Лодка из стеклоткани своими руками

Опыт постройки лодок из стеклоткани с пропиткой ее синтетическими смолами (например эпоксидной или полиэфирной) показал, что из нее можно изготовить корпуса любой, самой сложной формы, и получаемая при этом «скорлупа» обладает очень высокими физико-химическими свойствами. По ряду показателей такие лодки оказались лучше металлических, не говоря уже о деревянных.

Недостатки древесины как судостроительного материала общеизвестны: она набухает, увеличиваясь в весе, гниет, разрушается червями-древоточцами. При длительном хранении деревянные корпуса судов рассыхаются. В значительной степени эти недостатки древесины могут быть устранены, если оклеить ее стеклопластиком. Особенность такой постройки заключается в том, что все материалы (древесина, металлический крепеж и фанера или картон) в последующем оказываются замурованными между внутренним и наружным слоями стеклопластика и, будучи надежно соединенными с этими слоями, органически входят в состав конструкции корпуса. Кроме защитных свойств, стеклопластик повышает прочность корпуса, упрощает весенний ремонт судна.


Для защитной оклейки корпуса судна наиболее подходящими будут ткани марок Т, или Т2 либо стеклотканей редких переплетений — так называемая «сетка» марок СЭ (ССТЭ-6 или ССТЭ-9). Вследствие малой плотности они легко пропитываются смолой и благодаря своей эластичности хорошо облегают корпус. Годятся также стеклоткань сатинового переплетения марки АСТТ (б) С2 и жгутовые стеклоткани марок ТЖ-07 и ТЖС-06-0. Стеклоткань авиационную марок А и АС рекомендуется применять только для оклейки корпусов из легких сплавов.

Электроизоляционные ткани марок ЛСМ, ЛСМИ, ЛСЭ, ЛСБ, ЛСК выпускают уже пропитанными синтетическими смолами, от которых очистить их практически невозможно. Наличие смолы ограничивает выбор клея (можно использовать лишь перхлорвиниловый клей) и усложняет нанесение лакокрасочных покрытий. По этой причине электроизоляционные ткани применяются только при отсутствии любых других тканей.

Деревянные корпуса можно оклеивать эпоксидными компаундами и полиэфирными смолами, которые дешевле эпоксидных. Для изготовления стеклопластика используют ненасыщенные полиэфирные смолы: ПН-1, ПН-2, ПН-3, ПН-1С, ПН-ЗС, 911 -МС, НПС-609-21, НПС-609-22, НПС-609-22М и другие, отверждающиеся при t =18-25 °С. Входящий в смолы стирол при изготовлении стеклопластика выделяется, оказывая вредное влияние на организм человека. Наименее токсичны бесстирольные смолы НПС-609-21 и НПС-609-22М, поэтому их лучше всего использовать в любительском судостроении. Составы связующих на основе ненасыщенных полиэфирных смол холодного отверждения приведены в табл. 1.

Таблица 1. Составы связующих холодного отвержденчя на основе ненасыщенных полиэфирных смол

 




Марка полиэфирной смолы

Инициатор и ускоритель

Количество весовых частей на 100 весовых частей смолы

ПН-1

Гидроперекись изопропилбензола (гипериз)

3,0

Нафтенат кобальта (10%-ный раствор в стрироле)

8,0

ПН-2

Гипериз

3,0

Нафтенат кобальта

8,0

ПН-3

Гипериз

3,0

Нафтенат кобальта

8,0

ПН-4

Гипериз

6,0

Нафтенат кобальта

8,0

ПН-6

Гипериз

6,0

Нафтенат кобальта

8,0

ПН-7

Гипериз

6,0

Нафтенат кобальта

8,0

911-МС

Перекись бензола

1,5-2,0

Диметиланилин

0,25-1,0

НПС-609-22М

Гипериз

0,4

Нафтенат кобальта

10,0

Соускритель марки Т-1

1,0

Полиэфиракрилат 7-70

10,0

Оклеивание производится при температуре не ниже +18 °С и относительной влажности воздуха не выше 65%. В качестве инициатора, обеспечивающего переход смолы из жидкого в твердое состояние, используют гидроперекись изопропилбензола (гипериз). При комнатной температуре смола с введенным в нее гиперизом полимеризуется в течение нескольких дней. Дополнительное введение нафтената кобальта ускоряет процесс, так как активизирует действие гипериза, и отверждение смолы протекает в течение нескольких часов.


Подготовка деревянного корпуса

Перед оклейкой на деревянном корпусе необходимо скруглить все острые кромки и углы, на которых стеклоткань вследствие резкого перелома нитей, плохо держится. Необходимо утопить крепеж в обшивку и зашпаклевать углубления над ним, удалить имеющиеся подтеки клея. Неровную, шероховатую поверхность надо прострогать. Расколы и задиры подрезать стамеской или острым ножом. Обшивку обработать мелкой шкуркой и рашпилем. Затем пропитать горячей олифой или этинолевым лаком: в этом случае древесина меньше будет впитывать воду. Олифа должна хорошо просохнуть: лучше выдержать корпус несколько дней.

За 2-3 часа перед оклейкой корпус протирают уайт-спиритом (или бензином) для удаления пыли и обезжиривания. Следует помнить, что даже малейшие следы жира ухудшают адгезию.

Подготовка и раскрой стеклоткани

При изготовлении стеклоткань для уменьшения пылеобразования смачивают особым маслом, масляной эмульсией или парафиновым раствором. Для обеспечения лучшей пропитки ткани связующим при оклеивании корпуса этот замасливатель необходимо удалить. Парафиновый замасливатель удаляют бензином. Другие виды замасливателей снимают уайт-спиритом или ацетоном, с соблюдением всех мер предосторожности и правил техники безопасности. Промытую ткань следует просушить в течение 2-4 часов, лучше на сквозняке.


При раскрое ткани надо стремиться отрезать куски, равные длине корпуса. Желательно, чтобы полосы, укладываемые вдоль киля и ватерлинии, не имели стыков: на кромке стыка при ударе о препятствие материал может задраться и отслоиться на значительном расстоянии; целое же полотно в этом случае прорвется. При раскрое ткани необходимо давать припуск по тем кромкам, которые будут ложиться внакрой.

Для получения нужной длины можно сшивать куски ткани, стараясь, чтобы шов не приходился на наиболее полную, миделевую часть корпуса. При сшивании кромки ткани подгибать не следует, нитки можно употреблять льняные, пропитанные олифой, или стеклянные, выдернутые из кромки полотнища. Сшивать полотнища по продольным кромкам не рекомендуется во избежание образования складок и перекосов из-за неравномерного натяжения нити в каждой полосе ткани. При работе со стеклотканью нужно надевать защитные очки, чтобы в глаза не попадали частицы стекловолокна, а на лицо — марлевую повязку или респиратор для защиты органов дыхания. Помещение, где производятся работы, необходимо постоянно вентилировать, а лучше, если позволяет температура, работать на открытом воздухе.

Приготовление связующих

Связующие следует готовить в количестве, которое может быть израсходовано за 1,5-2 часа работы. Готовят связующее в эмалированной посуде. Использовать медную, латунную или гуммированную посуду нельзя, так как эти материалы могут отрицательно повлиять на его отверждение.


Компоненты связующего смешивают в определенной последовательности. Если предстоит оклеивать вертикальные борта или днище катера, стоящего килем вниз, то за несколько часов до начала оклейки в смолу порциями вводят при тщательном перемешивании приготовленную дозу тиксотропного наполнителя — белой сажи марок У-333 или А — 5-7% от веса смолы либо аэросила — 1-1,5%. Наполнитель повышает вязкость смолы, предотвращает подтеки связующего. Через 2 часа смолу с введенным наполнителем еще раз тщательно перемешивают. Перед началом оклейки отвешивают необходимое количество смолы и отдельно ускоритель и инициатор. Для полиэфирных смол марок ПН сначала вводят ускоритель и только после хорошего (втечение 10-15 мин) перемешивания — гипериз. Состав снова хорошо перемешивают.

Внимание! Ускоритель и инициатор не должны соединяться непосредственно, так как при этом может произойти взрыв. При использовании эпоксидных смол ЭД-5 и ЭД-6 в них добавляют дибутилфталат — 15 вес.ч. на 100 вес.ч. смолы, с которым она может храниться длительное время. Ускорителем служит полиэтиленполиамин (10 вес.ч.), который вводят непосредственно перед оклейкой корпуса. При смешивании связующего с полиэтиленполиамином выделяется тепло, вследствие чего смесь может быстро отвердеть. Поэтому ускоритель рекомендуется вводить частями, хорошо перемешивая. Если оклейка ведется при температуре ниже +18°С, в связующее можно ввести соускоритель — диметиланилин в количестве 0,025-0,1% от веса смолы. Он резко ускоряет желатинизацию смолы. Работать нужно в резиновых перчатках. После окончания оклейки следует обмыть лицо горячей водой с мылом и смазать питательным кремом.


Порядок оклейки корпуса

Перед работой необходимо приготовить инструменты: острый нож, портновские ножницы для раскроя ткани, торцовые кисти, шпатели, ролик для прикатки ткани и эмалированную посуду. Обработанная поверхность наружной обшивки грунтуется тонким слоем связующего, приготовленного без тиксотройного наполнителя. Размер участка определяется так, чтобы его можно было оклеить не более чем за час-полтора.

Через 30 мин наносится еще один слой связующего (если необходимо — стиксотропным наполнителем), и сразу же на него укладывается первый слой стеклоткани, который тщательно разглаживается, простукивается торцовыми кистями от середины полотнища к краям до полного удаления воздушных пузырей и достижения равномерной его пропитки. Аналогично укладываются последующие слои до получения защитного слоя нужной толщины. Ориентировочно можно сказать, что четыре слоя стеклосетки образуют защитное покрытие толщиной 1-1,5 мм. Толстая стеклоткань создает достаточную защиту корпуса в 1-2 слоя.

Оклейку корпуса обычно ведут сверху вниз, т. е. от борта к килю. Первый слой должен перекрывать на 50-70 мм скуловой брус, заходя на днище, и на такую же величину — палубу. Последующие слои должны ложиться так, чтобы перекрой по краям ткани был не менее 20-30 мм. Наиболее уязвимые места корпуса, например скулу, соединение борта с палубой, целесообразно защитить дополнительным слоем стеклоткани, наклеив полосу шириной 50-100 мм на основной слой.


При оклеивании днища перекрывают нижнюю часть бортовой оклейки. Аналогично поступают при оклейке палубы, транца и форштевня. Нижние кромки днищевых полотнищ на 20-30 мм выводят на наружный брусковый киль (если он имеется), но полностью его обычно не оклеивают. Кромки ткани на деревянном киле и на форштевне лучше всего заделать рейкой с металлической накладкой. Оклейку нужно вести непрерывно до получения защитного слоя нужной толщины, иначе связующее отвердеет и для продолжения работы поверхность придется зачищать. В случае, если приходится оклеивать днище в потолочном положении, стеклоткань предварительно пропитывают связующим на столах. После пропитки полотнища наматывают на круглые стержни диаметром около 70 мм, и не позднее чем через 30-40 мин их разматывают и укладывают на корпус, пробивая образовавшиеся пузыри торцовыми кистями и прокатывая ткань валиками. Изнутри корпус обычно не оклеивают; достаточно обшивку и набор покрыть слоем связующего. Для оклейки корпуса, обшитого бакелизированной фанерой, следует применять связующее на основе эпоксидных смол, так как полиэфирные связующие в этом случае не обеспечивают достаточно прочного сцепления.


Пока клей еще окончательно не высох, выполняют «мокрую шпаклевку». Неровности (риски, наплывы клея) сглаживают, смачивая растворителем. Нередко приходится применять шпаклевку и после того, как стеклопластик отвердеет. Для шпаклевки применяют тот же клей, которым наклеивают ткань, с добавлением наполнителя — кварцевого песка или маршаллита (мел и цемент применять не рекомендуется). Шпаклеванную поверхность выравнивают и сразу же обтирают тампоном, смоченным в растворителе. После полного высыхания шпаклевки можно приступить к подготовке корпуса под окраску — устранить глянец стеклянной шкуркой. К матовой поверхности гораздо лучше прилипает краска, особенно эмаль.

В процессе эксплуатации судов, оклеенных стеклопластиком, защитный слой может быть поврежден. Ремонт поврежденных участков осуществляется также, как и нанесение слоя стеклопластика на корпус, только требуется более тщательная подготовка поверхности, так как на ней может оказаться масло, грязь или же сама древесина будет влажной.

www.boatportal.ru

Особенности материала

лодка из пенопласта
Пенопласт является довольно универсальным материалом для изготовления различных DIY проектов

Полимер, из которого изготовлен пенопласт, имеет вид вспененной массы. Благодаря этому между его частицами находится много воздуха, который позволяет материалу не тонуть в воде. Кроме этого, пенопласт обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, малым весом, высокой плавучестью из-за большой площади материала и легковесности. Пенопласт по стоимости доступен каждому, а также легко обрабатывается инструментом и хорошо склеивается. Но, этот материал легко разрушается, поэтому его нельзя сгибать и придавать ему сложные формы. Поэтому для придания прочности самодельной лодки, ее корпус изготавливается не из сплошного пенопласта, а из сэндвич-обшивки, состоящей из слоя пенопласта со стекломатом. Технология сэндвича заключается в том, что между двумя слоями принимающего на себя основную нагрузку, материала, находится разделительный слой из более легкого материала. Таким образом, два слоя стеклоткани разделены пенопластом.

Самодельные лодки из пенопласта: чертежи

самодельные лодки из пенопласта чертежи
В интернете вы можете найти очень много различных моделей и чертежей

Перед тем, как делать лодку из пенопласта, необходимо составить ее проект. Для этого необходимо начертить все составляющие будущей конструкции с точными размерами и формой. Обычно длина лодки составляет 2,6 м, а ширина по днищу – 0,78 м. Самой трудной частью при проектировании является создание корпуса из деталей, которые не гнутся.

Чертежи лодки рекомендуется делать в натуральную величину, чтобы избежать ошибок при расчетах и иметь возможность непосредственно размечать детали корпуса. Чертеж наносят на фанеру, так называемую плазу. На плазе вычерчиваются детали лодки, образующие закладку, или каркас судна – киль, транец, кнопы, форштевень, ахтерштевень, с указанием ширины, высоты, поперечным сечением киля. Чтобы экономить место на плазах, можно вычерчивать проекции бока и полушироты одна на другой, обозначая их разными цветами. Проекция корпуса должна отражать ветви шпангоута обоих бортов – правого и левого, которые лучше объединить в носовую и кормовую группы.

Чтобы качество изготовленного судна соответствовало проекту, необходимо учитывать правила расположения теоретических линий: это линии поверхности внешней обшивки, внутреннего настила палубы, кормовой и носовой кромки шпангоутов, а также линии кромки карленгсов и стрингеров. Более подробно проектирование судна и сборку чертежа можно посмотреть на видео.

Как сделать лодку из пенопласта своими руками

самодельная лодка из пенопласта
Лодка из пенопласта легка в изготовлении

После изготовления чертежа с подробным нанесением всех элементов лодки, можно приступать к сборке каркаса. К скелету лодки будут крепиться внутренняя, внешняя, и главная обшивка. Он должен быть прочным, поскольку от этого зависит качество плавсредства. Главная обшивка, сделанная из пенопласта, придает судну устойчивость и непотопляемость на воде. Элементы главной обшивки должны быть плотно приклеены друг к другу, чтобы не пропускать влагу. Внутренняя обшивка служит защитой хрупкого пенопласта от механических повреждений внутри судна, а внешняя — с внешней стороны, она должна быть водонепроницаемая и прочная.

Изготовление каркаса

как сделать лодку из пенопласта своими руками
Важную роль играет каркас лодки

Скелет лодки изготавливается из деревянных брусков. Это важная часть конструкции, и она должна быть прочной, жесткой и надежной. Он собирается по частям: замеряется каждая составная деталь, и скрепляются друг с другом на шурупы или гвозди. Чтобы сделать каркас еще более прочным, поверх креплений из шурупов можно прикрепить металлические уголки и пластины. Ребра каркаса выполняются из фанеры. Когда он будет собран, можно приступать к изготовлению обшивок.

Изготовление главной обшивки

самодельная лодка из пенопласта
Внимательно подходите к выбору эпоксидных смол

Главная обшивка позволит сделать так, чтобы лодка из пенопласта своими руками не тонула, а хорошо держалась на воде. Для ее изготовления нужно взять листы пенопласта толщиной 5-10 см, эпоксидный клей, острый инструмент для резки пенополистирола, а также измерительные приборы.

На листы пенопласта наносятся замеры площади каркаса всей лодки. Затем они разделяются на отдельные замеры, которые в дальнейшем будут собираться воедино. Поскольку пенопласт нельзя сгибать, угловые соединения выполняются из трех элементов. Чтобы прикрепить пенопласт к каркасу, можно использовать эпоксидный клей, которым склеиваются листы, а также гвозди с широкими шляпками из плоских металлических пластин.

Изготовление внутренней и внешней обшивки

Внутренняя обшивка служит защитным каркасом для главной обшивки из пенополистирола. Она помогает сохранить целостность материала от различных механических воздействий, в том числе под давлением веса человека, находящегося внутри судна. Для изготовления внутренней обшивки можно взять фанеру. Сначала вымеряется площадь внутренней поверхности судна. Можно зашить всю площадь внутри лодки полностью или только пол и нижнюю часть бортов. После проведения замеров они наносятся на фанеру, после чего она отдельными частями приклеивается на главную обшивку с помощью эпоксидного клея. Нужно следить за тем, чтобы фанера не прогибалась под весом человека, повреждая пенополистирол.

Внешняя обшивка обязательно должна выполняться для того чтобы катер не повредил дно или борта о неровности дна или прочие препятствия. К тому же, она создаст водонепроницаемую поверхность. Для создания защитной поверхности наклеивается фанера на те места судна, где вероятнее всего может возникнуть пробоина, а также нос лодки. Остальную часть корпуса можно покрыть брезентом для устойчивости от влаги.

Лодка из пенопласта и стеклоткани своими руками

лодка из пенопласта и стеклоткани своими руками
Стеклоткань легко купить на строительном рынке или заказать в интернете

Самоделка из пенопласта, оклеенного стекловолокном, изготавливается по следующей схеме:

  1. После того, как будет изготовлен проект будущего судна, как было описано ранее, необходимо изготовить модель лодки из фанеры. Куски этого материала вырезаются исходя из элементов проекта, склеиваются между собой с помощью клея на эпоксидной основе (также можно использовать эпоксидную смолу).
  2. Вокруг модели из фанеры склеиваются предварительно подготовленные соответственно чертежу, листы полистирола. Для лучшего сцепления стыков их можно срезать под углом 45 градусов.
  3. Периметр лодки покрывается каркасом из реек размером 10х30 мм.
  4. Транец и форшпигель необходимо прикрепить к фанерной модели шурупами.
  5. Далее, вырезается днище и полистирола, приклеивается к боковым и торцевым частям, сверху укладывается груз. Излишки материала на местах стыков нужно срезать.
  6. Борта, которые крепились шурупами, теперь приклеиваются. Они были нужны для того чтобы не вмялся пенополистирол при склеивании. Места отверстий от шурупов заклеиваются пенопластом.
  7. Поверхность лодки ошкуривается наждачной бумагой.
  8. Теперь нужно использовать стекловолокно для оклеивания корпуса из расчета материала на 1 слой для бортов и 2 слоя для днища.
  9. Корпус нужно отшпаклевать, затем зачистить.
  10. С внутренней стороны корпус также покрывается стекловолокном, борта в 1 слой, а днище – двойным слоем, затем шпаклюется и зачищается аналогично внешней поверхности катера.

По периметру внутреннего борта также прикрепляется брус размером 10х30 мм, его фиксация производится нержавеющими шурупами с потайными головками. Между внутренним и внешним привальным брусом производится отверстие, куда вставляется прямоугольные бруски с обоих бортов для крепления подуключин. Впоследствии туда будет приварено гнездо из металлической трубки для уключин весел. Сверху борта также оклеиваются стеклотканью, чтобы исключить возможные протечки между брусьями к пенополистиролу. На днище прикрепляются стрингера на шурупы, покрываются эпоксидной смолой. Финальная отделка лодки из пенополистирола осуществляется с использованием эпоксидного грунта, нанесенного двумя слоями.

pohod-lifehack.ru

Стеклопластик в нашем малом судостроении. Часть2.

00 00

Как отмечалось, влага вообще отрицательно влияет на свойства стеклопла­стиков, поэтому конструкционные стекломатериалы всегда аппретируют — покрывают гидрофобным составом, отталкива­ющим влагу и способствующим лучшей адгезии полиэфирного связующего к поверхности стекла. Часто в руки любителей попадают изоляци­онные стеклоткани, которые обработаны не гидрофобным конструкционным, а парафино­вым или крахмально — масляным аппретом. Та­кая обработка, напротив, вредит прочности стеклопластика, поэтому изоляционные тка­ни пригодны для применения только после их предварительного отжига с помощью электронагревателя или над пламенем горелки. Taк как отожженные волокна имеют пониженную адгезию к связующему и более склонны к осмосу, они должны применяться совместно с эпоксидной смолой.

Стекломатериалы поставляются в следую­щих видах:

ровинг — это наиболее простая форма по­ставки; представляет собой непрерывный жгут из параллельных стекловолокон, смотан­ный в шпулю. Может иметь различную толщи­ну, определяемую числом сложений (обычно от 3 до 150). что дает значение погонного веса 300 — 4300 текс (г/км);

ткани; различаются по толщине нити и спо­собу переплетения; их поверхностей плотность составляет от 200 до 1600 г/м. Широко известна отечественная стеклоткань Т11 или Т12) с аппретом ГВС-9. Она имеет сатиновое переплетение 8/3. легко принимает сложные (формы и при правильной пропитке обеспечи­вает высокую прочность готового стеклопла­стика. Ткани более жесткого полотняного переплетения называются стеклосетками и стеклорогожами. Сетку с ее тонкой структурой используют для наружных слоев пластика. Рогожа изготавливается из ровинга, имеет вы­сокую прочность и жесткость и обычно приме­няется для армирования сильнонагруженных участков корпуса судна не слишком сложной формы. Большинство тканей равнопрочны в обоих направлениях — и по основе, и по утку, но встречаются и однонаправленные жгутовые ткани, подходящие для элементов судового набора;

маты (холсты) образованы ненаправлен­ным переплетением коротких отрезков стекло­нитей. Чтобы нити не рассыпались, их склеи­вают аппретирующей эмульсией, которая растворяется в процессе пропитки стекломата  связующим. Кроме эмульсионной существу­ет порошковая связка нитей, заключающая­ся в том, что связывающий аппрет концентрируется только в точках пересечения нитей между собой. Стекломат выпускается с различной поверхностной плотностью — от 225 до 900 г/м2. Армированный матом стеклопластик получается существенно менее жестким и прочным по сравнению с армированным тка­нью вследствие хаотичного расположения волокон и худшего соотношения стекло/связую­щее, и все же он наиболее популярен а конструкциях малых судов благодаря своей технологичности: мат легко пропитывается смолой, может принимать сложные формы и позволяет быстро набрать толщину изделия;

прочие разновидности стекломатериа­лов. Для конкретных технологических усло­вий выпускаются другие формы материалов: лента (тесьма), а также комбинированные маты образованные проклеенными либо про­шитыми слоями простых тканей и матов. Ком­бинированные материалы позволяют сэконо­мить время на раскрое; при этом слои заранее могут быть ориентированы оптимальным для прочности образом. Стоимость стекломатериалов зависит от предприятия — изготовителя и составляет 3 — 4 долл,/кг.

001

Углеволокно. При всех своих достоинствах стеклопластик в составе корпуса судна проиг­рывает металлам по жесткости. В случаях, когда соотношение жесткость/масса являет­ся определяющим параметром, могут быть использованы углеродные волокна. Их модуль упругости в три раза выше, чем у стекловолок­на. Применение углеволокна относится к сфере высоких технологий, требует особой тща­тельности в подборе типа и количества связующего; кроме того, угольное волокно на порядок дороже стеклянного, поэтому приме­нение углепластиков в судостроении до сих пор ограничивалось экспериментальными и спортивными образцами.

Арамиды. Несколько менее дорогостоя­щую альтернативу углеволокну в случаях, ког­да вес конструкции является критическим па­раметром, составляют арамидные волокна и ткани, более известные под названием «Кев­лар» или СВМ — армированный кевларом ком­позит на треть легче стеклопластика, прочнее его при растяжении и изгибе, но проигрыва­ет при сжимающий нагрузке, в качестве свя­зующего для арамидов лучше использовать эпоксидвинилэфирные смолы. Высокомодульиые волокна могут быть также скомбинированы с обычными стеклотканями, что улучшает механические свойства последних,

Заполнители. Трехслойные конструкции заняли в малом судостроении достойное мес­то благодаря присущей им высокой жесткос­ти, хорошим тепло – и звуко — изолирующим свой­ствам, возможности повышения запаса аварийной плавучести. По существу, комбина­ция двух слоев прочного материала, между ко­торыми помещен легкий малонагруженный за­полнитель, представляет собой отдельный тип композита, к совместимости компонентов ко­торого должны быть предъявлены особо жест­кие требования.

Фирмы — поставщики предла­гают разнообразные виды трехслойных заполнителей, надежность работы которых в составе полиэфирного ламината подтвержде­на опытом успешной эксплуатации изготов­ленных с их применением конструкций. Заполнители можно условно разделить на две технологически различные группы; гото­вые пластины (плиты) фиксированной толщи­ны и полуфабрикаты, образующие средний слой непосредственно в процессе формова­ния изделия.

002

К первой группе относятся следующие ма­териалы:

листы поливинилхлоридного или поли­уретанового пенопласта, имеющие толщину от 5 до 80 мм и плотность 40 — 200 кг/м3. Для выкладки сферических поверхностей применяются плиты, прорезанные в перпен­дикулярных направлениях и наклеенные для прочности на неплотную ткань. Существуют огнестойкие модификации;

бальзовые пластины, нарезанные попе­рек волокон. Этот заполнитель успешно ис­пользуется на протяжении многих лет (не­смотря на конкуренцию со стороны более долговечных и дешевых пенопластов] прежде всего благодаря своим прекрасным механи­ческим свойствам при более чем умеренной плотности 95 — 250 кг/м3 Разумеется, чаще его используют в тех странах, где бальза не считается экзотической древесиной.

Качество трехслойного пластика, изготов­ленного с применением жесткого заполните­ля, зависит прежде всего от качества склейки пары заполнитель — ламинат, поэтому здесь необходимо применение специальных клеев и приложение давления на время отвержде­ния клея. Кроме того, подкрепляемая поверх­ность должна быть по возможности прямой, без сломов и зигов, иначе придется заниматься трудоемким раскроем, подгонкой и разделкой кромок пластин заполнителя. Эта трудности значительно легче преодо­левают материалы второй группы. Из них при­меняются:

пасты, приготовленные на основе поли­эфирного либо другого связующего с хоро­шей адгезией к ламинату; в них подмешива­ет снижающие плотность добавки — полые стеклянные микросферы, бальзовую крошку.

специальный синтетический мат,  известный у нас под торговым названием «По­ликор». Разработан в Японии группой «U-Pica». В его структуру, образованную полиэфирны­ми нитями, включены стеклянные микросферы, но в отличие от пасты он пропитывается тем же связующим, что и несущие крайние слои. После пропитки плотность заполнителя составляет 600 — 800 кг/м3.  Сухой мат имеет заданную толщину 1 — 5 мм, остающуюся; не­изменной после пропитай, и фактически объединяет некоторые особенности пенопластов и паст. Прочность спаев, образованных  поликор — матом. относительно невелика, по­этому при больших толшинах конструкции они должны перекрываться промежуточными слоями стекломата.

003

Клеящие пасты, как правило, конструкция пластикового судна включает две секции или более, соединенные по линии борта, на стрингерах или переборках и т.д. От качества склейки секций зависит прочность и долговечность судна в целом. Здесь особенно ва­жен системный подход к подбору материалов корпуса и клея, потому что один и тот же кле­ящий компаунд будет вести себя по — разному на ламинатах с разными связующими основами. Принципиальная разница такова: эпок­сидные смолы в присутствии кислорода воз­духа полимеризуются активнее , тогда как полиэфирные, напротив, замедляют отверж­дение на воздухе.

Открытая поверхность эпоксидного пластика полностью полимерызуетея и покрывается слоем аминов, препятствующнх качественной приклейке к ней эле­ментов набора, по этому  место склейки должно быть зачищено механическим  путем: эпоксидный же клей реагирует с ним так же  как с любой другой инертной поверхностью. Открытая поверхность обычного полиэфирно­го ламината сохраняет «незакрытые» свобод­ные радикалы полимерных цепочек в течение приблизительно двух суток, поэтому однород­ные приформовки и клеевые составы способ­ны с ними взаимодействовать на химическом уровне, образуй монолитные соединения. Компании — поставщики предлагают клея­щие пасты (филеры) под разными торговыми марками, но сохраняется общее деление их на составы для склеивания готового ламината и составы для приклейки к ламинату деревянных / пенолластовых деталей конструкции.

Декоративы, Декоративные составы (гелькоуты или, проще, гели), которыми покрывают внутренние и внешние поверхности пластико­вых изделий, выполняют несколько важных функций. Во — первых, в декоративный состав вводится краситель, возможно, и другой улучшающий внешний вид компонент, такой, как алюминиевая пудра или маленькие цветные блестки. Во — вторых, гель содержит различные дорогостоящие добавки, увеличивающие стойкость и долговечность нижерасположенных слоев полиэфира под влиянием о кружающей среды с ее ультрафиолетовым излучением, влагой, кислотно — щелочным и абразивным воздействием. В — третьих, гель пресекает вы­ход стирола из отвержденного ппастка, улуч­шая его экологические показатели. Наконец, декоративное покрытие можно отполировать до зеркального блеска, что улучшает внешний вид судна и снижает его сопротивление движе­нию. Полировка рабочей поверхности матриц существенно облегчает процесс съема с них готовых изделий и упрощает контроль их формы. Расход декоратива составляет 0.5 — 0.6 кг на 1 м2 площади матрицы.

004

Производимые декоративы обычно пози­ционируются следующим образом:

■                 гель обычного качества, удовлетвори­тельно отвечающий всему комплексу пере­численных требований; его цена в зависимо­сти от цвета — 5 — б долл./кг;

■                 гель повышенного качества, особо стой­кий к внешним воздействиям, включая абра­зивный износ и открытое пламя; дороже обыч­ного примерно на 10%;

■                 ремонтный гель, легче поддающийся руч­ному нанесению и механической обработке;

■                 матричный гель для покрытия; рабочих по­верхностей оснастки; отличается повышен­ной твердостью и имеет темный цвет, облегчающий обнаружение дефектов; он почти вдвое дороже обычного;

■                 гель для внутренних поверхностей изде­лий (топкоут); образует грязеводоотталкивающую пленку и эффективно препятствует выходу стирола из ламината. Его стоимость не превышает стоимости обычного геля.

Большинство гелей имеют модификации для ручного и машинного нанесений. Их цвета соответствуют международному стандарту RAL, насчитывающему сотни и тысячи оттен­ков, причем на химических заводах произво­дят декоративы только основных цветов, а их оттенки получаются добавлением котировоч­ных паст по задаваемой компьютером рецеп­туре непосредственно у авторизованного продавца.

Вспомогательные материалы и оборудо­вание. У комплексного поставщика можно приобрести множество необходимых и про­сто полезных в производстве продуктов и расходных инструментов, таких, как:

  катализаторы (отвердители). Для эпоксидных смол это обычно полиатиленполиамин (ПЗПА),  для полиэфирных и эпоксивинилэфирных — перекись метилэтилкетона (ПМЭК).  Для работы с различными полиэфирами и по разным технологиям обычно пред­лагается гамма катализаторов, отличающихся степенью активности и агрегатным состоянием;

005

—  Вещества, модифицирующие свойства смол. Это разбавители — стирол, ацетон; пластификаторы; ускорители и замедлители процесса отверждения; тиксотропные добав­ки — аэросил, микросферы и т.п. Использо­вать катализаторы и модификаторы необхо­димо строго по инструкциям поставщика, иначе качество связующего может стать непредсказуемым;

■                 Материалы для обслуживания техноло­гической оснастки — разделительный воск для рабочих матриц (обычный либо высокотемпературный); разделители для новой ос­настки; полировочные пасты и полировочные круги;

—  Быстроизнашивающиеся инструменты, используемые при ручной формовке для пропитки и прикатки армирующего волокна — кисти, пропиточные и прикаточные валики различных размеров и формы, а также толщи­номерные калибры для гелевых пленок;

■                 Специализированные средства индиви­дуальной защиты — комбинезоны, респира­торы, сапоги и перчатки.

Зачастую поставщики материалов предла­гают и более дорогое оборудование для реа­лизации наиболее высокопроизводительных процессов. Опыт показывает, что современное налаженное стеклопластиковое произ­водство уже не может обойтись без использования некоторых машин, еще недавно казавшихся атрибутами «хай – тека», таких, как аппликаторы или дозаторы пенополуретана.

ТЕХНОЛОГИИ.  За полевка развития композитных пластиков сделан огромный шаг в направлении сниже­ния себестоимости, улучшения потребитель­ских свойств и экологической чистоты готовой продукции. Тем не менее все основные технологии, используемые в производстве армированных пластиков для судостроения, сложи­лись еще в 40 — 60-х гг.

Контактное формование. Многие массово выпускаемые изделия, такие, как удилища, лыжные папки, цилиндрические резервуары, производят на полностью или частично авто­матизированных линиях. Пластиковое судостроение остается одной из немногих отрас­лей, где большие объемы продукции производят самым простым, давно отработанным и требующим наименьших капитало­вложений методом — прямым контактным формованием в открытых матрицах.

006

Вкратце суть процесса такова. Подлежащее тиражированию изделие выполняется на легкообрабатываемого материала — дерева, пе­нопласта, модельной пасты, затем с него делают первый и обычно единственный съем негативной черновой матрицы, поверхность матрицы доводится до приемлемого для пересъема качества, и далее по ней формуется мастер -модель (она же — фальшизделие). Масса фалшизделия, так же как и масса мат­риц, в два-три раза больше массы окончательного изделия; для изготовления фальшнзделия применяют качественный материал, способный годами сохранять первоначальную форму и прочность. С этого образцового изде­лия снимаются рабочие матрицы (pиc. 2), ис­пользуемые непосредственно в технологичес­ком процессе.

При изготовлении изделий на поверхность рабочих матриц последовательно наносится разделительный слой, слой декоративного связующего (рис. 3) и далее — один за другим все слои ламината с ручной прикаткой пред­варительно раскроеннык армирующих, мате­риалов (рис. 4 и 5). После полимеризации пластиковый «пирог» снимают (рис, 6) и отправляют на дальнейшую обработку, вплоть до сборки — соединения отдельных секций в готовый корпус судна (рис. 7). Время жизни рабочих матриц — от нескольких десятков до сотен съемов, в зависимости от культуры производства на конкретном предприятии. Очевидно, стоимость всего комплекта оснастки будет отнесена на себестоимость готовых изделий, поэтому их серийность должна быть достаточно высокой.

За счет чего улучшался процесс контактного формования за последнее десятилетие? Прежде всего, благодаря появлению систем материалов с новыми свойствами облегчаю­щими труд рабочих и повышающими качество пластика. Разработка связующих с малой эмиссией стироле (LSЕ) улучшила условия тру­да формовщиков, а также снизила требования к принудительной вентиляции рабочих мест. Новые системы отверждения позволили расширить границы температурного режима в цехе. Теперь перебои с теплоснабжением не скажутся на качестве стеклопластиковой про­дукции. Появление новых смол с пониженным выделением тепла при отверждении дало воз­можность формовать изделия толстми слоями (более 10 мм) за короткое время.

Близкий эффект дает применение поликор — матов, эф­фективно поглощающих избыточное тепло и позволяющие быстрее набрать заданную тол­щину при экономии саязуюшего. Доступность и простота оборудования безвоздушного напыления декоратива позволила увеличить дол­говечность стеклопластиков за счет снижения пористости поверхности, вообще, понятие «гелькоут» появилось в нашем обиходе лишь в последние 10 — 12 лет; до того качество  деко­ративных слоев было ниже всякой критики (этот факт, кстати, стал одной из прискорбних причин определенного недоверия coвeтскoгo судовладельца — любителя к стеклопластику как корпусному матеркалу).

007

Метод «внедряемой оснастки». Если пла­стиковая лодка строится в единичном экземп­ляре, как это обычно практикуется судострои­телями –любителями, радикально снизить стоимость постройки позволяет метод «внедряемой оснастки». В этом случае первичная модель, изготавливаемая из легкодоступных  материалов, просто заформовывается с обе­их сторон ламинатом необходимой толщины и восполняет роль трехслойного заполнителя а составе композита. Единственный недостаток этого метода — низкое качество наружной поверхности — компенсируется практическим отсутствием накладных расходов на изготов­ление и пересъем матриц. Способы постройки первичной модели могут варьироваться бесконечно, в зависимости от конструкции судна и возможностей приобретения матери­алов для нее. С опытом постройки любительских лодок на внедряемой оснастке знакомил журнал «КиЯ».

Вакуумироеание. Значительно повышает качество изделий контактного формования применение известного метода «вакуумного мешка». Только что отформованную в матрице секцию помещают под гибкую газонепроницаемую мембрану, а затем воздух из — под мемб­раны откачивают вакуумным насосом. Атмосферное давленне при этом равномерно прижимает ламинат к поверхности матрицы, что дает возможность не только повысить качество склейки слоев  ламината с заполнителем (особенно — жестким), но и удалить пузырьки воздуха из связующего и отжать лиш­нее связующее в специально закладываемый под мембрану адсорбирующий материал.

Не­смотря на возможную при нспользовании  это­го метода экономию труда и времени на прикатку ламината, сама формовка существенно усложняется и требует от рабочего персонала определенного навыка, потому вакуумирование распространено лишь в единичном и ма­лосерийном выпуске сравнительно небольших по размерам высококачественных изделий, таких, как парусные доски, детали рангоута го­ночных яхт и т. п.

Метод напыления. Благодаря усилиям компаний, производящих соответствующее оборудование (например, «Aplikator» и Glas – Craft»,  метод  напыления стал теперь доступен не только промышленным гигантам, но и не­большим мастерским. Его отличие в том, что стекломатериал не пропитывается вручную валиком внутри матрицы, а подается непос­редственно в факел распыляемого связующе­го за головкой специального пистолета, при­чем смешивание смолы с катализатором происходит на пути от пистолета до оснастки. На головке установлен роликовый нож нарезающий нить ровинга на отрезки в дюйм  дли­ной. Таким образом наносится слой ламината толщиной до 10 мм, затем его прикатывают обычным образом (рис. 8).

008

Налицо экономия труда на раскрое мата, приготовлении смол и пропитке. Установки для напылення компакт­ны, мобильны, работают от магистрали сжато­го воздуха и достаточно быстро себя окупают,  тем  более что нож с распылительной головки можно легко  снять, превратив ее в инструмент для  нанесения декоративных слоев. Наиболее совершенные установки не требуют промывки подающих  магистралей перед сменой вида связующего — возможна  переключаемая подача до  десятка разных смол, гелей. Напыленный сттеклопластик менее пречен и жесток даже по сравнению с пластиком, армированным стекломатом, поэтому в сильнонагруженных узлах напыление желательно комбинировать с обыч­ным тканевым армированием.

Инжекционные методы. В случаях, когда снижение трудозатрат на формование может существенно повлиять на себестоимость изделий, идут на частичнyю  автоматизацию технологических процессов, позволяющую исключить ручную пропитку и прикатку ламината. Существует целая гамма патентованных, отличающихся только в деталях мето­дов, которые можно отнести к инжекционным  —  RTM, VАRТМ, RlRM, SCRIMP и пр. Их общий принцип таков: в матрицу, покрытую разделителем и гелевым слоем, вручную укладывает­ся полный комплект сухой арматуры, включая трехслойные заполнители, и его накрывают жестким или гибким пуансоном, герметизируемым по периметру.

Затем в «пироге» созда­ется разрежение и приготовленное во внеш­нем резервуаре связующее под действием атмосферного давления (либо принудитель­ным усилием насоса) устремляется в матри­цу и пропитывает армирующие слои (рис. 9). Состав связующего подбирается таким образом, чтобы отверждение протекало в мини­мальные сроки, но без неблагоприятного саморазогрева вызывающего дефекты и деформации изделия. Основная сложность состоит в том, чтобы добиться правильного наполнения пространства формы связующим  избежать как непропитки, так и перенасы­щения смолой отдельных участков изделия.

На отработку результата могут уйти значи­тельные сипы и средства. Наградой будет высокая эффективность производства, сопоставимая с эффективностью литья или штамповки термопластов, но при значительо более высоких потребительских свойствах самого изделия, включая неограниченность размеров и свободу выбора цветофактурного решения поверхности. Но главной причи­ной, активизировавшей внедрение инжекционных технологий на Западе, стало ужесточение экологических требований к производству пластиков: закрытая оснастка практически исключает попадание стирола и других вредных веществ в атмосферу.

Другие технологии. В «большом» судо­строении получили некоторое распростране­ние и другие, еще более связанные с необходнмостью применения специализированного оборудоаания методы. Taк, для изготовления тел вращения используется метод намотки ровинга на пуансон, позволяющий добиться исключительно высоких механических свойств изделий. Этот метод применим глав­ным образом для производства труб и цис­терн, но есть данные об изготовлении намоткой таких объектов, как корпуса вагонов.

Другая известная технология — метод протяжки, или пултрузия. Установки, реализую­щие этот метод, отличаются минимальной зависимостью от участия оператора; так изготовляют высокопрочные стеклопластиковые  балки, разнообразного сечения. В мало­тоннажном судостроении метод находит лишь ограниченное применение.

Поставщики.  Как уже отмечалось, обоснованный выбор поставщика систем материалов — залог качества конечного продукта. Хороший поставщик предоставит клиенту также необходимые кон­сультации и инструкции, касающиеся всех мо­ментов технологического процесса, от изготовления оснастки до предпродажной подготовки судна.

В советской централизованной экономике комплексные поставки не практиковались;  су­достроительные верфи работали под свою ответственность напрямую с химическими предприятиям;:. На Западе же укрепляли по­зиции такие известные торговые марки, как «Ноrроl/Jotуn» в Скандинавии; «Gougeon Brothers» в США; «Scott Ваdег» в Англии; «Bufa» в Германии и др. С перестрой­кой экономических отношений в России некоторые из них вышли и на наш рынок. На сегод­ня наиболее успешными по объему продаж оказались два бренда – «Норпол», переимено­ванный не так давно в «Райхольд» и финский «Несте», представленные соответственно петербургскими дигерами «Альтаир/Руспол» и «Композит ЛТД».

Обе эти компании предоставляет достаточно широ­кий ассортимент качественных материалов по близким расценкам. Со значительным отста­ванием идет «Гужон Бразерс» с патентованны­ми эпоксидными продуктами и технологиями WEST SYSTEM. К чести наших химиков, отечественные эпоксидные смолы удержали позиции в конкурентной борьбе с привозными ана­логами. Производство же пригодных для малого судостроения полиэфиров практичес­ки свернуто, поэтому предприниматель, же­лающий наладить серийный выпуск пластиковых лодок, вынужден использовать импорт.

Страдает от высоких цен, как водится, потре­битель. Сегодня малая стеклопластиковая верфь способна существовать и покрывать производственное затраты, продавая продук­цию по 12 — 15 долл. за килограмм массы Если бы отечественные химические заводы наладили выпуск собственных конкуренто­способных полиэфирных смол и стекломатериалов, эта цена могла бы стать на 20 — 25% ниже. Тогда и та же «Пелла» снова стала бы «народной» лодкой, как это было в 70 — е годы.

yachtshipyard.wordpress.com


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector