Карбон (углепластик) (от лат. carbo, род. падеж carbonis — уголь) — композитный материал изготавливаемый из переплетенных нитей углерода связанных между собой с помощью полимерных (эпоксидных или полиэфирных) смол.
Углепластики отличаются высокой прочностью и жесткостью, в сочетании с малой массой, что делает эти материалы востребованными в аэрокосмической и автомобильной промышленности. По ряду характеристик карбон превосходит высокопрочную сталь, при этом он значительно легче.
Основой карбона являются тончайшие нити углерода, очень ломкие, но при этом прочные на растяжение, порвать такую нить достаточно сложно. Их этих нитей плетется карбоновое полотно разного рисунка. Для придания материалу большей прочности слои полотна скрепляются между собой с помощью эпоксидных смол. Слои выкладываются таким образом, чтобы рисунки были разнонаправленными, в этом случае достигается прочность изделия на разрыв в разных направлениях.
Процесс изготовления нитей включает в себя несколько этапов и достаточно сложен и энергозатратен, что делает углепластик дорогим материалом. Производство самих изделий также требует применение качественных материалов, например эпоксидных смол, а так же дорогостоящих автоклавов. Нередко для экономии средств изделие выполняется не полностью из углепластика, а лишь усиливается карбоновым полотном.
[adsense]
Готовые изделия из карбона можно получить двумя методами:
Прессование – метод, при котором углеродное полотно помещается в форму, смазанную анти адгезивным составом (чтобы предотвратить прилипание), затем полотно пропитывается полимерными смолами и выкладывается необходимое количество слоев. Излишки смолы удаляются из изделия с помощью пресса или вакуумом. Полимеризация смолы происходит или при обычной температуре, или с помощью дополнительного нагрева. Затем готовое изделие извлекается из формы.
Контактное формование — для этого метода сначала изготавливается матрица будущего изделия. Затем на готовую матрицу слоями накладывается пропитанное смолой полотно, излишки смолы и остатки воздуха удаляются выдавливанием. Полимеризация происходит в зависимости от типа отвердителя в печи или при температуре окружающей среды. Готовое изделие снимается с матрицы и обрабатывается, если это необходимо.
Несмотря на все достоинства карбона, он имеет и некоторые недостатки. Этот материал не очень устойчив к точечным деформациям, например бампер или капот автомобиля сделанные из этого материала будут значительно прочнее при ударе, чем издания из металла или стеклопластика, но легко будут повреждены частыми попаданиями камней. Еще одним минусом деталей из карбона является невозможность их ремонта, поврежденный капот придется менять.
Неокрашенный карбон подвержен выцветанию под воздействием солнечных лучей. Кроме этого утилизация изделий из углепластика значительно сложнее и дороже, чем других материалов, а примеров его вторичного использования пока нет. Несмотря на все свою дороговизну и указанные минусы, карбон прочно занял место в современной промышленности, особенно в тех отраслях, где необходима большая прочность изделий в совокупности с их малым весом.
Оставьте первый комментарий