Miért egyedülálló a szénszál? Egy karbon konyhában: Tartósság Üvegszálas rúdjavítás.

A szénszál egy összetett többrétegű anyag, amely szénszálak hálója hőre keményedő polimer (általában epoxi) gyanta, szénszál-erősítésű polimer héjában.

A Carbon nemzetközi elnevezése szén, amelyből szénszálat nyernek.

De jelenleg a szénszálak közé tartozik minden, amiben a hordozó alap szénszál, de a kötőanyag eltérő lehet. A karbont és a szénszálat egyetlen kifejezésben egyesítették, ami zavart kelt a fogyasztók fejében. Vagyis a szén vagy szénszál ugyanaz.

Ez egy innovatív anyag, amelynek magas költsége a munkaigényes technológiai folyamatnak és a kézi munka nagy részarányának köszönhető. Ahogy a gyártási folyamatok javulnak és automatizálódnak, a szén ára csökkenni fog. Például: 1 kg acél ára kevesebb, mint 1 dollár, 1 kg európai gyártású szénszál körülbelül 20 dollárba kerül. A költségek csökkentése csak a folyamat teljes automatizálásával lehetséges.

A szén alkalmazása

A szénszálat eredetileg sportautókhoz és űrtechnológiához fejlesztették ki, de kiváló teljesítményi tulajdonságainak köszönhetően, mint például a kis tömeg és a nagy szilárdság, más iparágakban is elterjedt:

• a repülőgépgyártásban,
• sportfelszerelésekhez: klubok, sisakok, kerékpárok.
• horgászbotok,
• orvosi berendezések stb.

A szénszövet rugalmassága, kényelmes vágásának és vágásának lehetősége, valamint az ezt követő epoxigyantával történő impregnálása lehetővé teszi bármilyen alakú és méretű széntermékek formázását, beleértve saját magát is. A kapott nyersdarabok csiszolhatók, polírozhatók, festhetők és flexonyomtathatók.

A szén műszaki jellemzői és tulajdonságai

A szénszálas műanyag népszerűségét egyedülálló teljesítményjellemzői magyarázzák, amelyeket a teljesen eltérő tulajdonságú anyagok egy kompozitban történő kombinálásával nyernek - a szénszálat teherbíró alapként és kötőanyagként.

A szénszál minden típusára jellemző erősítő elem a 0,005-0,010 mm vastagságú szénszál, amely feszítésben jól működik, de kis hajlítószilárdságú, vagyis anizotróp, csak egy irányban erős, ezért felhasználásuk csak vászon formájában indokolt.

Ezenkívül a megerősítés gumival is elvégezhető, amely szürke árnyalatot ad a szénszálnak.

A szén- vagy szénszálat az acélhoz képest nagy szilárdság, kopásállóság, merevség és kis tömeg jellemzi. Sűrűsége 1450 kg/m³ és 2000 kg/m³ között van. A szénszál műszaki jellemzői a sűrűségben, az olvadáspontban és a szilárdsági jellemzőkben láthatók.

Egy másik megerősítésre használt elem a szénszálakkal együtt a . Ezek ugyanazok a sárga szálak, amelyek bizonyos típusú szénszálakban láthatók. Egyes gátlástalan gyártók a színes üvegszálakat, a festett viszkózt és a polietilén szálakat kevlárként adják át, amelyeknek a gyantához való tapadása sokkal rosszabb, mint a szénszálaké, és a szakítószilárdsága is többszöröse.

A Kevlar egy amerikai márkanév a poliamidokhoz és a lavsanhoz kapcsolódó aramid polimerek osztályára. Ez a név már általános főnévvé vált ennek az osztálynak az összes szálára. Az erősítés növeli a hajlítási terhelésekkel szembeni ellenállást, ezért széles körben használják szénszálakkal kombinálva.

Hogyan készülnek a szénszálak?

A legfinomabb szénszálakból álló szálakat levegőben történő hőkezeléssel, azaz polimer vagy szerves szálak (poliakrilnitril, fenol, lignin, viszkóz) oxidációjával nyerik 250 °C-on 24 órán keresztül, azaz gyakorlatilag elszenesednek. őket. Így néz ki egy szénszál a mikroszkóp alatt elszenesedés után.

Az oxidáció után karbonizálódás következik be - a szál melegítése nitrogénben vagy argonban 800 és 1500 ° C közötti hőmérsékleten, hogy a grafitmolekulákhoz hasonló szerkezeteket építsenek fel.

Ezután a grafitizálást (szénnel való telítést) ugyanabban a környezetben, 1300-3000 °C hőmérsékleten végezzük. Ez a folyamat többször megismételhető, eltávolítva a grafitszálat a nitrogéntől, növelve a szénkoncentrációt és megerősítve azt. Minél magasabb a hőmérséklet, annál erősebb a rost. Ez a kezelés 99%-ra növeli a rost szénkoncentrációját.

A szénszálak fajtái. Vászon

A szálak lehetnek rövidek, vágottak, azokhívott„tűzött”, vagy folyamatos szálak lehetnek az orsókon.Ezek lehetnek kócok, fonalak, előfonatok, amelyeket aztán szőtt és nem szőtt szövetek és szalagok készítésére használnak. Néha a szálakat átlapolás (UD) nélkül polimer mátrixba helyezik.

Mivel a szálak jól működnek feszítésben, de gyengén hajlításban és összenyomódásban, a szénszál ideális felhasználása Carbon Fabric formájában. Különféle szövésekkel nyerik: halszálka, szőnyeg stb., amelyek nemzetközi nevei Sima, Twill, Szatén. Néha a szálakat egyszerűen keresztben elfogják nagy öltésekkel, mielőtt gyantával töltik fel őket. A szál megfelelő műszaki jellemzői és a szénszál szövés típusa nagyon fontosak a jó minőségű szénszál előállításához.

Az epoxigyantákat leggyakrabban támasztóalapként használják, amelybe a szövetet rétegről rétegre fektetik, a szövés irányának változtatásával, hogy egyenletesen osszák el az orientált szálak mechanikai tulajdonságait. Leggyakrabban 1 mm vastag szénlemez 3-4 réteget tartalmaz.

A szénszál előnyei és hátrányai

A szén magasabb ára az üvegszálhoz és az üvegszálhoz képest bonyolultabb, energiaigényesebb többlépcsős technológiával, drágább gyantákkal és drágább berendezésekkel (autokláv) magyarázható. De a szilárdság és a rugalmasság is magasabb, sok más tagadhatatlan előnnyel együtt:

• 40%-kal könnyebb, mint az acél, 20%-kal könnyebb, mint az alumínium (1,7 g/cm3 – 2,8 g/cm3 – 7,8 g/cm3),
• A szénből és a kevlárból készült szén valamivel nehezebb, mint a szén és a gumi, de sokkal erősebb, és ütközéskor megreped, összeomlik, de nem morzsolódik darabokra,
• nagy hőállóság: a szén 2000 ○C hőmérsékletig megtartja alakját és tulajdonságait.
• jó rezgéscsillapító tulajdonságokkal és hőkapacitással rendelkezik,
• korrozióállóság,
• nagy szakítószilárdság és magas rugalmassági határ,
• esztétika és dekorativitás.

De a fém- és üvegszálas részekhez képest a szénalkatrészeknek vannak hátrányai:

• érzékenység a pontos hatásokra,
• a helyreállítás nehézségei forgácsok és karcolások esetén,
• fakulás, napfény hatására fakul, védelem céljából lakkal vagy zománccal bevonva,
• hosszú gyártási folyamat,
• fémmel érintkező helyeken fémkorrózió kezdődik, ezért ilyen helyeken üvegszálas betéteket rögzítenek,
• Újrahasznosítás és újrafelhasználás nehézségei.

Hogyan készül a szén

A szénszálas termékek gyártásának a következő főbb módszerei vannak.

1. Préselés vagy „nedves” módszer

A vásznat öntőformába fektetik, és epoxi- vagy poliésztergyantával impregnálják. A felesleges gyantát vákuumformázással vagy nyomással távolítják el. A terméket a gyanta polimerizációja után eltávolítjuk. Ez a folyamat természetes úton vagy melegítés hatására felgyorsulhat. Ez az eljárás jellemzően szénszálas lemezeket eredményez.

2. Öntvény

A termék (mátrix) modellje gipszből, alabástromból és poliuretán habból készül, amelyre gyantával impregnált szövetet raknak. Hengerekkel történő hengerléskor a kompozit tömörítésre kerül, és a felesleges levegőt eltávolítják. Ezután vagy gyorsított polimerizációt és keményedést végeznek kemencében, vagy természetes. Ezt a módszert „száraznak” nevezik, és a belőle készült termékek erősebbek és könnyebbek, mint a „nedves” módszerrel készültek. A „száraz” módszerrel készült termék felülete bordázott (ha nem lakkozott).

Ebbe a kategóriába tartozik még az öntvény lapokból - prepregekből.

A növekvő hőmérséklet melletti polimerizációs képességük alapján a gyantákat „hidegre” és „melegre” osztják. Ez utóbbiakat a prepreg technológiában használják, amikor a félkész termékeket több rétegű szénszálas gyantával bevonva készítik. A gyanta márkájától függően akár több hétig is tárolhatók polimerizálatlan állapotban, műanyag fóliával rétegezve, és hengerek között átvezetve eltávolítják a légbuborékokat és a felesleges gyantát. Néha a prepregeket hűtőszekrényben tárolják. A termék formázása előtt a munkadarabot felmelegítik, és a gyanta ismét folyékony lesz.

3. Tekercselés

A cérnát, a szalagot, a szövetet egy hengeres nyersdarabra tekerik fel széncsövek gyártásához. A gyantát ecsettel vagy hengerrel rétegenként hordják fel, és főként kemencében szárítják.

A felhordási felületet minden esetben leválasztószerekkel kenjük be, hogy a kikeményedés után könnyen eltávolítsuk a keletkező terméket.

DIY szénszálas

A szénszál alapú termékeket saját maga is megformázhatja, amelyet régóta sikeresen használnak kerékpárok, sportfelszerelések javításában és autótuningban. A műgyanta töltőanyagokkal való kísérletezés lehetősége és átlátszóságának mértéke széles teret biztosít a kreativitás számára a szénszálas automatikus tuning rajongói számára. Bővebben olvashat a karbon alkatrészek gyártásának fő módszereiről.

A fent leírt technológiából következően a formázáshoz szükséges:

• mátrix forma,
• karbon lemez,
• öntőforma kenőanyag a kész munkadarab könnyű eltávolításához,
• gyanta.

Hol kaphatok szénszálat? Tajvan, Kína, Oroszország. Oroszországban azonban „szénszálon alapuló nagy szilárdságú szerkezeti szövetekre” utal. Ha megtalálja a módját a vállalkozásnak, akkor nagyon szerencsés. Sok cég kínál kész barkácsolású szénszálas díszkészleteket autókhoz és motorkerékpárokhoz, beleértve a szénszál-darabokat és a gyantát.

A szénszövet globális piacának 70%-át tajvani és japán nagy márkák állítják elő: Mitsubishi, TORAY, TOHO, CYTEC, Zoltec stb.

Általánosságban elmondható, hogy a szénszál saját kezű készítésének folyamata így néz ki:

1. A forma tapadásgátlóval van kenve.
2. Száradás után vékony gyantaréteget hordunk fel, amelyre a szénszálat hengereljük vagy préselik, hogy légbuborékok szabaduljanak fel.
3. Ezután egy újabb réteg impregnáló gyanta kerül felhordásra. Több réteg szövet és gyanta alkalmazható, a termék szükséges paramétereitől függően.
4. A gyanta levegőn polimerizálódhat. Ez általában 5 napon belül megtörténik. A munkadarabot 140-180 ◦C hőmérsékletre felmelegített fűtőszekrénybe helyezheti, ami jelentősen felgyorsítja a polimerizációs folyamatot.

Ezután a terméket eltávolítják a formából, csiszolják, polírozzák, lakkozzák, gélbevonják vagy festik.

Reméljük, hogy átfogó választ talált a „Mi a szén” kérdésre?

Irina Khimich, műszaki tanácsadó

A fejlett iparágak és az építőipar az utóbbi időben számos alapvetően új technológiát sajátítottak el, amelyek többsége innovatív anyagokhoz kapcsolódik. A hétköznapi felhasználó észreveheti ennek a folyamatnak a megnyilvánulását az építőanyagok példájában, kompozitok bevonásával. Az autóiparban is bevezetik a karbon elemeket a sportautók teljesítményének javítása érdekében. És ez nem minden olyan terület, ahol szénszál-erősítésű műanyagokat használnak. Ennek az alkatrésznek az alapja a szénszálak, amelyekről az alábbiakban egy fotót mutatunk be. Valójában az új generációs kompozitok egyedisége és aktív elterjedése felülmúlhatatlan műszaki és fizikai tulajdonságaikban rejlik.

Fogadási technológia

Az anyag előállításához természetes vagy szerves eredetű alapanyagokat használnak. Továbbá a speciális feldolgozás eredményeként csak szénatomok maradnak az eredeti munkadarabból. A fő befolyásoló erő a hőmérséklet. A technológiai folyamat magában foglalja a hőkezelés több szakaszának végrehajtását. Az első szakaszban az elsődleges szerkezet oxidációja 250 °C-ig terjedő hőmérsékleti körülmények között megy végbe. A következő szakaszban a szénszálak előállítása a karbonizációs eljárással folytatódik, amelynek eredményeként az anyagot nitrogén környezetben, magas hőmérsékleten, akár 1500 ° C-ig melegítik. Ily módon grafitszerű szerkezet alakul ki. A teljes gyártási folyamatot 3000 °C-on végzett grafitozás formájában végbemenő végső kezelés teszi teljessé. Ebben a szakaszban a szálak tiszta széntartalma eléri a 99%-ot.

Hol használják a szénszálat?

Ha a népszerűsítés első éveiben az anyagot kizárólag erősen speciális területeken használták, ma a gyártás bővülése tapasztalható, amelyben ezt a vegyi szálat használják. Az anyag meglehetősen képlékeny és heterogén a kihasználási képességeket tekintve. Nagy valószínűséggel bővülni fognak az ilyen szálak felhasználási területei, de már kialakultak az anyag piaci bemutatásának alapvető típusai. Különösen az építőipart, az orvostudományt, az elektromos berendezések, háztartási gépek gyártását stb. jegyezhetjük meg. Ami a speciális területeket illeti, a szénszálak használata továbbra is releváns a repülőgépek, orvosi elektródák és

Gyártási formák

Mindenekelőtt hőálló textiltermékekről van szó, amelyek közül kiemelhetünk szöveteket, cérnákat, kötöttárut, filcet stb. Technológiaibb irány a kompozitok gyártása. Talán ez a legszélesebb szegmens, amelyben a szénszálat a tömeggyártásra szánt termékek alapjaként mutatják be. Ezek különösen csapágyak, hőálló alkatrészek, alkatrészek és különféle elemek, amelyek agresszív környezetben működnek. A kompozitok főként az autóipari piacot célozzák, azonban az építőipar is hajlandó megfontolni a vegyi szál gyártóinak új javaslatait.

Anyagtulajdonságok

Az anyag előállítási technológiájának sajátosságai nyomot hagytak a szálak teljesítményében. Ennek eredményeként a magas hőellenállás vált az ilyen termékek szerkezetének fő megkülönböztető jegyévé. A termikus hatások mellett az anyag ellenáll az agresszív vegyi környezetnek is. Igaz, ha az oxidációs folyamat során hevítés közben oxigén van jelen, az káros hatással van a rostokra. De a szénszál mechanikai szilárdsága felveheti a versenyt számos hagyományos anyaggal, amelyeket szilárdnak és sérüléseknek ellenállnak. Ez a minőség különösen a széntermékeknél érvényesül. Egy másik tulajdonság, amelyre a különféle termékek technológusai keresnek, az abszorpciós képesség. Aktív felületének köszönhetően ez a szál hatékony katalitikus rendszernek tekinthető.

Gyártók

A szegmens vezetői az amerikai, japán és német cégek. Az orosz technológiák ezen a területen az elmúlt években gyakorlatilag nem fejlődtek, és még mindig a Szovjetunió idejéből származó fejlesztéseken alapulnak. Ma a világon előállított rostok felét a japán Mitsubishi, Kureha, Teijin stb. cégek állítják elő. A másik részen németek és amerikaiak osztoznak. Így az amerikai oldalon a Cytec jár el, Németországban pedig az SGL gyártja a szénszálat. Nem sokkal ezelőtt a tajvani Formosa Plastics cég bekerült ezen a területen a vezetők listájára. Ami a hazai termelést illeti, csak két vállalat foglalkozik kompozitok fejlesztésével - az Argon és a Khimvolokno. Ugyanakkor jelentős eredményeket értek el az elmúlt években a fehérorosz és ukrán vállalkozók, akik új réseket kutatnak a szénszál-erősítésű műanyagok kereskedelmi felhasználása terén.

A szénszálak jövője

Mivel a szénszál-erősítésű műanyagok bizonyos típusai a közeljövőben lehetővé teszik olyan termékek gyártását, amelyek több millió évig megőrzik eredeti szerkezetüket, sok szakértő az ilyen termékek túltermelését jósolja. Ennek ellenére az érdeklődő vállalatok továbbra is versenyeznek a technológiai fejlesztésekért. Ez pedig sok tekintetben indokolt is, hiszen a szénszálak tulajdonságai nagyságrenddel jobbak a hagyományos anyagokénál. Elég emlékezni az erőre és a hőállóságra. Ezen előnyök alapján a fejlesztők új fejlesztési területeket tárnak fel. Az anyag bevezetése nagy valószínűséggel nemcsak speciális területekre, hanem tömegfogyasztókhoz közeli területekre is kiterjed majd. Például a hagyományos műanyag, alumínium és fa elemek helyettesíthetők szénszálakkal, amelyek számos teljesítménybeli minőségben felülmúlják a hagyományos anyagokat.

Következtetés

Számos tényező akadályozza az innovatív vegyi szálak széles körű elterjedését. Az egyik legjelentősebb a magas költségek. Mivel a szénszál gyártása csúcstechnológiás berendezéseket igényel, nem minden vállalat engedheti meg magának, hogy gyártsa. De nem ez a legfontosabb. Az a tény, hogy a gyártók nem minden területen érdeklődnek a termékminőség ilyen radikális változásai iránt. Így, miközben növeli egy infrastruktúra-elem tartósságát, a gyártó nem mindig végezhet hasonló frissítést a szomszédos komponenseken. Az eredmény egy egyensúlyhiány, amely semmissé teszi az új technológiák minden vívmányát.

A huszonegyedik század tele van innovációval, és ez alól az építőipar sem kivétel.

Az egyik legújabb és egyre népszerűbb anyag - a szénszál - elfoglalta méltó helyét, részben kiszorítva az üvegszálas és hasonló erősítő anyagokat.

Szénszövet: jellemzők és jellemzők

Szigorúan véve a szénszál nem ennek az évszázadnak a találmánya. Régóta használják repülőgép- és rakétagyártásban, de az átlagember jól ismeri ezt az anyagot szénszálas horgászbot és kevlar formájában. A technológia elsajátításának és fejlesztésének hosszú szakaszán átesett az ipar végre készen áll arra, hogy szénszövetet biztosítson más iparágaknak, beleértve az építőiparot is.

A szénszálak fő jellemzője a saját tömegükhöz viszonyított nagy fajlagos szakítószilárdságuk. A szénszállal erősített termékek megtartják a legnagyobb ismert szakítószilárdságot, ugyanakkor anyagfelhasználásban és össztömegben is jóval jövedelmezőbbek, mint a ma megszokott acél.

Eredeti formájában a szénszál egy vékony mikroszál, amely szálakká szőhető, ami viszont bármilyen méretű vászonba szőhető. A molekulák helyes orientációja és erős kapcsolata miatt ilyen nagy szilárdság érhető el. Egyébként a szálak egyszerűen csak megerősítésként szolgálnak bármilyen típusú szerkezeti töltéshez, az epoxigyantától a betonig.

A szénszál egyik legszembetűnőbb tulajdonsága a nagy szorpciós képessége. A belső befejező elemek megerősítésére szolgáló szénszál előnye, hogy a szén nem engedi be a természetes szennyeződéseket, színezékeket vagy oldószereket a lakóhelyiségek levegőjébe. Ugyanakkor a szorpciós folyamatok magára a szálra nézve teljesen ártalmatlanok.

A használat előnyei

Általában a szénszál két tulajdonsága érdekes az építés szempontjából. Az első - szerkezeti sokoldalú megerősítés - az anyag keménységének és nyomószilárdságának növelésére szolgál. A szerkezet 5-10 mikron vastagságú, különböző szálhosszúságú szálakkal van megerősítve. Az épületek befejező felületeinek és tartószerkezeteinek szerkezeti megerősítése célszerű.

A szénszálak második célját az építőiparban - a beágyazott megerősítést - a kiegészítőleg feldolgozott elsődleges szálak látják el, amelyek vászon, előfonás, szálak, kötelek és polimer gyantával erősített rudak formájában vannak. Ebben az esetben a szénszál nem magát a töltőanyagot egészében erősíti, hanem megbízható, szakadásálló alapként szolgál.

De milyen előnyei vannak a szénszálaknak, és miért érdemes őket előnyben részesíteni a kevésbé egzotikus anyagokkal szemben? Kezdjük azzal, hogy fizikai és kémiai tulajdonságait tekintve a szénszál legközelebbi vetélytársa az üvegszál, amely üvegszál formájában elég elterjedt a beltéri vakolási munkákhoz. Az üvegnek azonban jóval kisebb a szakítószilárdsága és nehezebb, míg a szénpolimer nemcsak erős, hanem a nagy belső tapadásnak köszönhetően sokkal jobban is tapad a környező szilárd anyaghoz.

Az így megerősített burkolatot és szerkezetet a megnövekedett nyíró- és csavarószilárdság is jellemzi, ami mindig is jelentős problémát jelentett az acél, üveg és más szintetikus anyagok esetében.

Azonban nem mentes a komplikációktól. Különösen az épületek belső befejezésekor vetődik fel a szénszál tűzbiztonságának kérdése. Oxigén jelenlétében már körülbelül 350-400 °C-on kiég, de levegőtlen környezetben „konzerválva” a szén 1700 °C fölé hevítve is megtartja tulajdonságait. A magasabb hőállóságot a különféle típusú karbidokkal bevont szálak és származékai garantálják - ezt figyelembe kell venni a befejező munkák anyagának kiválasztásakor.

Alkalmazás befejező munkákban

A dekoratív befejező anyagok széles skálája olyan alapot igényel, amely egyáltalán nem érzékeny a repedésre. Ide tartozik az akrilfestés, a polimer padlóburkolatok, a velencei vakolat és más vékony és törékeny kompozíciók.

Ha ez a probléma nem különösebben akut gipszkarton falak esetén, akkor más anyagok speciális megközelítést igényelnek a kifejezettebb lineáris tágulás miatt. Vegyük például az OSB-ből készült egyrétegű burkolat illesztéseinek megerősítését és szigetelését. Szinte minden gitt vagy ragasztó egy-két éven belül összeomlik a varrás belsejében.

Az ilyen hézagokat tartós polimer ragasztóval kell kitölteni, majd a szomszédos éleket 25-30 mm-rel le kell fedni vékony szénszálakból álló szalaggal, és ismét le kell fedni egy réteg töltőanyaggal, óvatosan simítva a tömítést egy spatulával.

A legtöbb esetben az ilyen feldolgozás nem igényli a felület későbbi kiegyenlítését. A burkolat monolit szilárdságot vesz fel, és az ebből eredő szerkezeti túlfeszültségeket az OSB tulajdonságai teljes mértékben kiegyenlítik.

Hasonló elv alkalmazható a vakolt falak akrilgitttel történő kiegyenlítésekor is. Ebben az esetben a szénszál vitathatatlanul vezető szerepet tölt be az ütésállóság és a repedésállóság biztosításában. A telepítés az üvegszálas analógiával történik:

1. Először a felület vékony folyamatos bevonata.
2. Majd a vászon lerakása és kisimítása.
3. Ezt követően azonnal megkezdheti a végső igazítást.

A vászon semmilyen módon nem mutatkozik meg a kész felület megjelenésén, sem a kompozíció száradása előtt, sem utána.

Szénszál felhasználásával

A helyszínen vagy gyárban öntött épületek teherhordó elemeinek szilárdságának növelése szénszálas folyékony töltőanyag-összetételhez való hozzáadásával lehetséges. Szénszálat már meglehetősen nagy mennyiségben lehet vásárolni, ami csökkenti a falak, oszlopok és a betonszerkezet egyéb elemeinek vastagságát, amelyek függőleges axiális nyomóterhelést szenvednek. Ennek köszönhetően sok hely szabadul fel a szerkezeti szigetelésre vagy a szerkezetek szigetelésére.

Ez az anyag különösen érdekes lesz a cölöp-rácsos alapok rajongói számára, ahol a szénfonal munkája teljesen vizuális. A 12-15 tonnás nyomószilárdságot megőrző oszlop az összes javasolt biztonsági határt figyelembe véve körülbelül 80 mm vastagságú. Csak két szál polimer erősítés van benne, a másik két oldalra pedig szénszálak vannak lerakva.

Mennyi szénszál szükséges a beton megerősítéséhez? Egyáltalán nem, csak a kész betontermékek tömegének 0,05-0,12%-a. A koncentráció magasabb lehet, ha például hidraulikus szerkezetekről vagy betonfödém-rácsokról beszélünk.

Külső erősítő rendszerek

A szénszállal megerősített szerkezet olyan erős, hogy akár överősítésként is használható erősen terhelt szerkezetek elemeihez. A sokemeletes házépítéstől az előregyártott vázszerkezetekig a külső merevítőszalag soha nem látott ellenállást biztosít az üzemi túlterhelésekkel szemben.

A lényeg az, hogy magának az elemnek a magja, amely beágyazott vasalást tartalmaz, a szokásos módon van öntve, de az oldalakon minimális védőbetonréteggel. A zsaluzat eltávolítása után a terméket, legyen az oszlop vagy erősítő szalag, egy réteg szénszövettel vagy vastag cérnával beburkolják, majd szálas homokbetonnal töltik fel. Ez a megközelítés kiküszöböli a nehéz gránitbeton használatának szükségességét, miközben teljes mértékben örökli annak szilárdsági jellemzőit. Sőt, már egy minimális szénerősítésű betonréteg is jelentősen csökkenti a beágyazott vasalás korrózióját.

A külső megerősítés speciális esetét nevezhetjük szénszálból, szénszálból készült szalaggal vagy szalaggal történő illesztések beillesztésére, epoxigyantákkal végzett impregnálással. Egy ilyen csatlakozás háromszor nagyobb szilárdságot mutat, mint a hagyományos, ami felbecsülhetetlen a szarufarendszereknél és különösen a rácsos rácsok Mauerlathoz való rögzítésében.

Szén anyagok és karbonizált rostos anyagok. Szerkezeti szénszövet 3k, 6k, 12k, 24k, 48k, gyártás és szállítás. Szénszigetelő szövetek. különféle berendezések hővédelméhez, beleértve a védőernyőket és függönyöket. Szénszalagok, beleértve a fóliás szénszalagokat. Karbon fonott hőálló zsinórok. Szénszálak, gyártás és szállítás.

Szénszál általános információk

Számos polimer szál alkalmas szénszál előállítására. Az IFI Technical Production csoport vállalatai poliakrilnitril (PAN) szálat használnak szénszálak előállításához. Az oldal ezen részében csak kétféle szénszálat és az ezekből készült termékeket veszünk figyelembe. Nem vesszük figyelembe a grafitozott szálakat, mivel ezek a termékek külön rovatban szerepelnek weboldalunkon.
Tehát a fizikai jellemzők szerint a szénszálat nagy szilárdságú szénszálakra (szénszálakra) és általános célú szénszálakra (karbonizált) osztják.

A kétféle fonal megjelenésében nagyon eltérő. A jobb oldali képen az 1-es szám alatt a fonal 12k nagy szakítószilárdságú szénszálból, azaz 12 000 folytonos szálból álló fonalból készül. 2-es számozású, karbonizált fonal általános használatra. Ez egy csavart, karbonizált szál, amely két vagy több szálból készül, hossza 25-100 mm.

Ez egy szén (karbonizált) általános célú fonal, amelyet széntömítések gyártására használnak.

Karbonizált szénszálak

A szénsavas szálakat két fő szakaszban állítják elő:

1. A PAN szál +150°C ~ +300°C hőmérsékleten oxidálódik.

2. Az oxidált PAN szálat nitrogén környezetben, +1000°C ~ +1500°C hőmérsékleten karbonizálják.

Az általános célú szénszálas szálakat főként hőszigetelő termékek és termékek, például szövetek, szalagok és zsinórok előállítására használják. A karbonizált szöveteket magas hőmérsékletű szigetelésre használják. Kiváló hővédelem a különböző ipari alkalmazásokban. A karbonizált szövetet párnázó anyagként vagy szerkezeti elemek, csővezetékek stb. tekercseléseként használják. A szénsavas szövetet védőfalak és függönyök formájában használják. A karbonizált szálból készült termékek -100°C és +450°C közötti hőmérsékleten üzemelnek.

A karbonizált szövetek kiváló modern helyettesítői az üvegszálas szöveteknek. Az üvegszálas termékektől eltérően a karbonizált szövet nem irritálja a nyálkahártyát, nem váltja ki a bőr viszketését, a szénsavas szövet, a zsinórok, szalagok teljesen ártalmatlanok az emberre. A karbonizált rostok széntartalma akár 90%. A karbonizált szálak jó vegyszerállósággal rendelkeznek, szinte minden környezetben működőképesek, kivéve az erősen tömény savakat, beleértve: salétromsav (nitrogén), ortofoszforsav (ortofoszfor), kénsav (Sulfuric), kénes (Sulfurous), sósav (sósav), oxálsav ( oxálsav) ) és más környezetben, amelyek pH-értéke kisebb, mint 2, azaz pH

Szén szénszálak

A nagy modulusú szénszál előállításához a karbonizált szálakat hőkezelésnek vetik alá körülbelül +2500 °C hőmérsékleten. A szénszálból speciális, megnövelt szilárdságú fonal készül, amelyet speciális cikkek és termékek előállítására használnak. A szén (szén) fonalat jellemző egyik fő érték a k együttható, amely az elemi folytonos szálak számát fejezi ki a fonalban. 1k = 1000 szál. A leggyakoribb szálak az 1k, 3k, 6k, 12, 24k és 48k. A k együttható csak a szénszálak jelölésére szolgál, az általános célú elszenesített szálak tulajdonságait és jellemzőit más paraméterek írják le.

Az egyik fő nagy modulusú szénszálból készült termék a szerkezeti szénszövet. A szén (szén) szöveteket a szénszál-erősítésű műanyagok gyártása során a kompozit anyagok megerősítésére használják. A gyanta és szénszövet alapú szénszálas műanyagok rendkívül ellenállóak a korrózióval és a különböző típusú deformációkkal szemben, így rendkívül összetett termékek gyártását teszi lehetővé gyakorlatilag nulla lineáris tágulási együtthatóval. A szénszál erősítésű műanyagok átlagosan 30%-kal csökkentik a szerkezet tömegét. Ezenkívül a szénszál vezetőképes anyag.
A szövetek mellett számos iparág számára speciális szalagok, zsinórok, papír és egyéb termékek készülnek nagy modulusú szénszálakból.

Karbonizált karbon szövet RK-300

Az RK-300 szénsavas szövetet magas hőmérsékletű szigetelésként használják. Kiváló hővédelem a legkülönbözőbb ipari alkalmazásokban, használható párnázóanyagként vagy tekercsként, valamint védőrácsok és függönyök formájában.

Az RK-300 szénsavas szövet modern helyettesítője az üvegszálnak és más hőszigetelő anyagoknak, beleértve az azbesztet is. Az üvegszáltól eltérően a karbonizált szövet nem irritálja a légutak nyálkahártyáját, és nem okoz bőrviszketést. Az azbesztszövethez képest az RK-300 karbonizált szövet teljesen biztonságos az ember számára, emellett páratlanul hosszabb élettartammal, kiváló vegyszerállósággal és egyedi tulajdonságainak köszönhetően többszöri felhasználási lehetőséggel rendelkezik.

Lehetőségek:

Penge szélessége: 1000 mm

Vastagság: 1,6 mm ~ 5,0 mm

Sűrűség: 520-560 g/m²

Szövés: sima

Figyelem: Tisztelt Kollégák, Kedves Partnereink! Minden elszenesített szénszálas termék és termék nagy szilárdságú és nagy modulusú szénszálból készülhet. Kérésre RK-300 hőszigetelő szövet is előállítható nagy modulusú szénszálból - RK-300H szövet. RK-300H szénszálas szövet paraméterei. Penge szélesség: 1000mm ~ 1500mm; Vastagság: 1,0 mm ~ 6,0 mm; Sűrűség: g/m? vastagságtól függően; Üzemi hőmérséklet: -100°С +1200°С

Karbonizált karbon szövet egyoldali alumínium bevonattal RK-300AF

Az RK-300AF karbon karbonizált szövet egy modern, rendkívül megbízható ipari hőszigetelés. Kiváló helyettesítője az üvegszálas és azbeszt szöveteknek. Az üvegszálas és azbesztes szövetekkel ellentétben a karbonizált szövet teljesen ártalmatlan.

Az alumínium egyoldalú felhordása a karbonizált szövetre még jobb hőszigetelő tulajdonságokat biztosít. A szövet alumíniumrétege egy hőszűrő, amely magas hőmérsékletet tükröz, ha a szövetet hőfüggönyként használják. Ugyanakkor az RK-300AF tekercselési hőszigetelő anyagként történő alkalmazásakor az alumíniumréteg biztosítja a stabil hőmérséklet fenntartását a szigetelt rendszeren belül.

Lehetőségek:

Penge szélessége: 1000 mm

Vastagság: 1,6 mm ~ 5,0 mm

Sűrűség: 520-560gsm?

Üzemi hőmérséklet: -100°С +450°С

Szövés: sima

Figyelem: Textil RK-300HAF

Karbonizált szénszalag

A karbonizált szénszálból készült hőszigetelő szalagok kiváló, modern helyettesítői az azbeszt szalagoknak és üvegszalagoknak. A karbon szalagok fizikai és mechanikai tulajdonságait tekintve lényegesen felülmúlják az azbeszt szalagokat és üvegszálas szalagokat, emellett szélesebb a kémiai ellenállásuk is. Ezenkívül a szénsavas szalagok teljesen biztonságosak az emberek számára és környezetbarátak. A karbonizált szalagokat kábelcsatornák, műszerek és gépek elemei, csővezetékek és egyéb, +450°C-ig üzemelő rendszerek, berendezések hőszigetelésére használják.

2 féle karbonizált szénszalagot gyártunk:

Az RK-300T szalag egy karbonizált szénszalag, bevonat nélkül.

Az RK-300TAF szalag egy karbonizált szénszalag, amelynek egyik oldalán vékony alumíniumréteg van felhordva.

Lehetőségek:

• Penge szélesség: 5.0mm ~ 1000mm
• Vastagság: 1,6 mm ~ 5,0 mm
• Sűrűség: 520-560gsm?
• Üzemi hőmérséklet: -100°С +450°С
• Szövés: sima

Szalagok RK-300THAF és RK-300TH nagy szilárdságú és nagy modulusú szénszálból készült. Üzemi hőmérséklet: -100°C +1200°C.

Karbon zsinór, fonott RK-300RS

A szénszálak általános célú szénszálból és nagy modulusú szénszálból készülnek. A zsinórok kerek és négyzet keresztmetszetűek is készülnek szövéses módszerrel. A karbonzsinórok készülhetnek átmenő fonással, valamint egyrétegű vagy többrétegű magfonással. A zsinórok gyártása során a végtermék kívánt tulajdonságainak elérése érdekében a szénfonalakkal együtt más típusú fonal is használható, beleértve a kerámia-, aramid- és üvegszálas fonalat.

A szénszálakat tűzálló, hőálló és hőálló tömítésként használják számos ipari alkalmazásban. A szénszálak szinte minden fizikai, mechanikai és műszaki mutatóban jelentősen felülmúlják a más típusú szálakból készült hasonló termékeket, emellett a nagy modulusú szénszálból készült zsinórok kémiailag teljesen inertek, savas pH-mutatójuk a 0 tartományba esik. ~14, ami lehetővé teszi bármilyen tömény sav és lúg környezetben történő felhasználásukat.

Ezenkívül az üvegszálas zsinórokkal ellentétben, amelyek finom üvegport bocsátanak ki, amely irritálja a szem nyálkahártyáját, az orrmelléküregeket, a szájpadlást és viszketést okoz a bőrön, a szénszálak teljesen ártalmatlanok. A nagy modulusú szálas szénszálak szakítóterhelése messze a legjobb.

A szénszálak az ipar szinte minden típusában használható, egyedi tulajdonságokkal rendelkező tömszelence-tömítések gyártásának alapjául is szolgálnak.

Lehetőségek:

• Üzemi hőmérséklet: +280°C~+1200°C
• Metszetméretek: O4mm ~ O50.0mm és 4.0mmx4.0mm - 70.0mmx70.0mm

Szén építőanyagok

A szerkezeti szénszövetek nagy modulusú szénszálas fonalakból készülnek. A karbon építőanyagok gyártása során 1k, 3k, 6k, 12, 24k és 48k együtthatójú fonalat használnak, ahol k a fonalban lévő elemi folytonos szálak száma. 1k = 1000 szál.

A nagy modulusú szénszálas szövetek fő alkalmazási területe a hővédő, vegyileg ellenálló kompozit anyagok, valamint a szénszálas műanyagok gyártása során töltőanyagként történő megerősítő réteg.

A szénszálas szövetek további felhasználási céljuktól függően különböző szövésűek. A szénszövet szövésének három fő típusa van:

• A leggyakoribb szövés a sima szövés, leírása a következő: 1/1. A sima szövésnél minden láncfonal egymás után fonódik össze egy vetülékfonallal. Ez a fajta szövés biztosítja a szövet legjobb szilárdságát.
• Szatén szövésű szövet. Ezt a szövési módszert a következőképpen írják le: 4/1, 5/1 - 1 vetülékszál átfedésben 4, 5 láncfonal. A szatén szövéses módszerrel készült szövetek a legkevésbé tartósak, ezért ezek a szövetek nagyon sűrűek. Mivel a lánc- és vetülékszálak a szaténszövés során ritkán hajlanak meg, az ilyen szövetek felülete egyenletes és sima.
• Twill vagy twill szövés módszere. Ezt a szövéstípust a következőképpen írják le: 2/1, 2/2, 3/1, 3/2... - a vetülékszálak számával lefedett láncszálak száma. A sávolyfonás vizuálisan könnyen azonosítható a szövet felületén lévő ferde csíkokkal.

Az alábbi táblázat a szabványos szénszövetek főbb jellemzőit mutatja be. Ezeknek a szöveteknek a szénszála poliakrilnitril (PAN) szálakból származik.

Szövet márka	Széntartalom	E rugalmassági modulus, GPa	Megnyúlás, %	Lineáris sűrűség, g/1000m	Sűrűség, g/cm?
RK-301	98,5	3800	210	1,5	100	1,76
RK-303	98,5	3900	215	1,6	187	1,76
RK-306	98,5	3600	206	1,5	360	1,76
RK-312	98,5	3400	209	1,6	729	1,76

E- Young-modulus vagy rugalmassági modulus – az anyagnak a rugalmas alakváltozás során a húzással és nyomással szembeni ellenállását jellemző együttható. Az egyértelműség kedvéért hozzátesszük, hogy az E rugalmassági modulus az acél esetében 195 GPa és 205 GPa között van, az üvegszál esetében pedig 95 GPa és 100 GPa között. A grafitizált szénszál rugalmassági modulusa akár 677 GPa, míg a volfrámhuzal E együtthatója 420 GPa.

A szabványos szerkezeti szénszálas szövetek paraméterei:

• Szélesség: 1000mm ~ 2000mm. A maximális szélesség kérésre 2000 mm.
• Vastagság: 0,25-3,0 mm
• Sűrűség: 100g/m?~640g/m?
• Penge szélessége: 1000 mm
• Hőmérséklet: +1200°C-ig
• Széntartalom: >98,5%

Lehetőség van nem szabványos paraméterekkel rendelkező szénszálas szövetek előállítására.

Tekercsenkénti tekercshossz - kérésre. Az anyag fóliába és kartondobozokba van csomagolva.

A karbon szövetek márkái és megnevezésük

Az IFI Technical Production holding vállalatai által gyártott összes karbon szövet nevében szerepel az RK betű, amely a gyártó RK™ védjegyét és a 300-as indexet jelöli. Például karbonkarbon építőanyag 6k fonalból, azaz 6000-es fonalból. folytonos szálak, RK-306 jelzéssel. Szénszövet 3k vagy 12k fonalból, RK-303 és RK-312.

Pályázat szénszövet szállítására

Kedves kollégák! A szénszöveteket bármilyen módon megvásárolhatja. Az alábbi lehetőségeket kínáljuk:

• Termékek vásárlása közvetlenül a kínai gyárból. Közvetlen szerződést köt a gyárral és önállóan dolgozik. Ehhez kérést kell küldenie a következő címre: Ezt az e-mail címet a spamrobotok ellen védjük. A megtekintéséhez engedélyezni kell a JavaScriptet. Elküldjük Önnek elérhetőségeit, beleértve a telefonszámot és az e-mail címet az exportért felelős gyári alkalmazott.
• Termékek vásárlása az IFI Technical Production holding oroszországi képviseletén keresztül, a Rus-Kit cégen keresztül. A tranzakció az Ön szervezete és a Rus-Kit cég között létrejött szállítási szerződés alapján történik. Ebben az esetben a Rus-Kit magára vállalja az áruk szállításának és vámkezelésének megszervezésével kapcsolatos összes kérdést. Ehhez egy kérést is el kell küldenie a következő e-mail címre: Ez az e-mail cím védett a spamrobotok ellen, engedélyezni kell a JavaScript használatát a megtekintéshez

Tisztelt Kollégák, Kedves Partnereink!: A szén-karbon szövetekkel, valamint egyéb szénszálas termékekkel kapcsolatos minden kérdésével forduljon hozzánk e-mailben Ezt az e-mail címet a spamrobotok ellen védjük. Megtekintéséhez Ön Engedélyezett Javascriptnek kell lennie Angol vagy kínai nyelvű kérésekhez használja az e-mail címet Ezt az e-mail címet a spamrobotok ellen védjük. A megtekintéséhez engedélyeznie kell a Javascriptet

Jelenleg nagyszámú, eltérő célú, összetételű és tulajdonságú szénszálat fejlesztettek ki és iparosítottak. A márkás szortiment elsősorban a szén kinyerésekor használt kiindulási szál típusán, az alapanyagok tisztaságán, a kiindulási szálak feldolgozási technológiáján, a végső feldolgozási hőmérsékleten (amely meghatározza a szén szerkezetének és tulajdonságainak tökéletességét), A szén ipari formáinak szükséges textúrája és rendeltetése A szénszálak választéka meglehetősen széles és változatos, amit a nyersanyag típusa és összetétele, hevítéskor hőátalakulási képessége, valamint a körülmények (rezsim, környezet) határoznak meg. ) szénszálak előállítása során hőátalakítások elvégzésére. Az elemi szénszálak alapján különféle textilformákat állítanak elő, amelyeket szénszálas anyagokként (CFM) használnak fel kompozit anyagok előállításához alkatrészként vagy önálló anyagként (termékként). A szénszálas anyagok márkás választékát elsősorban az ilyen típusú anyagok célja és igénye határozza meg a modern technológiai termékekhez. A szénszálakat gyártó vállalatok általában többféle szénszálas anyag gyártására specializálódtak, de egyfajta alapanyagra. Például a Hercules, UCC, Celanese, HITOCO, Great Lakes Carbon, Stackpole Carbon Fibers (USA) cégek PAN szálakon alapuló CFM-et gyártanak; Tore, Toho Besoon, Nihon Kabon, Asahi Nihon Kabon faiba, Mitsubishi Reyon, Sumitomo Kagaku (Japán). Az Union Carbite cég PAN, GC és pitch alapú CFM-et gyárt. A hagyományos hangmagasságon alapuló CFM-et Kureha Kagaku (Japán), Courtlands (Nagy-Britannia) és Serofim (Franciaország) gyártja.

A szénszálak tulajdonságai

A szénszál-erősítésű műanyagok tulajdonságai a szénszálak tulajdonságaitól függenek, amelyeket viszont a szénszálak gyártásához jelenleg nyersanyagként használt szerves szálak (cellulóz-hidrát, poliakrilnitril, mezofázisú szurokszálak) pirolízisének körülményei határoznak meg. .

Mechanikai tulajdonságok. A kiváló minőségű, nagy szilárdságú szénszálak (PAN alapú) szakítószilárdsági modulusa (a szálak mentén) 200-250 GPa, a nagy modulusú (PAN alapú) - körülbelül 400 GPa, a folyékony alapú szénszálaké kristályközök: 400 - 700 GPa. Ugyanazon a fűtési hőmérsékleten a folyadékkristály-szurok alapú szénszálak nagyobb szakítószilárdsági modulussal rendelkeznek, mint a PAN alapú szálak. A szálakon átívelő húzómodulus (hajlítási merevségi modulus) csökken, ahogy a szálak mentén nő a húzómodulus. A PAN-alapú szénszálak esetében ez magasabb, mint a folyadékkristály-szurok alapú szálaké. A keresztirányú rugalmassági modulust befolyásolja az is, hogy a szénszál keresztmetszetében milyen atomi síkok iránya van. A nagy szilárdságú PAN alapú szénszálak axiális szakítószilárdsága 3,0-3,5 GPa, a nagy nyúlású szálak ~4,5 GPa, a nagy modulusú szálak 2,0-2,5 GPa. A második típusú szál magas hőmérsékletű feldolgozása nagy modulusú szálakat állít elő, amelyek szakítószilárdsága körülbelül 3 GPa. A szálak szilárdsága a folyadékkristály osztásközök alapján általában 2,0 GPa. A grafitkristályok szakítószilárdságának elméleti értéke az atomrács síkjai irányában 180 GPa. A nagy szilárdságú és nagy modulusú szénszálak PAN alapú szálak kísérletileg mért szakítószilárdsága 0,1 mm hosszúságú szakaszon 9-10 GPa, ez az érték az elméleti érték 1/20-a és a rostszál szilárdságának 1/2-a. grafit egykristályok. Folyadékkristályos szurokalapú szénszálaknál a hasonló módon mért szilárdság 7 GPa. A 17.1., 17.2. táblázat a leggyakoribb szénszálak mechanikai tulajdonságait mutatja be.

Az iparilag előállított szénszálak kisebb szilárdsága annak tudható be, hogy nem egykristályok, és mikroszkopikus szerkezetükben jelentős eltérések vannak a szabályosságtól. A szénszálak tulajdonságai jelentősen javíthatók 2%-os szakítási nyúlásig és 5 GPa és afeletti szilárdságig.

17.1. táblázat – A szénszál mechanikai tulajdonságai.

Jellegzetes	CF PAN alapú			HC alapú folyékony kristályos szurok
	nagy szilárdságú	nagy nyúlás	erősen moduláris
Szálátmérő, nm
Szakító rugalmassági modulus, GPa
Szakító húzófeszültség, GPa
Szakító nyúlás, %
Sűrűség, g/cm3
Fajlagos szilárdság, m

17.2. táblázat – A szénszálak fizikai és mechanikai tulajdonságai.

Eredeti rost	Átmérő, µm	Sűrűség, g/cm 3	Szakító húzófeszültség, MPa	A húzórugalmassági modulus, E, GPa	Herék formája
Poliakrilnitril					Folyamatos érszorító
viszkóz					Folyamatos érszorító

Amint az a táblázatokból látható, a szénszálak alacsony sűrűségűek, nagy szakítószilárdsággal és rugalmassági modulussal rendelkeznek. Következésképpen a szénszálak nagy szilárdsággal és fajlagos rugalmassági modulussal rendelkeznek. A szénszálak legjellemzőbb tulajdonsága a magas fajlagos rugalmassági modulusuk. Ez lehetővé teszi a szénszálak sikeres felhasználását erősítő anyagok szerkezeti célokra. A nagy modulusú szálakat a hasonló kémiai összetételű kis modulusú szálakkal összehasonlítva megjegyzendő, hogy a szénszálak rugalmassági modulusának és sűrűségének növekedésével a zárt pórusok térfogata, az átlagos átmérő és a fajlagos felület csökken, javul az elektromos vezetőképesség.

Elektromos tulajdonságok. A rugalmassági modulus növekedése a textúra szögének csökkenésével azt jelenti, hogy a szénszál szerkezete megközelíti a grafit szerkezetét, amely fémes vezetőképességgel rendelkezik a hatszögletű réteg irányában. Az 1000 °C-nál nem alacsonyabb hőmérsékleten nyert szénszálak elektromos vezetőképessége magas (több mint 102 Ohm -1 -cm -1). A szén töltőanyag rugalmassági modulusának, tehát elektromos tulajdonságainak változtatásával lehetőség nyílik a kompozit anyag elektromos tulajdonságainak szabályozására.A szerves szálak szénszálakká alakításának folyamatában minden vezetési sávon átmenet történik. Az eredeti szálak dielektrikumok, a karbonizáció során az elektromos ellenállás meredeken csökken, majd a feldolgozási hőmérséklet 1000 o C fölé emelkedésével, bár tovább csökken, de kevésbé intenzív. A karbonizált szálak a vezetőképesség típusa szerint a félvezetők közé sorolhatók, míg a grafitizált szálak a félvezetőktől a vezetőkig terjednek, és a feldolgozási hőmérséklet emelkedésével ez utóbbihoz közelítenek. Szénszálak esetében a vezetőképesség hőmérséklet-függését a feldolgozás véghőmérséklete, ebből következően az elektronkoncentráció és a krisztallitméretek határozzák meg.

Meg kell jegyezni, hogy minél magasabb a karbonizációs hőmérséklet, annál alacsonyabb az elektromos vezetőképesség hőmérsékleti együtthatója. A szénszálak lyukakkal és elektronikus vezetőképességgel rendelkeznek. A növekvő hőmérsékletű kezeléssel, a szerkezet javulásával és az elektronok számának növekedésével együtt a vezetési sávköz csökken, ezért nő az elektromos vezetőképesség, ami a magas hőmérsékleten kezelt szálak esetében abszolút értékben megközelíti a vezetők elektromos vezetőképességét.

Termikus tulajdonságok. A nagy modulusú szénszálak anizotróp szerkezetének jellemzőinek egyik megnyilvánulása a szálak tengelye mentén a hőtágulás negatív együtthatója, amely növeli a nagy modulusú szálak maradékfeszültségének szintjét. A nagy rugalmassági modulusú szálak esetében az együttható abszolút értékben magasabb, és szélesebb hőmérsékleti tartományban negatív. Így a PAN szálból készült szénszálaknál (17.11. ábra) az együttható maximális (abszolút értékben) értéke 0°C-on figyelhető meg, és a hőmérséklet emelkedésével az előjele az ellenkezőjére változik (360°C feletti hőmérsékleten rosttal E= 380 GPa és 220 °C feletti szál esetén E= 280 GPa. Megjegyzendő, hogy a 3.11. ábrán látható görbe jól egybeesik a pirolitikus grafitrács hőtágulási együtthatójának hasonló függésével a tengely mentén. A.

Magas C-C kötési energiájuknak köszönhetően a szénszálak nagyon magas hőmérsékleten is szilárdak maradnak, így a kompozit anyag magas hőmérsékletállóságot biztosít. 99,7 tömeg%-ot tartalmazó, nagy modulusú szál rövid távú szakítószilárdsága. % szén gyakorlatilag változatlan marad semleges és redukáló környezetben 2200 °C-ig. Alacsony hőmérsékleten sem változik. Oxidáló környezetben a szénszál szilárdsága 450°C-ig változatlan marad. A szál felületét tűzálló vegyületekből vagy hőálló kötőanyagokból készült oxigénálló védőbevonatok védik az oxidációtól; A pirolitikus bevonatokat a legszélesebb körben használják.

17.11. ábra - A lineáris hőtágulási együttható függése

a szemcse mentén a 380 rugalmassági modulusú szénszálakhoz (1)

és 280 GPa (2) a hőmérséklettől.

Kémiai tulajdonságok. A szénszálak kémiai tehetetlenségükben különböznek a többi töltőanyagtól. A szénszálak vegyszerállósága függ a végső feldolgozási hőmérséklettől, a szál szerkezetétől és felületétől, valamint az alapanyag típusától és tisztaságától. A PAN szálból nyert nagy modulusú szálak agresszív folyadékokkal való érintkezése után 257 napig szobahőmérsékleten, a szakítószilárdság észrevehető csökkenése csak ortofoszforsav, salétromsav és kénsav hatására figyelhető meg (17.3. táblázat).

17.3. táblázat – Nagy modulusú szénhidrogének vegyi ellenállása agresszív környezetben a PAN alapján (az expozíció időtartama 257 nap).

Reagensek	Hőmérséklet, °C	Átmérő szálak, nm	σ R , MPa	E R , GPa
Kontrollszál minta
Sav (50%):
Szén
Ortofoszforos
Ecetes jég
nátrium-hidroxid oldat,

A minták rugalmassági modulusa csak 50%-os salétromsavoldat hatására változik. A lúgos üvegszál szilárdsága 240 órás expozíció után 5%-os kénsav- vagy salétromsavoldatban 41, illetve 39%-kal csökken. A hőmérséklet növekedésével a szénszálak ellenállása az agresszív környezettel szemben csökken.

Különösen könnyen oxidálódik salétromsav oldatokban. A nátrium-hidroklorid oldata oxidálja a szenet, aminek következtében a szál átmérője csökken, sőt mechanikai tulajdonságai valamelyest javulnak.

A PAN szálból nyert nagy modulusú szénszálak aktivitási foka szerint a savak a következő sorozatokba sorolhatók: HNO 3 > H 2 S0 4 > H 3 P0 4 > HC1. Bármilyen koncentrációjú és hőmérsékletű ecet- és hangyasav, valamint lúgoldat nem roncsolja a szénszálakat. A szénszálak vegyszerállósága biztosítja a rájuk épülő kompozit anyagok tulajdonságainak stabilitását.

Hibák és nedvesedés. A szerves szálak pirolízisét porozitásuk növekedése kíséri. A nagy modulusú szénszálak megnyúlt pórusokkal rendelkeznek, és az alacsony modulusú szénszálaktól a szálak tengelye mentén elhelyezkedő hornyok és repedések orientációjában, valamint a felületen való alacsonyabb koncentrációjában különböznek. Nyilvánvalóan a húzás során bizonyos felületi hibák kisimulnak, ami különösen hatékony a szálak magas hőmérsékletű feldolgozása során. A szénszálak felületén lévő pórusok különböző méretűek. A nagy, több száz angström átmérőjű pórusokat egy kompozit anyag öntése során kötőanyaggal töltik ki, és a kötőanyagnak a töltőanyaghoz való tapadási szilárdsága megnő. A rostok felületén lévő pórusok többsége több tíz angström átmérőjű. Az ilyen kis üregekbe csak a kötőanyag kis molekulatömegű komponensei tudnak behatolni, és a töltőanyag felületén a kötőanyag molekulaszita újraeloszlása ​​következik be, ami megváltoztatja az összetételét.

A szénszálas műanyagok előállításához használt kötőanyagok nedvesíthetősége nagyban befolyásolja tulajdonságaikat. Az üvegszálakkal ellentétben a szénszálak felületi energiája nagyon alacsony, ezért a szálakat rosszul nedvesítik a kötőanyagok, a szénszál erősítésű műanyagokra pedig a töltőanyag és a kötőanyag közötti alacsony tapadási szilárdság jellemző. A szálak kötőanyaghoz való tapadási szilárdsága megnő, ha először vékony monomerréteget viszünk fel a szálak felületére, jól megnedvesítve azt és kitöltve az összes pórust. A monomer polimerizációjának eredményeként a szálat vékony polimerréteg borítja - védő, amely „lezárja” a felületi hibáit. Ezután a töltőanyagot kombinálják a kiválasztott kötőanyaggal, a terméket öntik, és a műanyagot a szabványos eljárásnak megfelelően kikeményítik.

Jelenleg számos további módszert javasoltak a szénszál kötőanyaghoz való tapadási szilárdságának növelésére, amelyek hatékonyságát a kompozit anyag nyírószilárdságának növelésével értékelik:

A kenőanyag film eltávolítása a szénszálak felületéről textilfeldolgozás után;

Szénszálak felületének maratása oxidálószerekkel;

Szénszálak kikészítése;

Növekvő bajuszszerű kristályok nagy nyírási ellenállással a szálak felületén (vorserizáció vagy zsigeriáció).

Egyes esetekben több feldolgozási módszert alkalmaznak egymás után.

A nagy modulusú szénszálak imádása a legradikálisabb módszer a szénszállal erősített műanyagok nyírószilárdságának növelésére. A szálon lévő whiskerek térfogattartalmával arányosan nem csak a nyírószilárdság nő, hanem a keresztirányú nyomó- és hajlítószilárdság is a mátrix további erősítése miatt magas mechanikai tulajdonságú kristályokkal (például a ? - A SiC whiskerek 7-20 GPa, a rugalmassági modulus körülbelül 50 GPa). Ha a szálon magas a bajusztartalom (több mint 4-7%), a műanyag szilárdsága és rugalmassága romlik. Egyes esetekben a műanyag szilárdság csökkenése a szénszál szilárdságának elvesztésével jár a vorserizálás során. A 17.4. táblázat bemutatja, hogy a szénszál-erősítésű műanyagok tulajdonságai hogyan függenek a szénszálas felület előkészítésének módjától.

17.4. táblázat – A nagy modulusú szálak különböző felület-előkészítésének hatása az egyirányú epoxi-karbonszállal erősített műanyag tulajdonságaira.

A szénszálak felületének előkészítésének módszere	Sűrűség, g/cm 3	Breaking stressz, MPa, at		Rugalmassági modulus, GPa
		váltás	hajlít
Rost kenőanyaggal
Rézkarc HNO 3-ban
A kenőanyag nitrogénben történő elégetése és epoxigyantával való impregnálása
Rosszabbodás szilícium-karbid bajusz

Az azonos mennyiségű (legalább 99 tömeg%) szenet tartalmazó szénszálak gázfázisból való vorszerizációs képessége az oxidációval szembeni ellenállásának csökkenésével nő, ami arányos a felületi hibák koncentrációjával.

Fizikai tulajdonságok a szénszálak hátterétől (karbonizációs és grafitosítási körülményeiktől), illetve egyes mutatóktól függenek az alapanyagok jellegétől és minőségétől. A szénszálak számos tulajdonságát a végső feldolgozási hőmérséklet határozza meg, de más tényezők is jelentősen hozzájárulhatnak. A 17.5. táblázat a szénszálak legjellemzőbb fizikai tulajdonságait mutatja be.

A grafit sűrűsége 2,26 g/cm 3, jelentősen meghaladja a szénszál sűrűségét, ami az utóbbi kevésbé tökéletes szerkezetének köszönhető. A hőálló szálak közül a szénnek a legkisebb a sűrűsége; ez jótékony hatással van a szál specifikus mechanikai tulajdonságaira. A grafitszálak kis fajlagos felülettel rendelkeznek.

17.5. táblázat – A szénszálak fizikai tulajdonságai.

Jellegzetes	Rost
	szénsavas	grafitizált
Sűrűség, kg/m 3
Fajlagos felület, m 2 /g
Lineáris tágulási hőmérsékleti együttható, 10 6 /K
Fajlagos hőkapacitás, kJ/kg K
Hővezetőképesség, W/(m K)
Elektromos ellenállás, 10 -5 ohm m
Dielektromos veszteség érintő (10 10 Hz-en)
Higroszkóposság, %

A karbonizált szálak fajlagos felülete az előállítás körülményeitől és a felhasznált nyersanyagok típusától függően széles határok között változhat.

Az 500-1000 m 2 /g fajlagos felület növelése érdekében a szénszálakat túlhevített vízgőzzel, szén-dioxiddal és egyéb reagensekkel kezelik. A szénszálakat kis lineáris tágulási együttható jellemzi, észrevehetően alacsonyabb, mint a fémek, a grafit és a kvarcüveg. Hőkapacitás tekintetében a szénszálak alig különböznek más szilárd anyagoktól. A szénszálak és különösen a grafitozott szálak jellemző tulajdonsága a nagyon magas hővezető képesség. Ez a grafitra is jellemző. Ha szénszálakat vagy azokon alapuló kompozíciókat használunk hővédő anyagként, a nagy hővezető képesség nem kívánatos, mivel a kompozit anyagon keresztül intenzív hőátadás megy végbe. Ennek a hátránynak a kiküszöbölésére a szénszálon kívül más hőálló szálakat is adnak a kompozit anyagokhoz, különösen az alacsony hővezető képességű fém-oxid szálakat.

A kialakult fajlagos felületű szénszálak a pórusokban lecsapódó víz miatt erősen higroszkóposak. A grafitszál porozitása alacsony, így a higroszkópossága alacsony. A higroszkóposság nagy jelentőséggel bír a kompozit anyagok gyártásában.

A szénszálak textil formái

A szénszálak a legkülönfélébb textilszerkezetekben állíthatók elő: tűzött, folytonos szálas, szövött vagy nem szőtt. A jelenleg használt szénszálas szerkezetek leggyakoribb típusai a kócok, fonalak, előfonatok és nem szőtt szövetszövetek. A szénszálak nagy rugalmassági modulussal és alacsony nyúlással rendelkeznek. Ezért nem bírják az ismételt deformációt, és szövött anyagok előállítására való felhasználásuk bizonyos nehézségeket okoz. A szénszál-gyártási technológia és a szövési technikák fejlődésének köszönhetően azonban lehetővé vált mindenféle szövött anyag elkészítése belőlük.

Az egyirányú szövetek (jelen esetben a vékony fonalak: üveg vagy szerves, a vetülék mentén elhelyezkedő, csak a szálak vagy szálak egymással való technológiai összekötésére szolgálnak) előnye, hogy gyakorlatilag kiküszöbölik a szálak hosszirányú meggyűrődését, a a szálak jól orientáltak, az anyag sima és kellemes tapintású. Hibrid szalagok és szövetek formájában is gyártják, üvegszálas szálakkal kombinálva. Jelenleg a szövetek választéka nagyon változatos; különböznek a szálak szélességi sűrűségében, a szövési szerkezetben, a szálak számának arányában hosszirányban (a lánc mentén) és keresztirányban (vetülék mentén), az elemi szálak számában a kötegben és egyéb jellemzők.

A felhasználás körülményeitől függően a CFM-et folytonos szálak és szálak (1000, 3000, 5000, 6000, 10000 és több elemi folytonos szálból), zsinórok, vágott szál, gombóc, szalagok, szövetek (gyakran kombinálva) formájában állítják elő polimerrel vagy üvegszálakkal), egyirányú szalagok, amelyekben erős láncfonalakat kis szilárdságú vetülékkel, nem szőtt anyagokkal (filc, szőnyeg) kötnek össze. rostok.

A szénszálból szövött termékek előállításához két fő módszert alkalmaznak: a kezdeti szálak szövését, majd a szövött termékek szénszálakká történő hőkezelését (azaz a szövött formák karbonizálását és grafitizálását); szénszálak, kócok gyártása és ezek későbbi textilfeldolgozása. Ez utóbbi módszer előnye, hogy kevésbé anizotrópiájú szöveteket lehet előállítani, valamint kombinált szőtt anyagokat lehet előállítani CF-ből és más típusú szálakból, hátránya a CF törékenysége és az ezzel járó nehézségek a textilfeldolgozás során. .

A 17.12. ábra néhány speciális rendeltetésű szövet típusát mutatja: hullámos szövet, amelyben a szénszálak meghajlásának kiküszöbölésével a szálak sérülése és szilárdságvesztése megelőzhető; spirálszövet, amelyben a szénszálak spirálisan vannak elrendezve, és sugárirányban összekapcsolódnak; 0,30 és 60°-os szögben szénszálas orientációjú szövetek; háromdimenziós szövetek, amelyekben a szénszálak is a szövetvastagság irányába vannak orientálva stb.

a - préseletlen szövet; b - spirálszövet; c - szövet a szálak triaxiális orientációjával a szövet síkjában; d - háromdimenziós szövet a szálak ortogonális térfogati orientációjával.

1 - üvegszál; 2 - szénszál.

17.12. ábra - Példák speciális célú szövetekre.

Szénszálas szövetek. A szénszövetek előállításának tulajdonságai és feltételei ezeknek a szöveteknek a szerkezetétől, a szövés sűrűségétől, a fonal hullámosságától, az eredeti fonal sűrűségétől és a szövés körülményeitől függenek.

A láncban és a vetülékben lévő szálak sűrűségét az 1 cm-es szövetben lévő szálak száma határozza meg hossz- és keresztirányban. A „lánc” a szövet hosszában elhelyezett fonal, a „vetülék” pedig keresztirányban fonja össze az anyagot. Ezért a szövet sűrűsége, vastagsága és szakítószilárdsága arányos a szálak számával és a szövés során használt fonal típusával. Ezek a paraméterek akkor határozhatók meg, ha ismert a szövetkialakítás. Különböző típusú lánc- és vetülékfonatok állnak rendelkezésre a tartós szövetek létrehozásához. A szövet típusának változtatásával sokféle erősítő szerkezetet lehet létrehozni, amelyek bizonyos mértékig befolyásolják a belőlük készült kompozitok tulajdonságait. Egyes esetekben a szénszövetek használata speciális szövéseket igényel.

Fonat keskeny (30,5 cm-nél kisebb szélességű) szövet, amely tartalmazhat egy laza szegélyt (vagyis a szalagon túlnyúló töltetfonalat). A fonott ujjú szénszálas hevedereket a szénszál alapú szövetekhez képest nagyobb rugalmasság jellemzi. A fonatból összetett konfigurációjú, szabálytalan alakú felületű termékeket készíthet stb.

Textil szénszálas fonal- Egymásba gyűjtött egyedi párhuzamosított szálak vagy szálak (kötegek), amelyek később textilanyaggá dolgozhatók fel. A folytonos egyedi kócok (szálak) a textil szénszálas fonal legegyszerűbb formája, „sima fonalként” ismert. Az ilyen fonal további textilfeldolgozáshoz való felhasználásához általában enyhe (40 m -1-nél kisebb) sodrásnak vetik alá. Azonban sok szövethez vastagabb fonalra van szükség. Ez a textilfona-sorozat sodrással és vesszővel állítható elő. Tipikus példa két vagy több egyszerű szál összecsavarása egyidejű újraszövéssel (vagyis két vagy több előre sodrott szál utólagos sodrása).

A sodrási és sodrási műveletek eredményeként fonal keletkezik, amelynek szilárdsága, hajlékonysága és átmérője változhat. Ez fontos előfeltétele a különféle szövetek létrehozásának, amelyekből a későbbiekben kompozitokat nyernek.

Hámok kötegben összegyűlt nagyszámú filamentumból állnak. Jellemzően 400, 10 ezer vagy 160 ezer szálszámú kócokat használnak A fonal alatt általában vágott szálakból álló sodrott szálakat értünk, míg vándorló párhuzamos vagy enyhén csavart szálkötegekből álló szál (szál). Végül szőnyegek (szalagok) Nagyszámú (néha akár 300) szénszál-kötegből vagy szálból áll, amelyek egymás mellett vannak elhelyezve vagy összevarrva, és különféle típusú textilszerkezetekké dolgozhatók fel. A rövid szénszálak (3-6 mm hosszúak) hagyományos technológiával filcté vagy nem szőtt szövetté dolgozhatók fel.

Szénszál és szénszálas kompozitok esetében az UKN-P/2500, UKN-P/5000 szénszálak felületkezeléssel és a fonalszálak száma 2500, illetve 5000, VMN-4, VMN-RK, Rovilon, VEN- 280, UKN/5000, UKN /10000, Coulomb/5000A, Coulomb/5000B 200 és 900 tex közötti lineáris sűrűséggel, meglehetősen széles tartományon belüli szilárdsággal és rugalmassági modulussal. Egyes szénszálak tulajdonságait a 17.6. és 17.7. táblázat mutatja be.

17.6. táblázat – A szénszálak tulajdonságai.

Mutatók	Töltőanyag márka
	UKN-P/2500	UKN- P/5000	UKN/ 5000	UKN/ 10000	Medál/5000A Medál/5000B
Lineáris sűrűség, tex
A lineáris sűrűség eltérése, %
A menet relatív szakítóterhelése hurok általi szakadáskor, n/tex
Az enyvezőszer tömeghányada, %
Rugalmassági modulus, GPa
Menet szakítófeszültsége mikroműanyagban, GPa
Műanyag törési feszültség, GPa a következőnél: Nyújtás

17.7. táblázat – A szénszálak tulajdonságai.

Mutatók tulajdonságait	Töltőanyag márka
	VMN-4	VMN-RK-3	ROVILON			VEN-280-1	VEN-280
Lineáris sűrűség, tex
Lineáris sűrűség eltérése, % nem több
Menetsűrűség, g/cm3
Izzószál szakítófeszültsége, GPa
Műanyag kötél rugalmassági modulusa, GPa
A kötél dinamikus rugalmassági modulusa, GPa
Kötél hajlítószilárdsága műanyag MPa-ban

Szénszálas laminátumok megerősítő töltőanyagaként a legszélesebb körben használt LU-P és ELUR-P típusú karbonszalagok, amelyek 250 mm széles tekercsek, szorosan dupla karimás orsókra feltekerve. A szalagok főbb jellemzőit a 17.8. táblázat mutatja be. A szénszalagok megkülönböztető jellemzője az alacsony lineáris sűrűségük, amely 0,08-0,13 mikron egyrétegű szénszálas műanyagok előállítását biztosítja.

17.8. táblázat – A szénszalagok tulajdonságai.

Szalag típusa	Szalagszélesség, mm	Lineáris sűrűség, g/m	Menetsűrűség, g/cm 3	szálak száma 10 cm-enként, nem kevesebb	Szakító húzófeszültség szénszál erősítésű műanyagban, GPa, nem kisebb	Szakítófeszültség kompresszió közben szénszál erősítésű műanyagban, GPa, nem kevesebb	Hajlítási rugalmassági modulus, GPa	A töltőanyag térfogati hányada szénszálban, %	szénszál sűrűsége, g/cm 3	szénszálas egyrétegű vastagság, mm

A szénerősítő töltőanyagok nagy csoportját alkotják az UKN-P/2500 és UKN/P500 szénszálakon alapuló szövött anyagok. Ezek 300, 460 és 600 mm széles UOL-1 és UOL-2 szövött szalagok. (A szalag szimbólumában az első szám a szalag szélessége, a második szám a jelölésben a láncként használt szálak típusát jelöli: 1- az UKN-P/5000 szálak és 2- az UKN-P szálak /2500 szál.) Ezeken a szalagokon a láncban és a vetülékben csak szénszálak találhatók, a szalagokon ritka üveg- vagy szerves szálak, amelyek lineáris sűrűsége 14-30 tex. Szalagszövő szövőszékeken készülnek.

A választék bővítése érdekében UOL-K típusú kombinált szalagokat gyártanak szén- és üvegszálak 6:1 arányával. A szövött karbon és kompozit szalagok főbb jellemzőit a 3.9. táblázat tartalmazza. Az LU típusú szénszálakkal ellentétben ezek a töltőanyagok 0,17 mm-től 0,25 mm-ig nagyobb egyrétegű vastagságú szénszál-erősítésű műanyagokat és magasabb szilárdsági jellemzőket biztosítanak. Az LZHU típusú szőtt szalagok, az UOL típusú szalagoktól eltérően, nyersanyagok felhasználásával készülnek, és szénszálas vetülékszállal rendelkeznek. Az LZHU szalagok lineáris sűrűsége különbözik, ha különböző szénszálakat használnak 2500 vagy 5000 szál alapjában. E szalagok főbb jellemzőit a 4.9. táblázat mutatja be.

A láncfonal és vetülékszálak azonos sűrűségét biztosító, UKN-P/2500 szálakon alapuló UT-900-2.5 sávos szövésű karbonszövet alapvetően eltér a korábban tárgyalt töltőanyagoktól. A szövetek jellemzőit és tulajdonságait a 17.9. táblázat tartalmazza.

17.9. táblázat – A szövött szénszalagok és -szövetek tulajdonságai.

A hazai és külföldi CFM márkakínálatát és tulajdonságait a 17.10 - 17.13 táblázatok mutatják be.

A 17.13. táblázat bemutatja a különböző alapszálakból származó idegen szénszálak néhány tulajdonságait. Felületkezelés után vagy anélkül is eljuttathatók a fogyasztóhoz. A szénszálak feldolgozásához használt textilszerkezet típusát és típusát általában a kompozit anyagban való alkalmazása határozza meg. Ez határozza meg a kompozit előállításának módját is: fektetés, fröccsöntés vagy pultrúzió.

Szénszálon alapuló térfogati szerkezetek.

A megerősített kompozit anyagok egyik fő előnye a nagy fajlagos szilárdság az erősítés irányában. Az ilyen anyagok másik fontos előnye az izotróp anyagokkal szemben, hogy hatékonyan szabályozzák a mechanikai, termofizikai és egyéb tulajdonságok anizotrópiáját az erősítés irányában. A tulajdonságok anizotrópiáját az erősítés elhelyezésének változtatásával szabályozzuk.

17.10. táblázat – Széntöltőanyagok szerkezeti szénszál-erősítésű műanyagokhoz (Oroszország).

	Textil	Sűrűség g/cm 3
LU-P-0.1 és O.2 4, 5
UKN-P-O,11,4,5
UKN-P-5000M 4, 5
UKN-P-5000 2, 6
UKN-P-2500 4, 5
FÜGGŐ N24-P 5
GRÁNIT P 5	menet 400 tex
ELUR-P-0,1 4, 5	szalag 245±30mm
	szalag 90+10 mm
	szalag 90±10 mm
	szalag,?= 0,235±0,015
	szalag, ?= 0,175+0,015
	twill, ?= 0,22±0,02
ELUR-P-0,08 4, 5
	cérna, érszorító
	cérna, érszorító

Megjegyzés: 1 - a Tornel 300 analógja, Toreyka TZOO; 2 - UKN-P-5000 alapján, szén-szerves szalagok UOL-55, 150, 300, 300-1, ZOOK (NPO "Khimvolokno"); UOL-300-1 (lánc UKN-P-5000, 410 tex, vetülék SVMK 14,3 tex); UOL-ZOOK (lánc UKN-P-5000, 410 tex és Armos 167 tex, vetülék SVMK 14,3 tex); UOL-150, 300 (lánc UKM-P-5000, 390 tex, vetülék SVMK tex 29.4); 3 - lánc és vetülék UKN-P-2500 200 tex, szegély Ural N 205 tex; 4 - PAN menetek ELUR-P, LU-P tex 33.3, UKN-P-5000 tex 850, UKN-P-2500 tex 425 esetén; 5 - P - elektrokémiai oxidáció (ECHO módszer); 6 - TZ-szerkezetek, például TsOO és TsTMZ gyártásához használják; A Tex 1 km rost tömege grammban.

17.11. táblázat - Viskóz (hidratált cellulóz, HC) szál alapú szénanyagok tulajdonságai hővédelemhez, adszorpciós hatású anyagok, elektromos termékek (fűtőtestek). (Oroszország) .

Márka anyag	Textil forma	%	Szakítóterhelés szalagonként 5cm, kgf		Elemi Erő szálak, GPa
	szövet, szalag
Ural TR Z/2-15	Kötöttáru
Ural TR 3/2-22	Kötöttáru
Ural TM/4-22	Többrétegű szövet
Ural LO-22	Egyirányú szalag
Ural LO-15	Egyirányú szalag
	textil cérna
	Varró cérna
Ural Tr-3/2-15E	felületkezelt kötöttáru
Uglen, Uglen-9

17.12. táblázat – A szénkócok textilformái és tulajdonságai (Oroszország).

Lehetőségek	Szénszálak, fokozatok
	VMN-4	ROVILON	VPR-19(ek)	VNV(ek)
Nyersanyag		Nitron 650 -1700 tex	Nitron 850 -1700 tex
Menetszám, db
Csavarások száma 1 m-enként
Szálak (szálak) száma, db.
Hossz, max, m
Átmérő, max, µm
Pirolízis hőmérséklet, Max, °C
Sűrűség, g/cm3
Szakítószilárdság, ?, GPa
A húzórugalmassági modulus, E, GPa
Relatív nyúlás, ε, %
Kenőanyag

17.13. táblázat – Külföldi ipari szénszálak tulajdonságai.

Rost	Szállító cég	Forrás anyag	σ BAN BEN , MPa	E, GPa	 , kg/m 3	σ , 10 -4 cm/m	 stb , W/ (m  °C)	α stb , NAK NEK -1
Fortafil 3 (0)
Fortafil 5
CI – Tex 12000
CI – Tex 6000
HI - Tex 3000
Hi-Tex 1500
Panex 1/4 CF-30
Panex 30 R
Panex 30V800d
Selion GY-70
Selion 6000
Selion 3000
Selion 1000
Thornel 300 WYP 90 - 1/0
Tornel 300 WYP30-1/0

Cégek nevei: G - „Hercules” (Hercules), GLK - „Great Lakes Carbon” (Great Lakes Carbon), K - „Carborundum” (Carborundum), P - „Polycarbon” (Polycarbon), SF - „Stackpole Carbon Fibers” ” (Stackpole Carbon Fibers), C – „Celanese”, YK – „Union Carbide”.

A karbon kompozit anyagok erősítő elemei szénszálak. Olyan merevítő szerkezeteket fejlesztettek ki, amelyek három, négy, öt vagy több irányú megerősítéssel rendelkeznek. Az erősítés arányának különböző irányú változtatásával meghatározott tulajdonságokkal rendelkező anyagok jönnek létre.

A kompozit anyagokhoz számos erősítő szerkezeti rendszer létezik. A gyakorlatban két, három és n szálak

A két szálból álló rendszerrel kialakított anyagok jellegzetessége, hogy a szálak adott fokú görbülete a láncirányban (x tengely), míg a vetülékszálak (y tengely) egyenesek. A harmadik irányban (z tengely) nincs megerősítés. Ennek az anyagcsoportnak a fő erősítő paraméterei az alapszálak görbületi foka ( szög) és az erősítési együttható  a lánc és vetülék irányába (17.13. ábra).

17.13. ábra - Két menetből álló rendszer által alkotott megerősítési sémák változatai. A szomszédos rétegek összekötése irányított szálakkal nál nél: repülőn zx(A) és a repülőben zy(b); a szerkezet teljes vastagságában és síkban zx(V) és a repülőben zy(G). Csatlakozás két rétegen keresztül az irányban x egyenes szálak ( d) és a rétegen keresztül és az anyag teljes vastagságában, irányban használva x egyenes szálak ( e). Csatlakozás változó sűrűségű rétegen keresztül az anyag vastagsága mentén ( és) .

A három menetből álló rendszerből kialakított kompozit anyagok a kiválasztott koordinátatengelyek három irányában vannak megerősítve. A leggyakoribb megerősítési sémákat a 17.14. ábra mutatja.

A megerősítési sémákat általában egymásra merőleges szálak alkotják (17.14. ábra, a, b, azonban vannak olyan sémák, amelyekben a szálak ferde elrendezésűek (17.14. ábra, c, d). Az erősítő szálak lehetnek egyenesek (17.14. ábra, A), adott fokú szálgörbületük van (17.14. ábra, V) vagy kettő (17.14. ábra, G) irányok.A szálak száma és a közöttük lévő távolság mindhárom irányban a kompozit anyagok fő paraméterei, amelyeket felhasználásuk körülményei határoznak meg.

17.14. ábra - Háromszálas rendszerrel kialakított megerősítési sémák lehetőségei

egyenes szálakkal három irányban ( a, b),

egyenes szálakkal két irányban ( V),

adott fokú szálirány mellett két irányban ( e) .

A négyszálas rendszer lehetővé teszi az erősítés térbeli elrendezésének különböző lehetőségeivel rendelkező kompozit anyagok előállítását. A 4. lehetőség a legnépszerűbb d. Jellegzetessége az erősítés elhelyezkedése a kocka négy átlója mentén. Ez a fektetési séma, a vasalás egyenletes elosztásával az erősítés irányai mentén, lehetővé teszi az egyensúlyi szerkezet elérését.

A többszálas rendszerrel kialakított kompozit anyagok megerősítése különböző irányokban történik, leggyakrabban a kiválasztott koordinátatengelyek három, egymásra merőleges irányában és a koordinátatengelyeket tartalmazó átlós síkban. Bonyolultabb megerősítési sémák is lehetségesek (17.15. ábra). A térbeli megerősítés geometriája az anyag megsemmisülésének körülményei alapján jön létre, és célzott tulajdonságokat kell biztosítania. Az erősítési irányok számának növelése segít csökkenteni a tulajdonságok anizotrópiáját, az általános megerősítési együtthatót, és ennek következtében az anyagjellemzők abszolút értékét. A rugalmas tulajdonságok teljes izotrópiájával rendelkező anyagokat úgy kapjuk meg, hogy a derékszögű koordináta-rendszer tengelyeihez képest 31°-os 43 szöget bezáró vasalást helyeznek el mindhárom merőleges síkban. Más szimmetriákat a fizikai tulajdonságok bizonyos szélsőséges értékeinek jelenléte jellemzi.

17.15 ábra - A szerkezet átlós elrendezésének diagramja egy síkban ( A) és a térben ( b) a rendszer által alkotott kompozit anyagokra n szálak; tizenegy irányú (11d) megerősítési minta ( V), átlói az átmérőjű csúcsok között két lap mentén és élek mentén.

A megerősített kompozit anyagok ésszerű használatához ismerni kell a maximális megerősítési együtthatókat. A munka feltárta a térben megerősített szerkezetek kör keresztmetszetű szálakkal történő kitöltésének korlátozásának lehetőségeit. Alapvetően a szálak sűrű pakolódását - hengeres felületük érintésekor - vizsgálták egy síkban, amelyre merőlegesen szálak kerültek, „rögzítve” a rétegeket. A 17.14. táblázat bemutatja az erősítési együtthatók elméleti maximális megengedett értékeit bizonyos típusú szerkezeteknél abban az esetben, ha többirányú síkbeli megerősítést hoztak létre egyenes szálakkal. Paraméter  (%) a fektetési síkra merőleges egyenes szálak arányát jelzi a vasalás teljes térfogatában.

17.14. táblázat – Határerősítési együtthatók bizonyos típusú szerkezeteknél.

№ p/p	Megerősítési séma	Szám megerősítési irányok	Lefektetés rostok	A tömítési síkra merőleges szálak aránya, %	 stb
			Hatszögletű
			Négyszögletes
			Réteges (tetszőleges)
			Téglalap három síkban
			Hatszögletű, keresztirányban izotróp

A 17.14. táblázat adataiból látható, hogy a szálfektetési irányok eltérése az egyirányú és lapos mintától jelentősen csökkenti az anyag térfogati erősítési együtthatóját. A szálfektetés három, egymásra merőleges iránya esetén a maximális  pr. erősítési együttható 25%-kal csökken a folytonos szerkezet együtthatójához képest. Négy erősítési iránnyal, amelyek közül három a tulajdonságok izotrópiáját hozza létre a síkban (17.14. táblázat, 5. pont),  stb a megerősítési együttható a hatszögletű egyirányú minta (17.14. táblázat, 1. bekezdés) szerinti megerősítési együtthatóhoz képest 38%-kal csökken. Az 5. sémában a szálak síkban történő ferde fektetése miatt, amikor azok a síkra merőleges irányban érintkeznek a szálakkal, több üresedés marad a mátrixszal, mint három merőleges erősítési irány esetén (17.14. táblázat, (4) bekezdés).

Meg kell jegyezni, hogy a kompozit anyag rostokkal való maximális kitöltésére szolgáló idealizált sémákat csak összehasonlítás céljából kell figyelembe venni. Valós esetekben technológiai vagy egyéb körülmények miatt megváltoznak a szomszédos szálak közötti távolságok, és korrekciókat kell bevezetni  stb a száldiszperzió mértékét tükröző együtthatók a szerkezet geometriájának idealizálása során.

A keretben lévő szálak tényleges térfogata mindig lényegesen kisebb, mint a számított. Ennek oka az a tény, hogy a menetek nem rendelkeznek a számítás során elfogadott megfelelő keresztmetszeti alakkal, és az elemi szálak nem monolitikusak.

A szén-szén kompozit anyagokból készült merevítőkeretek készítésének módszerei változatosak, beleértve a szárazszálszövést, a szövetvarrást, a pultrudált szénszálakból készült merev rudak összeszerelését, a cérnatekercselést, a szövést és ezen módszerek kombinációját. A legszélesebb körben alkalmazott módszer a száraz szálak szövése (szövése). Elfogadható mind a legegyszerűbb többirányú keretek gyártásához, amelyekben a szálak egy derékszögű koordináta-rendszer (CR) tengelyei mentén helyezkednek el, mind a legbonyolultabb többirányú keretek - 11 D - gyártásához (lásd a 17.15. ábrát, V). Ebben az esetben kis átmérőjű szálakat használnak sűrű fektetésükkel (17.16. ábra), ami kis üregeket és nagy keretsűrűséget biztosít.

A száraz szálszövés módszer hengeres keretek készítésére is alkalmazható. Az ilyen típusú szövött állványokat a 17.17. ábra mutatja. Az állandó vasalási sűrűség biztosítása hengeres kereteknél a radiális menetek növekvő eltérésével, ahogy közelednek a külső átmérőhöz, az axiális menetkötegek átmérőjének növelésével vagy különböző hosszúságú radiális elemek beépítésével a fő erősítőrendszerbe. Az ilyen keretek gyártása szövőgépeken történik. Lehetőség van bonyolultabb szerkezetek létrehozására is.

17.16. ábra - Kis átmérőjű szálak tipikus elrendezése merőlegesen megerősített anyagban a nagy keretsűrűség elérése érdekében.

17.17 ábra - A menetek elrendezése háromirányú hengerben

szövés .

Az ortogonálisan megerősített keretek előállítására szolgáló módszerek fejlesztése lehetővé tette a Mod 3 nevű módosított szerkezet létrehozását. A módosítás a következő volt: a síkban xy Egyenes szálak helyett karbonszövetet használnak, a szálak a tengely irányában vannak z egyenesek maradnak, és egy síkban haladnak át a szövetrétegeken a szálak között xy. Anyag varrásakor a tengely irányába x Száraz szálakat és szénrudakat is használnak, amelyeket a szálak szerves kötőanyaggal, majd karbonizálással történő impregnálásával vagy a gázfázisból származó pirolitikus szénnel impregnálnak. Az ilyen szerkezetű állványokban lévő szálak típusa és eloszlása ​​minden irányban változhat.

A többirányú kereteket kizárólag szénrudakból is gyártják. Az ilyen állványok hátránya az integritás hiánya a rudakat összekötő mátrix bevezetése előtt; az előny az anyag térfogatának erősítéssel való nagyfokú kitöltésében rejlik.