Известно, что солидный показатель прочности на растяжение, относительно собственного веса, которым обладает углепластик, являет собой уникальное достижение материала и открывает радужные перспективы использования в народном хозяйстве. Использование карбона в современном строительстве пока еще не приняло широкомасштабного использования, хотя карбон купить в настоящее время не составляет трудности. Но простые и надежные методы применения обещают быть долгими.
Содержание
Углеродное волокно
Первое получение углеродных волокон в результате пиролиза вискозного волокна и использование для нитей накаливания было запатентовано Эдисоном в конце XVIII века.
Повышенный интерес к волокну появился в XX веке в результате поиска материала компонентов композита при изготовлении двигателей ракет и самолетов.
По своим качествам: термостойкости и теплоизоляционным свойствам, а также коррозионной стойкости, карбоновому волокну не было равных.
Характеристики первых образцов полиакрилонитрильных (ПАН) волокон были невысокие, но усовершенствование технологии позволило получить углеводородные волокна прочностью карбонового волокна 2070 МПа и модулем упругости 480 ГПа.
Сегодня, углепластик или карбон имеет масштабный спектр применения в строительстве:
- для системы внешнего армирования
- для ремонта несущих конструкций складов и мостов, промышленных и жилых зданий.
Использование изделий из углеродного волокна предоставляет возможность проведения строительных мероприятий, по сравнению с существующими способами реконструкции или армирования, быстро и качественно.
Но рассказ о достижениях карбона был бы неполным, если не отметить его использование при изготовлении авиационных деталей.
Достижения отечественных авиапроизводителей составляют здоровую конкуренцию компании Mitsubishi Heavy Industries, производящей детали Boeing 787.
Производство изделий из полимерного материала
Полимерный материал – карбон представляет собой тонковолоконные нити ø от 5 до 15 мкм, образованные атомами углерода и объединенными в микрокристаллы. Именно выравнивание при ориентации кристаллов придает нитям хорошую прочность и растяжение, незначительный удельный вес и коэффициент температурного расширения, химическую инертность.
Производственные процессы получения ПАН волокон связаны с технологией автоклава и последующей пропиткой для упрочнения смолой. Углеродное волокно пропитывают пластиком (препрег) и пропитывают жидким пластиком, укрепляя нити волокна под давлением.
По физическим характеристикам углеродное волокно разделено на типы:
- высокопрочные карбоновые волокна (состав 12000 непрерывных волокон)
- волокна карбонизированные углеродные общего назначения (крученая нить из 2-х и более волокон длиной до 100 мм).
Углепластиковые конструкции, армированные изделиями из материала, уменьшают вес конструкции на 30%, а химическая инертность позволяет использовать карбоновые ткани при очистке агрессивных жидкостей и газов от примесей в качестве фильтра.
Производство углеродного волокна представлено в этом видео.
Номенклатура изделий из карбонового волокна
карбоновые ткани
Главным изделием из высокомодульного волокна карбона является углеродная (карбоновая) ткань толщиной 1,6 – 5,0 мм, имеющая структуру плетеного полотняного переплетения плотностью от 520 до 560 г/м².
Карбоновые ткани, обладатели нулевого коэффициента линейного расширения, имеют высокую стойкость к деформациям и коррозии.
Характеристиками стандартных углеродных тканей являются:
содержание углерода, разрывная нагрузка (МПа), модуль упругости (Гпа), удлинение, линейная плотность.
Параметрами карбоновых тканей являются:
- ширина полотна 1000-2000мм
- содержание углерода 98,5%
- плотность 100-640 г/м2
- толщина 0,25-0,30 мм.
Кроме карбоновых тканей основными изделиями высокомодульного волокна являются ленты и шнуры.
Различают следующие виды плетения тканей карбоновых, которые в определенной мере влияют на подвижность изделия:
- полотняное переплетение, созданное по принципу переплетения каждой нити основы с уточной нитью 1/1, создавая лучшую прочность и подвижность ткани
- сатиновое переплетение, при котором одна нить утка переплетает 4-5 нитей основы, уменьшая возможность сильного изгиба ткани
- саржевое переплетение, у которого количество нитей основы перекрыто таким же количеством нитей утка.
Примером возможности саржевого переплетения является разноцветная карбоновая ткань. Карбоновую ткань разноцветную успешно используют при создании кевларовой одежды и вещей, отличающихся гигроскопичностью и способностью к воздухообмену. Кевлар из технических нитей с различной плотностью и структурой уже вошел в обиход авто и военной индустрии, потеснив стеклохолст и сталь.
Преимущества карбона ярко выражены в изделиях из карбонизированного углепластика.
изделия из карбонизированного волокна
Номенклатура изделий из карбонизированного волокна более расширена и представлена:
- углеродной тканью карбонизированной RK-300 (заменитель стеклоткани)
- тканью с односторонним алюминиевым покрытием RK-300AF (улучшенные свойства за счет термоэкрана позволяют использовать карбон в качестве теплоизоляционного обмоточного материала)
- углеродными конструкционными тканями 1k, 3k, 6k, 12k, 24k, 48k
- карбонизированными лентами и шнурами.
Тканый холст из карбонового или карбонизированного волокна отлично выполняет функции армирования, независимо от типа наполнителя.
Кроме того, с использованием карбонизированных волокон изготавливают экраны, поглощающие ЭМИ, термопары и электроды, а также радиотехнические изделия.
производство бассейнов с карбоновым усилением
При производстве бассейнов с усилением из карбона в технологию вводят этап добавления в керамический слой карбоновое усиление, древесную бальсу и вспененный каучук. Основанием создания двойного каркаса чаши бассейнов с карбоновым усилением послужили построенные эпюры нагрузки и допустимые напряжения на материал.
Сделаем, вывод, что набирающая обороты популярность использования карбонового волокна в перспективе сможет вытеснить с рынка армирующие материалы.
Loading ...