В этой статье мы поднимем тему сэндвич-композитов. Безусловно, в этой технологии есть число плюсов и минусов. Однако, бессистемное, непродуманное использование этих материалов может повлечь за собой серьезные проблемы. Руководствуясь пословицей «кто предупрежден - тот вооружен», мы опубликовали материал о том, какие неприятные сюрпризы могут преподнести ошибки при работе с сэндвич-композитами.

СЭНДВИЧ – конструкция состоит из тонких, прочных и жестких верхних слоев с легким материалом в среднем слое, что позволяет создавать жесткие, невероятно легкие, но не совсем прочные структуры. Появившись впервые в морской отрасли, сегодня данная концепция широко применяется для изготовления ветротрубин и уверенно находит применение в авиастроительной отрасли.

Технология композитного сэндвича, с его тонкими верхними слоями и легким материалом между ними,  является достаточно эффективной конструкцией и технологией если речь идет о сокращении веса или экономии материала. К сожалению, о прочности и долговечности речи идти не может. Поскольку вместо цельного стеклопластика применяются более дешевые материалы. Трехслойные конструкции сейчас применяют не для того, чтобы придать жесткость плоским конструкциям, а для того чтобы заменить дорогой материал более дешевым и сэкономить затраты на производстве. По существу, там где раньше был сплошной стеклопластик, теперь находится воздух, потому что именно воздух составляет большую часть материала заполнителя.

В изготовлении композитных бассейнов все чаще можно заметить применение дополнительных материалов, которые позволяют снизить затраты на производстве и сэкономить на сырье.

Полипропиленовые соты
Экструдированные полипропиленовые соты используются как сердцевина в сэндвич панелях. Они состоят из 8-ми миллиметровых шестиугольных ячеек, с обеих сторон покрытых нетканым полиэфирным материалом. Под нетканым материалом находится термопластичная пленка, препятствующая проникновению в ячейки смолы или клея. Этот материал легко использовать в производстве, экономя при этом значительное количество смолы и стекломата. Подобные полипропиленовые соты применяются в судостроении, но не ниже ватерлинии, так как не гарантируют защиту от воды.

Нетканые полиэфирные материалы (Coremat)
Различные производители предлагают обширный ассортимент инновационных нетканых материалов для индустрии композитов, как решение экономии времени и денег.
Coremat – нетканый полиэфирный материал, который содержит микросферы и применяется в стеклопластике как тонкая сердцевина. Микросферы предотвращают избыточное поглощение смолы. Coremat также уменьшает трудозатраты: быстрый набор толщины, один слой заменяет несколько слоев стекломатериалов.

Керамические микросферы
На сегодняшний день многие производители употребляют подменные понятия и называют керамическим слоем алюмосиликатные микросферы.
Алюмосиликатные полые микросферы (АСПМ) — стеклокристаллические алюмосиликатные шарики, которые образуются при высокотемпературном факельном сжигании угля. Представляют собой полые, почти идеальной формы силикатные шарики с гладкой поверхностью, диаметром от 10 до нескольких сотен микрометров, в среднем около 100 мкм.
Кроме снижения себестоимости «керамический слой» не несет в себе никаких положительных качеств для производства бассейнов.

Древесина бальза
При заформовывании бальзы торцевого распила между двумя слоями стеклопластика, значительно удешевляется себестоимость готового изделия. И это могло бы быть отличным решением за исключением одного "но". Бальза - это древесина и она впитывает огромное количество влаги. Все судостроители это знают. Поэтому в судостроении установлен закон: если и применять бальзу, то только до ватерлинии. Иначе последствия катастрофичные.

День ото дня сэндвич-композиты становятся все более и более популярными конструкционными материалами, что обусловлено их уникальной способностью снижать вес готового изделия. Особенно это актуально в авиастроении. Но для того чтобы применять различные наполнители в производстве композитных бассейнов необходимо заранее учитывать все последствия.

В настоящее время российский рынок еще слабо знаком со стеклопластиковой промышленностью. Между тем, потенциальный спрос на данную отрасль огромен. По оценкам некоторых промышленных аналитиков, в России до 2020 года объем потребления стеклопластиковых изделий будет возрастать до 30% в год. Затем спрос будет расти еще более быстрыми темпами.

Композитные изделия при меньшем весе на порядок прочнее металла и бетона. Поэтому на Западе они получили широкое распространение в судостроении, авиапромышленности и бассейностроении.

Будущее за композитами

Стеклопластики представляют собой композитные конструкционные материалы, сочетающие высокую прочность с относительно небольшой плотностью. В разных отраслях промышленности они успешно конкурируют с такими традиционными материалами, как металлы, бетон, стекло, дерево. В ряде случаев конструкции, отвечающие специальным техническим требованиям, могут быть созданы только из стеклопластика. Изделия из этого материала получили особенно широкое распространение в аппаратах, предназначенных для работы в экстремальных условиях – в судостроении, авиации и космической технике, оборудовании нефтехимической и газодобывающей отраслей.

Мировым лидером в производстве и потреблении изделий из композитных материалов являются США и Австралия, где их промышленное производство было налажено еще в 1944 г.

Бассейны будущего — композитные

Стеклопластиковые бассейны были впервые изготовлены в конце 50-х, в Австралии. В 70-х годах на Западе они стали отличной заменой безнадежно устаревших бетонных бассейнов.

Высокие удельные показатели прочности и жесткости волокнистых композиционных материалов наряду с химической стойкостью, сравнительно малым весом и другими свойствами, сделали эти материалы идеальными для изготовления бассейнов. В сравнении с бетонными бассейнами, композитные имеют в 10 -15 раз выше срок эксплуатации, уменьшают расход химических реагентов, в 4-8 раз, снижают срок изготовления, исключают затянутые строительные работы.

Так получается, что тема армирующих материалов часто становится заглавной в композитном мире. И это не случайно, ведь композит наполовину, а иногда и более, состоит из армирующих элементов. Армирующий материал – это «скелет» композита, воспринимающий основную нагрузку и обеспечивающий жесткость конструкции изделия.

Тип армирующего стекловолокна существенно влияет на то,  как будет себя вести армированный полимер в агрессивных средах. Необходимо выбирать соответствующие материалы для армирования полимеров, чтобы обеспечить высокие коррозийные характеристики, отвечающие требованиям специфической  среды. Армирующее стекловолокно играет важную роль в применении армированных полимеров, помещенных в коррозийную среду. Оно обеспечивает механическую конструкцию (прочность и жесткость), требуемую от армированных полимеров, и оптимизирует коррозионные характеристики. При использовании неподходящего типа стекла, в случае контакта волокна с коррозионным химическим веществом, может произойти разрушение волокна и полимерной связки, что приведет к значительному ухудшению структурных свойств. 
В коррозийной среде газообразные или жидкие химические вещества могут вступать в контакт со стекловолокнами в структуре готового армированного полимера, таким образом вызывая преждевременное образование повреждений, что является результатом действия нескольких факторов, таких как: недостаточное отверждение, диффузия, осмос, приложенное давление, охрупчивание, образование микротрещин, удар, перепады температуры, перепады давления.

Как же определить какой тип стекловолокна следует использовать?  
Аналогично выбору определенного типа смолы для конкретной химической среды, необходимо выбрать и определенный тип стекловолокна для вуали, защищенной от коррозии (если выбрана стекловуаль), рубленного стекловолокна/стекломата и определить структурную долю армированного полимера.