Стеклофибробетон производство: Стеклофибробетон – производство декора для фасада

На рынке представлено множество типов стекловолокна – E-Glass, S-Glass, H-Glass и т. д. – этот список можно продолжить. Каждый из них имеет разные качества и отличается различными стеклянными волокнами, используемыми при производстве стекловолокна.

Для создания стекловолокна различные минералы (кремнеземный песок, известняк, каолиновая глина, доломит и т. д.) плавятся в печи до тех пор, пока они не достигнут температуры плавления. Затем расплавленное стекло выдавливается через крошечные щетки.

Они имеют форму очень маленьких отверстий – обычно не более 25 микрометров в диаметре. Эти экструзии называются филаментами.

Затем эти нити калибруются (покрываются химическим покрытием) и связываются в ровинги. Количество нитей в ровинге и толщина отдельных нитей определяет вес стекловолокна, который обычно выражается в единицах текучести (ярдов на фунт) или тексах (граммов на км).

Альтернативная форма стекловолокна, которая используется в производстве стекловолокна, представляет собой мат из непрерывных прядей. Мат из непрерывных прядей создается путем подачи нитей расплавленного стекла непосредственно на движущуюся ленту.

Когда стекло остывает и затвердевает, добавляется связующий элемент, чтобы удерживать изделие на месте. Затем его разрезают и раскатывают в длинный непрерывный мат.

После формирования ровингов или матов из непрерывных прядей они упаковываются и доставляются производителям FRP, таким как Tencom, где они превращаются в продукты из стекловолокна, которые мы знаем и используем ежедневно. Этот производственный процесс называется пултрузия .

По сути, пултрузия представляет собой процесс преобразования армированных волокон и жидких смол в композиты из армированного волокнами полимера (FRP).

Он используется для создания ряда FRP (углеродное волокно, кевлар и т. д.), но наиболее известен своим участием в производстве стекловолокна.

Несмотря на то, что существует множество способов изготовления изделий из стекловолокна (пултрузия, намотка филаментов, пистолетная ровинг и т. д.), чаще всего используется пултрузия, которая дает превосходные результаты в определенных областях применения.

Именно благодаря этим преимуществам компания Tencom известна своими изделиями из пултрузионного стекловолокна.

Прежде чем стекловолокно можно будет пропитать и армировать смоляной матрицей, оно должно быть предварительно отформовано и помещено в пултрузионную машину.

Для этого большие мотки ровинга протягиваются через преформер натяжных роликов, которые придают нитям рабочую форму. На этом этапе производства стекловолокна точность и непрерывность направляющей необходимы для достижения прочности и качества, характерных для стекловолокна.

После предварительной формовки ровинги отправляются в ванну со смолой для пропитки выбранной полимерной матрицей.

В качестве альтернативы вместо ровинга можно использовать маты из непрерывных прядей. При этом процесс пултрузии во многом одинаков, независимо от того, используете ли вы непрерывный мат или ровинги. Разница видна в основном в конечном продукте.

На этом этапе предварительно формованные ровинги (или маты) пропитываются в ванне смачиваемой смолой, которая пропитывает стекловолокно характеристиками, необходимыми для конкретного проекта.

Состав смоляной ванны будет меняться в зависимости от эксплуатационных свойств, требуемых от готового продукта, поэтому стоит поговорить со специалистом по пултрузии, чтобы понять, какая смоляная матрица лучше всего подойдет для вашего проекта.

Однако полимерная матрица почти всегда включает полимер, пигмент и катализатор, способствующий отверждению.

После пропитки стекловолокна протягиваются через бассейн с подогревом, где они отливаются и укладываются в нужные формы.

Бассейн с подогревом активирует катализатор внутри смолы и начинает полимеризацию продукта.

Это экзотермическая реакция, поэтому она зависит от постоянной температуры, и после начала температура смолы превысит температуру матрицы.

Если все сделано правильно, вы получите полностью полимеризованный продукт из стекловолокна без примесей и дефектов.

После завершения процесса пултрузии все, что нужно сделать, это отделить стекловолокно от матрицы и, при необходимости, разрезать изделие по размеру.

При отверждении стекловолокно естественным образом отрывается от штампа, поэтому для разделения композита и штампа не требуется слишком много шлифовки. Однако для обеспечения полного разделения штампа и продукта используется гидравлический съемник комков.

После разделения изделия из стеклопластика нарезаются по размеру и отправляются заказчику.

Стекловолокно может принимать различные формы благодаря гибкости насыщенных ровингов и матов из непрерывных прядей.

Независимо от того, является ли желаемый продукт чем-то существенным, например, столбом электропередач или арматуры для строительства моста или чего-то меньшего, например, спортивного оборудования или указателей подъездных дорог , пултрузия — это процесс производства стекловолокна, который может работать на вас.

Поскольку стекловолокно легкое, прочнее, чем большинство традиционных материалов, может выдерживать экстремальные условия окружающей среды с коррозией, изгибом или деформацией, нельзя отрицать, что стекловолокно — блестящий продукт для использования в вашем следующем проекте; неудивительно, что это такой популярный материал.

Надеемся, что эта статья пролила свет на производство стекловолокна и разнообразие продуктов, которые оно создает, особенно на методы производства, которые Tencom использует для производства ряда изделий из стекловолокна.

Если вы ищете производителя стекловолокна для своего следующего проекта или просто хотите узнать больше о том, что пултрузионная продукция может сделать для вас, свяжитесь с Tencom , чтобы поговорить с экспертом.

Руководство по проектированию стекловолокна и композитных материалов

Целью данного руководства по проектированию является предоставление некоторой общей информации о стекловолокне и композитных материалах, а также объяснение того, как проектировать изделия из этих материалов. Если у вас есть конкретные вопросы, свяжитесь с нашими инженерами из Performance Composites, и они с радостью вам помогут.

Композитные материалы

Композитные материалы изготавливаются путем объединения двух материалов, один из которых представляет собой армирующий материал (волокно), а другой — матрицу (смола). Комбинация волокна и матрицы обеспечивает характеристики, превосходящие любой из материалов, используемых по отдельности. Примерами композитных продуктов в природе являются дерево, бамбук и кость, а примером раннего искусственного композита является глина и солома, которые использовались более 10 000 лет.

Композитные материалы очень универсальны и используются в различных областях. Композитные детали обеспечивают превосходную прочность, жесткость и малый вес, и им можно придать любую форму. Идеальным применением являются большие конструкции сложной формы, такие как покрытия из стекловолокна. Композитные изделия идеально подходят для приложений, где требуется высокая производительность, таких как аэрокосмическая промышленность, гоночные автомобили, лодочный спорт, спортивные товары и промышленное применение. Наиболее широко используемым композитным материалом является стекловолокно в полиэфирной смоле, которое обычно называют стекловолокном. Стеклопластик легкий, устойчивый к коррозии, экономичный, легко обрабатывается, обладает хорошими механическими свойствами и имеет более чем 50-летнюю историю. Это доминирующий материал в таких отраслях, как судостроение и коррозионное оборудование, и он играет важную роль в таких отраслях, как архитектура, автомобилестроение, медицинское, рекреационное и промышленное оборудование.

Типичные композитные материалы могут быть изготовлены из таких волокон, как стекловолокно, углеродное волокно (графит), кевлар, кварц и полиэстер. Волокна бывают вуалевого мата, мата из коротких волокон, тканой ткани, однонаправленной ленты, двухосной ткани или трехосной ткани. Смолы обычно представляют собой термоотверждающиеся смолы, такие как полиэфирные, винилэфирные, эпоксидные, полиуретановые и фенольные. Смолы начинаются как жидкость, полимеризуются в процессе отверждения и затвердевают. Массовое соотношение волокон к смоле может варьироваться от 20% волокон к 80% смолы, до 70% волокон к 30% смолы. Как правило, более высокое содержание волокон обеспечивает еще большую прочность и жесткость, а непрерывные волокна обеспечивают лучшую прочность и жесткость. Использование композитных материалов дает инженерам возможность адаптировать комбинацию волокон и смолы в соответствии с требованиями дизайна и работать лучше, чем стандартные материалы.

Композитные материалы заменяют металлы и пластмассы во многих отраслях промышленности, а композиты являются предпочтительным материалом для многих новых применений. См. таблицу 1 для сравнения стоимости и свойств коммерческих композитных материалов с алюминием, сталью и деревом.

ТАБЛИЦА 1

	Стекловолокно и полиэстер	Графит и эпоксидная смола	Древесина (дугласова пихта)	Алюминиевые листы 6061 T-6	Стальные листы
Стоимость материала $/фунт	$2,00–3,00	$9.00-20.00+	0,80 $	4,50–10,00 $	0,50-1,00 $
Прочность, предел текучести (psi)	30 000	60 000	2 400	35 000	60 000
Жесткость (psi)	1,2 x 10 6	8 х 10 6	1,8 x 10 6	10 х 10 6	30 x 10 6
Плотность (фунт/дюйм 3 )	. 055	.065	.02	.10	.30

Наиболее распространенным производственным процессом для стекловолокна является процесс мокрой укладки или распыления с использованием измельчителя с использованием открытой формы. Форма детали определяется формой литейной формы, а поверхность литейной формы обычно соприкасается с внешней стороной детали. Сначала на форму наносят разделительный состав, чтобы предотвратить прилипание детали из стекловолокна к форме. Гелькоут, представляющий собой пигментированную смолу, наносится на форму для придания цвету детали. Затем стекловолокно и смола наносятся на форму, и стекловолокно сжимается роликами, которые равномерно распределяют смолу и удаляют воздушные карманы. Несколько слоев стекловолокна наносятся до тех пор, пока не будет достигнута желаемая толщина. Как только смола затвердеет, деталь вынимается из формы. Излишки материала обрезаются, и деталь готова к покраске и сборке. Существуют также закрытые формы для изготовления деталей из стекловолокна.

Процесс вакуумной инфузии (облегченный RTM)

Процесс вакуумной инфузии (VIP) — это метод, в котором используется вакуум для втягивания смолы в ламинат. Процесс выполняется сначала путем загрузки волокон ткани и материалов сердцевины в форму, а затем либо с помощью вакуумного мешка, либо с помощью контрформы, чтобы закрыть форму и создать вакуумное уплотнение. Вакуумный насос используется для удаления всего воздуха из полости и уплотнения волокон и материалов сердцевины. Все еще под вакуумом в полость формы вливается смола, чтобы смочить волокно. Расположение вакуумных портов и точек ввода смолы необходимо тщательно спланировать, чтобы обеспечить полную инфузию смолы. Преимущество процесса вакуумной инфузии заключается в создании ламината с очень высоким содержанием волокон (до 70% волокон по весу), что позволяет получить очень прочную и жесткую деталь при минимальном весе. Вакуумная инфузия также является эффективным производственным процессом для сложного ламината с большим количеством слоев волокон и материалов сердцевины.

Процесс производства препрега

— это ткань, предварительно пропитанная смолой (обычно эпоксидной). Смола отверждается до стадии B, создавая гель, который не является ни жидким, ни твердым. Материалы препрега необходимо хранить в замороженном состоянии, чтобы предотвратить его полное отверждение. Препрег разрезают на формы и наносят на форму слоями. Затем на материал помещается вакуумный мешок, и вакуумный насос вытягивает весь воздух, сжимает слои вместе и уплотняет материалы. Затем загруженную форму помещают в печь, в которой смола разжижается, чтобы она смачивала волокна. При повышении температуры смола полимеризуется и затвердевает. Преимуществом препрега является очень жесткий контроль соотношения волокон, малое количество пустот и точное расположение ткани и однородность толщины. Препреги обычно используются для аэрокосмической продукции и легких деталей с высокими эксплуатационными характеристиками.

 
Информация о конструкции

Как и любой материал, стеклопластик имеет преимущества и недостатки; тем не менее, в таких областях применения, как коррозия, мелкосерийное и среднесерийное производство, очень большие детали, контурные или закругленные детали и детали, требующие высокой удельной прочности, предпочтительным материалом является стекловолокно. Стекловолокно — идеальный материал для конструктора, потому что детали могут быть адаптированы для обеспечения прочности и/или жесткости в необходимых направлениях и местах путем стратегического размещения материалов и ориентации направления волокон. Гибкость конструкции и производства стекловолокна дает возможность консолидировать детали и включать в них множество функций, чтобы еще больше снизить общую стоимость детали. Некоторые общие рекомендации по проектированию перечислены ниже:

Толщина материала	Обычно в диапазоне от 1/16 до 1/2 дюйма. Можно использовать сэндвич-конструкцию для получения более легких и жестких деталей.
Угловой радиус	Рекомендуется 1/8″ или больше
Форма	Дублирует форму формы. Можно сильно контурировать. Поднутрения могут быть размещены с использованием многокомпонентных пресс-форм.
Размерный допуск	Сторона инструмента может быть + 0,010 дюйма от инструмента Сторона без инструмента + 0,030 дюйма
Поверхность	Сторона, обращенная к инструменту, может быть класса A Сторона, обращенная к инструменту, будет шероховатой, но ее можно сгладить Можно покрасить гелем или использовать любой другой
Усадка	0,002 дюйма/дюйма
Электрические свойства	RF Прозрачный Отличные изоляционные характеристики Может обеспечивать экранирование электромагнитных помех за счет проводящего покрытия
Огнестойкий	Имеются огнезащитные смолы, отвечающие различным спецификациям ASTM или UL
Коррозия	Имеются смолы для защиты от коррозии, особенно для горячих солевых растворов, большинства кислот, щелочей и газообразного хлора

Механика и анализ композиционных материалов

Механические свойства металлов и пластмасс изотропны (одинаковая прочность и жесткость во всех направлениях). Механические свойства композиционных материалов анизотропны (различная прочность и жесткость в зависимости от направления волокон и нагрузки). Разница между изотропными и анизотропными свойствами усложняет анализ конструкции композита, но большинство программ МКЭ имеют возможности для анализа композитов. Анизотропное свойство композитных материалов позволяет инженеру адаптировать композитные материалы для добавления прочности и жесткости только в тех областях и направлениях, где это необходимо, тем самым снижая вес и стоимость. Наши инженеры будут рады помочь вам с анализом и проектированием.

Инструменты

Инструменты или формы используются для определения формы деталей из стекловолокна. Деталь из стекловолокна подхватит все формы и особенности форм; поэтому качество детали сильно зависит от качества пресс-формы. Формы могут быть как мужскими, так и женскими. Охватывающие пресс-формы являются наиболее распространенными, и они производят деталь с гладкой внешней поверхностью, в то время как охватываемые пресс-формы производят гладкую внутреннюю поверхность (см. рисунок ниже).

Для очень коротких производственных циклов (менее 10 деталей) временные формы могут быть изготовлены из дерева, пенопласта, глины или гипса. Эти формы экономичны и могут быть изготовлены быстро, что позволит изготавливать недорогие прототипы деталей. Для крупносерийного производства формы обычно изготавливаются из стекловолокна. Эти формы имеют ожидаемый срок службы более 10 лет и более 1000 циклов. Формы из стекловолокна недороги и обычно стоят в 6-10 раз дороже самой детали.

Форма является зеркальным отражением детали. Для создания формы требуется мастер (заглушка). Мастер может быть реальной деталью или может быть изготовлен из дерева, пенопласта, гипса или глины. Точная форма и отделка мастера будут перенесены в форму. После того, как мастер готов, его полируют, натирают воском, и на мастере создается форма. Технология изготовления формы аналогична изготовлению детали из стекловолокна, за исключением того, что для изготовления прочной формы с низкой усадкой и хорошей размерной стабильностью используются вспомогательные материалы (гелевое покрытие, смолы и ткань).