с помощью специального приспособления для зачистки форм.

Тщательная подготовка формы – один из основных этапов цикла формования. Если он выполнен правильно, изделия будут иметь хороший внешний вид и легко извлекаться из формы. Если же этим этапом вообще пренебрегают или его сокращают, то будет страдать внешний вид изделий, причем при «зависании» детали в форме и невозможности ее извлечения приходится выбрасывать и деталь, и форму.

Нанесение наружного смоляного слоя

Для получения наружного смоляного слоя (гелькоута) обычно используют полиэфирную смолу, содержащую минеральные наполнители и пигменты, но без армирующих добавок. Эта композиция наносится сначала на поверхность формы, а затем в процессе формования переходит на формуемое изделие, образуя наружный слой. Тем самым достигается образование декоративной глянцевой окрашенной поверхности с хорошими защитными свойствами, которая почти или совсем не требует последующей отделки.

Виды и причины появления брака на наружном смоляном слое и методы их устранения.

Вид брака	Причина появления	Способы устранения
Образование морщин на наружном смоляном слое при формовании	Недоотвержденный или слишком тонкий смоляной слой. Смоляной слой вспучивается и отделяется от какого-то участка поверхности изделия из-за недостаточного отверждения и воздействия стирола, содержащегося в формуемой смоле	Толщина невысохшей пленки должна быть не менее 0,38 мм. Смоляной слой наносить равномерно; обеспечить необходимую продолжительность отверждения смоляного слоя
Волнистость наружного смоляного слоя	Слишком большая продолжительность отверждения стеклопластика	Вводить больше катализатора; подобрать катализатор, обеспечивающий отверждение смолы в атмосферных условиях в течение 1ч.
Прожилки на наружном смоляном слое (в основном пастельных тонов). Полые участки под наружным смоляным слоем	Спекание смоляного слоя, вызывающее неравномерность цвета покрытия	Использовать более тяжелую смолу или делать формы более плоскими
Шероховатая поверхность изделий	Накопление парафина	Смыть парафин стиролом или отполировать специальным приспособлением
Отпечатки стекловолокна на изделии	Мягкий наружный смоляной слой	Применять в дальнейшем теплостойкую смолу
Звездообразные микротрещины на изделии	Грубое обращение с изделием при его извлечении из формы с помощью деревянного молотка	Отшлифовать изделие, нанести наружный смоляной слой; использовать парафинированную бумагу и ленту; провести повторную отделку
Образование морщин на наружном смоляном слое сразу же после нанесения	Попал ацетон; вода в смоляном слое; нехватка катализатора в смоляном слое	Отодвинуть распылитель от формы; увеличить степень распыления; ввести больше катализатора; обеспечить стекание пузырьков; контролировать подачу; нагреть форму
Вмятины в наружном смоляном слое (при использовании пленки из ПВС)	Разделительная пленка из ПВС не высушена	Увеличить продолжительность сушки; удалить влагу
Растрескивание наружного смоляного слоя	Слишком тяжелое покрытие. Нижний слой не отвердел, что вызывает усадку и растрескивание смоляного слоя	Не увеличивать толщину свыше 0,64мм; обеспечивать быстрое отверждение первого слоя
Раковины на наружном смоляном слое	Попадание посторонних частичек в пленку	Напылять пленку в помещении, где нет пыли
Неравномерный цвет покрытия	Пузырьки воздуха; плохая кроющая способность; недостаток пигментов	Для улучшения растекания использовать стирол; посоветоваться с изготовителем смоляного слоя; минимальное количество пигмента не должно быть менее 10%
Матовая поверхность	Грубая поверхность формы	Вторично отделать поверхность
Затруднения при удалении изделия из формы	Форма не притерта; шероховатая форма; поднутрения в форме; мало парафина	Применять ПВС; повторить всю процедуру подготовки формы; заполнить поднутрения; покрыть парафином все поверхности
Переход отпечатков стекла в наружный смоляной слой	Слишком тонкий смоляной слой; недоотверждение пленки смолы	Увеличить толщину слоя до 0,4-0,5мм; удлинить цикл до полного отверждения покрытия
Накладка не соответствует наружному смоляному слою	Накладка отверждается слишком быстро	Уменьшить толщину смоляного слоя; снизить концентрацию катализатора; не вводить наполнитель
Наружный смоляной слой прилипает к форме (при нанесении кистью н распылении)	Неправильно подобрана или нанесена смазка для формы	Нанести смазку и дать ей отвердеть. При использовании парафина дать ему полностью высохнуть, а затем отполировать. Если эти меры не помогают, поверх парафина нанести распылением пленку поливинилхлоридного спирта
Белесоватая или неглянцевая поверхность	Все изделие преждевременно извлечено из формы. Загрязнение антиадгезионной смазки еще до нанесения смоляного слоя	Обеспечить более полное отверждение смоляного слоя и нижнего слоя стеклопластика
Пустоты под наружным смоляным слоем	Маленькие и большие плоские вздутия вызываются отделением смоляного слоя от нижнего слоя стеклопластика. Смоляной слой не должен отверждаться на воздухе до состояния без отлипа, а должен остаться липким для лучшей адгезии к нижнему слою стеклопластика	Обеспечить отверждение первого слоя стеклопластика до нанесения второго, третьего и последующих слоев; тщательно проверять, не появились ли пузырьки после нанесения каждого слоя; вырубить эти места и прошпатлевать композицией, состоящей из одной части смолы и трех частей CaCO₂
Открытые раковины, вздутия и точечные отверстия на поверхности наружного смоляного слоя	Воздушные включения, свободный растворитель, грязь или слишком большое выделение тепла при отверждении смоляного слоя или стеклопластика	Избегать попадания воздуха в композицию для смоляного слоя при введении катализатора; дать ей отстояться некоторое время после смешения и перед распылением; содержать все емкости и рабочие поверхности в чистом состоянии
Мягкая поверхность	Неравномерное отверждение	Более тщательно перемешивать катализатор со смолой для наружного слоя; тщательно подбирать и наносить разделительную смазку для форм
Образование оспин	Использование антиадгезионной смазки со слишком высоким поверхностным углом, препятствующим смачиванию смоляным слоем небольших участков поверхности (1,6-6,4мм), вследствие чего материал стеклопластика проявляется через смоляной слой	-

Ручная укладка

Следующей операцией процесса формования после правильной подготовки формы и нанесения наружного смоляного слоя является подготовка материала.

Все типы армирующих материалов маты из рубленой стеклопряжи, ткани и тканый ровинг – поступают в виде больших рулонов различной ширины. Лист нужной длины вырубается из рулона, а затем, при необходимости, обрезается по шаблону с помощью универсального бритвенного ножа, больших ножниц или электрической машины для резки тканей.

Затем тщательно смешивают заранее отмеренные количества смолы и катализатора. Композицию можно наносить на стекловолокно как вне формы, так и внутри нее. Для полного удаления воздуха и равномерности пропитки смолу наносят сначала на участки стекловолокна в верхней части формы. Для уплотнения материала по форме и удаления пузырьков воздуха используют щетки, резиновые и зубчатые валики (или в некоторых случаях мохеровые валики). Смесь катализатора со смолой можно наносить на стекловолокно распылителем, который автоматически дозирует и смешивает компоненты.

Особое внимание следует уделять нанесению первого слоя (часто для этого используют стекловуаль или мата с развесом ~230 г/м²), чтобы не допустить образования воздушных пузырьков между армирующим стекловолокном и наружным смоляным слоем (гелькоутом).

После этого уже можно наносить необходимое число слоев мата и (или) тканого ровинга до достижения расчетной суммарной толщины (и, следовательно, прочности). Слои мата и тканого ровинга следует чередовать для обеспечения хорошей межслойной прочности сцепления, предотвращения появления воздушных включений и получения максимальной прочности.

Виды и причины появления брака и методы их устранения при формовании ручной укладкой

Вид брака	Причина появления	Способы устранения
При отверждении образуются утолщенные жгуты или нитевидные дефекты	Преждевременное отверждение	Емкости для смешения должны быть чистыми и не иметь остатков ранее приготовленных композиций для наружного смоляного слоя. Можно использовать бывшие в употреблении емкости
Образование мелких и крупных трещин	Причиной более крупных трещин являются слишком толстые участки смоляного слоя, чрезмерное тепловыделение или утоненные микрозоны в стеклопластике. Образование мелких трещин происходит вследствие ударов потока воздуха (спереди или сзади)	Обеспечить большую однородность смоляного слоя и хорошее смешение с катализатором; избегать случайных ударов, вызывающих повреждения
Волокнистая структура: беспорядочно торчащее волокно из матов или свитое наискось волокно из тканого ровинга	Большое тепловыделение; материал с грубым плетением; волокно расположено слишком близко к смоляному слою	Проводить поэтапное отверждение стеклопластика, использовать смолы с меньшим тепловыделением; уложить дополнительный мат перед тканым ровиигом. Лучшим способом является применение промежуточного слоя из более жесткой смолы, армированной волокном
Стекание стеклопластика с вертикальных поверхностей	Слишком низкая вязкость смолы; в смоле мало загустители; высокая температура формы или помещения.	Наиболее реальным путем является увеличение содержания загустителя в смоле
Пузырьки	Попадание воздуха в армирующий материал после его заливки смолой	Ввести в смолу 0,2% зеленого пигмента, чтобы можно было рассмотреть пузырьки; более интенсивно обработать слои щетками, резиновыми или зубчатыми валиками; если возможно, залить больше смолы еще до введения стекловолокна, так чтобы смола вытеснила воздух со дна формы
Арки над участками с небольшим радиусом кривизны в виде перекрытий и т.п.	Армирующий материал слишком жесткий; радиус кривизны ниже допустимого уровня	Подобрать мат или тканый ровинг с лучшей смачиваемостью или растворимостью; использовать рыхлую шпатлевку для заполнения зон с небольшим радиусом закруглений перед введением формуемого материала; изменить конструкцию формы
Тонкие поверхности	Щели между перекрывающими друг друга слоями стекловолокна, вызываемые их неправильной укладкой, резкой на слишком короткие штапельки и другими причинами	Устранить ошибки при укладке и резке; перед извлечением изделия из формы нанести накладки на утоненные участки; попытаться пропитать армирующий материал смолой перед его укладкой в форму
Волокна выступают изнутри через наружный слой	Обычно этого не удается избежать, если маты являются единственным армирующим материалом	Для образования последнего слоя использовать ткань, тканый ровинг или тонкий мат с внутренней стороны; после отверждения отшлифовать абразивной шкуркой и нанести лакокрасочное жидкое покрытие
Образование трещин и обогащенных смолой участков обычно на дне или в углублениях	Стекание смолы в толстых слоях в нижние зоны, что приводит к растрескиванию вследствие тепловыделения или слишком большого соотношения между смолой и стекловолокном	Ввести в смолу больше загустителя; до начала отверждения отжать избыток смолы резиновым валиком из точек, куда она стекает; ввести дополнительное количество армирующего материала
Коробление изделия	Несбалансированный слоистый пластик; у изделия плоская поверхность	Слои укладывать симметрично; поверхность изделия сделать слегка изогнутой
Деформация изделия	Недоотверждение в форме	Обеспечить полное отверждение в форме
Растрескивание около элементов жесткости	Твердые включения	В углу, где элемент жесткости соприкасается со стеклопластиком, сделать утолщение
Низкая ударная прочность	Мало стекла; слишком большой изгиб	Перейти на формование с эластичной диафрагмой; вводить больше нетканой и тканой ровницы; применять элементы жесткости или слоистую конструкцию
Смола, входящая в состав стеклопластика, медленно отверждается	Зависит от окружающей температуры	Варьировать количество катализатора в зависимости от окружающей температуры
При прикатывании матов валики захватывают волокна	Прошло мало времени после отверждения смолы; испарение стирола; прикатка проводится слишком быстро	Изменить продолжительность отверждения; отрегулировать вентиляторы; окунать валик в стирол или свежую смолу; уточнить технологию прикатки

Метод ручного формования (укладки) является самым популярным способом производства для единичных и малых партий изделий.

Преимущества ручного изготовления стеклопластика:

- Относительно небольшая стоимость оснастки для изготовления стеклопластика.

- Незначительная стоимость оборудования для изготовления стеклопластика (распылитель, валики, кисти).

Недостатки метода:

- Значительное количество ручного труда при изготовлении изделия из стеклопластика.

- Предварительный раскрой стеклоткани, стекломата или другого стеклянного материала.

- Предварительная подготовка смеси полиэфирная смола – отвердитель.

- Качество конечного изделия из стеклопластика зависит от мастерства исполнителя.

- Относительно большое время изготовления изделия из стеклопластика.

- Низкая скорость оборачиваемости оснастки.

- Большое количество отходов: полиэфирная смола на стенках емкости для смешивания, валиках, кистях; обрезки стеклоткани или стекломата при раскрое, обрезки облоя.

Гладкова Наталья

Возврат к списку