Među svim vrstama plastike i kompozita koje su razvili kemijski tehnolozi, ugljik (ugljična vlakna) - materijal koji se temelji na najfinijim karbonskim nitima - zauzima posebno mjesto u suvremenom svijetu. 75% je lakši od željeza i 30% lakši od aluminija, a ipak ima četiri puta veću vlačnu čvrstoću od najboljih vrsta čelika.
Same karbonske niti su prilično krhke, pa se od njih pletu savitljive i elastične ploče. Dodavanjem vezivnih polimernih sastava u njih dobiva se plastika od karbonskih vlakana koja je napravila pravu revoluciju u sportu, tehnologiji i mnogim drugim područjima ljudske djelatnosti.
Na cestama, na nebu i na moru
Najpoznatije područje primjene karbonskih vlakana je automobilska industrija. U početku je njegova izvanredna kombinacija snage i lakoće privukla pozornost dizajnera automobila Formule 1, što je omogućilo značajno smanjenje težine trkaćih automobila. John Bernard, inženjer u britanskom proizvođaču automobila McLaren, prvi je napravio dijelove karoserije od karbonskih vlakana ranih 1980-ih. To je dovelo do toliko značajnog povećanja brzine da je trkaći tim McLarena odmah doveo na podij.
Međutim, pravo na najbrži vrlo je skupo zbog činjenice da su svi dijelovi od karbonskih vlakana zapravo ručno izrađeni. Karbonska tkanina posebnog tkanja polaže se u kalupe za lijevanje, a zatim spaja polimernim spojevima. U završnoj fazi obrađuje se na visokoj temperaturi i tlaku. Stoga su se dugo vremena karbonski elementi karoserije koristili samo u superautomobilima i premium modelima. A tek nedavno je najavljeno izdavanje serijskih modela s dijelovima od karbonskih vlakana dostupnih širokoj publici. Tako će elementi od ugljičnih vlakana biti široko zastupljeni u strukturi karoserije novog BMW-a i3. A u novoj verziji Volkswagen Golf GTI VII hatchback, zahvaljujući haubi i krovu od ugljičnih vlakana, bilo je moguće smanjiti težinu automobila za 200 kg odjednom!
Materijali na bazi ugljika još su se više koristili u proizvodnji zrakoplova, gdje su počeli zamjenjivati tradicionalni aluminij i titan. Dizajneri zrakoplova koji su radili u obrambenoj industriji bili su prvi koji su cijenili izglede. Na primjer, najnoviji ruski lovci Su-47 i T-50 koriste komponente od karbonskih vlakana za krilo i trup.
Ugljik se također sve više koristi u putničkim zrakoplovima, gdje može smanjiti potrošnju goriva i povećati nosivost. Tako je u Boeingu 787 Dreamliner najmanje 50% elemenata trupa izrađeno od kompozitnih materijala na bazi ugljika, zbog čega je potrošnja goriva smanjena za 20%. U istu svrhu, najveći putnički zrakoplov, Airbus A380, opremljen je krilima od 40% karbonskih vlakana. I trup modernog poslovnog mlažnjaka Hawker 4000 gotovo je u potpunosti napravljen od ovog materijala!
Ugljik se ne manje aktivno koristi u brodogradnji. Razlog njegove popularnosti je isti: jedinstveni omjer snage i težine, vitalan u teškim morskim uvjetima. Osim toga, brodograditelji cijene otpornost na udarce i koroziju ovog materijala.
Kao i obično, plastika ojačana karbonskim vlaknima prva je korištena u obrambenom sektoru. Ugljični kompoziti koriste se za izradu elemenata trupova podmornica, jer ozbiljno smanjuju buku i imaju stealth efekt, čineći brod "nevidljivim" za neprijateljske radare. A u švedskim korvetama tipa Visbi, trup i nadgrađe izrađeni su od ugljičnih kompozita korištenjem stealth tehnologije. Koristi se višeslojni materijal s PVC bazom koja je presvučena posebno tkanom tkaninom od karbonskih niti. Svaki takav snop apsorbira i raspršuje radiovalove s radara, sprječavajući otkrivanje plovila.
Za civilne brodove nije potrebna radarska nevidljivost, ali pokazalo se da su lakoća, čvrstoća i sposobnost izrade dijelova gotovo bilo koje konfiguracije vrlo traženi. Najčešće se karbon koristi u konstrukciji sportskih i jahti za razonodu, gdje su značajne brzinske karakteristike.
Elementi budućeg plovila "izlijeveni" su od platna od karbonskih vlakana prema kompjutorskom modelu, kao od plastelina. Najprije se izrađuje model palube i trupa u punoj veličini od posebne model plastike. Zatim se pomoću ovih uzoraka ploče od karbonske tkanine ručno lijepe u slojeve, držeći zajedno epoksidnim smolama. Nakon sušenja gotova karoserija se brusi, farba i lakira.
Međutim, postoje modernije metode. Primjerice, talijanska tvrtka Lanulfi uspjela je gotovo u potpunosti automatizirati proces. Koristeći 3D modeliranje, veliki konstrukcijski elementi posude podijeljeni su na manje, ali savršeno usklađene dijelove. Na temelju računalnog modela, pomoću računalno upravljanog stroja, izrađuju se baze koje služe kao matrice za lijepljenje dijelova od karbonskih vlakana. Ovaj pristup nam omogućuje postizanje maksimalne točnosti, što je vrlo važno za performanse sportskih jahti.
Karbon za svakoga
Ugljik se počinje sve više koristiti u građevinarstvu. Dodavanje ugljičnih vlakana betonu čini ga znatno otpornijim na vanjske utjecaje. Zapravo, dobiva se super jak monolit s vrlo gustom površinom. Ova tehnologija se koristi u izgradnji nebodera i brana, kao iu izgradnji tunela.
Vrijedno je spomenuti materijale za ojačavanje, popravak i obnovu armiranobetonskih površina - posebna platna i ploče od karbonske tkanine (na primjer, Mapewrap ili Carboplate). Omogućuju vam da potpuno obnovite strukturu bez pribjegavanja skupom i ne uvijek mogućem ponovnom punjenju.
Za velike programere i privatne graditelje od posebnog je interesa takva inovacija kao što je uporaba ugljika u sustavu žbuke za izolaciju fasada.
Referenca
“Dodavanje sićušnih ugljičnih vlakana promjera manjeg od 15 mikrona u sastav armature dovodi do vrlo važnog rezultata - višestrukog povećanja otpornosti fasade na udarce”, kaže Roman Ryazantsev, voditelj projekta u CAPAROL-u, stručnjak na tom području zaštite i toplinske izolacije fasada zgrada. „Konkretno, aditiv ugljika u sustavu žbuke CAPATECT Carbon (Caparol) omogućuje fasadi da izdrži udarce s energijom do 60 Joulea bez štete - to je deset puta više nego što mogu izdržati konvencionalne verzije fasada od žbuke.“
Ako vlasnik vikendice odluči koristiti takav sustav za vanjsko uređenje svoje kuće, ne samo da će smanjiti troškove grijanja i osigurati povoljnu unutarnju mikroklimu, već će i zaštititi zidove od bilo kakvih mehaničkih utjecaja. Velika tuča razbija vinilne obloge i ostavlja udubljenja u običnoj pješčanoj žbuci. Jak vjetar koji nosi krhotine i grane drveća također može oštetiti fasadu. No završna obrada s dodatkom karbonskih vlakana neće ostaviti traga. Štoviše, ne boji se svakodnevnih utjecaja poput udarca loptom ili pakom u dječjim igrama.
"Obično se za zaštitu podrumskog dijela fasade od slučajnog oštećenja koriste kamene obloge, na primjer, porculanska keramika", napominje Daniil Mazurov, voditelj odjela veleprodaje moskovske građevinske i trgovačke tvrtke PKK Interstroytekhnologii. – Ali kako bismo završili podrum stambenog kompleksa koji se trenutno gradi na jugu Moskve, odlučili smo isprobati sustav žbuke od ugljičnih vlakana. U usporednim testovima pokazao je vrlo impresivne rezultate.”
Vadim Pashchenko, voditelj WDVS odjela moskovskog regionalnog odjela tvrtke CAPAROL, navodi još jednu vrijednu posljedicu korištenja armaturnih komponenti s ugljičnim vlaknima u sustavu žbuke: fasada postaje otporna na temperaturne deformacije. Za arhitekte i vlasnike privatnih kuća to znači potpunu slobodu u samoizražavanju - zidove kuće možete obojiti u bilo koju od najtamnijih i najzasićenijih boja. S tradicionalnom cementno-pješčanom žbukom, takvi eksperimenti mogu završiti tužno. Tamna površina zida prebrzo se zagrijava pod sunčevim zrakama, što dovodi do stvaranja pukotina u vanjskom zaštitnom i dekorativnom sloju. Ali za fasadni sustav s karbonskim vlaknima takav problem ne postoji.
Danas se širom Europe počinju pojavljivati privatne vikendice i poslovne zgrade, škole i vrtići, koji se ističu iz opće pozadine, za koje je ugljik pomogao da dobiju izražajne i bogate boje. Kako ruski vlasnici privatnih kuća počinju eksperimentirati s bojama fasada, udaljavajući se od tradicionalnih pastelnih nijansi, ova inovativna tehnologija postaje sve traženija u našoj zemlji.
Generacija Next
Danas je nemoguće zamisliti industriju visoke tehnologije bez ugljika. Postaje sve dostupniji običnim ljudima. Sada možemo kupiti skije od karbonskih vlakana, snowboarde, čizme za planinarenje, spinning štapove i bicikle, kacige i drugu sportsku opremu.
Ali već ga zamjenjuje nova generacija materijala - ugljikove nanocijevi, koje su desetke puta jače od čelika i imaju niz drugih vrijednih svojstava.
Shematski prikaz nanocijevi
Tako je kanadski proizvođač odjeće Garrison Bespoke razvio muško odijelo od tkanine na bazi ugljikovih nanocijevi. Ova tkanina zaustavlja metke do kalibra .45 i štiti od ubodnih rana. Također je 50% lakši od kevlara, sintetičkog materijala koji se koristi za izradu prsluka. Takva će odijela sigurno postati moderna među poslovnim ljudima i političarima.
Među najfantastičnijim primjenama ugljikovih nanocijevi je svemirsko dizalo, koje će omogućiti isporuku tereta u orbitu bez skupih i opasnih lansiranja raketa. Njegov temelj bi trebao biti jaki kabel rastegnut od površine planeta do svemirske stanice smještene u geostacionarnoj orbiti na visini od 35 tisuća km iznad Zemlje.
Ovu ideju predložio je veliki ruski znanstvenik Konstantin Ciolkovski 1895. godine. No do sada se projekt činio neizvedivim iz tehničkih razloga, jer nije bilo poznatih materijala od kojih bi se mogao napraviti tako jak kabel. Međutim, otkriće ugljikovih nanocijevi početkom 1990-ih. natjerao nas da preispitamo granice mogućeg. Nit debljine milimetara satkana od ugljikovih nanocijevi može izdržati opterećenje od približno 30 tona. To znači da se jeftino i sigurno putovanje u orbitu svemirskim dizalom pretvara iz znanstvenofantastičnog zapleta u praktični zadatak za inženjere.
Poznato je da je solidan pokazatelj vlačne čvrstoće u odnosu na vlastitu težinu koji ima karbonska vlakna jedinstveno postignuće materijala i otvara svijetle izglede za upotrebu u nacionalnom gospodarstvu. Korištenje karbona u modernom graditeljstvu još nije zaživjelo, iako ga danas nije teško kupiti. Ali jednostavne i pouzdane metode primjene obećavaju dugotrajnost.
Karbonska vlakna
Prvu proizvodnju karbonskih vlakana pirolizom viskoznih vlakana i korištenjem za žarne niti patentirao je Edison krajem 18. stoljeća.
Povećan interes za vlaknima javlja se u 20. stoljeću kao rezultat potrage za materijalom za kompozitne komponente u proizvodnji raketnih i zrakoplovnih motora.
Što se tiče njegovih kvaliteta: otpornosti na toplinu i svojstava toplinske izolacije, kao i otpornosti na koroziju, karbonska vlakna nisu imala premca.
Karakteristike prvih uzoraka poliakrilonitrilnih (PAN) vlakana bile su niske, ali poboljšanja u tehnologiji omogućila su dobivanje ugljikovodičnih vlakana čvrstoće ugljikovih vlakana od 2070 MPa i modula elastičnosti od 480 GPa.
Danas karbonska vlakna ili karbonska vlakna imaju široku primjenu u građevinarstvu:
- za sustav vanjske armature
- za popravak nosivih konstrukcija skladišta i mostova, industrijskih i stambenih zgrada.
Korištenje proizvoda od karbonskih vlakana omogućuje brzo i učinkovito izvođenje građevinskih radova u usporedbi s postojećim metodama rekonstrukcije ili ojačanja.
No, priča o postignućima karbonskih vlakana bila bi nepotpuna bez spomena njihove upotrebe u proizvodnji dijelova zrakoplova.
Dostignuća domaćih proizvođača zrakoplova zdrava su konkurencija Mitsubishi Heavy Industries, koja proizvodi dijelove za Boeing 787.
Izrada proizvoda od polimernog materijala
Polimerni materijal - ugljik je tanko vlaknasta nit ø od 5 do 15 mikrona, koju čine atomi ugljika i spojeni u mikrokristale. Poravnanje tijekom orijentacije kristala daje nitima dobru čvrstoću i istezanje, beznačajno specifična gravitacija i koeficijent toplinske ekspanzije, kemijska inertnost.
Proizvodni procesi za proizvodnju PAN vlakana uključuju tehnologiju autoklava i naknadnu impregnaciju za ojačanje smolom. Karbonska vlakna prožeta su plastikom (prepreg) i tekućom plastikom, ojačavajući vlaknaste niti pod pritiskom.
Prema fizičkim karakteristikama, karbonska vlakna se dijele na vrste:
- karbonska vlakna visoke čvrstoće (sastav od 12.000 kontinuiranih vlakana)
- karbonizirana karbonska vlakna Opća namjena(upredena nit od 2 ili više vlakana duljine do 100 mm).
Strukture od ugljičnih vlakana ojačane proizvodima izrađenim od materijala smanjuju težinu strukture za 30%, a kemijska inertnost omogućuje korištenje ugljičnih tkanina pri pročišćavanju agresivnih tekućina i plinova od nečistoća kao filtera.
Proizvodnja karbonskih vlakana prikazana je u ovom videu.
Raspon proizvoda od karbonskih vlakana
karbonske tkanine
Glavni proizvod izrađen od visokomodulnih karbonskih vlakana je karbonska tkanina debljine od 1,6 - 5,0 mm, koja ima tkanu strukturu ravnog tkanja gustoće od 520 do 560 g/m².
Karbonske tkanine, koje imaju nulti koeficijent linearnog širenja, vrlo su otporne na deformacije i koroziju.
Karakteristike standardnih karbonskih tkanina su:
Parametri karbonskih tkanina su:
- širina noža 1000-2000mm
- sadržaj ugljika 98,5%
- gustoća 100-640 g/m2
- debljina 0,25-0,30 mm.
Uz karbonske tkanine, glavni proizvodi od vlakana visokog modula su trake i užad.
Postoje sljedeće vrste tkanja karbonskih tkanina koje u određenoj mjeri utječu na pokretljivost proizvoda:
- posteljina tkanje stvoreno ispreplitanjem svake niti osnove s niti potke 1/1, stvarajući bolju čvrstoću i pokretljivost tkanine
- saten tkanje u kojem jedna nit potke isprepliće 4-5 niti osnove čime se smanjuje mogućnost da se tkanina previše savija
- keper tkanje u kojem je broj niti osnove prekriven istim brojem niti potke.
Primjer mogućnosti keper tkanja je višebojna karbonska tkanina. Višebojna karbonska tkanina uspješno se koristi za izradu odjeće od kevlara i stvari koje su higroskopne i sposobne za izmjenu zraka. Kevlar, izrađen od tehničkih niti različite gustoće i strukture, već je ušao u upotrebu u automobilskoj i vojnoj industriji, istisnuvši stakloplastike i čelik.
Prednosti karbona jasno su izražene u proizvodima od karboniziranih karbonskih vlakana.
proizvodi od karboniziranih vlakana
Asortiman proizvoda od karboniziranih vlakana je proširen i predstavljen je:
- karbonizirana karbonska tkanina RK-300 (zamjena za stakloplastike)
- tkanina s jednostranim aluminijskim premazom RK-300AF (poboljšana svojstva zbog toplinskog zaslona omogućuju korištenje ugljika kao materijala za toplinsku izolaciju)
- karbonske konstrukcijske tkanine 1k, 3k, 6k, 12k, 24k, 48k
- karbonizirane trake i užad.
Tkano platno od ugljičnih ili karboniziranih vlakana obavlja izvrsne funkcije ojačanja, bez obzira na vrstu punila.
Osim toga, ekrani koji apsorbiraju EMR, termoparovi i elektrode, kao i proizvodi radiotehnike izrađeni su od karboniziranih vlakana.
proizvodnja bazena s karbonskom armaturom
Kod proizvodnje bazena s ojačanjem karbonskim vlaknima, tehnologija uključuje fazu dodavanja armature karbonskim vlaknima, drvene balze i pjenaste gume u keramički sloj. Osnova za izradu dvostrukog okvira bazenske zdjele s karbonskim ojačanjem bili su konstruirani dijagrami opterećenja i dopuštenih naprezanja materijala.
Zaključimo da će rastuća popularnost korištenja karbonskih vlakana u budućnosti moći istisnuti armaturne materijale s tržišta.
Plastika ojačana ugljičnim vlaknima kompozitni su materijali na bazi ugljičnih vlakana i polimernih veziva, gdje se koriste za ojačanje različite vrste karbonskih vlakana i vlaknastih materijala.
Proizvodnja plastike ojačane karbonskim vlaknima
Osnovne metode za proizvodnju kompozita ojačanih ugljičnim vlaknima uobičajene su za vlaknaste materijale. Plastika ojačana ugljičnim vlaknima obično se proizvodi od unaprijed pripremljenih preprega metodama prešanja, pultruzije, polaganja, nakon čega slijedi prešanje. Ugljična vlakna karakterizira visoka krhkost, što zahtijeva oprez pri preradi u plastiku ojačanu ugljičnim vlaknima: potrebno je vršiti prešanje pod visokim tlakom, a također izbjegavati oštre zavoje armaturnih punila.
Radi lakšeg korištenja, premiksi, preprezi i press vlakna proizvode se na bazi karbonskih i grafitnih vlakana i polimernih smola, tj. materijali koji sadrže određenu količinu punila za pojačanje i polimerne matrice, pripremljeni za proizvodnju dijelova i proizvoda.
Najčešće korištena veziva su termoreaktivne smole - epoksidne, fenolne, poliimidne, koje osiguravaju visoku adheziju i visok stupanj primjene mehaničkih svojstava karbonskih vlakana, kao i termoplasti otporni na toplinu: aromatski poliamidi, polisulfoni, polikarbonati. Korištenje termoplasta s niskim talištem kao što su poliolefini i alifatski poliamidi nije preporučljivo, budući da ne dopuštaju realizaciju mnogih svojstava ugljičnih punila.
Plastika ojačana karbonskim vlaknima visoke čvrstoće i modula izrađena je od odgovarajućih vrsta karbonskih niti, niti i traka s visokim mehaničkim karakteristikama. Za što potpuniju realizaciju mehaničkih svojstava karbonskih punila koristi se pretežno jednosmjerno i unakrsno polaganje.
Svojstva karbonskih vlakana
Sastav plastike ojačane ugljičnim vlaknima određen je zahtjevima za proizvode izrađene od njih. Ugljična plastika na bazi karboniziranih ili grafitiziranih vlakana uključuje: prešane materijale na bazi ugljičnih (obično karboniziranih) netkanih materijala i rezanih vlakana; karbonski tekstoliti na bazi karbonskih (karboniziranih) i grafitnih tkanina; karbonske plastike visoke čvrstoće i modula na bazi ugljičnih (grafitiziranih) niti, traka, snopova u obliku profila, namotanih proizvoda, listova.
Grafitna vlakna i vlaknasti materijali imaju veća mehanička i toplinska svojstva, ali su dosta skupi.
Mehanička svojstva plastike ojačane karbonskim vlaknima u smjeru armiranja u velikoj su mjeri određena svojstvima armaturnih vlakana i njihovim položajem, a manjim dijelom ovise o vezivu. Temperaturne karakteristike plastike ojačane ugljičnim vlaknima uglavnom su određene svojstvima veziva.
Ugljik-ugljik materijali mogu raditi na visokim temperaturama, au inertnom okruženju - do 2500 ° C.
Primjena ploča od karbonskih vlakana
Ugljični prešani materijali i tekstoliti koriste se za izradu raznih dijelova, kao antifrikcijski, kemijski otporni itd. Koriste se, posebice, za izradu ležajnih ljuski. Na temelju prešanih vlakana i lisnatih karbonskih preprega s fenolnim i drugim kemijski otpornim matricama izrađuju se dijelovi pumpi, armature, izmjenjivači topline i kompozitni kemijski otporni premazi na metalnim proizvodima (najčešće spremnicima i drugoj kemijskoj opremi). Plastika ojačana ugljičnim vlaknima također se koristi za zamjenu prethodno korištenih materijala na bazi azbesta (faolit).
Ugljične plastike na bazi fenolnih i poliimidnih veziva, kao i ugljik-ugljik materijali koriste se kao konstrukcijski proizvodi i premazi visoke toplinske otpornosti. Izbor ovih veziva je zbog činjenice da se tijekom karbonizacije pretvaraju u koks s visokim prinosom ugljika, dok tvore prilično jaku ugljikovu matricu.
Plastika visoke čvrstoće i modula ojačana karbonskim vlaknima, kao i laminati od karbonskih vlakana, koriste se za izradu najkritičnijih dijelova i proizvoda u zrakoplovima, brodovima, drugim vozilima, medicinskoj opremi, sportskim proizvodima i protetici.
Kao antistatički materijali koriste se termoplasti koji sadrže ugljična vlakna u količini do 2-3%. Učinkovitost korištenja karbonskih vlakana kao punila znatno je veća od tradicionalnih aditiva za čađu, budući da vlakna tvore električno vodljivu „mrežu“ u materijalu sa znatno nižim udjelom.
Ugljikovi materijali imaju i medicinsku primjenu: živi organizmi ih ne odbacuju. Stoga, ako slomljenu kost pričvrstite klinom na bazi karbonskih vlakana, a oštećenu tetivu zamijenite laganom i čvrstom karbonskom trakom, tada tijelo neće percipirati ovaj materijal kao strano.
Mogu se razlikovati sljedeća područja primjene karbonskih vlakana i karbonskih vlakana:
Raketna tehnika, zrakoplovi (zrakoplovi, helikopteri, male letjelice);
Brodogradnja (ratni brodovi, sportska brodogradnja);
Automobilska industrija (sportski automobili, motocikli, tuning);
Sportska oprema (bicikli, teniski reketi, štapovi za pecanje);
Specijalni proizvodi (lopatice vjetroturbina, itd.).
Karbonska vlakna- materijal koji se sastoji od tankih niti promjera od 3 do 15 mikrona, formiranih uglavnom od atoma ugljika. Atomi ugljika raspoređeni su u mikroskopske kristale poredane paralelno jedan s drugim. Poravnanje kristala daje vlaknu veću vlačnu čvrstoću. Karbonska vlakna karakterizira visoka vlačna čvrstoća, niska specifična težina, nizak koeficijent toplinske ekspanzije i kemijska inertnost.
Proizvodnja karbonskih vlakana u Rusiji provodi tvrtka Composite-Fiber LLC, dio holdinga Composite.
Ugljična vlakna su osnova za proizvodnju (ili, ugljična plastika, od "karbon", "karbon" - ugljik). Plastika ojačana ugljičnim vlaknima su polimerni kompozitni materijali izrađeni od isprepletenih niti ugljičnih vlakana smještenih u matrici polimernih (obično epoksi) smola.
Ugljični kompozitni materijali odlikuju se visokom čvrstoćom, krutošću i malom težinom, često su jači od čelika, ali puno lakši.
Proizvodnja polimernih materijala
Naša ponuda
Proizvodnja polimernih materijala zahtijeva značajno iskustvo. Za postizanje prihvaćenih standarda kvalitete nisu potrebni samo kvalificirani zaposlenici, već i dobro uhodana tehnologija proizvodnje proizvoda. Iz tih razloga svi predstavljeni su visoke kvalitete, jamče postizanje svojih ciljeva i imaju redovite pozitivne recenzije.
U katalogu možete odabrati proizvode za sljedeća područja:
- strojarstvo;
- svemirska i zrakoplovna industrija;
- energija vjetra;
- građenje;
- Sportska oprema;
- Roba uobičajene potrošnje
Je naš proizvodnja proizvoda od polimernih materijala može vam osigurati količinu proizvoda koja vam je potrebna. Nema ograničenja u količini narudžbi. Istodobno, možete računati na potpunu konzultaciju profesionalaca i brzo izvršavanje dodijeljenih zadataka. Proizvodnja polimernih materijala u Rusiji, koju provodimo, omogućuje kupnju potrebnih kataloških artikala putem veleprodajnog sustava. Istražite naš katalog, a ako i dalje imate bilo kakvih pitanja, nemojte ih odgađati za kasnije i odmah se obratite našoj službi za podršku.
Zašto je cijena karbonskih vlakana tako visoka?
Velika potrošnja energije glavni je razlog visoke cijene karbonskih vlakana. Međutim, to je više nego kompenzirano impresivnim rezultatom. Ne mogu ni vjerovati da je sve počelo s "mekim i pahuljastim" materijalom sadržanim u prilično prozaičnim stvarima i poznatim ne samo zaposlenicima kemijskih laboratorija. Bijela vlakna - takozvani kopolimeri poliakrilonitrila - naširoko se koriste u tekstilnoj industriji. Dio su odjeće, odijela i pletiva, tepiha, cerada, presvlaka i filtarskih materijala. Drugim riječima, kopolimeri poliakrilonitrila prisutni su gdje god se na popratnoj etiketi spominje akrilno vlakno. Neki od njih "služe" kao plastika. Najčešći među njima je ABS plastika. Tako se pokazalo da ugljik ima puno "rođaka". Karbonska nit ima impresivnu vlačnu čvrstoću, ali je njena sposobnost da "primi udarac" pri savijanju iznevjerena. Stoga je za jednaku čvrstoću proizvoda poželjno koristiti tkaninu. Vlakna organizirana u određenom redoslijedu "pomažu" jedno drugome nositi se s opterećenjem. nedostatak ove prednosti. Međutim, zadavanjem različitih orijentacija slojeva moguće je postići potrebnu čvrstoću u željenom smjeru, značajno uštedjeti na masi dijela i ne ojačati nepotrebno nevažna mjesta.
Što je karbonska tkanina?
Za izradu karbonskih dijelova koriste se jednostavna karbonska vlakna s nasumično smještenim nitima koje ispunjavaju cijeli volumen materijala i tkanina (Carbon Fabric). Postoje deseci vrsta tkanja. Najčešći su Plain, Twill, Satin. Ponekad je tkanje uvjetno - vrpca uzdužno smještenih vlakana "zgrabi" se rijetkim poprečnim šavovima samo da se ne raspadne. Gustoća tkanine, odnosno specifična težina, izražena u g/m2, osim o vrsti tkanja, ovisi i o debljini vlakna koja je određena brojem karbonskih vlakana. Ova je karakteristika višekratnik tisuću. Dakle, kratica 1K označava tisuću niti u vlaknu. Najčešće korištene tkanine u motosportu i tuningu su platnene i keper tkanine gustoće 150–600 g/m2, s debljinom vlakana od 1K, 2,5K, 3K, 6K, 12K i 24K. 12K tkanina također se široko koristi u vojnim proizvodima (trupovi i glave balističkih projektila, lopatice rotora helikoptera i podmornica itd.), odnosno tamo gdje dijelovi doživljavaju kolosalna opterećenja.
Postoji li karbon u boji? Postoji li žuti ugljik?
Često možete čuti od proizvođača dijelova za ugađanje i, kao rezultat toga, od kupaca o "srebrnom" ili "obojenom" ugljiku. "Srebrna" ili "aluminijska" boja je samo boja ili metalni premaz na stakloplastici. I neprikladno je nazvati takav materijal ugljikom - to je stakloplastika. Raduje što se nove ideje i dalje pojavljuju na ovom području, ali staklo se po karakteristikama ne može uspoređivati s ugljičnim ugljenom. Tkanine u boji najčešće se izrađuju od kevlara. Iako neki proizvođači i ovdje koriste staklena vlakna; Postoje čak i obojena viskoza i polietilen. Kada se pokušava uštedjeti novac zamjenom kevlara spomenutim polimernim nitima, prianjanje takvog proizvoda na smole se pogoršava. Ne može biti govora o trajnosti proizvoda s takvim tkaninama. Imajte na umu da su Kevlar, Nomex i Tvaron vlasničke američke marke polimera. Njihovo znanstveno ime je "aramidi". Ovo su rođaci najlonki i najlonki. Rusija ima svoje analoge - SVM, Rusar, Terlon SB i Armos. Ali, kao što se često događa, najviše "promovirano" ime - "Kevlar" - postalo je poznato ime za sve materijale.
Što je Kevlar i koja su njegova svojstva?
U pogledu težine, čvrstoće i temperaturnih svojstava, Kevlar je inferioran u odnosu na karbonska vlakna. Sposobnost kevlara da izdrži opterećenja savijanja znatno je veća. Upravo se zbog toga povezuje pojava hibridnih tkanina u kojima su karbon i kevlar približno podjednako zastupljeni. Dijelovi s ugljično-aramidnim vlaknima percipiraju elastičnu deformaciju bolje od ugljičnih proizvoda. Međutim, oni također imaju nedostatke. Karbon-kevlarski kompozit manje je izdržljiv. Osim toga, teži je i "boji se" vode. Aramidna vlakna imaju tendenciju upijanja vlage, što utječe i na njih same i na većinu smola. Stvar nije samo u tome što se "epoksid" postupno uništava otopinom vode i soli na kemijskoj razini. Grijanjem i hlađenjem, te općenito smrzavanjem zimi, voda mehanički olabavi materijal dijela iznutra. I još dva komentara. Kevlar se razgrađuje kada je izložen ultraljubičastom svjetlu, a oblikovani materijal u smoli gubi neka od svojih prekrasnih svojstava. Visoka otpornost na trganje i posjekotine odlikuje se tkaninom od kevlara samo u "suhom" obliku. Stoga aramidi svoja najbolja svojstva pokazuju u drugim područjima. Strunjače sašivene od više slojeva takvih materijala glavna su komponenta za proizvodnju lakih prsluka i druge sigurnosne opreme. Kevlar niti se koriste za tkanje tankih i jakih brodskih užadi, pravljenje užadi u gumama i njihovo korištenje u pogonskim remenima strojeva i sigurnosnim pojasevima u automobilima.
Je li moguće prekriti dio karbonskim vlaknima?
Neodoljiva želja da u svom automobilu imate crno-crne ili karirane dijelove u crnoj boji dovela je do pojave čudnih surogata karbonskih vlakana. Tuning radnje oblažu drvene i plastične unutarnje ploče karbonskom tkaninom i pune ih nebrojenim slojevima laka, s brušenjem između. Svaki dio zahtjeva kilograme materijala i puno radnog vremena. Može se diviti trudu majstora, ali ovaj put ne vodi nikamo. “Nakit” izrađen ovom tehnikom ponekad ne može podnijeti temperaturne promjene. S vremenom se pojavljuje mreža pukotina i dijelovi se odlože. Novi dijelovi nerado stanu na svoja originalna mjesta zbog velike debljine sloja laka.
Kako se izrađuju karbonski i/ili kompozitni proizvodi?
Tehnologija njihove proizvodnje temelji se na karakteristikama korištenih smola. Postoji mnogo spojeva, kako se ispravno nazivaju smole. Hladno polimerizirajuće poliesterske i epoksidne smole najčešće su među proizvođačima karoserija od stakloplastike, ali ne mogu u potpunosti otkriti sve prednosti karbonskih vlakana. Prije svega zbog slabe čvrstoće ovih vezivnih spojeva. Ako tome dodamo slabu otpornost na povišene temperature i ultraljubičaste zrake, tada su izgledi za korištenje najčešćih marki vrlo upitni. Karbonska napa izrađena od takvih materijala imat će vremena požutjeti i izgubiti oblik unutar jednog vrućeg ljetnog mjeseca. Usput, "vruće" smole ne vole ultraljubičasto zračenje, stoga, radi sigurnosti, dijelove treba premazati barem prozirnim automobilskim lakom.
Mase za hladno otvrdnjavanje.
„Hladne“ tehnologije za proizvodnju nisko kritičnih dijelova u malom obimu ne dopuštaju razvoj, budući da imaju i druge ozbiljne nedostatke. Vakuumske metode za proizvodnju kompozita (smola se unosi u zatvorenu matricu iz koje se odvodi zrak) zahtijevaju dugotrajnu pripremu opreme. Dodajmo ovome miješanje komponenti smole, koje "ubija" puno vremena, što također ne doprinosi produktivnosti. O ručnom lijepljenju nema smisla uopće govoriti. Metoda prskanja nasjeckanih vlakana u matricu ne dopušta upotrebu tkanina. Zapravo, sve je identično proizvodnji stakloplastike. Samo što se umjesto stakla koristi ugljen. Čak i najautomatiziraniji proces, koji također omogućuje rad s visokotemperaturnim smolama (metoda namotavanja), prikladan je za uzak popis dijelova zatvorenog presjeka i zahtijeva vrlo skupu opremu.
Vruće stvrdnjavajuće epoksidne smole su jače, što omogućuje potpuno otkrivanje kvaliteta. Za neke "vruće" smole, mehanizam polimerizacije na "sobnoj" temperaturi počinje vrlo sporo. Na tome se temelji takozvana tehnologija preprega, koja uključuje nanošenje gotove smole na karbonska vlakna mnogo prije procesa oblikovanja. Pripremljeni materijali jednostavno čekaju svoje mjesto u skladištima.
Ovisno o marki smole, vrijeme tekućeg stanja obično traje od nekoliko sati do nekoliko tjedana. Kako bi se produžio vijek trajanja, pripremljeni preprezi se ponekad čuvaju u hladnjacima. Neke marke smola "žive" godinama u gotovom obliku. Prije dodavanja učvršćivača, smole se zagrijavaju na 50-60 C, nakon čega se nakon miješanja posebnom opremom nanose na tkaninu. Zatim se tkanina obloži plastičnom folijom, smota i ohladi na 20–25 C. U ovom obliku materijal će biti pohranjen vrlo dugo. Štoviše, ohlađena smola se suši i postaje praktički nevidljiva na površini tkanine. Neposredno tijekom izrade dijela, zagrijano vezivo postaje tekuće poput vode, zbog čega se širi, ispunjavajući cijeli volumen radnog kalupa i proces polimerizacije se ubrzava.
Mase za vruće otvrdnjavanje.
Postoji veliki izbor "vrućih" spojeva, svaki sa svojim temperaturnim i vremenskim režimima stvrdnjavanja. Obično, što je veće očitanje termometra potrebno tijekom procesa oblikovanja, to je gotov proizvod jači i otporniji na toplinu. Na temelju mogućnosti raspoložive opreme i potrebnih karakteristika konačnog proizvoda, možete ne samo odabrati odgovarajuće smole, već ih i izraditi po narudžbi. Neki domaći proizvođači nude ovu uslugu. Naravno, ne besplatno.
Preprezi su idealni za proizvodnju ugljika u autoklavima. Prije utovara u radnu komoru, potrebna količina materijala pažljivo se stavlja u matricu i pokriva vakumiranom vrećicom na posebnim odstojnicima. Ispravno postavljanje svih komponenti je vrlo važno, inače se neće izbjeći neželjeni nabori nastali pod pritiskom. Kasnije će biti nemoguće ispraviti grešku. Kad bi se priprema izvodila s tekućim vezivom, to bi bio pravi test za živčani sustav radnika s nejasnim izgledima za uspjeh operacije.
Procesi koji se odvijaju unutar instalacije su jednostavni. Visoka temperatura topi vezivo i “pali” polimerizaciju, vakumska vrećica uklanja zrak i višak smole, a povišeni tlak u komori pritišće sve slojeve tkanine na matricu. I sve se događa u isto vrijeme.
S jedne strane, postoje neke prednosti. Snaga je gotovo maksimalna; predmeti najsloženijeg oblika izrađuju se u jednom "sjedenju". Same matrice nisu monumentalne, jer je pritisak ravnomjerno raspoređen u svim smjerovima i ne narušava geometriju opreme. Što znači brzu pripremu novih projekata. S druge strane, zagrijavanje do nekoliko stotina stupnjeva i pritisak koji ponekad doseže 20 atm., čine autoklav vrlo skupom strukturom. Ovisno o dimenzijama, cijene opreme kreću se od nekoliko stotina tisuća do nekoliko milijuna dolara. Dodajmo tome nemilosrdnu potrošnju električne energije i složenost proizvodnog ciklusa. Rezultat su visoki troškovi proizvodnje. Postoje, međutim, skuplje i složenije tehnologije, čiji su rezultati još impresivniji. Ugljik-ugljik kompozitni materijali (CCM) u kočionim diskovima na bolidima Formule 1 i u mlaznicama raketnih motora podnose ogromna opterećenja na radnim temperaturama koje dosežu 3000 C. Ova vrsta ugljika proizvodi se grafitizacijom termoreaktivne smole, koja je impregnirana komprimiranim ugljičnim vlaknima prazan. Operacija je donekle slična proizvodnji samog karbonskog vlakna, samo što se odvija pod pritiskom od 100 atmosfera. Da, veliki sport i vojno-svemirski sektor sposobni su konzumirati jedinstvene artikle po pretjeranim cijenama. Za ugađanje, a posebno za serijsku proizvodnju, takav omjer "cijene i kvalitete" je neprihvatljiv.
Ako se pronađe rješenje, ono izgleda tako jednostavno da se pitate: "Što vas je prije spriječilo da o tome razmišljate?" Međutim, ideja o razdvajanju procesa koji se odvijaju u autoklavu pojavila se nakon godina istraživanja. Tako se pojavila i počela dobivati na zamahu tehnologija koja je vruće prešanje karbona učinila sličnim štancanju. Prepreg se priprema u obliku sendviča. Nakon nanošenja smole, tkanina je s obje strane prekrivena polietilenom ili filmom otpornijim na toplinu. "Sendvič" se provlači između dvije osovine pritisnute jedna na drugu. U tom slučaju uklanjaju se višak smole i neželjeni zrak, na gotovo isti način kao kod centrifuge odjeće u perilice rublja uzorak iz 1960-ih. Prepreg se utisne u matricu probojcem, koji je fiksiran navojne veze. Zatim se cijela konstrukcija postavlja u ormar za grijanje.
Tvrtke za ugađanje proizvode matrice od istih karbonskih vlakana, pa čak i izdržljive marke alabastera. Međutim, kalupi za rad sa gipsom kratkotrajni su, ali su sasvim sposobni napraviti nekoliko proizvoda. "Naprednije" matrice izrađene su od metala i ponekad su opremljene ugrađenim grijaćim elementima. Optimalni su za masovnu proizvodnju. Usput, metoda je također prikladna za neke dijelove zatvorenog dijela. U tom slučaju, lagani pjenasti udarac ostaje unutar gotovog proizvoda. Mitsubishi Evo krilo je primjer ove vrste.
Mehaničke sile vas tjeraju na razmišljanje o snazi opreme, a sustav matrix-punch zahtijeva ili 3D modeliranje ili vrhunskog modelara. Ali to je još uvijek stotine puta jeftinije od tehnologije autoklava.
Alexey Romanov urednik časopisa "TUNING Cars"
Za mnoge ljubitelje automobila želja za podešavanjem automobila postala je istinska opsesija. Želim promijeniti svog "željeznog konja", učiniti ga svjetlijim, drugačijim od ostalih. Dakle, jedno od najpopularnijih područja vanjskog i unutarnjeg ugađanja je korištenje karbonskih vlakana. Ali kakav je to materijal, koje prednosti i nedostatke ima, kako se može koristiti. Pogledajmo detaljnije ova pitanja.
Što je karbon i po čemu se razlikuje od karbonskih vlakana?
Proizvodnja tako popularnog kompozitnog materijala uspostavljena je dugo vremena. Početkom 20. stoljeća Britanci iz Farnborougha pokazali su javnosti prve dijelove napravljene od ovog čudesnog materijala. Temelji se na ogromnom broju isprepletenih karbonskih niti, koje su međusobno pričvršćene pomoću epoksidne smole. Da bi materijal dobio maksimalnu čvrstoću, položeni su pod određenim kutom jedan prema drugom. Karbonske niti su glavni element ovog kompozitnog materijala. Unatoč minimalnoj debljini, ne mogu se slomiti ili poderati. Uzorak modernog polimera od stakloplastike može se izraditi u obliku otirača, riblje kosti i drugih oblika.
Karbonski stražnji difuzor
Ugljik se aktivno koristi u mnogim područjima života, ali najviše u ugađanju automobila. Od ovog materijala izrađuju se spojleri, haube i razni elementi interijera i karoserije. Ako namjeravate izgraditi ultra-lagani Korch, onda je korištenje ovog karbonskog materijala jednostavno neophodno. Osim toga, ugljična vlakna našla su svoju primjenu ne samo u automobilima - aktivno se koristi za proizvodnju osnovnih dijelova za čamce, motorne sanjke, motocikle i druge vrste prijevoza.
Prednosti i nedostaci plastike od karbonskih vlakana
Karbonski materijal je dosta specifičan po svojoj strukturi i svojstvima, pa ima i pozitivne i negativne strane. Glavne prednosti uključuju lakoću i snagu. Što se tiče čvrstoće, zahvaljujući posebnom tkanju niti, ovaj kompozitni materijal nije niži od mnogih modernih metala. Ugljična vlakna teže gotovo upola manje od čelika i 1/5 manje od aluminija.
Ugljik: koja je vlačna čvrstoća?
Jeste li čuli za jedinstvenu čvrstoću fiberglasa? Dakle, dio napravljen od ugljika ima mnogo najbolje karakteristike u tom smislu. Stoga se ovaj poseban kompozit koristi u motosportu, gdje Posebna pažnja fokusiran je na sigurnost pilota i postizanje rezultata. Svako smanjenje težine automobila uz zadržavanje maksimalne razine čvrstoće samo je plus.
Vrata i hauba
Koliko je ovo karbonsko vlakno jače od metala?
Ali ugljik također ima očite nedostatke. Mnoge ljubitelje tuninga visoka cijena odbija od kupnje elemenata od karbonskih vlakana. U usporedbi s istim staklenim vlaknima, ugljik je puno skuplji. Razlog se može navesti upravo zbog jedinstvene tehnološke složenosti proizvodnog procesa. A same sirovine koštaju proizvođače poprilično novčića. Na primjer, lijepljenje različitih slojeva u materijalu provodi se pomoću visokokvalitetnih i skupih smola. Osim toga, proizvodne tvrtke za proizvodnju karbonskih vlakana prisiljene su kupiti specijaliziranu i skupu opremu.
Stražnji spojler
Ali to nisu svi nedostaci popularnog materijala za ugađanje. Kao što pokazuje praksa, ovaj kompozitni materijal je vrlo otporan na oštre i jake udarce. Snažan udar čak i malog kamenčića dovoljan je da probije karbonski element automobila. Nakon samo nekoliko godina rada, ista napa može izgledati kao pravo sito. Osim toga, ugljik stvarno ne voli sunčevu svjetlost. Ako ne sakrijete automobil u garaži i ostavite ga na ulici, uskoro će se izgubiti izvorna boja.
Okvir i zatege
Već smo spomenuli osjetljivost ovog kompozita na razne utjecaje. Dakle, ako je oštećen, ovaj materijal se ne može popraviti. Jedini izlaz za ljubitelje automobila je potpuna zamjena pojedinosti, a to je, kao što već razumijete, ozbiljan trošak.
Hauba od karbonskih vlakana
Je li moguća imitacija ugljika?
Prosječnog ljubitelja automobila nije briga koliko je karbon jak ili lagan. Glavna stvar je da izgleda vrlo lijepo - to je ono što privlači ljubitelje tuninga. Stoga nema potrebe koristiti izvorni skupi materijal - dovoljna je njegova imitacija.
Ručke na vratima s efektom karbona
PVC folije
Danas možete imitirati karbonska vlakna koristeći nekoliko različitih metoda. Najpopularniji (upravo zbog svoje dostupnosti) bio je specijal PVC folija, umnožavanje izvornog crteža. Danas postoji mnogo takvih "zamjena", u širokoj paleti dizajna. Sušilom za kosu i folijom možete pokriti gotovo svaki dio interijera i eksterijera automobila, dajući mu neobičan izgled karbonskih vlakana. Naravno, nije uvijek moguće uklopiti male elemente prvi put, ali ako vježbate, čak i ovaj zadatak postaje izvediv. Ako i dalje bude problema u radu, uvijek se možete obratiti stručnjacima u svom području. Danas postoji dovoljno organizacija koje se bave ovom vrstom tuninga.
Akvapečat
Druga opcija za imitaciju karbona je tzv hidrografski tisak. Ovdje se također nanosi poseban film, ali se nanosi pod pritiskom vode. Takav rad više neće biti moguće obavljati u "garažnim" uvjetima - potrebna je dodatna oprema. Prednost ove metode je što je više visoka kvaliteta ugađanje. U ovom slučaju, film se, za razliku od prethodne metode, može nanijeti čak i na najzakrivljenije dijelove. Ako je obrada obavljena visokokvalitetno iu skladu s tehnologijom, tada se izgled neće nimalo razlikovati od pravih karbonskih vlakana.
Usput, izraz "karoserija ili unutrašnjost od ugljičnih vlakana" danas je vrlo popularan. Dakle, to uopće ne znači da su elementi izrađeni od skupog materijala - jednostavno su prekriveni posebnim filmom pomoću jedne od gore opisanih tehnologija.
Airbrushing "ispod ugljika"
Budući da smo već počeli opisivati sve mogućnosti imitacije, moramo spomenuti treću metodu - primjenu zračnog kista. Naravno, na kraju izgled ova metoda je lošija od prethodne dvije, ali u određenim krugovima ljubitelja automobila također je popularna. Zračni kist, nažalost, nije u stanju točno prenijeti dizajn kompozita - tu nastaju određeni problemi.
Kako uštedjeti na kupnji i koja je cijena izdanja?
U svakom slučaju, kompozitni tuning je danas vrlo popularan. Mali trošak i možete transformirati svoj automobil, učiniti ga prepoznatljivim i svijetlim. Osim toga, karbonski film nanesen na vanjske elemente karoserije može zaštititi metal i boju od vanjskih utjecaja. Bez sumnje, bolje je koristiti prirodni karbon ili polimer karbonskih vlakana. Ali ako potrebna količina nije dostupna, onda je film s izgledom ugljika najbolja opcija.