Эта техника предназначена для изготовления малых или крупногабаритных изделий, подвергаемых высокому напряжению. Секторная форма вращается на оси, а непрерывная стеклонить, проходя через ванну со смолой, наматывается с натяжением на форму. Максимальная прочность достигается наматыванием нити вдоль и поперек формы. При помощи этой техники изготовляют резервуары, трубы высокого давления, а также корпуса судов длиной до 20 м и объемные блок-комнаты.
Предварительно пропитанный стекломат состоит из стекломата, пропитанного определенным количеством частично катализированной смолы. Отверждение довершается нагреванием и давлением при прямом прессовании между сопрягаемыми металлическими формами. Это материал многоцелевого назначения, из него можно формовать пресс-изделия с большой глубиной. Качество поверхности обеих сторон отличное этот способ все чаще применяется для производства больших стеновых панелей.
Тестообразная формовочная масса состоит из стекловолокна. полиэфирной смолы, катализатора, наполнителя и применяется для прямого прессования, пультрузии (модификация экструзии) и частично для литья под давлением. Формовочная масса отличается дешевизной, хорошими погодостойкостью и ударной вязкостью, дает возможность формовать профили большой толщины без образования трещин под действием напряжения, что наблюдается у других полимерных материалов применяемых для тех же целей.
Сэндвич-конструкция. Сэндвич-панели или оболочки являются композиционными изделиями, в которых слои различных материалов соединяются друг с другом для придания готовому изделию желаемых физических свойств.
Типичная сэндвич-конструкция состоит из внутреннего и внешнего лицевых слоев тонкого, жесткого материала и сердцевины из более легкого и менее прочного материала. Облицовочные слои выдерживают напряжение при изгибе, в то время как сердцевина передает напряжение от одного лицевого слоя к другому, предотвращает выпучивание лицевых слоев и часто выполняет изоляционную функцию.
Способ производства основного вида сэндвич-оболочек состоит из нанесения полиэфирной смолы и стекловолокна ручным или пульверизационным методами на негативную форму (для лучшей отделки внешней лицевой поверхности). Затем, пока слой смолы еще липкий, на него накладывается пенополиуретановая панель толщиной около 2 см, поверх которой наносится внутренний лицевой слой. Или же пенополиуретан наносится на внешний слой оболочки методом распыления, но так как его толщина не может контролироваться при подобном нанесении, он представляет собой довольно неровное основание для внутреннего лицевого слоя. Поэтому в обоих случаях лицевая поверхность внутреннего слоя будет довольно грубой.
Уже многие годы известно, — я узнал об этом во Франции в 1959 г., — что некоторые пенопласты из семейства полиуретанов можно вводить в нагретые полые металлические формы, где под действием тепла они отверждаются, сохраняя при этом внутреннюю пенообразную структуру. Таким образом, сэндвич-панель или оболочку можно изготовить за одну операцию. Эта техника довольно широко применяется в мебельном производстве и для изготовления декоративных изделий в неопреновых формах, однако она еще не применялась для производства изделий строительного назначения 1.
1 В нашей стране, во Франции, в ГДР и ряде других стран уже в течение ряда лет применяется непрерывный способ изготовления трехслойных сэндвич-панелей с применением пенополиуретанового среднего слоя (утеплителя) и наружными слоями из тонкого гладкого или профилированного алюминия, стеклопластика и других материалов. Жидкая самовспенивающаяся смесь заполняет пространство между наружными облицовками и, затвердевая при обычных условиях, надежно их соединяет. Этим способом изготавливают панели практически любой необходимой длины и определенной ширины, готовые к быстрой сборке на строительной площадке. В СССР разрабатывает новую технологию институт ВНИИстроимполимер (прим. науч. ред.).
Недавнее усовершенствование касается литья под давлением термопластичных пеноматериалов. В этом случае в форму из двух разных барабанов подаются два различных полимера: первый — для образования твердой оболочки — подается в форму и затем посредством нагнетания пены, которая заполняет пространство между оболочками, прижимается к стенкам формы (и эффектно облицовывает все внутренние поверхности формы). Эта техника делает грандиозные успехи в мебельной промышленности и автомобилестроении (материал может «быть похожим на дерево», только очень легкое) и может заставить многих из нас пересмотреть конструкционный потенциал неармированных термопластов в строительстве, хотя бы только потому, что получающийся сэндвич обладает жесткостью, в 3— 5 раз превышающей жесткость сплошного пресс-изделия, а также потому, что он дешевле дерева.
Армирование углеродным волокном. Последние несколько лет ведутся значительные исследования по разработке материалов, превышающих прочность стекловолокна, в частности для авиационной и космической промышленности. Сначала подавало надежды выращивание кристаллических усов на алюминии, но в начале 60-х годов в Великобритании начались работы по использованию углеродных волокон.
Разработка и патентование углеродных волокон завершились к середине 60-х годов и привели к созданию материала, который обладал техническими свойствами, намного превышающими какие-либо ранее существующие, и в сочетании с термореактивными смолами образовывал слоистый материал с жесткостью намного выше жесткости металлов. В действительности жесткость нового материала настолько велика, что необходимо пересмотреть существующие технические методы монтажа. Например, при установке металлической оболочки на жестком каркасе можно закрепить болтом один конец, а затем, слегка, выровняв другой конец, прикрепить и его. С материалами, армированными углеродным волокном, этого нельзя сделать.
Не будет преувеличением сказать, что пластмассы, армированные углеродным волокном, открывают новый этап в эволюции пластмасс — или откроют его, когда их цена упадет до цифры, при которой они могут быть использованы для традиционных технических применений. Высокая стоимость производства остановила несколько фирм от приобретения лицензий на процесс производства у британского правительства, которое является держателем патента. Тем не менее спрос существует и будет расти, поэтому цена неизбежно упадет. Немногие люди в настоящее время осмелились бы рассуждать подобно одному лектору по радиотехнике, который сразу же после второй мировой войны показывал своим студентам электронную лампу. «Очень проста, — сказал он, — но слишком дорога, чтобы когда-нибудь найти широкое применение».
Появятся, несомненно, и другие новые материалы с равными или лучшими, чем у углеродных волокон, эксплуатационными свойствами, и, если они будут разработаны, проблема стоимости будет решена довольно скоро.