Петровский пр., д.20 литер Я
(около д. 20 литер В)
+7 (812) 703-55-21
Заказать звонок

Особенности контактного формования композитов

Формование полимерных композиционных материалов в открытых формах – это практичный и чрезвычайно востребованный метод получения изделий из пластика. Он не требует сложной аппаратурно-технической оснастки. Рассмотрим ход данного производственного процесса, а также поговорим об армирующих волокнистых материалах, смолах и возможностях автоматизации.

Формирование композитов

Подготовительные работы

Метод контактного формования композитов используется для получения габаритных деталей сложной формы, которые не несут больших нагрузок при эксплуатации. Это могут быть баки для воды, лодочные корпуса, различные кожухи для механизмов и т.п.

Технологическая оснастка предполагает наличие модели из дерева, гипса или другого материала, формы или, как ее еще называют, оболочки, и специальных вставок (стержней). Модель изготавливается по чертежу и служит для получения формы методом полива или выкладки. После этого оболочку отделяют от модели и полируют. Полировка не только улучшает внешний вид формы, но и способствует более легкому извлечению будущих изделий.

На оболочку послойно наносится парафин. Обычно используются негативные по отношению к готовому продукту формы, однако встречаются и позитивные.

Перед процессом формования на поверхность оболочки наносится гелькоут – специальная полиэфирная смола с различными добавками и пигментами. Это делается кистью или распылителем. Позже смола перейдет на готовую деталь, образует ее наружную поверхность и будет предохранять ее от воздействия УФ-лучей, химических веществ, воды.

Благодаря гелькоутам изделия получают глянцевую декоративную поверхность, практически не требующую дополнительной обработки. Смола может иметь любой цвет, который обычно отличается от цвета композита и дает возможность оценить равномерность нанесения покрытия. Вот так окрашивание готового продукта производится ещё до начала его изготовления.

Процесс формования композитов ручной укладкой

Метод формования ручной укладкой позволяет добиться высокой однородности выпускаемой продукции по прочностным характеристикам. Он основан на использовании в качестве армирующих материалов волокнистых наполнителей. 

Маты из рубленой пряжи или ткани поступают на производство рулонами различной ширины. Из них вырезают необходимые элементы, используя шаблоны.

Следующий этап – смешивание смолы с отвердителем и нанесение полученной композиции на армирующее волокно. Процесс может происходить внутри формы-оболочки или вне ее. Материал уплотняют и удаляют пузырьки воздуха щетками или валиками вручную.

Ручная формовка композитов

Необходимая толщина изделия достигается заданным количеством слоев волокнистого материала. Слои матов из пряжи и тканевого ролинга чередуются для обеспечения требуемой прочности сцепления между собой. 

Доля волокнистых материалов в готовом продукте зависит от типа армирования:

  • При использовании только матов – 25-35%;
  • При использовании матов и тканей – 35-45%;
  • При использовании только тканей – около 50%.

В зависимости от температуры разнится время отверждения:

  • При 20-25°С  – от 10-20 мин до 14 суток;
  • При 65°С – 5-30 мин;
  • При 82°С – 1,5-5 мин.

После завершения процесса отверждения деталь извлекают из формы, обрезают по краям облой (излишки стеклопластика, отвержденной смолы). При необходимости высверливают отверстия, производят другие операции.

Процесс формования композитов методом напыления

В отличие от предыдущего метода волокнистая арматура проходит сквозь рубильное устройство и измельчается на кусочки (шпательки) длиной 12-50 мм. Эти отрезки вдуваются в поток со смолой и отвердителем, и полученная масса укладывается в заготовленную форму с помощью распылительной системы. 

Введенная в форму смесь прикатывается вручную. Она уплотняется и разглаживается, из нее выводятся пузырьки воздуха. Время отверждения будет зависеть от температуры так же, как в случае с предыдущим методом.

Производственное оборудование автоматически контролирует дозировку смолы и катализатора, а также рубку армирующего волокна. В этом случае отсутствуют отходы смолы. Ручной труд необходим только на этапе уплотнения стеклопластика в форме.

Формование композитов напылением

Преимущества метода:

  • Экономия времени и трудозатрат. Не требуется раскройка матов и предварительная подготовка смеси из смолы и отвердителя;
  • Сокращение производственных площадей. Снижается количество специально оборудованных рабочих мест;
  • Увеличение скорости производства;
  •  Упрощение контроля качества выпускаемой продукции;
  • Уменьшение количества отходов;
  • Снижение себестоимости готового изделия.

Недостатки метода:

  • Ухудшение прочностных характеристик пластика и снижение его плотности из-за невозможности контроля толщины наносимого слоя;
  • Зависимость качества готового продукта от мастерства и опыта оператора (как и в случае с предыдущим методом).

Возможности контактного формования

Вышеописанные методы позволяют получить слоистый пластик, который по праву можно назвать элементарным конструкционным материалом. Его физические свойства, структура и состав формируются в процессе производства и зависят от типа смолы и волокна, их количественного соотношения, способа укладки и т.п.

Таблица сравнения стеклопластика и других материалов
Табл.1 Сравнение физических свойств стеклопластиков и других материалов

Минимальная толщина готового продукта при ручной укладке — 0,8 мм, при формовании напылением – 1,5 мм. Максимальная же толщина будет ограничиваться временем отверждения. Обычно она составляет 6 мм.

В случае с массовым производством целесообразно привлечение к работе роботов. Автоматизация позволит четко выполнять требования технологии. Задачи оператора сужаются до бесперебойного обеспечения сырьем, своевременной замене форм и контролю производственного процесса.

Важную роль играет правильный выбор смолы. Именно она в большой степени определит свойства продукта: прочностные и электроизоляционные характеристики, эластичность, горючесть, погодную и химическую стойкость, и др. На выбор повлияют нюансы обращения с материалом, моменты, связанные с технологическим процессом, а также возможность внесения в состав тех или иных добавок. 

Добавки могут заметно снижать стоимость и массу готового продукта, уменьшая долю смолы и волокнистых материалов в составе. Кроме того, наполнители влияют на свойства материала: огнестойкость, жесткость, электроизоляционные качества и т.п. При выборе той или иной добавки учитывается ее совместимость с используемыми смолами. 

Чаще всего наполнители добавляют при формовании напылением, так как данный метод предполагает тщательное перемешивание и позволяет получать гомогенную композицию.

При производстве используются различные смолы: эпоксидные, полиэфирные, винилэфирные. В качестве армирующего материала берут любое волокно: стекловолокно, углеволокно, базальтовое волокно и т.д.

Укладка волокна

Контактная формовка стеклопластика и других полимерных композитов имеет ряд плюсов. Это:

  • Многопрофильность способа;
  • Производство элементов сложных форм;
  • Производство крупногабаритных деталей;
  • Производство изделий с закладными деталями;
  • Создание «слоистых» материалов;
  • Сравнительно невысокая стоимость технологического оборудования;
  • Возможность опытного производства и проведение исследовательских работ.

К минусам можно отнести значительную долю ручного труда в процессе и низкую производительность, трудности с обеспечением однородности материала, а, значит, стабильности его свойств. А также сильную зависимость качества готового продукта от квалификации рабочего.


Наша компания готова предоставить вам услуги вакуумной формовки пластиков. Осуществляем полный цикл производства, работаем на высокотехнологичных вакуумно-формовочных машинах.