Технологии производства композитного оборудования

В основе стеклопластика — стекловолокнистый наполнитель и полимерная матрица. Наполнитель воспринимает механические нагрузки, а связующее объединяет слои в единую структуру, защищает материал от воздействия рабочей среды и определяет химическую стойкость изделия. Это позволяет производить емкости, резервуары, аппараты и транспортные изделия под конкретную среду: кислоты, щелочи, солевые растворы, технические жидкости, нефтепродукты и другие промышленные вещества.

Прочность при меньшей массе

Стеклопластик способен воспринимать статические, ударные и вибрационные нагрузки. При меньшей плотности по сравнению с металлом он обеспечивает высокую удельную прочность. По плотности стеклопластик примерно в 4 раза легче металла. В готовом изделии это дает весовую выгоду порядка 20–30% в зависимости от конструкции.

Срок службы

Срок эксплуатации стеклопластиковых изделий составляет 20–50 лет и зависит от назначения оборудования, рабочей среды, температуры, давления, механических нагрузок. Материал не подвержен электрохимической коррозии, а внутренняя поверхность формируется с учетом химической совместимости с рабочей средой.

Многослойная структура

Стеклопластиковое изделие формируется как многослойная конструкция. Каждый слой выполняет свою функцию: защита от внешней среды, восприятие механических нагрузок, химическая стойкость, герметичность. Типовая структура подбирается расчетом и может изменяться в зависимости от назначения изделия, давления, объема, диаметра, способа установки и состава рабочей среды.

Лакирующий слой

Лакирующий слой формируется нанесением полиэфирных смол методом распыления. Он выполняет наружную защитную и декоративную функцию. В состав могут добавляться модифицирующие добавки и пигменты для защиты от ультрафиолета, повышения стойкости поверхности и придания изделию требуемого внешнего вида.

Основной слой

Основной слой воспринимает механические нагрузки и определяет прочность корпуса. Он состоит из чередующихся пакетов напыленного ровинга, стеклоткани, кольцевой или перекрестной намотки ровинга. Количество слоев, толщина пакетов и ориентация армирования определяются конструктивным расчетом. Для безнапорных аппаратов могут применяться комбинации напыленного ровинга, кольцевой намотки и перекрестного армирования. Для напорных емкостей используется схема армирования, рассчитанная на восприятие внутреннего давления и эксплуатационных нагрузок.

Промежуточный слой

Промежуточный слой выполняется из рубленого ровинга на основе стекла типа ECR и винилэфирной смолы. Содержание смолы в слое составляет 40–50% и обеспечивается технологически. Этот слой формируется в едином технологическом цикле с внутренним слоем и работает вместе с ним как лейнер. Его задача — обеспечить прочную связь между внутренней и внешней поверхностью корпуса.

Внутренний слой

Внутренний слой контактирует с рабочей средой. Он состоит из стекловуали типа C или ECR, пропитанной винилэфирной смолой. Содержание смолы в этом слое составляет 70–80%, что обеспечивает плотную, химически стойкую и герметичную поверхность. В зависимости от условий эксплуатации стекловуаль может быть заменена на угольную или полиэфирную вуаль.

Изготовление емкостей выполняется комбинацией методов кольцевой намотки и напыления. Это позволяет получать необходимую анизотропию стеклопластика — то есть задавать прочность материала в тех направлениях, где корпус воспринимает основные нагрузки.

Кольцевая и перекрестная намотка обеспечивает прочность корпуса, а напыление позволяет получать равномерную структуру материала. Комбинированная технология снижает характерные риски слоистых пластиков: склонность к расслоению и низкое сопротивление скалыванию по слоям. В результате корпус работает как цельная конструкция, рассчитанная на заданные условия эксплуатации.

Армирование крупногабаритных изделий

Если применение намотки невозможно или ограничено конструкцией изделия, используется дополнительное армирование стеклотканями различной степени анизотропии. Такой подход применяется при изготовлении элементов емкостей большого объема и диаметра, нестандартных аппаратов и других конструктивно сложных элементов. При необходимости возможно изготовление изделий на основе углеродных материалов.

Что получает заказчик

Заказчик получает оборудование с рассчитанной конструкцией. Технология позволяет заранее задать ключевые свойства оборудования с учетом рабочей среды, условий размещения, эксплуатационных нагрузок.