Стеклопластики : свойства, производство изделий, применение в промышленности

Применение стеклопластиков в промышленности

Декларируемые руководством страны принципы приоритетного развития производственного сектора экономики России, ориентированного на инновации и выпуск конкурентоспособной продукции мирового уровня, подразумевает, прежде всего, применение новых материалов, технологий, современного оборудования и квалифицированных кадров.

Одним из путей решения поставленной задачи может быть путь широкого внедрения в промышленности полимерных композиционных материалов, а также связанных с этим современных способов переработки их в готовое изделие, разработка и внедрение новых видов изделий, наиболее полно раскрывающих преимущества композитов перед традиционными материалами и, наконец, внедрение новых технологий переработки сырья и получения новых материалов, связанных с вновь открывающимися возможностями композитов по сравнению с известными материалами и традиционными технологиями.

Известные достоинства стеклонаполненных композиционных материалов на органическом связующем, такие как высокая абсолютная и удельная прочность, коррозионностойкость, небольшой удельный вес, ремонтопригодность, технологичность переработки и др. позволяют рекомендовать стеклопластики для широкого внедрения в такие отрасли промышленности как машиностроение, энергетика, химическая, металлургическая, авиационная, судостроительная и прочие отрасли, где замена традиционных изделий из металла позволит получить наибольший эффект.

Так применение химстойких стеклопластиков во многих химических производствах ведет к снижению затрат на изготовление коррозионностойкого оборудования на 20÷80% по сравнению с затратами на изготовление этого оборудования из традиционных специальных сплавов.

Следует различать два основных класса стеклопластиков:
- конструкционные стеклопластики;
- химстойкие стеклопластики.

Конструкционные стеклопластики, как правило, изготавливаются на полиэфирной смоле, а химстойкие – на эпоксидной или фурановой, или их модификациях. Путем введения специальных наполнителей базовым композитам можно придавать дополнительные свойства, такие как огнестойкость, антиадгезионность, износостойкость, электропроводность и т.д. Таким образом, в зависимости от типа связующего и применяемых видов наполнителя, можно создавать конечное изделие с потребительскими качествами в максимальной степени соответствующие требованиям и условиям эксплуатации нашего объекта творчества.

Широко известны и разрекламированы конструкционные стеклопластики, которые часто используются при производстве маломерного флота, в авиации, в ветроэнергетике, в автомобилестроении и пр. Техническая часть этой группы изделий представляется стеклопластиковыми трубами, емкостями, различными защитными кожухами и крышками, вентиляционными системами, стеклопластиковыми изделиями для электротехнической промышленности и т.п. Правильно сконструированные, изготовленные и применяемые по назначению изделия из конструкционного стеклопластика обладают высокой степенью надежности, прочностью и высокими потребительскими качествами.

Применение химстойких стеклопластиков позволило по-новому решить проблемы, связанные с коррозией оборудования при производстве хлора и каустической соды, серной кислоты и удобрений, в процессах гальваники и травления, в целлюлозно-бумажной, фармацевтической и текстильной промышленности. Несмотря на появившиеся в последнее время новые средства защиты металлических резервуаров, емкостей, ванн и т.п., предназначенных для хранения и переработки агрессивных жидкостей и газов в наземных и подземных условиях, эта проблема до сих пор является актуальной и не решенной окончательно. Металлические резервуары, надежно защищенные изнутри, тем не менее, быстро выходят из строя из-за наружной коррозии и наоборот. Весьма проблематично абсолютно надежно защитить резервуар объемом несколько тысяч кубометров, ввиду наличия множества укрепляющих и поддерживающих ребер, технологических врезок и прочих конструктивных и технологических устройств, которые не всегда дают возможность гарантированно защитить металл от коррозии.

Кроме того, пленочные защитные системы весьма уязвимы к различным непреднамеренным нарушениям их целостности (царапины, удары, хлопки и т.п.). А ведь достаточно в одном месте появиться очагу коррозии, и за счет подпленочного ее развития вся система защиты оказывается неработопригодной.

Резервуары, изготовленные из стеклопластика на основе полиэфирных или эпоксидных связующих, не разрушаются ни от наружной, ни от внутренней коррозии, а применение специальных химстойких смол делает их конкурентоспособными с резервуарами из специальных нержавеющих сплавов. Опыт применения резервуаров из стеклопластика непрерывно расширяется, по мере того как специалисты приобретают опыт их изготовления и эксплуатации.

Расширяется также использование стеклопластиков при изготовлении химических аппаратов. Кристаллизаторы, фильтры, газоходы, кислотопроводы, экстракционные колонны - вот далеко не полный перечень эффективно применяемого оборудования из стеклопластиков. Помимо емкостного оборудования большие перспективы применения стеклопластиков в промышленности связаны также с изготовлением ряда машин и механизмов, эксплуатируемых как в обычной среде, так и в агрессивной. Такими механизмами могут быть насосы и вентиляторы, воздуходувки, компрессоры и пр., а также запорная и регулирующая аппаратура к ним; машины и механизмы, требующие по условиям эксплуатации при сохранении прочности качеств – снижения веса, например, перфораторы, отбойники, механизированный инструмент, обрабатывающие станки и пр.

Отдельное и очень перспективное направление использования стеклопластиков в промышленности связано с их применением в качестве защиты технологического оборудования от всех видов коррозии и химического разрушения, которое может быть реализовано через футеровку оборудования специальными композитами. В отличие от пленочных систем защиты ЛКМ, футеровке листовыми химстойкими пластмассами или гуммирования, удельная прочность стеклопластикового покрытия сопоставима со сталью, нет стыковых и сварных швов, химстойкость – на уровне лучших систем защиты. Кроме того, стеклопластиковое защитное покрытие – ремонтопригодно, а технология его нанесения одна из самых универсальных и наименее трудоемких.

Очевидно, что применение композиционных материалов в промышленности еще находится в стадии освоения и следует в ближайшее время ожидать существенного возрастания доли композитов в общем объеме производства изделий для машиностроения, химического и металлургического производств, нефтегазового и коммунального хозяйств.

Холодников Ю.В., генеральный директор ООО СКБ «Мысль», к.т.н.

Материалы конференции «Композиционные материалы из стекловолокна: производство, применение, тенденции рынка»