De ce este fibra de carbon un material unic? Într-o bucătărie din carbon: Durabilitate Reparație tije din fibră de sticlă.

Fibra de carbon este un material compozit multistrat, care este o rețea de fibre de carbon într-o carcasă de rășini polimerice termorigide (de obicei epoxidice), polimer armat cu fibră de carbon.

Denumirea internațională Carbon este carbon, din care se obține fibra de carbon.

Dar în prezent, fibrele de carbon includ tot ceea ce baza de susținere este fibre de carbon, dar liantul poate fi diferit. Carbonul și fibra de carbon au fost combinate într-un singur termen, provocând confuzie în mintea consumatorilor. Adică carbonul sau fibra de carbon sunt același lucru.

Acesta este un material inovator, al cărui cost ridicat se datorează procesului tehnologic cu forță de muncă intensivă și unei ponderi mari a muncii manuale. Pe măsură ce procesele de producție se îmbunătățesc și se automatizează, prețul carbonului va scădea. De exemplu: costul unui kg de oțel este mai mic de 1 USD, 1 kg de fibră de carbon fabricată în Europa costă aproximativ 20 USD. Reducerea costurilor este posibilă doar prin automatizarea completă a procesului.

Aplicarea carbonului

Fibra de carbon a fost dezvoltată inițial pentru mașini sport și pentru tehnologia spațială, dar datorită proprietăților sale excelente de performanță, cum ar fi greutatea redusă și rezistența ridicată, a devenit larg răspândită în alte industrii:

• în producția de aeronave,
• pentru echipament sportiv: crose, casti, biciclete.
• undite,
• echipament medical etc.

Flexibilitatea țesăturii de carbon, posibilitatea tăierii și tăierii sale convenabile și impregnarea ulterioară cu rășină epoxidică vă permit să modelați produse din carbon de orice formă și dimensiune, inclusiv dvs. Blankurile rezultate pot fi șlefuite, lustruite, vopsite și imprimate flexo.

Caracteristicile tehnice și proprietățile carbonului

Popularitatea plasticului din fibră de carbon se explică prin caracteristicile sale unice de performanță, care sunt obținute prin combinarea materialelor cu proprietăți complet diferite într-un singur compozit - fibra de carbon ca bază portantă și ca liant.

Elementul de armare comun tuturor tipurilor de fibră de carbon sunt fibrele de carbon cu grosimea de 0,005-0,010 mm, care funcționează bine în tensiune, dar au rezistență scăzută la încovoiere, adică sunt anizotrope, puternice doar într-o singură direcție, deci utilizarea lor. se justifică doar sub forma unei pânze.

În plus, întărirea poate fi realizată cu cauciuc, care dă o nuanță gri fibrei de carbon.

Carbonul sau fibra de carbon se caracterizează prin rezistență ridicată, rezistență la uzură, rigiditate și greutate redusă în comparație cu oțelul. Densitatea sa este de la 1450 kg/m³ la 2000 kg/m³. Caracteristicile tehnice ale fibrei de carbon pot fi observate în caracteristicile de densitate, punct de topire și rezistență.

Un alt element folosit pentru armare împreună cu firele de carbon este . Acestea sunt aceleași fire galbene care pot fi văzute în unele tipuri de fibră de carbon. Unii producători lipsiți de scrupule trec din fibre de sticlă colorate, fibre de viscoză vopsite, fibre de polietilenă ca Kevlar, a căror aderență la rășini este mult mai slabă decât cea a fibrei de carbon, iar rezistența la tracțiune este de câteva ori mai mică.

Kevlar este un nume de marcă american pentru o clasă de polimeri aramid înrudiți cu poliamide și lavsan. Acest nume a devenit deja un substantiv comun pentru toate fibrele acestei clase. Armătura crește rezistența la sarcinile de încovoiere, astfel încât este utilizată pe scară largă în combinație cu fibra de carbon.

Cum sunt fabricate fibrele de carbon?

Fibrele formate din cele mai fine filamente de carbon se obțin prin tratament termic în aer, adică oxidarea, a filamentelor polimerice sau organice (poliacrilonitril, fenolic, lignină, viscoză) la o temperatură de 250 ° C timp de 24 de ore, adică practic carbonizare lor. Așa arată un filament de carbon la microscop după carbonizare.

După oxidare, are loc carbonizarea - încălzirea fibrei în azot sau argon la temperaturi de la 800 la 1500 °C pentru a construi structuri similare cu moleculele de grafit.

Apoi grafitizarea (saturarea cu carbon) se realizează în același mediu la o temperatură de 1300-3000 °C. Acest proces poate fi repetat de mai multe ori, îndepărtand fibra de grafit de azot, crescând concentrația de carbon și făcând-o mai puternică. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât fibra este mai puternică. Acest tratament crește concentrația de carbon din fibră la 99%.

Tipuri de fibre de carbon. Pânză

Fibrele pot fi scurte, tăiate, lornumit„capsate” sau pot exista fire continue pe bobine.Acestea pot fi câlți, fire, roving, care sunt apoi folosite pentru a face țesături și benzi țesute și nețesute. Uneori, fibrele sunt așezate într-o matrice polimerică fără întrețesere (UD).

Deoarece fibrele funcționează bine la tensiune, dar slab la îndoire și compresie, utilizarea ideală a fibrei de carbon este să o folosești sub formă de țesătură de carbon. Se obține prin diverse tipuri de țesere: în țesătură, mată etc., care poartă denumirile internaționale Plain, Twill, Satin. Uneori, fibrele sunt pur și simplu interceptate în cruce cu cusături mari înainte de a fi umplute cu rășină. Caracteristicile tehnice corecte ale fibrei și tipul de țesut pentru fibra de carbon sunt foarte importante pentru obținerea fibrei de carbon de înaltă calitate.

Rășinile epoxidice sunt cel mai adesea folosite ca bază de susținere, în care țesătura este așezată strat cu strat, cu o schimbare a direcției de țesere, pentru a distribui uniform proprietățile mecanice ale fibrelor orientate. Cel mai adesea, 1 mm de grosime a foii de carbon conține 3-4 straturi.

Avantajele și dezavantajele fibrei de carbon

Prețul mai mare al carbonului în comparație cu fibra de sticlă și fibra de sticlă se explică prin tehnologia în mai multe etape, mai complexă, consumatoare de energie, rășini scumpe și echipamente mai scumpe (autoclavă). Dar rezistența și elasticitatea sunt, de asemenea, mai mari, împreună cu multe alte avantaje incontestabile:

• 40% mai ușor decât oțelul, 20% mai ușor decât aluminiul (1,7 g/cm3 - 2,8 g/cm3 - 7,8 g/cm3),
• carbonul din carbon și kevlar este puțin mai greu decât carbonul și cauciucul, dar mult mai puternic, iar la impact se sparge, se sfărâmă, dar nu se sfărâmă în fragmente,
• rezistență ridicată la căldură: carbonul își păstrează forma și proprietățile până la o temperatură de 2000 ○C.
• are proprietăți bune de amortizare a vibrațiilor și capacitate termică,
• rezistență la coroziune,
• rezistență ridicată la tracțiune și limită elastică ridicată,
• estetică și decorativitate.

Dar, în comparație cu piesele din metal și fibră de sticlă, piesele din carbon au dezavantaje:

• sensibilitate la impacturi precise,
• dificultate de restaurare în cazul așchiilor și zgârieturilor,
• decolorare, decolorare sub influența luminii solare, acoperit cu lac sau email pentru protecție,
• proces lung de fabricație,
• în locurile de contact cu metalul, începe coroziunea metalului, astfel încât inserțiile din fibră de sticlă sunt fixate în astfel de locuri,
• Dificultate în reciclare și reutilizare.

Cum se face carbonul

Există următoarele metode principale pentru fabricarea produselor din fibră de carbon.

1. Metoda de apăsare sau „umedă”.

Pânza este așezată într-o matriță și impregnată cu rășină epoxidică sau poliesterică. Excesul de rășină este îndepărtat fie prin formare în vid, fie prin presiune. Produsul este îndepărtat după polimerizarea rășinii. Acest proces poate avea loc fie în mod natural, fie accelerat prin încălzire. De obicei, acest proces are ca rezultat foi de fibră de carbon.

2. Turnare

Un model de produs (matrice) este realizat din ipsos, alabastru și spumă poliuretanică, pe care este așezată o țesătură impregnată cu rășină. La rularea cu role, compozitul este compactat și excesul de aer este îndepărtat. Apoi, fie polimerizarea accelerată și întărirea se efectuează într-un cuptor, fie natural. Această metodă se numește „uscat”, iar produsele fabricate din ea sunt mai puternice și mai ușoare decât cele realizate prin metoda „umedă”. Suprafața unui produs realizat prin metoda „uscata” este striată (dacă nu este lăcuită).

Această categorie include și turnarea din semifabricate de tablă - preimpregnate.

Pe baza capacității lor de a polimeriza cu creșterea temperaturii, rășinile sunt împărțite în „rece” și „fierbinte”. Acestea din urmă sunt folosite în tehnologia preimpregnată, atunci când produsele semifabricate sunt realizate sub formă de mai multe straturi de fibră de carbon acoperite cu rășină. În funcție de marca de rășină, acestea pot fi depozitate până la câteva săptămâni în stare nepolimerizată, stratificate cu folie de plastic și trecute între role pentru a îndepărta bulele de aer și excesul de rășină. Uneori, preimpregnatele sunt păstrate în frigidere. Înainte de turnarea produsului, piesa de prelucrat este încălzită, iar rășina devine din nou lichidă.

3. Înfășurare

Firul, banda, materialul sunt înfășurate pe un semifabricat cilindric pentru fabricarea țevilor de carbon. Rășina se aplică strat cu strat cu o perie sau o rolă și se usucă în principal în cuptor.

În toate cazurile, suprafața de aplicare este lubrifiată cu agenți de îndepărtare pentru îndepărtarea ușoară a produsului rezultat după întărire.

Fibră de carbon DIY

Produsele pe bază de fibră de carbon pot fi modelate singur, care a fost folosită de multă vreme cu succes în repararea bicicletelor, echipamentelor sportive și tuning-ul auto. Capacitatea de a experimenta umpluturi cu rășină și gradul de transparență a acestuia oferă un câmp larg de creativitate pentru fanii tuningului automat din fibră de carbon. Puteți citi mai multe despre principalele metode de fabricare a pieselor din carbon.

După cum urmează din tehnologia descrisă mai sus, pentru turnare este necesar:

• forma matriceala,
• foi de carbon,
• lubrifiant pentru matriță pentru îndepărtarea ușoară a piesei de prelucrat finite,
• răşină.

De unde pot lua fibra de carbon? Taiwan, China, Rusia. Dar în Rusia se referă la „țesături structurale de înaltă rezistență pe bază de fibră de carbon”. Dacă găsești o cale de intrare în întreprindere, atunci ești foarte norocos. Multe companii oferă kituri gata făcute din fibră de carbon pentru mașini și motociclete, inclusiv fragmente din fibră de carbon și rășină.

70% din piața globală a țesăturilor de carbon este produsă de mărci mari taiwaneze și japoneze: Mitsubishi, TORAY, TOHO, CYTEC, Zoltec etc.

În termeni generali, procesul de fabricare a fibrei de carbon cu propriile mâini arată astfel:

1. Forma este lubrifiată cu antiadeziv.
2. După ce se usucă, se aplică un strat subțire de rășină, pe care fibra de carbon este rulată sau presată pentru a elibera bulele de aer.
3. Apoi se aplică un alt strat de rășină de impregnare. Se pot aplica mai multe straturi de tesatura si rasina, in functie de parametrii necesari ai produsului.
4. Rășina se poate polimeriza în aer. Acest lucru se întâmplă de obicei în 5 zile. Puteți plasa piesa de prelucrat într-un dulap de încălzire încălzit la o temperatură de 140 - 180 ◦C, ceea ce va accelera semnificativ procesul de polimerizare.

Apoi produsul este scos din matriță, șlefuit, lustruit, lăcuit, gelcoated sau vopsit.

Sperăm că ați găsit un răspuns cuprinzător la întrebarea „Ce este carbonul”?

Irina Khimich, consultant tehnic

Industriile avansate și construcțiile au stăpânit recent multe tehnologii fundamental noi, dintre care majoritatea sunt asociate cu materiale inovatoare. Un utilizator obișnuit ar putea observa manifestarea acestui proces în exemplul materialelor de construcție cu includerea compozitelor. De asemenea, în industria auto, sunt introduse elemente de carbon pentru a îmbunătăți performanța mașinilor sport. Și acestea nu sunt toate domeniile în care sunt folosite materiale plastice armate cu fibră de carbon. Baza pentru această componentă este fibrele de carbon, a căror fotografie este prezentată mai jos. De fapt, unicitatea și răspândirea activă a compozitelor de nouă generație constă în calitățile lor tehnice și fizice de neegalat.

Tehnologia de recepție

Pentru producerea materialului se folosesc materii prime de origine naturală sau organică. În plus, ca rezultat al prelucrării speciale, din piesa originală rămân doar atomii de carbon. Principala forță de influență este temperatura. Procesul tehnologic presupune efectuarea mai multor etape de tratament termic. În prima etapă, oxidarea structurii primare are loc în condiții de temperatură de până la 250 °C. În etapa următoare, producția de fibre de carbon trece la procedura de carbonizare, în urma căreia materialul este încălzit într-un mediu cu azot la temperaturi ridicate până la 1500 °C. În acest fel, se formează o structură asemănătoare grafitului. Întregul proces de fabricație este finalizat printr-un tratament final sub formă de grafitizare la 3000 °C. În această etapă, conținutul de carbon pur în fibre ajunge la 99%.

Unde se folosește fibra de carbon?

Dacă în primii ani de popularizare materialul a fost folosit exclusiv în domenii de înaltă specializare, astăzi are loc o extindere a producției în care se folosește această fibră chimică. Materialul este destul de plastic și eterogen în ceea ce privește capacitățile de exploatare. Cu o mare probabilitate, domeniile de aplicare a unor astfel de fibre se vor extinde, dar tipurile de bază de prezentare a materialului pe piață au prins deja contur. În special, putem remarca industria construcțiilor, medicina, fabricarea de echipamente electrice, electrocasnice etc. În ceea ce privește domeniile de specialitate, utilizarea fibrelor de carbon este încă relevantă pentru producătorii de aeronave, electrozi medicali și

Forme de fabricație

In primul rand este vorba despre produse textile termorezistente, dintre care putem evidentia tesaturi, fire, tricotaje, fetru etc. O directie mai tehnologica este productia de compozite. Poate că acesta este cel mai larg segment în care fibra de carbon este prezentată ca bază pentru produse pentru producția de masă. În special, este vorba de rulmenți, componente rezistente la căldură, piese și diverse elemente care funcționează în medii agresive. Compozitele sunt destinate în principal pieței auto, cu toate acestea, industria construcțiilor este, de asemenea, destul de dispusă să ia în considerare noi propuneri de la producătorii acestei fibre chimice.

Proprietățile materialelor

Specificul tehnologiei de obținere a materialului și-a pus amprenta asupra calităților de performanță ale fibrelor. Ca urmare, rezistența termică ridicată a devenit principala trăsătură distinctivă a structurii unor astfel de produse. Pe lângă efectele termice, materialul este și rezistent la medii chimice agresive. Adevărat, dacă oxigenul este prezent în timpul procesului de oxidare atunci când este încălzit, acest lucru are un efect dăunător asupra fibrelor. Dar rezistența mecanică a fibrei de carbon poate concura cu multe materiale tradiționale care sunt considerate solide și rezistente la deteriorare. Această calitate este deosebit de pronunțată la produsele din carbon. O altă proprietate care este solicitată în rândul tehnologilor diferitelor produse este capacitatea de absorbție. Datorită suprafeței sale active, această fibră poate fi considerată un sistem catalitic eficient.

Producătorii

Liderii pe segment sunt companii americane, japoneze și germane. Tehnologiile rusești în acest domeniu practic nu s-au dezvoltat în ultimii ani și se bazează încă pe evoluțiile din vremurile URSS. Astăzi, jumătate din fibrele produse în lume sunt produse de companiile japoneze Mitsubishi, Kureha, Teijin etc. Cealaltă parte este împărțită de germani și americani. Astfel, pe partea SUA, Cytec acționează, iar în Germania, fibra de carbon este produsă de SGL. Nu cu mult timp în urmă, compania taiwaneză Formosa Plastics a intrat pe lista liderilor în acest domeniu. În ceea ce privește producția internă, doar două companii sunt angajate în dezvoltarea compozitelor - Argon și Khimvolokno. În același timp, realizări semnificative au fost realizate în ultimii ani de către antreprenorii din Belarus și Ucraina, care explorează noi nișe pentru utilizarea comercială a materialelor plastice armate cu fibră de carbon.

Viitorul fibrelor de carbon

Deoarece unele tipuri de materiale plastice armate cu fibră de carbon vor face posibilă în viitorul apropiat producerea de produse care își pot păstra structura originală timp de milioane de ani, mulți experți prevăd o supraproducție a unor astfel de produse. În ciuda acestui fapt, companiile interesate continuă să alerge pentru upgrade tehnologice. Și în multe privințe acest lucru este justificat, deoarece proprietățile fibrelor de carbon sunt cu un ordin de mărime superioare celor ale materialelor tradiționale. Este suficient să vă amintiți puterea și rezistența la căldură. Pe baza acestor avantaje, dezvoltatorii explorează noi domenii de dezvoltare. Introducerea materialului va acoperi cel mai probabil nu numai zone specializate, ci și zone apropiate consumatorului de masă. De exemplu, elementele convenționale din plastic, aluminiu și lemn pot fi înlocuite cu fibră de carbon, care va depăși materialele convenționale într-o serie de calități de performanță.

Concluzie

Mulți factori împiedică utilizarea pe scară largă a fibrelor chimice inovatoare. Unul dintre cele mai semnificative este costul ridicat. Deoarece fibra de carbon necesită utilizarea echipamentelor de înaltă tehnologie pentru producție, nu orice companie își poate permite să o producă. Dar acesta nu este cel mai important lucru. Cert este că nu în toate domeniile producătorii sunt interesați de schimbări atât de radicale în calitatea produsului. Astfel, în timp ce crește durabilitatea unui element de infrastructură, un producător nu poate efectua întotdeauna o actualizare similară pe componentele adiacente. Rezultatul este un dezechilibru care anulează toate realizările noilor tehnologii.

Secolul XXI este plin de inovații, iar industria construcțiilor nu face excepție.

Unul dintre cele mai noi și din ce în ce mai populare materiale - fibra de carbon - și-a luat locul cuvenit, înlocuind parțial fibra de sticlă și materialele de armare similare.

Țesătură din carbon: caracteristici și caracteristici

Strict vorbind, fibra de carbon nu este o invenție a acestui secol. A fost folosit de mult timp în producția de avioane și rachete, dar omul obișnuit este familiarizat cu acest material sub formă de undițe de pescuit din fibră de carbon și Kevlar. După ce a trecut printr-o etapă lungă de stăpânire și îmbunătățire a tehnologiei, industria a devenit în sfârșit pregătită să furnizeze țesături de carbon altor industrii, inclusiv construcții.

Caracteristica principală a fibrelor de carbon este rezistența lor specifică ridicată la tracțiune în raport cu propria greutate. Produsele armate cu fibră de carbon păstrează cea mai mare rezistență la tracțiune cunoscută, în timp ce din punct de vedere al consumului de material și al greutății totale sunt mult mai profitabile decât oțelul, ceea ce este obișnuit astăzi.

În forma sa originală, fibra de carbon este o microfibră subțire care poate fi țesută în fire, care la rândul lor pot fi țesute în pânză de orice dimensiune. Datorită orientării corecte a moleculelor și conexiunii lor puternice, se obține o astfel de rezistență ridicată. În caz contrar, fibrele servesc pur și simplu ca armătură pentru orice tip de umplutură structurală, de la rășini epoxidice până la beton.

Una dintre cele mai pronunțate caracteristici ale fibrei de carbon este capacitatea sa mare de sorbție. Avantajul utilizării fibrei de carbon pentru a întări elementele de finisare interioară este că carbonul nu permite impurităților naturale, coloranților sau solvenților să pătrundă în mediul aerian al spațiilor rezidențiale. În același timp, procesele de sorbție au loc absolut inofensiv pentru fibra în sine.

Beneficiile utilizării

În general, două proprietăți ale fibrei de carbon sunt interesante pentru construcție. Prima - armătura structurală versatilă - este utilizată pentru a conferi materialului o duritate sporită și o rezistență la compresiune. Structura este întărită cu fibre de 5–10 microni grosime cu diferite lungimi de fibre. Este logic să se întărească structural suprafețele de finisare și structurile de susținere ale clădirilor.

Al doilea scop al fibrelor de carbon în industria construcțiilor - armătura încorporată - este realizat de fibre primare prelucrate suplimentar, care iau forma de pânză, roving, fire, frânghii și tije armate cu rășini polimerice. În acest caz, fibra de carbon nu întărește umplutura în sine, ci servește ca o bază fiabilă, rezistentă la rupere pentru aceasta.

Dar care sunt beneficiile fibrelor de carbon și de ce ar trebui să fie preferate materialelor mai puțin exotice? Să începem cu faptul că din punct de vedere al proprietăților fizice și chimice, cel mai apropiat concurent al fibrei de carbon este fibra de sticlă, care este destul de răspândită sub formă de fibră de sticlă pentru lucrările de tencuieli interioare. Cu toate acestea, sticla are o rezistență la tracțiune mult mai mică și este mai grea, în timp ce polimerul de carbon nu este doar puternic, dar aderă și mult mai bine la materialul solid din jur datorită aderenței sale intrinseci ridicate.

Placările și structura armate în acest fel sunt, de asemenea, caracterizate de rezistență crescută la forfecare și la torsiune, care a fost întotdeauna o problemă semnificativă pentru oțel, sticlă și alte materiale sintetice.

Cu toate acestea, nu este fără complicații. În special, la finisarea interioară a clădirilor, se pune problema siguranței la foc a fibrei de carbon. În prezența oxigenului, acesta arde deja la temperaturi de aproximativ 350–400 °C, dar fiind „conservat” într-un mediu fără aer, carbonul își păstrează proprietățile chiar și atunci când este încălzit peste 1700 °C. Rezistența mai mare la căldură este garantată de fibre și derivații săi acoperiți cu diferite tipuri de carburi - acest lucru trebuie luat în considerare atunci când alegeți un material pentru lucrările de finisare.

Aplicare în lucrări de finisare

O gamă largă de materiale de finisare decorative necesită o bază care nu este absolut susceptibilă la crăpare. Aceasta include pictura acrilică, pardoseli polimerice, tencuieli venețiane și alte compoziții subțiri și fragile.

Dacă această problemă nu este deosebit de acută pentru pereții falși din gips-carton, atunci alte materiale necesită o abordare specială datorită expansiunii liniare mai pronunțate. De exemplu, să luăm întărirea și izolarea îmbinărilor învelișului cu un singur strat din OSB. Aproape orice chit sau adeziv se va sfărâma chiar în interiorul cusăturii în decurs de un an sau doi.

Astfel de îmbinări trebuie umplute cu adeziv polimeric durabil, apoi acoperiți marginile adiacente cu 25-30 mm cu o bandă de fire subțiri de carbon și acoperiți din nou cu un strat de umplutură, netezind cu grijă sigiliul cu o spatulă.

În majoritatea cazurilor, o astfel de prelucrare nu necesită nivelarea ulterioară a suprafeței. Învelișul își asumă rezistență monolitică, iar suprasolicitarile structurale rezultate sunt complet compensate de proprietățile OSB.

Un principiu similar poate fi aplicat la finisarea nivelării pereților tencuiți cu chit acrilic. În acest caz, fibra de carbon este liderul incontestabil în conferirea rezistenței la impact și a rezistenței la crăpare. Instalarea se realizează prin analogie cu fibra de sticlă:

1. În primul rând, acoperire subțire continuă a suprafeței.
2. Apoi așezați pânza și neteziți-o.
3. După care puteți începe imediat alinierea finală.

Pânza nu se arată în niciun fel asupra aspectului suprafeței finisate, nici înainte de uscarea compoziției, nici după.

Folosind fibra de carbon

Creșterea rezistenței elementelor portante ale clădirilor, turnate pe șantier sau într-o fabrică, este posibilă prin adăugarea de fibră de carbon la compoziția de umplutură lichidă. Fibra de carbon poate fi deja achiziționată în cantități destul de mari, ceea ce va reduce grosimea pereților, stâlpilor și a altor elemente ale unei structuri de beton care suferă sarcini compresive axiale verticale. Datorită acestui fapt, se eliberează mult spațiu pentru izolarea structurală sau izolarea structurilor.

Acest material va fi deosebit de interesant pentru fanii fundațiilor de grătar, unde munca firului de carbon este complet vizuală. O coloană care menține o rezistență la compresiune de 12–15 tone, ținând cont de toate marjele de siguranță recomandate, are o grosime de aproximativ 80 mm. În interiorul acestuia există doar două fire de armătură polimerică, iar firele de carbon sunt așezate pe celelalte două părți.

Câtă fibră de carbon este necesară pentru armarea betonului? Deloc, doar 0,05–0,12% din masa produselor finite din beton. Concentrația poate fi mai mare dacă vorbim, de exemplu, de structuri hidraulice sau ferme de pardoseală din beton.

Sisteme de armare exterioare

Structura, întărită cu fibră de carbon, este atât de puternică încât poate fi folosită chiar și ca armare a centurii pentru elementele structurilor puternic încărcate. De la construcția de carcasă înaltă până la structurile de cadru prefabricate, centura de armare externă oferă o rezistență fără precedent la suprasarcinile operaționale.

Concluzia este că miezul elementului în sine, care conține armătură încorporată, este turnat ca de obicei, dar cu un strat de protecție minim de beton pe laterale. După îndepărtarea cofrajului, produsul, fie că este o coloană sau o centură de armare, este înfășurat cu un strat de țesătură de carbon sau fir gros și apoi umplut cu beton de nisip care conține fibre. Această abordare elimină necesitatea de a utiliza beton greu de granit, moștenind în același timp pe deplin caracteristicile de rezistență. În plus, chiar și un strat minim de beton armat cu carbon reduce semnificativ coroziunea armăturii încorporate.

Un caz special de armătură exterioară poate fi numit îmbinări de lipire cu clapete sau bandă din fibră de carbon, țesătură de carbon cu impregnare însoțitoare cu rășini epoxidice. O astfel de conexiune demonstrează o rezistență de trei ori mai mare decât una convențională, ceea ce este de neprețuit pentru sistemele de căpriori și în special pentru atașarea fermelor la Mauerlat.

Materiale din carbon și materiale din fibre carbonizate. Țesături structurale din carbon 3k, 6k, 12k, 24k, 48k, producție și furnizare. Țesături izolatoare de carbon. pentru protecția termică a diferitelor echipamente, inclusiv ecrane și perdele de protecție. Benzi de carbon, inclusiv benzi de carbon din folie. Snururi rezistente la căldură împletite din carbon. Filamente de carbon, producție și furnizare.

Informații generale despre fibra de carbon

Multe fibre polimerice sunt potrivite pentru producerea fibrei de carbon. Întreprinderile grupului de producție tehnică IFI folosesc fibre de poliacrilonitril (PAN) pentru a produce fibre de carbon. În această secțiune a site-ului, vom lua în considerare doar două tipuri de fibră de carbon și produse realizate din acestea. Nu luăm în considerare fibrele grafitizate, deoarece aceste produse au o secțiune separată pe site-ul nostru.
Și astfel, în funcție de caracteristicile fizice, fibra de carbon este împărțită în fibre de carbon (carbon) de înaltă rezistență și fibre de carbon de uz general (carbonizate).

Cele două tipuri de fire sunt foarte diferite ca aspect. În fotografia din dreapta, sub numărul 1, firul este realizat din fibră de carbon de înaltă tenacitate 12k, adică un fir format din 12.000 de filamente continue. Numerotat 2, fire carbonizate pentru uz general. Acesta este un fir carbonizat răsucit format din două sau mai multe fibre cu o lungime de la 25 mm la 100 mm.

Este un fir de carbon (carbonizat) de uz general care este utilizat pentru producerea de garnituri de gaze de carbon.

Fibre de carbon carbonizate

Fibra carbonizată este produsă în două etape principale:

1. Fibra PAN este oxidată la o temperatură de +150°C ~ +300°C.

2. Fibra PAN oxidată este carbonizată într-un mediu cu azot la o temperatură de +1000°C ~ +1500°C

Fibra carbonizată de uz general este utilizată în principal pentru a produce produse și produse de izolare termică, cum ar fi țesături, benzi și cabluri. Țesăturile carbonizate sunt folosite pentru izolarea la temperaturi înalte. Este o protecție termică excelentă în diverse aplicații industriale. Țesătura carbonizată este utilizată ca material de amortizare sau ca înfășurare pentru elemente structurale, conducte etc. Țesătura carbonizată este folosită sub formă de ecrane și perdele de protecție. Produsele din fibra carbonizata functioneaza la temperaturi de la -100°C la +450°C.

Țesăturile carbonizate sunt un înlocuitor modern excelent pentru țesăturile din fibră de sticlă. Spre deosebire de produsele din fibră de sticlă, țesăturile carbonizate nu provoacă iritarea membranei mucoase, nu provoacă mâncărimi ale pielii, țesăturile carbonizate, cordoanele, benzile sunt complet inofensive pentru oameni. Conținutul de carbon din fibrele carbonizate este de până la 90%. Fibrele carbonizate au o rezistență chimică bună, sunt funcționale în aproape toate mediile, cu excepția acizilor foarte concentrați, printre care: nitric (nitric), ortofosforic (ortofosforic), sulfuric (sulfuric), sulfuros (sulfuros), clorhidric (clorhidric), oxalic ( oxalic) și în alte medii, a căror valoare pH este mai mică de 2, adică pH-ul

Fibre de carbon de carbon

Pentru a obține fibre de carbon cu modul înalt, fibrele carbonizate sunt supuse unui tratament termic la o temperatură de aproximativ +2500°C. Fibra de carbon este folosită pentru a produce fire speciale cu rezistență crescută, care este folosită pentru producerea de articole și produse speciale. Una dintre principalele valori care caracterizează firele de carbon (carbon) este coeficientul k, care exprimă numărul de fibre elementare continue din fir. 1k=1000 fibre. Cele mai comune fibre sunt 1k, 3k, 6k, 12, 24k și 48k. Coeficientul k este folosit pentru a desemna numai fibrele de carbon; proprietățile și caracteristicile fibrelor carbonizate de uz general sunt descrise de alți parametri.

Unul dintre principalele produse realizate din fibră de carbon cu modul înalt este țesătura structurală de carbon. Țesăturile din carbon (carbon) sunt folosite pentru a consolida materialele compozite în producția de materiale plastice armate cu fibră de carbon. Materialele plastice din fibră de carbon pe bază de rășini și țesătură de carbon sunt foarte rezistente la coroziune și diferite tipuri de deformare, permițând producerea de produse foarte complexe cu un coeficient de dilatare liniar practic zero. Materialele plastice armate cu fibră de carbon reduc greutatea structurii cu o medie de 30%. În plus, fibra de carbon este un material conductiv.
Pe lângă țesături, benzi speciale, snururi, hârtie și alte produse pentru multe industrii sunt fabricate din fibre de carbon cu modul înalt.

Țesătură de carbon carbonizat RK-300

Țesătura de carbon carbonizat RK-300 este utilizată ca izolație la temperaturi înalte. Este o protecție termică excelentă într-o varietate de aplicații industriale și poate fi folosit ca material de amortizare sau ca înfășurare, precum și sub formă de ecrane și perdele de protecție.

Țesătura carbonizată RK-300 este un înlocuitor modern pentru fibra de sticlă și alte țesături termoizolante, inclusiv azbest. Spre deosebire de fibra de sticlă, țesătura carbonizată nu irită membranele mucoase ale tractului respirator și nu provoacă mâncărimi ale pielii. În comparație cu țesătura de azbest, țesătura carbonizată RK-300 este complet sigură pentru oameni; în plus, are o durată de viață incomparabil mai lungă, rezistență chimică excelentă și posibilitatea de utilizare repetată datorită proprietăților sale unice.

Opțiuni:

Latimea lamei: 1000 mm

Grosime: 1,6 mm ~ 5,0 mm

Densitate: 520~560 g/m²

Țesătură: simplu

Atenţie: Dragi colegi, dragi parteneri! Toate produsele și produsele din fibră de carbon carbonizată pot fi fabricate din fibră de carbon de înaltă rezistență și modul înalt. De asemenea, la cerere, se poate produce tesatura termoizolatoare RK-300 din fibra de carbon cu modul inalt - tesatura RK-300H. Parametrii țesăturii din fibră de carbon RK-300H. Latimea lamei: 1000mm~1500mm; Grosime: 1.0mm~6.0mm; Densitate: g/m? in functie de grosime; Temperatura de functionare: -100°С +1200°С

Țesătură din carbon carbonizat cu acoperire din aluminiu cu o singură față RK-300AF

Țesătura carbonizată cu carbon RK-300AF este o izolație termică industrială modernă, extrem de fiabilă. Un înlocuitor excelent pentru țesăturile din fibră de sticlă și azbest. Spre deosebire de țesăturile din fibră de sticlă și azbest, țesăturile carbonizate sunt complet inofensive.

Aplicarea unilaterală a aluminiului pe materialul carbonizat îi conferă proprietăți de izolare termică și mai bune. Stratul de aluminiu de pe material este un ecran termic care reflectă temperatura ridicată dacă materialul este folosit ca perdea termică. În același timp, atunci când se folosește RK-300AF ca material termoizolant înfășurat, stratul de aluminiu asigură menținerea unei temperaturi stabile în interiorul sistemului izolat.

Opțiuni:

Latimea lamei: 1000 mm

Grosime: 1,6 mm ~ 5,0 mm

Densitate: 520~560gsm?

Temperatura de functionare: -100°С +450°С

Țesătură: simplu

Atenţie: Textil RK-300HAF

Bandă de carbon carbonizat

Benzile termoizolante din fibră de carbon carbonizată sunt un înlocuitor excelent și modern pentru benzile de azbest și benzile de sticlă. Benzile de carbon sunt semnificativ superioare benzilor de azbest și benzilor din fibră de sticlă în ceea ce privește proprietățile fizice și mecanice și au, de asemenea, o gamă mai largă de rezistență chimică. În plus, benzile carbonizate sunt complet sigure pentru oameni și ecologice. Benzile carbonizate sunt utilizate pentru izolarea termică a trunchiurilor de cabluri, elementelor instrumentelor și mașinilor, conductelor și altor sisteme și echipamente care funcționează la temperaturi de până la +450°C.

Producem 2 tipuri de benzi carbonizate:

Banda RK-300T este o bandă de carbon carbonizat fără acoperire.

Banda RK-300TAF este o bandă de carbon carbonizat cu un strat subțire de aluminiu aplicat pe o parte.

Opțiuni:

• Lățimea lamei: 5,0 mm ~ 1000 mm
• Grosime: 1,6 mm ~ 5,0 mm
• Densitate: 520~560gsm?
• Temperatura de functionare: -100°С +450°С
• Țesătură: simplu

Panglici RK-300THAF și RK-300TH fabricat din fibră de carbon de înaltă rezistență și modul înalt. Temperatura de functionare: -100°C +1200°C.

Snur din carbon, împletit RK-300RS

Cordurile de carbon sunt fabricate atât din fibră de carbon carbonizată de uz general, cât și din fibră de carbon de carbon cu modul înalt. Snururile sunt realizate cu secțiuni transversale rotunde și pătrate folosind metoda de țesut. Snururile de carbon pot fi realizate folosind metoda de împletitură prin împletire, precum și folosind împletirea cu miez cu un singur strat sau cu mai multe straturi. În producția de corzi, pentru a obține proprietățile necesare produsului final, împreună cu firele de carbon, pot fi folosite și alte tipuri de fire, inclusiv fire ceramice, aramid și fibră de sticlă.

Snururile de carbon sunt folosite ca etanșări ignifuge, rezistente la căldură și rezistente la căldură în multe aplicații industriale. Corzile de carbon sunt semnificativ superioare produselor similare fabricate din alte tipuri de fibre în aproape toți indicatorii fizici, mecanici și tehnici; în plus, cablurile din fibră de carbon cu modul înalt sunt complet inerte din punct de vedere chimic, indicele lor de pH acid este în intervalul 0. ~14, ceea ce permite utilizarea lor în medii orice acizi concentrați și alcalii.

De asemenea, spre deosebire de cordoanele din fibra de sticla, care emit praf fin de sticla care irita mucoasele ochilor, sinusurilor, palatului si provoaca mancarimi ale pielii, cordoanele de carbon sunt complet inofensive. Sarcina de rupere a cablurilor din fibră de carbon cu modul înalt este de departe cea mai bună.

Snururile de carbon servesc, de asemenea, ca bază pentru producerea de garnituri de glande cu proprietăți unice pentru utilizare în aproape toate tipurile de industrie.

Opțiuni:

• Temperatura de lucru: +280°C~+1200°C
• Dimensiuni secțiuni: O4mm ~ O50.0mm și 4.0mmx4.0mm până la 70.0mmx70.0mm

Țesături de construcție din carbon

Țesăturile structurale din carbon sunt fabricate din fire de fibră de carbon cu modul înalt. În producția de țesături de construcție din carbon, se folosesc fire cu coeficientul de 1k, 3k, 6k, 12, 24k și 48k, unde k este numărul de fibre elementare continue din fir. 1k=1000 fibre.

Domeniul principal de aplicare a țesăturilor din fibră de carbon cu modul înalt este ca strat de întărire în producția de materiale compozite rezistente la căldură, rezistente chimic, precum și materiale de umplutură în producția de materiale plastice din fibră de carbon.

Țesăturile din fibră de carbon sunt realizate din diferite tipuri de țesere, în funcție de scopul lor ulterioar de utilizare. Există trei tipuri principale de țesături de țesături de carbon:

• Cea mai comună țesătură este țesătura simplă, este descrisă astfel: 1/1. La țeserea simplă, fiecare fir de urzeală este împletit cu un fir de bătătură, unul după altul. Acest tip de țesut oferă cea mai bună rezistență țesăturii.
• Țesătură din satin. Această metodă de țesut este descrisă după cum urmează: 4/1, 5/1 - 1 fir de bătătură se suprapune cu 4, 5 fire de urzeală. Țesăturile realizate folosind metoda țesăturii din satin sunt cele mai puțin durabile, astfel încât aceste țesături sunt făcute foarte dense. Deoarece firele de urzeală și bătătură se îndoaie rar în țesutul din satin, suprafața acestor țesături este uniformă și netedă.
• Metoda de țesut twill sau twill. Acest tip de țesut este descris astfel: 2/1, 2/2, 3/1, 3/2... - numărul de fire de urzeală acoperite de numărul de fire de bătătură. Țesutul twill este ușor de identificat vizual prin dungi oblice pe suprafața țesăturii.

Tabelul de mai jos prezintă principalele caracteristici ale țesăturilor standard din carbon. Fibra de carbon pentru aceste țesături este derivată din fibre de poliacrilonitril (PAN).

Marca de material	Conținut de carbon	Modulul elastic E, GPa	alungire, %	Densitate liniară, g/1000m	Densitate, 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- Modulul Young sau modulul de elasticitate - un coeficient care caracterizează rezistența unui material la tracțiune și compresie în timpul deformării elastice. Pentru claritate, adăugăm că modulul de elasticitate E pentru oțel este de la 195 GPa la 205 GPa, iar pentru fibra de sticlă de la 95 GPa la 100 GPa. Modulul elastic al fibrei de carbon grafitizate este de până la 677 GPa, în timp ce firul de tungsten are un coeficient E de 420 GPa.

Parametrii țesăturilor structurale standard din fibră de carbon:

• Latime: 1000mm ~ 2000mm. Lățimea maximă la cerere este de 2000 mm.
• Grosime: 0,25 mm ~ 3,0 mm
• Densitate: 100g/m?~640g/m?
• Latimea lamei: 1000 mm
• Temperatura: până la +1200°С
• Conținut de carbon: >98,5%

Este posibil să se producă țesături din fibră de carbon cu parametri nestandard.

Lungimea înfășurării per rolă - la cerere. Țesătura este ambalată în cutii de folie și carton.

Mărci de țesături din carbon și denumirea acestora

Toate țesăturile de carbon produse de întreprinderile holdingului IFI Technical Production au literele RK în numele lor, care indică marca comercială a producătorului RK™ și indicele 300. De exemplu, țesăturile de construcție din carbon carbon fabricate din fire de 6k, adică din fire care conțin 6000 fibre continue, are denumirea RK-306. Țesătură de carbon realizată din fire de 3k sau 12k, RK-303 și respectiv RK-312.

Cerere pentru furnizarea de țesături de carbon

Dragi colegi! Puteți achiziționa țesături de carbon în orice mod convenabil pentru dvs. Oferim urmatoarele optiuni:

• Achiziționarea produselor direct de la fabrica din China. Închei un contract direct cu fabrica și lucrezi independent. Pentru a face acest lucru, trebuie să trimiteți o solicitare la următoarea adresă: Această adresă de e-mail este protejată de spamboți. Trebuie să aveți JavaScript activat pentru ao vizualiza. Vă vom trimite informații de contact, inclusiv numărul de telefon și adresa de e-mail a angajatul din fabrică responsabil cu exportul.
• Achiziționarea produselor prin reprezentanța rusă a holdingului IFI Technical Production, prin firma Rus-Kit. Tranzacția se realizează în baza unui acord de furnizare încheiat între organizația dumneavoastră și compania Rus-Kit. În acest caz, Rus-Kit își asumă toate problemele privind organizarea livrării și vămuirea mărfurilor. Pentru a face acest lucru, trebuie să trimiteți și o solicitare la adresa de e-mail: Această adresă de e-mail este protejată de spamboți, aveți nevoie de activarea JavaScript pentru ao vizualiza

Stimați colegi, dragi parteneri!: Pentru toate întrebările care vă interesează, referitoare la țesăturile carbon carbon, precum și alte produse din fibră de carbon, vă rugăm să ne contactați prin e-mail Această adresă de e-mail este protejată de spamboți. trebuie să aibă Javascript activat Pentru solicitări în engleză sau chineză, vă rugăm să utilizați adresa de e-mail Această adresă de e-mail este protejată de spamboți Trebuie să aveți Javascript activat pentru ao vizualiza

În prezent, un număr mare de fibre de carbon, variate ca scop, compoziție și proprietăți, au fost dezvoltate și industrializate. Sortimentul de marcă se bazează în primul rând pe tipul de fibre inițiale la obținerea carbonului, puritatea materiilor prime, tehnologia de prelucrare a fibrelor inițiale, temperatura finală de prelucrare (care determină perfecțiunea structurii carbonului și proprietățile acestuia), textura necesară formelor industriale de carbon și scopul acestora.Asortimentul de fibre de carbon este destul de larg și variat, care este determinat de tipul și compoziția materiei prime, capacitatea acesteia de a suferi transformări termice atunci când este încălzită și condițiile (regimuri, mediu ) pentru efectuarea de transformări termice la producerea fibrelor de carbon. Pe baza fibrelor elementare de carbon se obțin diverse forme textile, care sunt utilizate ca materiale din fibră de carbon (CFM) ca componente pentru producerea materialelor compozite sau ca materiale (produse) independente. Gama mărcii de materiale din fibră de carbon este determinată în primul rând de scopul și necesitatea acestui tip de material pentru produsele cu tehnologie modernă. Companiile producătoare de fibre de carbon, de regulă, sunt specializate în producerea mai multor tipuri de materiale din fibră de carbon, dar pe un singur tip de materie primă. De exemplu, companiile Hercules, UCC, Celanese, HITOCO, Great Lakes Carbon, Stackpole Carbon Fibers (SUA) produc CFM pe baza de fibre PAN; Tore, Toho Besoon, Nihon Kabon, Asahi Nihon Kabon faiba, Mitsubishi Reyon, Sumitomo Kagaku (Japonia). Compania Union Carbite produce CFM pe baza PAN, GC și pitch-uri. CFM bazat pe pitch-uri convenționale este produs de Kureha Kagaku (Japonia), Courtlands (Marea Britanie) și Serofim (Franța).

Proprietățile fibrelor de carbon

Proprietățile materialelor plastice armate cu fibră de carbon depind de proprietățile fibrelor de carbon, care la rândul lor sunt determinate de condițiile de piroliză a fibrelor organice (hidrat de celuloză, poliacrilonitril, fibre din smoală mezofază) utilizate în prezent ca materie primă pentru fabricarea fibrelor de carbon. .

Proprietăți mecanice. Modulul de elasticitate la tracțiune (de-a lungul fibrelor) al fibrelor de carbon de înaltă calitate și rezistență ridicată (pe baza PAN) este de 200 - 250 GPa, tipul cu modul înalt (pe baza PAN) - aproximativ 400 GPa și fibre de carbon pe bază de lichid pasi cristaline: 400 - 700 GPa. La aceeași temperatură de încălzire, fibrele de carbon pe bază de smoală de cristale lichide au un modul de elasticitate la tracțiune mai mare decât fibrele pe bază de PAN. Modulul de tracțiune de-a lungul fibrelor (modulul de rigiditate la încovoiere) scade pe măsură ce crește modulul de tracțiune de-a lungul fibrelor. Pentru fibrele de carbon pe bază de PAN este mai mare decât pentru fibrele pe bază de cristale lichide. Modulul transversal de elasticitate este afectat și de orientarea planurilor atomice în secțiunea transversală a fibrei de carbon. Rezistența la tracțiune axială a fibrelor de carbon pe bază de PAN de înaltă rezistență este de 3,0-3,5 GPa, fibrele cu alungire mare sunt ~4,5 GPa, iar fibrele cu modul înalt sunt 2,0-2,5 GPa. Procesarea la temperatură înaltă a celui de-al doilea tip de fibre produce fibre cu modul înalt, cu o rezistență la tracțiune de aproximativ 3 GPa. Rezistența fibrelor bazate pe pasii de cristale lichide este de obicei de 2,0 GPa. Valoarea teoretică a rezistenței la tracțiune a cristalelor de grafit în direcția planurilor rețelei atomice este de 180 GPa. Rezistența la tracțiune măsurată experimental a fibrelor de carbon pe bază de PAN de înaltă rezistență și modul înalt într-o secțiune de 0,1 mm lungime este de 9-10 GPa. Această valoare este 1/20 din valoarea teoretică și 1/2 din rezistența grafitului filamentar monocristale. Pentru fibrele de carbon pe bază de smoală cristalină lichidă, rezistența măsurată în mod similar este de 7 GPa. Tabelele 17.1, 17.2 prezintă proprietățile mecanice ale celor mai comune fibre de carbon.

Rezistența mai scăzută a fibrelor de carbon produse industrial se datorează faptului că nu sunt monocristale și există abateri semnificative de la regularitate în structura lor microscopică. Proprietățile fibrelor de carbon pot fi îmbunătățite semnificativ până la o alungire la rupere de 2% și o rezistență de 5 GPa și mai mult.

Tabel 17.1 - Proprietăți mecanice ale fibrei de carbon.

Caracteristică	CF bazat pe PAN			Bazat pe HC smoală cristalină lichidă
	putere mare	alungire mare	extrem de modular
Diametrul fibrei, nm
Modulul de elasticitate la tracțiune, GPa
Efort de rupere la tracțiune, GPa
Alungire la tracțiune, %
Densitate, g/cm3
Rezistență specifică, m

Tabel 17.2 - Proprietățile fizice și mecanice ale fibrelor de carbon.

Original fibră	Diametru, µm	Densitate, g/cm 3	Efort de rupere la tracțiune, MPa	Modulul de elasticitate la tracțiune, E, GPa	Forma testiculară
Poliacrilonitril					Garou continuu
Viscoză					Garou continuu

După cum se poate observa din tabele, fibrele de carbon au densitate scăzută și rezistență ridicată la tracțiune și modul elastic. În consecință, fibrele de carbon au rezistență ridicată și modul elastic specific. Cea mai caracteristică caracteristică a fibrelor de carbon este modulul lor specific ridicat de elasticitate. Acest lucru face posibilă utilizarea cu succes a fibrelor de carbon pentru materiale de armare în scopuri structurale. Comparând fibrele cu modul înalt cu fibrele cu modul scăzut de compoziție chimică similară, trebuie remarcat faptul că, odată cu creșterea modulului elastic și a densității fibrelor de carbon, volumul porilor închiși, diametrul mediu și suprafața specifică scad, iar conductivitatea electrică se îmbunătățește.

Proprietăți electrice. Creșterea modulului elastic pe măsură ce unghiul texturii scade înseamnă că structura fibrei de carbon se apropie de cea a grafitului, care are conductivitate metalică în direcția stratului hexagonal. Fibrele de carbon obținute la temperaturi nu mai mici de 1000°C au o conductivitate electrică ridicată (mai mult de 102 Ohm -1 -cm -1). Variind modulul elastic și, prin urmare, proprietățile electrice ale umpluturii de carbon, este posibilă reglarea proprietăților electrice ale materialului compozit.În procesul de transformare a fibrelor organice în fibre de carbon are loc o tranziție prin toate benzile de conducere. Fibrele originale sunt dielectrice; în timpul carbonizării, rezistența electrică scade brusc, apoi cu creșterea temperaturii de procesare peste 1000 o C, deși continuă să scadă, este mai puțin intensă. Fibrele carbonizate sunt clasificate ca semiconductori după tipul de conductivitate, în timp ce fibrele grafitizate acoperă gama de la semiconductori la conductori, apropiindu-se de acestea din urmă pe măsură ce temperatura de procesare crește. Pentru fibrele de carbon, dependența de temperatură a conductibilității este determinată de temperatura finală a prelucrării lor și, în consecință, de concentrația electronilor și mărimile cristalitelor.

Trebuie remarcat faptul că cu cât temperatura de carbonizare este mai mare, cu atât coeficientul de temperatură al conductivității electrice este mai mic. Fibrele de carbon au orificii și conductivitate electronică. Odată cu creșterea tratamentului cu temperatură, însoțită de o îmbunătățire a structurii și o creștere a numărului de electroni, intervalul de bandă de conducție scade, deci conductivitatea electrică crește, ceea ce pentru fibrele tratate la temperaturi ridicate se apropie de conductivitatea electrică a conductorilor în valoare absolută.

Proprietati termice. Una dintre manifestările caracteristicilor structurii anizotrope a fibrelor de carbon cu modul înalt este un coeficient negativ de dilatare termică liniară de-a lungul axei fibrei, care crește nivelul tensiunilor reziduale în fibrele cu modul înalt. Pentru fibra cu un modul elastic mare, coeficientul este mai mare în valoare absolută și are o valoare negativă într-un interval mai larg de temperatură. Astfel, pentru fibrele de carbon din fibră PAN (Figura 17.11), valoarea maximă (în valoare absolută) a coeficientului se observă la 0°C, iar odată cu creșterea temperaturii semnul său se schimbă în sens invers (la temperaturi peste 360°C pt. fibra cu E= 380 GPa și peste 220 °C pentru fibre cu E= 280 GPa. Trebuie remarcat faptul că curba din figura 3.11 coincide bine cu o dependență similară a coeficientului de dilatare termică a rețelei de grafit pirolitic de-a lungul axei A.

Datorită energiei lor mari de legătură C-C, fibrele de carbon rămân solide la temperaturi foarte ridicate, oferind materialului compozit rezistență la temperaturi ridicate. Rezistența la tracțiune pe termen scurt a fibrelor cu modul înalt care conține 99,7 gr. % carbon rămâne practic neschimbat în medii neutre și reducând până la 2200 °C. Nici la temperaturi scăzute nu se schimbă. Într-un mediu oxidant, rezistența fibrei de carbon rămâne neschimbată până la 450°C. Suprafața fibrei este protejată de oxidare prin acoperiri de protecție rezistente la oxigen din compuși refractari sau lianți rezistenți la căldură; Acoperirile pirolitice sunt cele mai utilizate.

Figura 17.11 - Dependența coeficientului de dilatare liniară termică

de-a lungul firului pentru fibre de carbon cu un modul de elasticitate de 380 (1)

și 280 GPa (2) de la temperatură..

Proprietăți chimice. Fibrele de carbon diferă de alte materiale de umplutură prin inerția lor chimică. Rezistența chimică a fibrelor de carbon depinde de temperatura finală de procesare, de structura și suprafața fibrei și de tipul și puritatea materiei prime. După expunerea fibrelor cu modul înalt obținute din fibra PAN la lichide agresive timp de 257 de zile la temperatura camerei, o scădere vizibilă a rezistenței la tracțiune se observă numai sub acțiunea acizilor ortofosforic, azotic și sulfuric (Tabelul 17.3).

Tabel 17.3 - Rezistența chimică în medii agresive a hidrocarburilor cu modul înalt pe baza PAN (durata expunerii 257 zile).

Reactivi	Temperatura, °C	Diametru fibre, nm	σ R , MPa	E R , GPa
Probă de fibre de control
Acid (50%):
Cărbune
Ortofosforic
Gheata cu otet
soluție de hidroxid de sodiu,

Modulul elastic al probelor se modifică numai sub influența unei soluții de acid azotic 50%. Rezistența fibrei de sticlă alcaline după expunere timp de 240 de ore în soluții de 5% de acizi sulfuric sau azotic scade cu 41, respectiv 39%. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența fibrei de carbon la mediile agresive scade.

Se oxidează mai ales ușor în soluții de acid azotic. O soluție de clorhidrat de sodiu oxidează carbonul, în urma căruia diametrul fibrei scade, iar proprietățile sale mecanice chiar se îmbunătățesc oarecum.

După gradul de activitate în raport cu fibra de carbon cu modul înalt obţinut din fibra PAN, acizii pot fi aranjaţi în următoarele serii: HNO 3 > H 2 S0 4 > H 3 P0 4 > HC1. Acizii acetic și formic și soluțiile alcaline de orice concentrație și la orice temperatură nu distrug fibrele de carbon. Rezistența chimică a fibrelor de carbon asigură stabilitatea proprietăților materialelor compozite pe baza acestora.

Defecte și umezire. Piroliza fibrelor organice este însoțită de o creștere a porozității acestora. Fibrele de carbon cu modul înalt au pori alungiți și diferă de fibrele de carbon cu modul scăzut prin orientarea canelurilor și fisurilor de-a lungul axei fibrei și concentrația lor mai mică pe suprafață. Aparent, în timpul tragerii, unele defecte de suprafață sunt netezite, ceea ce este deosebit de eficient în timpul prelucrării la temperatură înaltă a fibrelor. Porii de pe suprafața fibrelor de carbon au dimensiuni diferite. Porii mari cu un diametru de câteva sute de angstromi sunt umpluți cu un liant în timpul turnării unui material compozit, iar puterea de aderență a liantului la umplutură crește. Majoritatea porilor de pe suprafața fibrelor au un diametru de câteva zeci de angstromi. Doar componentele moleculare scăzute ale liantului pot pătrunde în astfel de cavități mici, iar la suprafața umpluturii are loc o redistribuire prin sită moleculară a liantului, modificându-i compoziția.

Udabilitatea fibrelor de către lianții utilizați la producerea materialelor plastice din fibră de carbon are o mare influență asupra proprietăților acestora. Spre deosebire de fibrele de sticlă, energia de suprafață a fibrelor de carbon este foarte scăzută, astfel încât fibrele sunt slab umezite de lianți, iar materialele plastice armate cu fibră de carbon sunt caracterizate de o rezistență scăzută de aderență între material de umplutură și liant. Forța de aderență a fibrelor la liant crește dacă se aplică mai întâi un strat subțire de monomer pe suprafața fibrelor, umezindu-l bine și umplând toți porii. Ca urmare a polimerizării monomerului, fibra este acoperită cu un strat subțire de polimer - un protector, „sigilând” defectele sale de suprafață. Apoi umplutura este combinată cu liantul selectat, produsul este turnat și plasticul este întărit conform regimului standard.

În prezent, au fost propuse mai multe metode pentru a crește rezistența de aderență a fibrei de carbon la liant, a cărei eficacitate este evaluată prin creșterea rezistenței la forfecare a materialului compozit:

Îndepărtarea peliculei de lubrifiant de pe suprafața fibrelor de carbon după prelucrarea textilelor;

Gravarea suprafeței fibrelor de carbon cu agenți oxidanți;

Finisarea fibrelor de carbon;

Creșterea de cristale asemănătoare mustăților cu rezistență mare la forfecare pe suprafața fibrelor (vorserizare sau viscerare).

În unele cazuri, mai multe metode de procesare sunt utilizate secvenţial.

Adorarea fibrelor de carbon cu modul înalt este cea mai radicală metodă de creștere a rezistenței la forfecare a materialelor plastice armate cu fibră de carbon. Proporțional cu conținutul de volum al mustaților de pe fibră, nu numai rezistența la forfecare crește, ci și rezistența la compresiune și încovoiere în direcția transversală datorită întăririi suplimentare a matricei cu cristale cu proprietăți mecanice ridicate (de exemplu, rezistența de ? -SiC mustati este de 7-20 GPa la modulul de elasticitate aproximativ 50 GPa). Cu un conținut ridicat de mustăți pe fibră (mai mult de 4-7%), rezistența și proprietățile elastice ale plasticului se deteriorează. În unele cazuri, scăderea rezistenței plastice este asociată cu pierderea rezistenței fibrei de carbon în timpul vorserizării. Tabelul 17.4 arată cum proprietățile materialelor plastice armate cu fibră de carbon depind de metoda de pregătire a suprafeței fibrei de carbon.

Tabelul 17.4 - Efectul diferitelor tipuri de pregătire a suprafeței fibrelor cu modul înalt asupra proprietăților plasticului armat unidirecțional cu fibră de carbon epoxidic.

Metodă de pregătire a suprafeței fibrelor de carbon	Densitate, g/cm 3	Stresul de rupere, MPa, la		Modulul de elasticitate, GPa
		schimb	îndoi
Fibră cu lubrifiant
Gravare în HNO 3
Arderea lubrifiantului în azot și impregnarea cu rășină epoxidică
Înrăutățire mustati de carbura de siliciu

Capacitatea fibrelor de carbon care conțin aceeași cantitate de carbon (cel puțin 99% în greutate) de a vorseriza din faza gazoasă crește odată cu scăderea rezistenței sale la oxidare, care este proporțională cu concentrația defectelor de suprafață.

Proprietăți fizice fibrele de carbon depind de fondul lor (condiții de carbonizare și grafitizare) și de câțiva indicatori privind natura și calitatea materiilor prime. Multe dintre proprietățile fibrelor de carbon sunt determinate de temperatura finală de procesare, dar și alți factori pot aduce contribuții semnificative. Tabelul 17.5 prezintă cele mai tipice proprietăți fizice ale fibrelor de carbon.

Densitatea grafitului este de 2,26 g/cm 3, depășește semnificativ densitatea fibrei de carbon, ceea ce se datorează structurii mai puțin perfecte a acesteia din urmă. Dintre fibrele rezistente la căldură, carbonul are cea mai mică densitate; aceasta are un efect benefic asupra proprietăților mecanice specifice ale fibrei. Fibrele de grafit au o suprafață specifică mică.

Tabel 17.5 - Proprietățile fizice ale fibrelor de carbon.

Caracteristică	Fibră
	carbogazoase	grafitizat
Densitate, kg/m 3
Suprafaţa specifică, m2/g
Coeficient de temperatură de dilatare liniară, 10 6 /K
Capacitate termică specifică, kJ/kg K
Conductivitate termică, W/(m K)
Rezistivitate electrică, 10 -5 ohm m
Tangenta de pierderi dielectrice (la 10 10 Hz)
Higroscopicitate,%

Suprafața specifică a fibrelor carbonizate, în funcție de condițiile producției lor și de tipul de materii prime utilizate, poate varia în limite largi.

Pentru a crește suprafața specifică de 500-1000 m 2 /g, fibrele de carbon sunt tratate cu abur de apă supraîncălzită, dioxid de carbon și alți reactivi. Fibrele de carbon se caracterizează printr-un coeficient mic de dilatare liniară, vizibil mai mic decât metalele, grafitul și sticla de cuarț. În ceea ce privește capacitatea termică, fibrele de carbon diferă puțin de alte solide. O trăsătură caracteristică a fibrelor de carbon și în special a fibrelor grafitizate este conductivitatea lor termică foarte ridicată. Acest lucru este, de asemenea, caracteristic grafitului. Când se utilizează fibre de carbon sau compoziții bazate pe acestea ca materiale de protecție termică, o conductivitate termică ridicată nu este de dorit, deoarece are loc un transfer intens de căldură prin materialul compozit. Pentru a elimina acest dezavantaj, pe lângă fibra de carbon, materialelor compozite se adaugă și alte fibre rezistente la căldură, în special fibre de oxid de metal cu conductivitate termică scăzută.

Fibrele de carbon cu o suprafață specifică dezvoltată sunt foarte higroscopice datorită condensului apei în pori. Fibra de grafit are porozitate scăzută, deci higroscopicitatea sa este scăzută. Higroscopicitatea este de mare importanță în fabricarea materialelor compozite.

Forme textile ale fibrelor de carbon

Fibrele de carbon pot fi produse într-o mare varietate de structuri textile: capsate, filament continuu, țesute sau nețesute. Câlți, fire, roving și nețesuțe sunt cele mai comune tipuri de structuri din fibră de carbon utilizate în prezent. Fibrele de carbon au un modul mare de elasticitate și o alungire redusă. Prin urmare, nu pot rezista la deformări repetate, iar utilizarea lor pentru producerea materialelor țesute prezintă anumite dificultăți. Cu toate acestea, datorită progresului în tehnologia de producție a fibrei de carbon și tehnicile de țesut, a devenit posibil să se realizeze tot felul de materiale țesute din acestea.

Avantajul țesăturilor unidirecționale (în acest caz, firele subțiri: de sticlă sau organice, situate de-a lungul bătăturii, servesc numai pentru conectarea tehnologică a firelor sau șuvițelor între ele) este că elimină practic îndoirile fibrelor pe direcția longitudinală, fibrele sunt bine orientate, materialul se obtine neted si placut la atingere. De asemenea, sunt produse sub formă de benzi hibride și țesături în combinație cu fire de fibră de sticlă. În prezent, gama de țesături este foarte diversă; ele diferă prin densitatea firelor de-a lungul lățimii, structura de țesut, raportul dintre numărul de fire în direcțiile longitudinale (de-a lungul urzelii) și transversale (de-a lungul bătăturii), numărul de fibre elementare din mănunchi și alte caracteristici.

În funcție de condițiile de utilizare, CFM este produs sub formă de fire și șuvițe continue (formate din 1000, 3000, 5000, 6000, 10000 și mai multe fibre continue elementare), snururi, fibre discontinue, butoane, benzi, țesături (deseori combinate). cu fibre polimerice sau de sticlă), benzi unidirecționale în care fire puternice de urzeală sunt legate cu bătătură de rezistență redusă, materiale nețesute (pâslă, rogojini), etc. A fost dezvoltată și utilizată aproape toată gama posibilă de forme textile pe bază de carbon fibre.

Pentru a obține produse țesute din fibră de carbon, se folosesc două metode principale: țeserea fibrelor inițiale și prelucrarea termică ulterioară a produselor țesute în cele de carbon (adică carbonizarea și grafitizarea formelor țesute); producția de fire de carbon, câlți și prelucrarea ulterioară a acestora. Avantajul acestei din urmă metode este posibilitatea de a obține țesături cu o anizotropie mai mică a proprietăților, precum și posibilitatea de a obține materiale țesute combinate din CF și alte tipuri de fibre; dezavantajul este fragilitatea CF și dificultățile asociate în timpul prelucrării textilelor. .

În figura 17.12 sunt prezentate tipurile unor țesături cu destinație specială: țesătură necrinsă, în care, prin eliminarea îndoirii fibrelor de carbon, se previne deteriorarea fibrelor și pierderea rezistenței; țesătură spirală, în care fibrele de carbon sunt dispuse în spirală și interconectate într-o direcție radială; țesături cu orientare a fibrei de carbon la un unghi de 0,30 și 60°; țesături tridimensionale în care fibrele de carbon sunt și ele orientate în direcția grosimii țesăturii etc.

a - țesătură necrisată; b - țesătură spirală; c - tesatura cu orientare triaxiala a firelor in planul tesaturii; d - tesatura tridimensionala cu orientarea volumetrica ortogonala a firelor.

1 - fir de sticlă; 2 - fir de carbon.

Figura 17.12 - Exemple de țesături cu destinație specială.

Țesături din fibră de carbon. Proprietățile și condițiile pentru producerea țesăturilor de carbon depind de structura acestor țesături, de densitatea țesăturii, de ondularea firului, de densitatea firului original și de condițiile de țesere.

Densitatea firelor din urzeală și bătătură este determinată de numărul de fire din 1 cm de țesătură, respectiv, în direcția longitudinală și transversală. „Urzeala” este firul plasat pe lungimea țesăturii, iar „bătătura” împletește țesătura în direcția transversală. Prin urmare, densitatea țesăturii, grosimea acesteia și rezistența la tracțiune sunt proporționale cu numărul de fire și tipul de fire utilizate la țesut. Acești parametri pot fi determinați dacă designul țesăturii este cunoscut. Există diferite tipuri de țesături de urzeală și bătătură pentru a crea țesături durabile. Variind tipul de țesătură, este posibil să se creeze o varietate de structuri de armare care, într-o anumită măsură, afectează proprietățile compozitelor realizate din acestea. În unele cazuri, utilizarea țesăturilor de carbon necesită tipuri speciale de țesături.

Tresă este o țesătură îngustă (mai puțin de 30,5 cm lățime) care poate conține o margine liberă (adică, fire de umplutură care se extinde dincolo de bandă). Țesăturile din fibră de carbon sub formă de mâneci împletite se caracterizează printr-o flexibilitate mai mare în comparație cu țesăturile pe bază de fibră de carbon. Din împletitură puteți produce produse de configurații complexe cu o suprafață de formă neregulată etc.

Fire textilă din fibră de carbon- Acestea sunt fibre unice paralelizate sau fire (mănunchiuri) colectate împreună, care pot fi ulterior prelucrate în material textil. Câlturile simple continue (suvițele) sunt cea mai simplă formă de fire textile din fibră de carbon, cunoscută sub numele de „fir simplu”. Pentru a utiliza astfel de fire în prelucrarea ulterioară a textilelor, acesta este de obicei supus unei ușoare răsuciri (mai puțin de 40 m -1). Cu toate acestea, pentru un număr mare de țesături, este nevoie de fire mai groase. Această gamă de fire textile poate fi produsă prin răsucire și bastonare. Un exemplu tipic este răsucirea a două sau mai multe fire simple împreună cu rețeserea simultană (adică, răsucirea ulterioară a două sau mai multe fire pre-răsucite).

În urma operațiunilor de răsucire și răsucire se obține fire, a căror rezistență, flexibilitate și diametru pot varia. Aceasta este o condiție prealabilă importantă pentru crearea diferitelor țesături din care se obțin ulterior compozitele.

Harnamente constau dintr-un număr mare de filamente colectate într-un mănunchi. În mod obișnuit, se folosesc câlți cu un număr de filamente de 400, 10 mii sau 160 mii. Firele sunt de obicei înțelese ca fire răsucite constând din fibre tăiate, în timp ce rătăcire este o șuviță (șuviță) formată din mănunchiuri de fibre paralele sau ușor răsucite. In cele din urma covorașe (benzi) Constă dintr-un număr mare (uneori până la 300) de mănunchiuri sau fire de fibră de carbon așezate una lângă alta sau cusute împreună și pot fi prelucrate în diferite tipuri de structuri textile. Fibrele scurte de carbon (3 - 6 mm lungime) pot fi prelucrate în pâslă sau țesături nețesute folosind tehnologia convențională.

Pentru fibră de carbon și compozite din fibră de carbon, fibrele de carbon UKN-P/2500, UKN-P/5000 cu tratament de suprafață și numărul de filamente din fir sunt 2500 și respectiv 5000, VMN-4, VMN-RK, Rovilon, VEN- 280, UKN/5000, UKN /10000, Coulomb/5000A, Coulomb/5000B cu o densitate liniară de la 200 la 900 tex, caracterizată prin rezistență și modul elastic într-un interval destul de larg. Proprietățile unor filamente de carbon sunt prezentate în tabelele 17.6 și 17.7.

Tabel 17.6 - Proprietăţile filamentelor de carbon.

Indicatori	Marca de umplere
	UKN-P/2500	UKN- P/5000	UKN/ 5000	UKN/ 10000	Pandantiv/5000A Pandantiv/5000B
Densitate liniară, tex
Abaterea densității liniare, %
Sarcina de rupere relativă a firului atunci când este rupt de o buclă, n/tex
Fracția de masă a agentului de calibrare, %
Modulul de elasticitate, GPa
Tensiunea de rupere la tracțiune a unui filet din microplastic, GPa
Tensiunea de rupere a plasticului, GPa la: Întinderea

Tabelul 17.7 - Proprietățile filamentelor de carbon.

Indicatori proprietăți	Marca de umplere
	VMN-4	VMN-RK-3	ROVILON			VEN-280-1	VEN-280
Densitate liniară, tex
Abaterea densității liniare, % nu mai mult
Densitatea firului, g/cm3
Tensiunea de rupere la rupere a unui filament, GPa
Modulul de elasticitate al cablului din plastic, GPa
Modulul dinamic de elasticitate al frânghiei, GPa
Rezistența la încovoiere a unei frânghii din plastic MPa

Cele mai utilizate ca umplutură de întărire pentru laminatele din fibră de carbon sunt benzile de carbon de tipurile LU-P și ELUR-P, care sunt role de 250 mm lățime înfășurate strâns pe role cu flanșă dublă. Principalele caracteristici ale benzilor sunt prezentate în Tabelul 17.8. O caracteristică distinctivă a benzilor de carbon este densitatea lor liniară scăzută, care asigură producerea de materiale plastice din fibră de carbon cu o grosime monostrat de 0,08-0,13 microni.

Tabel 17.8 - Proprietățile benzilor de carbon.

Tip bandă	Lățimea benzii, mm	Densitatea liniară, g/m	Densitatea firului, g/cm 3	Număr de fire la 10 cm, nu mai puțin	Efort de rupere la tracțiune în plastic armat cu fibră de carbon, GPa, nu mai puțin	Efort de rupere în timpul compresiei în plastic armat cu fibră de carbon, GPa, nu mai puțin	Modulul de elasticitate la încovoiere, GPa	Fracția de volum de umplutură din fibră de carbon, %	Densitatea fibrei de carbon, g/cm 3	Grosimea monostratului din fibră de carbon, mm

Un grup mare de umpluturi de armare cu carbon sunt materiale țesute pe bază de fire de carbon UKN-P/2500 și UKN/P500. Acestea sunt benzi țesute UOL-1 și UOL-2 cu o lățime de 300, 460 și 600 mm. (În simbolul benzii, primul număr este lățimea benzii, al doilea număr din marcaj este tipul de fire utilizate ca urzeală: 1- pentru fire UKN-P/5000 și 2- pentru UKN-P /2500 fire.) Aceste benzi au numai fire de carbon în urzeală și în bătătură, benzile au fire rare de sticlă sau organice cu o densitate liniară de 14-30 tex. Sunt produse pe războaie de țesut cu bandă.

Pentru a extinde gama, sunt produse benzi combinate de tip UOL-K cu un raport de 6:1 de fire de carbon și sticlă. Principalele caracteristici ale benzilor țesute din carbon și compozite sunt prezentate în Tabelul 3.9. Spre deosebire de fibrele de carbon de tip LU, aceste materiale de umplutură oferă materiale plastice armate cu fibră de carbon cu o grosime mai mare a monostratului de la 0,17 mm la 0,25 mm și un nivel mai ridicat de caracteristici de rezistență. Benzile țesute de tip LZHU, spre deosebire de benzile de tip UOL, sunt țesute folosind materii prime și au un fir de bătătură de carbon. Benzile LZHU diferă în densitate liniară atunci când se folosesc fire de carbon diferite la baza a 2500 sau 5000 de filamente. Principalele caracteristici ale acestor benzi sunt prezentate în Tabelul 4.9.

Țesătura de carbon UT-900-2.5 bazată pe fire UKN-P/2500 țesute cu țesătură twill, care asigură o densitate egală a firelor de urzeală și bătătură, este fundamental diferită de materialele de umplutură discutate anterior. Caracteristicile și proprietățile țesăturilor sunt date în tabelul 17.9.

Tabel 17.9 - Proprietăți ale benzilor și țesăturilor din carbon țesute.

Gama de mărci și proprietățile CFM autohtone și străine sunt prezentate în tabelele 17.10 - 17.13.

Tabelul 17.13 prezintă unele proprietăți ale fibrelor de carbon străine din diferite fibre părinte. Pot fi livrate consumatorului după sau fără tratament de suprafață. Tipul și tipul structurii textile pentru prelucrarea fibrelor de carbon este determinată de obicei de aplicarea acesteia în materialul compozit. Aceasta determină și metoda de producere a compozitului: așezarea, turnarea prin injecție sau pultruziunea.

Structuri volumetrice pe bază de fibre de carbon.

Unul dintre principalele avantaje ale materialelor compozite armate este rezistența specifică ridicată în direcția armăturii. Un alt avantaj important al acestor materiale față de materialele izotrope este controlul eficient al anizotropiei proprietăților mecanice, termofizice și alte proprietăți în direcția armăturii. Anizotropia proprietăților este controlată prin variarea plasării armăturii.

Tabel 17.10 - Umpluturi de carbon pentru materiale plastice structurale armate cu fibră de carbon (Rusia).

	Textile	Densitatea g/cm3
LU-P-0,1 și O.24, 5
UKN-P-O,1 1 ,4, 5
UKN-P-5000M 4, 5
UKN-P-5000 2, 6
UKN-P-2500 4, 5
PENDANT N24-P 5
GRANIT P 5	fir 400 tex
ELUR-P-0,14, 5	bandă 245±30mm
	bandă 90+10 mm
	bandă 90±10 mm
	bandă, ?= 0,235±0,015
	bandă, ?= 0,175+0,015
	twill, ?= 0,22±0,02
ELUR-P-0,084, 5
	ață, garou
	ață, garou

Notă: 1 - analog Tornel 300, Toreyka TZOO; 2 - pe baza UKN-P-5000, benzi carbon-organice UOL-55, 150, 300, 300-1, ZOOK (NPO "Khimvolokno"); UOL-300-1 (urzeală UKN-P-5000, 410 tex, bătătură SVMK 14,3 tex); UOL-ZOOK (urzeală UKN-P-5000, 410 tex și Armos 167 tex, bătătură SVMK 14,3 tex); UOL-150, 300 (urzeală UKM-P-5000, 390 tex, bătătură SVMK tex 29,4); 3 - urzeală și bătătură din UKN-P-2500 200 tex, muchie Ural N 205 tex; 4 - Filete PAN pentru ELUR-P, LU-P tex 33.3, UKN-P-5000 tex 850, UKN-P-2500 tex 425; 5 - P - oxidare electrochimică (metoda ECHO); 6 - utilizat pentru fabricarea structurilor TZ, cum ar fi TsOO și TsTMZ; Tex este masa a 1 km de fibre în grame.

Tabel 17.11 - Proprietăți ale materialelor de carbon pe bază de fibre de viscoză (celuloză hidratată, HC), pentru protecție termică, materiale cu adsorbție active, produse electrice (încălzitoare). (Rusia).

Marca material	Textile formă	%	Sarcina de rupere pe bandă 5 cm, kgf		Puterea elementară fire, GPa
	țesătură, panglică
Ural TR Z/2-15	Tricotaje
Ural TR 3/2-22	Tricotaje
Ural TM/4-22	Țesătură multistrat
Ural LO-22	Bandă unidirecțională
Ural LO-15	Bandă unidirecțională
	fir textil
	ață de cusut
Ural Tr-3/2-15E	tricotaje tratate la suprafață
Uglen, Uglen-9

Tabel 17.12 - Forme textile și proprietăți ale câlților de carbon (Rusia).

Opțiuni	Șuvițe de carbon, grade
	VMN-4	ROVILON	VPR-19(e)	VNV(e)
Materiile prime		Nitron 650 -1700 tex	Nitron 850 -1700 tex
Număr de fire, buc
Numărul de răsuciri pe 1 m
Număr de fibre (filamente), buc.
Lungime, max, m
Diametru, max, µm
Temperatura de piroliză, Max, °C
Densitate, g/cm3
Rezistența la tracțiune, ?, GPa
Modulul de elasticitate la tracțiune, E, GPa
Alungire relativă, ε, %
Lubrifiant

Tabel 17.13 - Proprietăți ale fibrelor de carbon industriale străine.

Fibră	Firma furnizor	Material sursă	σ ÎN , MPa	E, GPa	 , kg/m 3	σ , 10 -4 cm/m	 etc , cu (m  °C)	α etc , LA -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

Numele companiilor: G - „Hercules” (Hercules), GLK - „Great Lakes Carbon” (Great Lakes Carbon), K - „Carborundum” (Carborundum), P - „Polycarbon” (Polycarbon), SF - „Stackpole Carbon Fibres ” (Fibre de carbon Stackpole), C - „Celanese”, YK - „Union Carbide”.

Elementele de armare ale materialelor compozite de carbon sunt fibre de carbon. Au fost dezvoltate structuri de armare care au trei, patru, cinci sau mai multe direcții de armare. Prin modificarea raportului de armătură în diferite direcții, sunt create materiale cu proprietăți specificate.

Există mai multe sisteme de structuri de armare pentru materiale compozite. În practică, sistemele de doi, trei și n fire

O trăsătură caracteristică a materialelor formate dintr-un sistem de două fire este prezența unui anumit grad de curbură a fibrelor în direcția de urzeală (axa x), în timp ce fibrele de bătătură (axa y) sunt drepte. Nu există armătură în a treia direcție (axa z). Principalii parametri de armare ai acestui grup de materiale sunt gradul de curbură a fibrelor de bază (unghiul ) și coeficientul de armare.  în direcția urzelii și bătăturii (Figura 17.13).

Figura 17.13 - Variante ale schemelor de armare formate dintr-un sistem de două fire. Conectarea straturilor adiacente cu fibre direcționale la: in avion zx(A) și în avion zy(b); pe toata grosimea structurii si in plan zx(V) și în avion zy(G). Conectare prin două straturi folosind în direcția X fibre drepte ( d) și prin strat și pe toată grosimea materialului folosind în direcția X fibre drepte ( e). Conectare printr-un strat cu densitate variabilă de-a lungul grosimii materialului ( și) .

Materialele compozite formate dintr-un sistem de trei fire au armare în trei direcții ale axelor de coordonate selectate. Cele mai comune scheme de armare sunt prezentate în Figura 17.14.

Schemele de armare, de regulă, sunt formate din fibre reciproc ortogonale (Figura 17.14, a, b), cu toate acestea, există scheme cu un aranjament oblic al fibrelor (Figura 17.14, c, d). Fibrele de armare pot fi drepte (Figura 17.14, A), au un grad dat de curbură a fibrei într-una (Figura 17.14, V) sau două (Figura 17.14, G) direcții.Numărul de fibre și distanța dintre ele în fiecare dintre cele trei direcții sunt principalii parametri ai materialelor compozite, care sunt determinați de condițiile de utilizare a acestora.

Figura 17.14 - Opțiuni pentru schemele de armare formate dintr-un sistem cu trei catene

cu fibre drepte în trei direcții ( a, b),

cu fibre drepte în două direcții ( V),

cu un anumit grad de direcție a fibrei în două direcții ( e) .

Sistemul cu patru fire face posibilă obținerea de materiale compozite cu diferite opțiuni pentru aranjarea spațială a armăturii. Opțiunea 4 este cea mai populară d. Caracteristica sa este amplasarea armăturii de-a lungul celor patru diagonale ale cubului. Această schemă de așezare, cu distribuție egală a armăturii de-a lungul direcțiilor de armătură, face posibilă obținerea unei structuri de echilibru.

Armarea materialelor compozite formate dintr-un sistem de fire multiple se realizează în direcții diferite, cel mai adesea în trei direcții reciproc perpendiculare ale axelor de coordonate selectate și în planuri diagonale care conțin axele de coordonate. Sunt posibile și scheme de armare mai complexe (Figura 17.15). Geometria armăturii spațiale este creată pe baza condițiilor de distrugere a materialului și ar trebui să ofere anizotropie țintită a proprietăților. O creștere a numărului de direcții de armare ajută la reducerea anizotropiei proprietăților, a coeficientului general de armare și, în consecință, a valorilor absolute ale caracteristicilor materialului. Materialele cu izotropie completă a proprietăților elastice se obțin prin așezarea armăturilor la un unghi de 31° 43 față de axele sistemului de coordonate carteziene în fiecare dintre cele trei plane ortogonale. Alte simetrii se caracterizează prin prezența anumitor valori extreme ale proprietăților fizice.

Figura 17.15 - Diagrama dispozitiei diagonale a structurii intr-un plan ( A) și în spațiu ( b) pentru materialele compozite formate de sistem n fire; model de armare unsprezece direcțional (11d) ( V), diagonalele dintre vârfurile diametrale de-a lungul a două fețe și de-a lungul muchiilor.

Pentru utilizarea rațională a materialelor compozite armate, este necesar să se cunoască coeficienții maximi de armare ale acestora. Lucrarea a explorat posibilitățile de limitare a umplerii structurilor armate spațial cu fibre de secțiune transversală rotundă. Practic, au studiat împachetarea densă a fibrelor - la atingerea suprafețelor lor cilindrice - într-un singur plan, perpendicular pe care au fost introduse fibrele, „fixând” straturile. Tabelul 17.14 prezintă valorile maxime admisibile teoretice ale coeficienților de armătură pentru unele tipuri de structuri în cazul în care armarea multidirecțională în plan a fost creată cu fibre drepte. Parametru  (%) indică proporția fibrelor drepte ortogonale cu planul de așezare în volumul total al armăturii.

Tabel 17.14 - Coeficienți de armătură limită pentru unele tipuri de structuri.

№ p/p	Schema de armare	Număr directii de armare	Ouătoare fibre	Proporția fibrelor ortogonale față de planul de împachetare, %	 etc
			Hexagonal
			Dreptunghiular
			Stratificat (arbitrar)
			Dreptunghiular în trei planuri
			Hexagonal transversal izotrop

După cum se poate observa din datele din Tabelul 17.14, abaterea direcțiilor de așezare a fibrelor de la modelul unidirecțional și plat reduce semnificativ coeficientul de armare volumetrică al materialului. Cu trei direcţii reciproc ortogonale de aşezare a fibrei, coeficientul maxim de armătură  pr. se reduce cu 25% faţă de coeficientul pentru o structură continuă. Cu patru direcții de armare, dintre care trei creează izotropia proprietăților în plan (Tabelul 17.14, clauza 5),  etc coeficientul de armare este redus în comparație cu coeficientul de armare conform modelului hexagonal unidirecțional (Tabelul 17.14, paragraful 1) cu 38%. În schema 5, datorită așezării oblice a fibrelor într-un plan, atunci când acestea ating fibrele într-o direcție ortogonală cu planul, există mai multe locuri libere de completat cu matricea decât în ​​cazul a trei direcții ortogonale de armare (Tabelul 17.14, paragraful 4).

Trebuie remarcat faptul că schemele idealizate pentru umplerea maximă a unui material compozit cu fibre ar trebui luate în considerare doar pentru comparație. În cazuri reale, din cauza condițiilor tehnologice sau de altă natură, distanțele dintre fibrele adiacente se modifică și este necesar să se introducă corecții la  etc coeficienți care reflectă gradul de dispersie a fibrelor la idealizarea geometriei structurii.

Volumul real de fibre din cadru este întotdeauna semnificativ mai mic decât cel calculat. Acest lucru se datorează faptului că firele nu au forma corectă a secțiunii transversale adoptată în calcul, iar fibrele elementare nu sunt monolitice.

Metodele de realizare a cadrelor de armare din materiale compozite carbon-carbon sunt variate, inclusiv țeserea firelor uscate, cusătura țesăturii, asamblarea tijelor rigide din fire de carbon pultrusate, înfășurarea firului, țesutul și o combinație a acestor metode. Cea mai utilizată metodă este țesutul (țeserea) firelor uscate. Este acceptabil atât pentru fabricarea celor mai simple cadre multidirecționale, în care fibrele sunt situate de-a lungul axelor unui sistem de coordonate dreptunghiulare (CR), cât și a celor mai complexe multidirecționale - 11 D (a se vedea figura 17.15, V). În acest caz, se folosesc fire de diametru mic cu așezarea lor densă (Figura 17.16), ceea ce asigură goluri mici și densitate mare a cadrului.

Metoda de țesut cu fir uscat este aplicabilă și pentru crearea cadrelor cilindrice. Schelele țesute de acest tip sunt prezentate în Figura 17.17. Asigurarea unei densități constante de armătură pentru cadrele cilindrice cu divergența crescândă a filetelor radiale pe măsură ce acestea se apropie de diametrul exterior se realizează prin creșterea diametrului fasciculelor axiale de filete sau prin introducerea elementelor radiale de diferite lungimi în sistemul principal de armătură. Producția unor astfel de rame se realizează pe mașini de țesut. Este posibil să se creeze structuri mai complexe.

Figura 17.16 - Dispunerea tipică a fibrelor de diametru mic din material armat ortogonal pentru a obține o densitate mare a cadrului.

Figura 17.17 - Dispunerea firelor într-un cilindric tridirecțional

țese .

Dezvoltarea metodelor de producere a ramelor armate ortogonal a făcut posibilă crearea unei structuri modificate numită Mod 3. Modificarea a fost următoarea: în avion X yÎn loc de fire drepte, se folosește țesătură de carbon, fibrele sunt în direcția axei z rămân drepte și trec prin straturile de țesătură dintre fibre într-un plan X y. Când coaseți materialul în direcția axei X Se folosesc atat fire uscate cat si tije de carbon obtinute prin impregnarea firelor fie cu un liant organic urmat de carbonizare, fie cu carbon pirolitic din faza gazoasa. Tipul și distribuția fibrelor în schelele acestei structuri pot varia în toate direcțiile.

Cadrele multidirecționale sunt produse, de asemenea, numai din tije de carbon. Dezavantajul unor astfel de schele este lipsa de integritate înainte de introducerea matricei care leagă tijele; avantajul constă în gradul ridicat de umplere a volumului de material cu armătură.