Рано или поздно каждый производитель изделий из стеклопластика сталкивается с задачей увеличения количества выпускаемых в единицу времени изделий, производством крупногабаритных изделий, необходимостью точного соблюдения размеров, снижением влияния человеческого фактора.

И встает вопрос об использовании специального оборудования

Существует два универсальных метода изготовления изделий из стеклопластика, которые позволяют перерабатывать исходное сырье в конечные, завершенные изделия, без промежуточной стадии формирования полуфабрикатов в виде препрегов, и без использования крупногабаритного узкоспециализированного оборудования. Это методы открытого и закрытого формования.

Метод открытого формования позволяет делать изделия как вручную, так и с помощью специального оборудования. Основное преимущество использования оборудования при открытом формовании - скорость формовки и возможность быстро изготавливать крупногабаритные изделия. Также нет необходимости производить раскрой стеклянного материала, тратить время на дозирование и подготовку гелькоутов и связующего - все это делает установка. Снижение влияния человеческого фактора на изготовление изделия также можно отнести к преимуществам использования оборудования. Метод закрытого формования требует использования специального инжекционного оборудования.

Преимущества этого метода - высокая точность соблюдения размеров получаемых деталей, чистота окружающей обстановки, отсутствие необходимости готовить связующее, гладкость поверхности из¬делия с двух сторон, высокая технологичность, снижение зависимости качества детали от рабочего персонала. Однако в этом методе необходим предварительный раскрой стеклянных материалов, использование специального связующего с низкой вязкостью, достаточно высокая квалификация оператора установки. Существует большое многообразие оборудования для изготовления изделий из стеклопластика методами открытого и закрытого формования. В принципе, даже термопластавтомат, в котором используется полимер с добавлением стеклянных волокон, можно отнести к оборудованию для производства стеклопластика.

Условно оборудование для изготовления стеклопластика можно разделить на установки открытого формования и установки закрытого формования. Установки первого типа, как правило, представляют собой агрегаты по напылению стеклопластика или пропитки стекломатериалов подготовленным связующим. Установки второго типа - инжекционные, и используются для инжекции подготовленного связующего в закрытую матрицу с предварительно уложенным в нее армирующим материалом.

В данном обзоре мы рассмотрим только оборудование для изготовления изделий из стеклопластика методом открытого формования, как наиболее технологически и практически доступного для создания производства. В таблице 1 представлены фирмы-производители оборудования для изготовления стекло¬пластика этим методом. Изготовление изделия из стеклопластика - процесс двухстадийный. Первая стадия - изготовление наружного гелькоутного слоя. Вторая стадия - изготовление основного силового каркаса изделия. На каждой из этих стадий мож¬но использовать специальное оборудование.

Стадия первая.

Установки для напыления гелькоута Независимо от фирмы-производителя, агрегаты этого типа представляют собой пневматическое двух компонентное окрасочное оборудование высокого давления и комбинированного распыления. Выбор пневматики не случаен - пневматические установки обладают полной пожарной безопасностью в работе, что очень важно при работе с горючими и легко воспламеняющимися материалами, такими как полиэфиры и другие типы смол. Кроме того, пневматическое оборудование является чистой механикой, поэтому его легко обслуживать и ремонтировать персоналу без специальных знаний. Фактически, ремонт сводится к разборке плохо функционируюшсй части оборудования, визуальному осмотру и замене вышедшей из строя детали, сальника или прокладки.

Пневматический двигатель

Пневматический двигатель представляет собой пневматический цилиндр двухстороннего действия, поршень которого совершает возвратно-поступательные движения при подаче воздуха в впускной клапан цилиндра. Таким образом, все установки напыления гелькоута работают от пневматиче¬ской линии или от компрессора. На поршне пневмоцилиндра установлен шток, который жестко связан с штоком насоса-дозатора гелькоута. Тем самым, движение поршня пневмоцилиндра приводит к движению поршня насоса-дозатора гелькоута, который совершает перекачивающие движения на каждом такте.

Для установок по напылению гелькоута существует такая характеристи¬ка как передаточное соотношение. Это отношение площади поршня пневмодвигателя и площади поршня насоса-дозатора гелькоута. Как правило, эти соотношения не бывают ниже 13:1. Это означает, то на каждый 1 бар воздушного давления, поданного в пневмодвигатель, в насосе-дозаторе гелькоута будет сгенерировано давление 13 бар. Большее передаточное соотношение может потребоваться для работы с высоковязкими гелькоутами.

Насос-дозатор гелькоута

Насос-дозатор гелькоута представляет собой поршневой насос двухстороннего действия. Подробно на его конструкции мы останавливаться не будем, так как она была рассмотрена ранее в статье «Насосы в композитной промышленности». Скажем только, что такой насос совершает перекачивание гелькоута при каждом такте движения, обеспечивая непрерывность подачи гелькоута в линию. Однако, в верхней и нижней точках движения штока давление падает, что может привести к пульсациям факела при распылении. Чтобы компенсировать это падение давления, на выходе из насоса устанавливают специальную компенсирующую емкость, которая обеспечивает уравнивание даления и убирает пульсации факела рас¬пыления.

Некоторые модели установок по напылению гелькоута снабжаются несколькими насосами-дозаторами гелькоута и передвижной секцией с пневмодвигателем и насосом-дозатором катализатора, что позволяет производить напыление гелькоутов разных цветов без промывки всей установки. Фактиче¬ски, оператору нужно только передвинуть секцию пневмодвигателя к другому насосу-дочатору гелькоута, закрепить его шток на штоке пневмодвигателя, прикрепить шланг подачи гелькоута от насоса к распылительному пистолету и начинать напылять гелькоут другого цвета.

Поршневые насосы отлично подают и качают материал в линию, но у них могут возникать трудности при засасывании материала из емкости. Как правило, это не вызывает проблем при работе со стандартными гелькоутами при рабочих температурах, однако в некоторых случаях может потребоваться использование специальных подающих насосов или же обеспечение подачи гелькоута самотеком во входной патрубок насоса.

Насос-дозатор катализатора

Этот насос также представляет собой поршневой насос, как правило, двухстороннего действия. В отличие от насоса-дозатора гелькоута, насос-дозатор катализатора обладает гораздо более скромными размерами, что позволяет дозировать катализатор в отношении до 5% по отношению к гелькоуту. Собственно, отношение размеров жидкостных камер насосов и определяет максимальное со¬отношение катализатора для добавления в гелькоут.

Насос-дозатор катализатора жестко связан с нас о сомдозатором гслькоута через металлический рычаг с прорезями. Одна часть рычага жестко закреплена на базе установки, а второй конец находится на штоке насосадозаюра гелькоута и совершает вместе с ним возвратно-поступательные движения. Нижняя часть насоса-дозатора катализатора также закрепляется на базе установки, а верхняя часть - шток с поршнем - закрепляется в прорезях на рычаге. При работе установке за счет движения рычага перемешае гея и шток насоса-дозатора катализатора, тем самым, совершая перекачивание катализатора в линию. Прорези на рычаге по¬зволяют регулировать предельный ход поршня (больше-меньше) насоса и тем самым общее количество катализатора, поданного в линию.

Жесткая связка насоса-дозатора гел¬коута и насоса-дозатора катализатора позволяет четко контролировать количество катализатора, поданного в линию и смешивающегося с гелькоутом. Распылительный пистолет является важнейшим узлом любой установки напыления гслькоута. Именно распылительный пистолет производит напыление гелькоута на поверхность, и вся технология напыления «зашита» именно в нем.

Распылительные пистолеты установок по напылению гслькоута на первый взгляд являются довольно сложными узлами, хотя в действительности все производители стремятся максимально упростить их конструкцию. К распылительным пистолетам выдвигаются такие требования как надежность, простота обслуживания и конструкции.
Сейчас конструкции пистолетов разделены на два типа - на основе игольчатых клапанов и на основе клапанов кранового типа.

В первом случае клапан представляет Z- или Г-образную трубку с расположенным в ней седлом и иглой. К одной стороне трубки подключается шланг подачи гелькоута или катализатора, другая сторона трубки обращена к распылительному соплу. Седло расположено вдоль трубки, в нем сделано отверстие, через которое жидкость может протекать с одного конца трубки к другому. Каждый распылительный пистолет снабжен отдельным игольчатым клапаном для катализатора и для гель-коута. Иглы, упирающиеся в седла - это закрытые клапаны, отсутствие подачи гелькоута и катализатора. При нажатии на курок иглы отходят от седел, и гель-коут и катализатор начинают протекать через седла в свои линии подачи к распылительным соплам пистолета.

Основной недостаток игольчатых клапанов - они требуют бережного и аккуратного отношения, так как при изгибании иглы вследствие удара или другого механического воздействия, распылительный пистолет начинает течь, и эту течь можно устранить только установкой новой иглы.

Конструкция кранового типа более проста в эксплуатации и более надежна. Фактически, на линиях подачи катализатора и гелькоута стоят краны, которые открываются при нажатии на курок пистолета, и закрываются при его отпускании. К относительным недостаткам крановой конструкции можно отнести лишь увеличенные габариты и вес распылительного пистолета.

Все распылительные пистолеты являются двухкомпонентными - т.е. к ним подключаются как минимум шланг подачи гелькоута и шланг подачи катализатора. Дополнительно, как правило, к пистолету подключается шланг подачи воздуха, который может служить как для снижения псрераспыления гелькоута. ограничивая его поток в стороны и сужая факел, так и для распыления катализатора.

Для распылительных пистолетов существует две технологии катализирования гелькоута, которые связаны со способом ввода катализатора в гслькоут. Первая технология - внешнее смешивание, характеризуется тем, что катализатор по отдельной линии подается к своим распылительным соплам, расположенным с боков дула пистолета, перед выходом в поток катализатора подмешивается воздух и на выходе из сопел катализатор представляет собой распыленный воздушно-жидкостный факел. Этот факел вводится в гелькоут, гидравлически распыляемый из центрального сопла, смешивается с ним в процессе переноса на поверхность, и на поверхность ложится уже катализированный гслькоут.

Возможные недостатки внешнего распыления катализатора - недораспыление катализатора воздухом, из-за чего может возникнуть эффект неравномерной катализации гелькоута, горячие и холодные участки гелькоута на поверхности. Существенные преимущества внешнего смешивания - это надежность, потому как гелькоут не сможет полимеризоваться внутри распылительного пистолета, и визуальный контроль подачи катализатора в гелькоут.

Вторая технология внутреннее смешивание, характеризуется тем, что гелькоут и катализатор смешиваются в дуле распылительного пистолета, и наружу уже гидравлически распыляется один поток катализированного гелькоута. Данная технология позволяет осуществить более равномерное введение катализатора в гелькоут, чем при внешнем смешивании. Кроме того, несколько упрощается конструкция распылительного пистолета, всей установки и убираются возможные проблемы, связанные с распылением катализатора воздухом, характерные для внешнего смешивания. В частности, нет необходимости регулировать и подбирать давление воздуха, распыляющего катализатор, в зависимости от производительности установки, из конструкции пистолета и установки убираются несколько узлов, ответственных за подачу воздуха работа с установкой становится проще.

К недостаткам внутреннего смешивания можно отнести отсутствие визуального контроля за подачей катализатора и необходимость промывать дуло пистолета после каждого цикла напыления. Хотя производителями предусмотрена простая и эффективная система промывки, она все же зависит от человека. Т.е. если оператор забудет прмыть дуло пистолета, гелькоут в нем полимеризуется, и необходимо будет разбирать пистолет для очистки.

Вес распылительные пистолеты снабжаются распылительными сопла¬ми, сделанными из износостойкого материала, как правило, керамического. Сопла бывают различных размеров и рассчитаны на разную производительность установки, различные факелы напыления. Сопла являются расходным материалом - в процессе работы отверстия в них увеличиваются из-за абразивного износа, поэтому требуется периодическая замена сопел или же корректировка подачи гелькоута.

Многокрасочная установка

Отдельно от всех установок напыления гелькоута стоит окрасочный агрегат «Мультикор», который позволяет производить одновременное напыление 4-х гелькоутов разных цветов. Область применения этой установки - изготовление композиционных изделий с внешней фактурой и цветом гранитов без приме¬нения специальных наполнителей, путем обычной окраски гелькоутами.

Эта уникальная установка снабжена 4-мя насосами-дозаторами гелькоутов и насосом-дозатором катализатора, которые синхронно приводятся в действие пневмодвигателем. Специальная конструкция распылительного пистолета и технология распыления позволяют напылять гелькоуты мелкодисперсными каплями, размер которых можно изменять. В процессе распыления гелькоуты не смешиваются, и при попадании на поверхность капли разбиваются, смешиваются друг с другом, образуют мелкие пятна, прожилки и разводы, практически полностью идентичные натуральным грантам дорогих сортов.

Установка позволяет использовать гелькоуты 4-х разных цветов, изменять содержание гелькоутов в потоке непрерывно, также как и размер капель, на которые они разбиваются, таким образом, количество цветов гранита, которые могут быть получены е помощью этой установки, практически бесконечно. Распылительный пистолет установки «Мультикор» представляет собой 10-ти компонентный распылительный узел, обрабатывающий одновременно 4 гелькоута, катализатор и 5 воздушных потоков для их распыления.

В отличие от стандартных окрасочных гелькоутных установок, которые выполнены из углеродистой стали и могут быть подвержены коррозии, установка Мультикор сделана полностью из нержавеющей стали, Это позволяет перерабатывать как полиэфирные и винилэфирныс гелькоуты, так и водорастворимые гелькоуты и краски, а также гелькоуты, смолы и краски на основе различных растворителей. Вспомогательное оборудование Установки по напылению гелькоута могут быть оснащены различным специальным оборудованием. Выбор не очень большой, практическую цен¬ность имеют проточный нагреватель и счетчик циклов, совершенных насосом-дозатором гелькоута.

Проточный нагревать позволяет производить нагрев гелькоута прямо перед катализацией и распылением. Преимущество ее использования снижение вязкости гелькоута, снижение количества добавляемого катализатора, улучшение смешивания гелькоута с катализатором, снижение вероятности появления дефектов при распылении, лучшая укрывистость поверхности, снижение времени полимеризации и как следствие, ускорение процесса производства. Счетчик циклов - простой механический прибор, который устанавливается на шток насоса-дозатора гелькоута и позволяет контролировать количество использованного гелькоута.

С анализом технологий производства и анализом текущего состояния и прогнозом рынка стеклопластиковых труб Вы можете познакомиться в отчете маркетингового исследования Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок стеклопластиковых труб в России».

Композитный мир