Стеклопластик: технические преимущества и применение в различных отраслях

Стеклопластик: технические преимущества и применение в различных отраслях

Авторы публикации

Рубрика

ИНЖЕНЕРИЯ

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 27 (125), Июль ‘23

Дата публикации 16.07.2023

Поделиться

Данная публикация представляет обзор свойств и преимуществ стеклопластика, многофункционального материала, широко применяемого в различных отраслях. Особое внимание уделено преимуществам коротких стекловолоконных композитов, их инновационным решениям в автомобильной индустрии для деталей и компонентов, судостроении и строительстве.

Стеклопластик представляет собой инновационный композиционный материал, состоящий из двух ключевых компонентов: стекловолокна и связующего вещества. Волокнистая структура стекловолокна обеспечивает высокую прочность и стабильность, в то время как связующее вещество выполняет роль наполнителя, равномерно распределяя нагрузки и защищая материал от внешних воздействий окружающей среды [1]. Ознакомление с составом, структурой и преимуществами стеклопластика является ключевым для понимания его широкого применения в различных отраслях.

Стеклопластик, как материал композиционного состава, обладает рядом значимых свойств, делающих его привлекательным для различных областей применения [2]. Вот лишь некоторые из них:

  • Низкая теплопроводность, что обеспечивает эффективную теплоизоляцию в конструкциях.
  • Относительно низкая стоимость производства, что делает его экономически выгодным выбором.
  • Высокие показатели механической прочности, обеспечивающие надежность и долговечность изделий.
  • Легкий вес, облегчающий транспортировку и установку.
  • Устойчивость к коррозии, делающая его надежным во влажных и агрессивных средах.
  • Термостойкость, позволяющая использование в широком диапазоне температур.
  • Высокие диэлектрические характеристики, обеспечивающие электрическую изоляцию и безопасность..

Стеклопластик представляет собой современный материал, отличающийся от традиционных алюминиевых, стальных или деревянных материалов и обладающий передовыми качествами, что делает его идеальным выбором для создания нового поколения изделий.

В свете опыта замены традиционных конструкционных материалов, широкое использование стеклопластика в строительстве мостов, зданий и других сооружений является логичным. Однако, его применение также сопряжено с некоторыми ограничениями, которые следует учитывать:

  • Ограниченная теплостойкость, ограничивающая использование стеклопластика в высокотемпературных условиях.
  • Воспламеняемость, требующая принятия соответствующих мер безопасности в эксплуатации.
  • Ограниченная устойчивость к воздействию атмосферных факторов, что может привести к деградации материала.
  • Отсутствие эффективного метода соединения элементов, аналогичного сварке, что может усложнить процесс монтажа и ремонта.

Эти факторы требуют тщательного исследования и использования соответствующих технических решений для обеспечения безопасности и долговечности конструкций из стеклопластика [2].

 

Отрасли применения стеклопластика

Короткие стекловолокна широко применяются для усиления термопластов и реактопластов, благодаря их высоким физическим и механическим свойствам, а также высокому аспектному отношению. Введение стекловолокон в термопластичные композиты предоставляет ряд преимуществ, включая высокую размерную стабильность, высокую прочность при небольшой массе, стойкость к воздействию окружающей среды, простоту производства и относительно низкую стоимость, а также высокие электроизоляционные свойства [3].

Эти уникальные свойства делают короткие стекловолоконные композиты важными во множестве отраслей, включая приборостроение, спортивные и рекреационные принадлежности, автомобильную промышленность, производственное оборудование и электронику.

Автомобилестроение

В автомобильной индустрии стеклопластик широко используется для изготовления разнообразных деталей, включая кабины, кузовные обвесы, бамперы и кузова. Композитные материалы находят применение при создании багажных креплений на крыше и элементов интерьера салона. Гоночные и спортивные автомобили часто оснащены стеклопластиковыми корпусами, а также имеют стеклопластиковые крыши, двери, капоты и крышки багажников (рис. 1).

Рис. 1 Применение стеклопластика в машиностроении

 

Стеклопластик обладает рядом преимуществ в автомобильной индустрии, включая его устойчивость к коррозии при повреждении поверхности и возможность легкого восстановления после удара. Отличительной особенностью стеклопластика является его способность легко принимать покраску, при этом требуется меньшее количество слоев краски для достижения желаемого оттенка. Такая комбинация свойств снижает затраты на ремонт и производство автотранспорта, обеспечивая надежность, легкость и экономическую эффективность [4].

Судостроение

С развитием судостроительной отрасли производство стеклопластика достигло промышленных масштабов. В настоящее время множество судов, включая гоночные яхты, роскошные круизные суда, спасательные шлюпки, рыболовные суда, катера, катамараны и скутеры, имеют корпуса, изготовленные из этого инновационного материала (рис. 2). Применение стеклопластика в судостроении обеспечивает прочность, надежность и легкость судов, а также позволяет создавать разнообразные водные средства с улучшенными характеристиками.

Рис. 2 Применение стеклопластика в судостроении

 

В современном судостроении стеклопластик нашел широкое применение в создании различных компонентов и конструкций. Он используется для изготовления кабин и палуб, ходовых мостов, крыльев, крышек люков и даже двигателей. В последние годы его применение расширилось на производство разнообразных емкостей, включая ванны, бассейны и искусственные пруды.

Стеклопластик стал неотъемлемой частью судостроительной отрасли благодаря своей прочности, легкости и устойчивости к воздействию воды и коррозии. Он предоставляет уникальные возможности для создания надежных и функциональных судов и водных сооружений, которые отвечают современным требованиям. Использование стеклопластика в судостроении открывает новые горизонты для инженеров и дизайнеров, позволяя реализовать инновационные конструкции и достичь высокого уровня производительности и надежности [5].

Водоснабжение и канализация

В сфере трубопроводных систем стеклопластик получил широкое применение, особенно в изготовлении труб высокого давления и больших ливневых коллекторов. Благодаря своему низкому весу, стеклопластиковые трубы обладают преимуществами легкости в монтаже и способности проходить под автомобильными проездами без дополнительной защиты. Кроме того, они обладают высокой устойчивостью к коррозии, что позволяет избежать необходимости установки станций катодной защиты.

Рис. 3 Применение стеклопластика для канализации

 

В сфере очистных сооружений канализации стеклопластик также широко применяется для создания различных емкостей, включая аэротенки, септики, фильтры и отстойники. Он обладает высокими прочностными характеристиками, позволяющими создавать емкости с большой вместимостью и малыми толщинами стенок. При этом стеклопластиковые емкости имеют сравнимую стоимость с традиционными емкостями из водонепроницаемого железобетона.

Строительство

В сфере строительства стеклопластик широко применяется как альтернатива каменным и металлическим конструкциям, благодаря своим прочностным характеристикам, доступной цене и декоративным качествам. В малоэтажном строительстве стеклопластиковая арматура используется при заливке фундамента, обеспечивая дополнительную прочность и устойчивость. В высотном домостроении стеклопластик применяется для создания элементов лепни, фасадов и декоративных украшений из композитного материала.

Рис. 4 Применение стеклопластика в строительстве

 

Стеклопластиковый профиль с различным сечением становится привлекательной альтернативой ПВХ при производстве дверей и оконных систем. Его использование позволяет создавать прочные и долговечные конструкции, обладающие высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Также стеклопластиковая арматура находит широкое применение в строительстве автодорог и тротуаров, где она обеспечивает долговечность и стабильность покрытий.

Энергетика

Изделия из композиционных материалов занимают важное положение в энергетической сфере благодаря своей прочности, долговечности и выдающимся диэлектрическим свойствам. Они широко применяются при производстве крышек для электротехнического и коммутационного оборудования, изоляторов, высоковольтных пускателей, деталей для шкафов управления, щитов и ячеек.

Кроме того, стеклопластик используется для создания строительных конструкций в электрических помещениях, таких как диэлектрические защитные панели, короба, фальшполы, настилы, перекрытия кабельных этажей и каналов, а также других элементов.

Список литературы

  1. Цвайфель Х., Маер Р.Д., Шиллер М. Добавки к полимерам. Справочник. - 6 изд. - СПБ: ЦОП Профессия, 2010. - 1144 с.
  2. В. К. Крыжановский, В. В. Бурлов, А. Д. Паниматченко, Ю. В. Крыжановская. Технические свойства полимерных материалов. - 2 изд. - СПБ: Профессия, 2005. - 248 с.
  3. Михайлин Ю.А. Специальные полимерные композиционные материалы. - 1 изд. - СПБ: Научные основы и технологии, 2009. - 700 с.
  4. В.К. Крыжановский, М.Л. Кербер, В.В. Бурлов, А. Д. Паниматченко. Производство изделий из полимерных материалов. - 1 изд. - СПБ: Профессия, 2004. - 464 с.
  5. Кербер М. Л., Берлина А. А. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология. - 4 изд. - СПБ: ЦОП Профессия, 2014. - 592 с.
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Осталось 4 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary