Varför är kolfiber ett unikt material? I ett kolkök: Hållbarhet Glasfiberstavreparation.

Kolfiber är ett flerskiktskompositmaterial, som är en väv av kolfibrer i ett skal av härdplastpolymer (vanligtvis epoxi), kolfiberförstärkt polymer.

Det internationella namnet Carbon är kol, från vilket kolfiber erhålls.

Men för närvarande inkluderar kolfibrer allt där den bärande basen är kolfibrer, men bindemedlet kan vara annorlunda. Kol och kolfiber har kombinerats till en term, vilket skapar förvirring hos konsumenterna. Det vill säga, kol eller kolfiber är samma sak.

Detta är ett innovativt material, vars höga kostnad beror på den arbetsintensiva tekniska processen och en stor andel manuellt arbete. I takt med att tillverkningsprocesserna förbättras och automatiseras kommer priset på kol att minska. Till exempel: kostnaden för 1 kg stål är mindre än $1, 1 kg europeisk kolfiber kostar cirka $20. Att sänka kostnaderna är endast möjligt genom fullständig automatisering av processen.

Applicering av kol

Kolfiber utvecklades från början för sportbilar och rymdteknik, men på grund av dess utmärkta prestandaegenskaper, såsom låg vikt och hög hållfasthet, har den blivit utbredd i andra industrier:

• inom flygplanstillverkning,
• för sportutrustning: klubbor, hjälmar, cyklar.
• fiskespön,
• medicinsk utrustning etc.

Flexibiliteten hos koltyg, möjligheten till bekväm skärning och skärning och efterföljande impregnering med epoxiharts gör att du kan forma kolprodukter av vilken form och storlek som helst, inklusive dig själv. De resulterande ämnena kan slipas, poleras, målas och flexotryckas.

Tekniska egenskaper och egenskaper hos kol

Kolfiberplastens popularitet förklaras av dess unika prestandaegenskaper, som erhålls genom att kombinera material med helt olika egenskaper i en komposit - kolfiber som bärande bas och som bindemedel.

Det förstärkande elementet som är gemensamt för alla typer av kolfiber är kolfibrer med en tjocklek på 0,005-0,010 mm, som fungerar bra i spänning, men har låg böjhållfasthet, det vill säga de är anisotropa, starka endast i en riktning, så deras användning motiveras endast i form av en duk.

Dessutom kan förstärkning utföras med gummi, vilket ger en grå nyans till kolfiber.

Kol eller kolfiber kännetecknas av hög hållfasthet, slitstyrka, styvhet och låg vikt jämfört med stål. Dess densitet är från 1450 kg/m³ till 2000 kg/m³. De tekniska egenskaperna hos kolfiber kan ses i densitet, smältpunkt och styrka.

Ett annat element som används för förstärkning tillsammans med koltrådar är . Det är samma gula trådar som kan ses i vissa typer av kolfiber. Vissa skrupelfria tillverkare skickar ut färgade glasfiber, färgad viskos och polyetenfibrer som Kevlar, vars vidhäftning till hartser är mycket sämre än kolfiber, och draghållfastheten är flera gånger lägre.

Kevlar är ett amerikanskt varumärke för en klass av aramidpolymerer relaterade till polyamider och lavsan. Detta namn har redan blivit ett vanligt substantiv för alla fibrer i denna klass. Förstärkning ökar motståndet mot böjbelastningar, så det används ofta i kombination med kolfiber.

Hur tillverkas kolfibrer?

Fibrer som består av de finaste kolfilamenten erhålls genom värmebehandling i luft, det vill säga oxidation, av polymera eller organiska filament (polyakrylnitril, fenol, lignin, viskos) vid en temperatur av 250 ° C under 24 timmar, det vill säga praktiskt taget förkolning dem. Så här ser en kolfilament ut i mikroskop efter förkolning.

Efter oxidation sker förkolning - upphettning av fibern i kväve eller argon vid temperaturer från 800 till 1500 °C för att bygga strukturer som liknar grafitmolekyler.

Därefter utförs grafitisering (mättnad med kol) i samma miljö vid en temperatur på 1300-3000 °C. Denna process kan upprepas flera gånger, ta bort grafitfibern från kväve, öka kolkoncentrationen och göra den starkare. Ju högre temperatur, desto starkare fiber. Denna behandling ökar kolkoncentrationen i fibern till 99%.

Typer av kolfiber. Duk

Fibrerna kan vara korta, klippta, deraskallad"häftad", eller så kan det finnas kontinuerliga trådar på spolarna.Dessa kan vara släp, garn, roving, som sedan används för att tillverka vävt och fiberduk och tejper. Ibland läggs fibrerna i en polymermatris utan sammanflätning (UD).

Eftersom fibrer fungerar bra i spänning, men dåligt i böjning och kompression, är den idealiska användningen av kolfiber att använda den i form av Carbon Fabric. Det erhålls genom olika typer av vävning: fiskben, mattor etc., som har de internationella namnen Plain, Twill, Satin. Ibland fångas fibrerna helt enkelt på tvären med stora stygn innan de fylls med harts. Rätt tekniska egenskaper hos fibern och typ av vävning för kolfiber är mycket viktiga för att erhålla kolfiber av hög kvalitet.

Epoxihartser används oftast som en stödjande bas, där tyget läggs lager för lager, med en förändring i vävriktningen, för att jämnt fördela de mekaniska egenskaperna hos orienterade fibrer. Oftast innehåller 1 mm kolplåttjocklek 3-4 lager.

För- och nackdelar med kolfiber

Det högre priset på kol jämfört med glasfiber och glasfiber förklaras av mer komplex, energikrävande flerstegsteknik, dyra hartser och dyrare utrustning (autoklav). Men styrkan och elasticiteten är också högre, tillsammans med många andra obestridliga fördelar:

• 40 % lättare än stål, 20 % lättare än aluminium (1,7 g/cm3 - 2,8 g/cm3 - 7,8 g/cm3),
• kol tillverkat av kol och kevlar är något tyngre än kol och gummi, men mycket starkare, och vid sammanstötning spricker det, smulas sönder, men smular inte till fragment,
• hög värmebeständighet: kol behåller sin form och egenskaper upp till en temperatur på 2000 ○C.
• har goda vibrationsdämpande egenskaper och värmekapacitet,
• korrosionsbeständighet,
• hög draghållfasthet och hög elasticitetsgräns,
• estetik och dekorativitet.

Men jämfört med metall- och glasfiberdelar har koldelar nackdelar:

• känslighet för exakta effekter,
• svårighet att återställa i händelse av nagg och repor,
• bleknar, bleknar under påverkan av solljus, belagd med lack eller emalj för skydd,
• lång tillverkningsprocess,
• på platser för kontakt med metall börjar metallkorrosion, så glasfiberinsatser fixeras på sådana platser,
• Svårigheter med återvinning och återanvändning.

Hur kol tillverkas

Det finns följande huvudmetoder för tillverkning av tygprodukter i kol.

1. Pressning eller "våt" metod

Duken läggs ut i en form och impregneras med epoxi- eller polyesterharts. Överskott av harts avlägsnas antingen genom vakuumformning eller tryck. Produkten avlägsnas efter polymerisation av hartset. Denna process kan ske antingen naturligt eller accelereras genom uppvärmning. Vanligtvis resulterar denna process i kolfiberark.

2. Gjutning

En modell av produkten (matrisen) är gjord av gips, alabaster och polyuretanskum, på vilket ett hartsimpregnerat tyg läggs ut. Vid valsning med rullar komprimeras kompositen och överflödig luft avlägsnas. Sedan utförs antingen accelererad polymerisation och härdning i en ugn, eller naturligt. Denna metod kallas "torr" och produkter gjorda av den är starkare och lättare än de som tillverkas med den "våta" metoden. Ytan på en produkt gjord med den "torra" metoden är räfflad (om den inte är lackad).

Denna kategori inkluderar även formning från arkämnen - prepregs.

Baserat på deras förmåga att polymerisera med ökande temperatur delas hartser in i "kalla" och "varma". De senare används i prepreg-teknik, när halvfabrikat tillverkas i form av flera lager kolfiber belagda med harts. Beroende på hartsets märke kan de lagras i upp till flera veckor i opolymeriserat tillstånd, skiktas med plastfilm och föras mellan rullar för att avlägsna luftbubblor och överskott av harts. Ibland förvaras prepregs i kylskåp. Innan produkten formas värms arbetsstycket upp och hartset blir flytande igen.

3. Lindning

Tråd, tejp, tyg lindas på ett cylindriskt ämne för tillverkning av kolrör. Hartset appliceras lager för lager med en pensel eller rulle och torkas huvudsakligen i ugn.

I samtliga fall är appliceringsytan smord med släppmedel för att enkelt ta bort den resulterande produkten efter härdning.

DIY kolfiber

Produkter baserade på kolfiber kan formas själv, vilket länge har använts framgångsrikt vid reparation av cyklar, sportutrustning och biltuning. Möjligheten att experimentera med hartsfyllmedel och graden av dess genomskinlighet ger ett brett fält för kreativitet för fans av kolfiber auto tuning. Du kan läsa mer om de viktigaste metoderna för att tillverka koldelar.

Som följer av tekniken som beskrivs ovan är det nödvändigt för gjutning:

• matrisform,
• kolplåt,
• formsmörjmedel för att enkelt ta bort det färdiga arbetsstycket,
• harts.

Var kan jag få tag i kolfiber? Taiwan, Kina, Ryssland. Men i Ryssland hänvisar det till "höghållfasta strukturella tyger baserade på kolfiber." Om du hittar en väg in i företaget har du mycket tur. Många företag erbjuder färdiga DIY-trimsatser av kolfiber för bilar och motorcyklar, inklusive kolfiberfragment och harts.

70 % av den globala marknaden för koltyg tillverkas av taiwanesiska och japanska stora märken: Mitsubishi, TORAY, TOHO, CYTEC, Zoltec, etc.

I allmänna termer ser processen att tillverka kolfiber med egna händer ut så här:

1. Formen är smord med anti-lim.
2. Efter att den torkat appliceras ett tunt lager harts, på vilket kolfibern rullas eller pressas för att frigöra luftbubblor.
3. Därefter appliceras ytterligare ett lager impregneringsharts. Flera lager av tyg och harts kan appliceras, beroende på de nödvändiga parametrarna för produkten.
4. Hartset kan polymerisera i luft. Detta sker vanligtvis inom 5 dagar. Du kan placera arbetsstycket i ett värmeskåp som är uppvärmt till en temperatur på 140 - 180 ◦C, vilket avsevärt kommer att påskynda polymerisationsprocessen.

Därefter tas produkten ur formen, slipas, poleras, lackas, gelcoades eller målas.

Vi hoppas att du har hittat ett heltäckande svar på frågan "Vad är kol"?

Irina Khimich, teknisk konsult

Avancerade industrier och byggande har nyligen bemästrat många fundamentalt nya teknologier, varav de flesta är förknippade med innovativa material. En vanlig användare kan märka manifestationen av denna process i exemplet med byggmaterial med inkludering av kompositer. Även inom bilindustrin introduceras kolelement för att förbättra prestanda hos sportbilar. Och det är inte alla områden där kolfiberarmerad plast används. Grunden för denna komponent är kolfibrer, varav ett foto presenteras nedan. Egentligen ligger det unika och aktiva spridningen av den nya generationens kompositer i deras oöverträffade tekniska och fysiska egenskaper.

Mottagningsteknik

För att framställa materialet används råvaror av naturligt eller organiskt ursprung. Vidare, som ett resultat av speciell bearbetning, återstår endast kolatomer från det ursprungliga arbetsstycket. Den huvudsakliga påverkande kraften är temperaturen. Den tekniska processen innebär att utföra flera steg av värmebehandling. I det första steget sker oxidation av den primära strukturen under temperaturförhållanden på upp till 250 °C. I nästa steg fortsätter produktionen av kolfibrer till karboniseringsproceduren, som ett resultat av vilket materialet värms upp i en kvävemiljö vid höga temperaturer upp till 1500 °C. På så sätt bildas en grafitliknande struktur. Hela tillverkningsprocessen avslutas med en slutbehandling i form av grafitisering vid 3000 °C. I detta skede når den rena kolhalten i fibrerna 99%.

Var används kolfiber?

Om materialet under de första åren av popularisering uteslutande användes i högt specialiserade områden, finns det idag en expansion av produktionen där denna kemiska fiber används. Materialet är ganska plastiskt och heterogent när det gäller utnyttjandeförmåga. Med hög sannolikhet kommer användningsområdena för sådana fibrer att expandera, men de grundläggande typerna av presentation av materialet på marknaden har redan tagit form. I synnerhet kan vi notera byggindustrin, medicin, tillverkning av elektrisk utrustning, hushållsapparater etc. När det gäller specialiserade områden är användningen av kolfibrer fortfarande relevant för tillverkare av flygplan, medicinska elektroder och

Tillverkningsformer

Först och främst är det här värmebeständiga textilprodukter, bland vilka vi kan lyfta fram tyger, trådar, stickat, filt etc. En mer teknisk riktning är tillverkningen av kompositer. Kanske är detta det bredaste segmentet där kolfiber presenteras som bas för produkter för massproduktion. Det handlar i synnerhet om lager, värmebeständiga komponenter, delar och olika element som fungerar i aggressiva miljöer. Kompositer är främst inriktade på fordonsmarknaden, men byggindustrin är också ganska villig att överväga nya förslag från tillverkare av denna kemiska fiber.

Materialegenskaper

Det specifika med tekniken för att erhålla materialet satte sin prägel på fibrernas prestandaegenskaper. Som ett resultat har högt termiskt motstånd blivit det främsta kännetecknet för strukturen hos sådana produkter. Förutom termiska effekter är materialet också motståndskraftigt mot aggressiva kemiska miljöer. Det är sant att om syre är närvarande under oxidationsprocessen vid upphettning har detta en skadlig effekt på fibrerna. Men den mekaniska styrkan hos kolfiber kan konkurrera med många traditionella material som anses vara solida och motståndskraftiga mot skador. Denna kvalitet är särskilt uttalad i kolprodukter. En annan egenskap som efterfrågas bland teknologer av olika produkter är absorptionskapacitet. Tack vare sin aktiva yta kan denna fiber anses vara ett effektivt katalytiskt system.

Tillverkare

De ledande inom segmentet är amerikanska, japanska och tyska företag. Ryska teknologier inom detta område har praktiskt taget inte utvecklats under de senaste åren och är fortfarande baserade på utvecklingen från Sovjetunionens tid. Idag produceras hälften av de fibrer som produceras i världen av japanska företag Mitsubishi, Kureha, Teijin etc. Den andra delen delas av tyskar och amerikaner. På den amerikanska sidan agerar alltså Cytec och i Tyskland produceras kolfiber av SGL. För inte så länge sedan kom det taiwanesiska företaget Formosa Plastics in på listan över ledare inom detta område. När det gäller inhemsk produktion är endast två företag engagerade i utvecklingen av kompositer - Argon och Khimvolokno. Samtidigt har betydande framsteg gjorts under de senaste åren av vitryska och ukrainska entreprenörer som utforskar nya nischer för kommersiell användning av kolfiberarmerad plast.

Framtiden för kolfiber

Eftersom vissa typer av kolfiberarmerad plast inom en snar framtid kommer att göra det möjligt att producera produkter som kan behålla sin ursprungliga struktur i miljontals år, förutspår många experter en överproduktion av sådana produkter. Trots detta fortsätter intresserade företag att tävla om tekniska uppgraderingar. Och på många sätt är detta motiverat, eftersom egenskaperna hos kolfibrer är en storleksordning överlägsna traditionella material. Det räcker att komma ihåg styrkan och värmebeständigheten. Baserat på dessa fördelar utforskar utvecklare nya utvecklingsområden. Införandet av materialet kommer med största sannolikhet att täcka inte bara specialiserade områden, utan också områden nära masskonsumenten. Exempelvis kan konventionella plast-, aluminium- och träelement ersättas med kolfiber, vilket kommer att överträffa konventionella material i ett antal prestandaegenskaper.

Slutsats

Många faktorer hindrar den utbredda användningen av innovativa kemiska fibrer. En av de viktigaste är den höga kostnaden. Eftersom kolfiber kräver användning av högteknologisk utrustning för produktion, har inte alla företag råd att producera det. Men detta är inte det viktigaste. Faktum är att tillverkare inte på alla områden är intresserade av sådana radikala förändringar i produktkvalitet. Således, samtidigt som hållbarheten för ett infrastrukturelement ökar, kan en tillverkare inte alltid utföra en liknande uppgradering på intilliggande komponenter. Resultatet är en obalans som omintetgör alla prestationer av ny teknik.

Det tjugoförsta århundradet är fullt av innovation, och byggbranschen är inget undantag.

Ett av de nyaste och allt populärare materialen - kolfiber - har tagit sin rättmätiga plats och delvis ersatt glasfiber och liknande förstärkningsmaterial.

Koltyg: egenskaper och egenskaper

Strängt taget är kolfiber ingen uppfinning av detta århundrade. Det har länge använts i flygplans- och rakettillverkning, men den genomsnittliga personen känner till detta material i form av kolfiberfiskespön och Kevlar. Efter att ha gått igenom ett långt skede av att bemästra och förbättra tekniken, har industrin äntligen blivit redo att tillhandahålla kolväv till andra industrier, inklusive konstruktion.

Huvuddragen hos kolfibrer är deras höga specifika draghållfasthet i förhållande till sin egen vikt. Produkter förstärkta med kolfiber behåller den högsta kända draghållfastheten, samtidigt som de sett till materialåtgång och totalvikt är mycket mer lönsamma än stål, vilket är vanligt idag.

I sin ursprungliga form är kolfiber en tunn mikrofiber som kan vävas till trådar, som i sin tur kan vävas till canvas av valfri storlek. På grund av den korrekta orienteringen av molekylerna och deras starka koppling uppnås så hög hållfasthet. Annars fungerar fibrerna helt enkelt som förstärkning för alla typer av strukturell fyllning, från epoxihartser till betong.

En av de mest uttalade egenskaperna hos kolfiber är dess höga sorptionskapacitet. Fördelen med att använda kolfiber för att stärka inredningselementen är att kol inte tillåter naturliga föroreningar, färgämnen eller lösningsmedel att tränga in i luftmiljön i bostadslokaler. Samtidigt sker sorptionsprocesser helt ofarligt för själva fibern.

Fördelar med användning

Generellt sett är två egenskaper hos kolfiber intressanta för konstruktion. Den första - strukturell mångsidig förstärkning - används för att ge materialet ökad hårdhet och tryckhållfasthet. Strukturen är förstärkt med fiber 5–10 mikron tjock med olika fiberlängder. Det är vettigt att strukturellt stärka ytornas ytor och stödjande strukturer i byggnader.

Det andra syftet med kolfibrer i byggbranschen - inbäddad armering - utförs av ytterligare bearbetad primär fiber, som har formen av duk, roving, trådar, rep och stavar förstärkta med polymerhartser. I det här fallet stärker kolfiber inte själva fyllmedlet som helhet, utan fungerar som en pålitlig, rivsäker bas för det.

Men vilka är fördelarna med kolfibrer, och varför ska de föredras framför mindre exotiska material? Låt oss börja med att när det gäller fysikaliska och kemiska egenskaper är den närmaste konkurrenten till kolfiber glasfiber, som är ganska utbrett i form av glasfiber för invändigt putsarbete. Glas har dock en mycket lägre draghållfasthet och är tyngre, medan kolpolymer inte bara är stark, utan även vidhäftar mycket bättre till det omgivande fasta materialet på grund av dess höga inneboende vidhäftning.

Beklädnaden och strukturen som förstärks på detta sätt kännetecknas också av ökad skjuv- och vridhållfasthet, vilket alltid har varit ett betydande problem för stål, glas och andra syntetiska material.

Det är dock inte utan komplikationer. I synnerhet vid inredning av byggnader ställs frågan om kolfibers brandsäkerhet. I närvaro av syre brinner det ut redan vid temperaturer på cirka 350–400 °C, men genom att ”bevaras” i en luftlös miljö behåller kol sina egenskaper även när det värms över 1700 °C. Högre värmebeständighet garanteras av fiber och dess derivat belagda med olika typer av karbider - detta måste beaktas när man väljer ett material för efterbehandling.

Applicering i slutarbeten

Ett brett utbud av dekorativa ytbehandlingsmaterial kräver en bas som absolut inte är känslig för sprickbildning. Detta inkluderar akrylmålning, polymergolvbeläggningar, venetiansk gips och andra tunna och ömtåliga kompositioner.

Om detta problem inte är särskilt akut för falska väggar gjorda av gipsskivor, kräver andra material ett speciellt tillvägagångssätt på grund av mer uttalad linjär expansion. Till exempel, låt oss ta förstärkning och isolering av fogar av enskiktshölje gjorda av OSB. Nästan vilket kitt eller lim som helst kommer att smula sönder precis inuti sömmen inom ett eller två år.

Sådana fogar ska fyllas med hållbart polymerlim och täck sedan de intilliggande kanterna med 25-30 mm med en tejp av tunna koltrådar och täck igen med ett lager fyllmedel, jämna försiktigt ut tätningen med en spatel.

I de flesta fall kräver sådan bearbetning inte efterföljande utjämning av ytan. Höljet antar monolitisk styrka, och de resulterande strukturella överspänningarna kompenseras helt av OSB:s egenskaper.

En liknande princip kan tillämpas vid utjämning av putsade väggar med akrylkitt. I det här fallet är kolfiber den obestridda ledaren när det gäller att ge slagtålighet och motståndskraft mot sprickbildning. Installationen utförs i analogi med glasfiber:

1. Först, tunn kontinuerlig beläggning av ytan.
2. Lägg sedan duken och jämna ut den.
3. Därefter kan du omedelbart påbörja den slutliga justeringen.

Duken visar sig inte på något sätt på den färdiga ytans utseende, varken innan kompositionen torkar eller efter.

Använder kolfiber

Att öka styrkan hos bärande element i byggnader, gjutna på plats eller i en fabrik, är möjligt genom att tillsätta kolfiber till den flytande fyllmedelskompositionen. Kolfiber kan redan köpas i ganska stora mängder, vilket kommer att minska tjockleken på väggar, pelare och andra element i en betongkonstruktion som upplever vertikala axiella tryckbelastningar. På grund av detta frigörs mycket utrymme för konstruktionsisolering eller isolering av konstruktioner.

Detta material kommer att vara särskilt intressant för fans av pål-grillage-fundament, där arbetet med kolgarn är helt visuellt. En pelare som håller en tryckhållfasthet på 12–15 ton, med hänsyn tagen till alla rekommenderade säkerhetsmarginaler, har en tjocklek på cirka 80 mm. Det finns bara två trådar av polymerförstärkning inuti den, och strängar av kolförband läggs på de andra två sidorna.

Hur mycket kolfiber krävs för att armera betong? Inte alls, bara 0,05–0,12 % av de färdiga betongprodukternas massa. Koncentrationen kan vara högre om vi till exempel talar om hydrauliska konstruktioner eller bjälklag av betong.

Externa förstärkningssystem

Strukturen, förstärkt med kolfiber, är så stark att den till och med kan användas som gördelförstärkning för delar av tungt belastade strukturer. Från höghuskonstruktion till prefabricerade ramkonstruktioner ger det externa förstärkningsbältet oöverträffat motstånd mot driftsöverbelastningar.

Summan av kardemumman är att själva elementets kärna, innehållande ingjuten armering, är gjuten som vanligt, men med ett minimalt skyddande lager av betong på sidorna. Efter att formen tagits bort lindas produkten, vare sig det är en pelare eller ett förstärkningsbälte, med ett lager koltyg eller tjock tråd och fylls sedan med sandbetong som innehåller fiber. Detta tillvägagångssätt eliminerar behovet av att använda tung granitbetong samtidigt som den helt ärver dess hållfasthetsegenskaper. Dessutom minskar även ett minimalt lager av kolarmerad betong avsevärt korrosion av inbäddad armering.

Ett specialfall av yttre förstärkning kan kallas att klistra fogar med flikar eller tejp av kolfiber, koltyg med åtföljande impregnering med epoxihartser. En sådan anslutning visar tre gånger högre styrka än en konventionell, vilket är ovärderligt för takbjälkar och speciellt för att fästa takstolar på Mauerlat.

Kolmaterial och karboniserade fibermaterial. Strukturella koltyger 3k, 6k, 12k, 24k, 48k, tillverkning och leverans. Kolisolerande tyger. för termiskt skydd av olika utrustningar, inklusive skyddsskärmar och gardiner. Koltejper, inklusive foliekoltejper. Kolflätade värmebeständiga sladdar. Kolfilament, produktion och leverans.

Allmän information om kolfiber

Många polymerfibrer är lämpliga för framställning av kolfiber. Företag inom IFI Technical Production Group använder polyakrylnitril (PAN) fiber för att producera kolfibrer. I det här avsnittet av webbplatsen kommer vi endast att överväga två typer av kolfiber och produkter gjorda av dem. Vi överväger inte grafitiserade fibrer, eftersom dessa produkter ges ett separat avsnitt på vår hemsida.
Och så, enligt fysiska egenskaper, är kolfiber uppdelat i höghållfasta kolfibrer (kolfibrer) och allmänna kolfibrer (karboniserade).

De två typerna av garn är väldigt olika i utseende. På bilden till höger, under nummer 1, är garnet tillverkat av höghållfast kolfiber 12k, det vill säga ett garn som består av 12 000 sammanhängande filament. Numrerad 2, förkolat garn för allmänt bruk. Detta är en tvinnad karboniserad tråd gjord av två eller flera fibrer med en längd från 25 mm till 100 mm.

Det är kol (karboniserat) allmänt garn som används för tillverkning av kolkörtelpackningar.

Kolfibrer

Kolfiber produceras i två huvudsteg:

1. PAN-fiber oxideras vid en temperatur av +150°C ~ +300°C.

2. Oxiderad PAN-fiber karboniseras i en kvävemiljö vid en temperatur av +1000°C ~ +1500°C

Kolfiber för allmänt bruk används främst för att producera värmeisoleringsprodukter och produkter som tyger, tejper och sladdar. Karboniserade tyger används för högtemperaturisolering. Det är ett utmärkt termiskt skydd i olika industriella tillämpningar. Kolsyrat tyg används som dämpningsmaterial eller som lindning för konstruktionselement, rörledningar etc. Kolsyrat tyg används i form av skyddande skärmar och gardiner. Produkter tillverkade av karbonatiserade fibrer fungerar vid temperaturer från -100°C till +450°C.

Karboniserade tyger är ett utmärkt modernt substitut för glasfibertyger. Till skillnad från glasfiberprodukter orsakar karboniserat tyg inte irritation av slemhinnan, provocerar inte klåda i huden, karboniserat tyg, sladdar, tejper är helt ofarliga för människor. Kolhalten i karboniserade fibrer är upp till 90 %. Karboniserade fibrer har god kemisk beständighet, de är funktionella i nästan alla miljöer, förutom högkoncentrerade syror, inklusive: salpeter (salpeter), ortofosforsyra (ortofosfor), svavelsyra (svavelsyra), svavelhaltig (svavelhaltig), saltsyra (svavelsyra), oxalsyra ( Oxalic) ) och i andra miljöer, vars pH-värde är mindre än 2, dvs.

Kolfiber i kol

För att erhålla kolfiber med hög modul, utsätts karboniserade fibrer för värmebehandling vid en temperatur på cirka +2500°C. Kolfiber används för att producera specialgarn med ökad styrka, som används för tillverkning av specialartiklar och produkter. Ett av de viktigaste värdena som kännetecknar kol (kol) garn är koefficienten k, som uttrycker antalet elementära kontinuerliga fibrer i garnet. 1k=1000 fibrer. De vanligaste fibrerna är 1k, 3k, 6k, 12, 24k och 48k används också. K-koefficienten används för att endast beteckna kolfibrer; egenskaperna och egenskaperna hos karboniserade fibrer för allmänt bruk beskrivs av andra parametrar.

En av huvudprodukterna tillverkade av kolfiber med hög modul är strukturellt koltyg. Kol (kol) tyger används för att förstärka kompositmaterial vid tillverkning av kolfiberarmerad plast. Kolfiberplaster baserade på hartser och kolväv är mycket motståndskraftiga mot korrosion och olika typer av deformation, vilket möjliggör produktion av mycket komplexa produkter med en praktiskt taget noll linjär expansionskoefficient. Kolfiberarmerad plast minskar vikten på strukturen med i genomsnitt 30 %. Dessutom är kolfiber ett ledande material.
Förutom tyger tillverkas specialtejper, sladdar, papper och andra produkter för många industrier av kolfibrer med hög modul.

Kolsyrat koltyg RK-300

Kolsyrat koltyg RK-300 används som högtemperaturisolering. Det är ett utmärkt termiskt skydd i en mängd olika industriella applikationer och kan användas som ett dämpande material eller som en lindning, såväl som i form av skyddande skärmar och gardiner.

Kolsyrat tyg RK-300 är ett modernt substitut för glasfiber och andra värmeisolerande tyger, inklusive asbest. Till skillnad från glasfiber irriterar karboniserat tyg inte slemhinnorna i luftvägarna och orsakar inte klåda i huden. Jämfört med asbesttyg är karboniserat tyg RK-300 helt säkert för människor, dessutom har det en ojämförligt längre livslängd, utmärkt kemikaliebeständighet och möjlighet till upprepad användning på grund av sina unika egenskaper.

Alternativ:

Bladbredd: 1000 mm

Tjocklek: 1,6 mm ~ 5,0 mm

Densitet: 520~560 g/m²

Väv: slät

Uppmärksamhet: Kära kollegor, kära partners! Alla karboniserade kolfiberprodukter och produkter kan tillverkas av kolfiber med hög hållfasthet och hög modul. På begäran är det också möjligt att tillverka värmeisolerande tyg RK-300 från högmodulerande kolfiber - tyg RK-300H. Parametrar för RK-300H kolfibertyg. Bladbredd: 1000mm~1500mm; Tjocklek: 1,0 mm~6,0 mm; Densitet: g/m? beroende på tjocklek; Drifttemperatur: -100°С +1200°С

Kolsyrat koltyg med ensidig aluminiumbeläggning RK-300AF

Kolkarbonat tyg RK-300AF är en modern, mycket pålitlig industriell värmeisolering. Ett utmärkt substitut för glasfiber och asbesttyger. Till skillnad från glasfiber- och asbesttyger är karboniserat tyg helt ofarligt.

Ensidig applicering av aluminium på karbonat tyg ger det ännu bättre värmeisoleringsegenskaper. Aluminiumskiktet på tyget är en termisk skärm som reflekterar hög temperatur om tyget används som en värmegardin. Samtidigt, när man använder RK-300AF som ett vindlande värmeisoleringsmaterial, säkerställer aluminiumskiktet att upprätthålla en stabil temperatur inuti det isolerade systemet.

Alternativ:

Bladbredd: 1000 mm

Tjocklek: 1,6 mm ~ 5,0 mm

Densitet: 520~560gsm?

Drifttemperatur: -100°С +450°С

Väv: slät

Uppmärksamhet: Textil RK-300HAF

Kolsyrad koltejp

Värmeisoleringstejper gjorda av karboniserad kolfiber är en utmärkt, modern ersättning för asbestband och glastejper. Koltejper är avsevärt överlägsna asbestband och glasfiberband när det gäller fysikaliska och mekaniska egenskaper, och har även ett bredare spektrum av kemisk beständighet. Dessutom är karboniserade tejper helt säkra för människor och miljövänliga. Kolförkolnade tejper används för värmeisolering av kabelstammar, delar av instrument och maskiner, rörledningar och andra system och utrustning som arbetar vid temperaturer upp till +450°C.

Vi tillverkar 2 typer av karboniserade koltejper:

RK-300T tejp är en karboniserad koltejp utan beläggning.

RK-300TAF tejp är en förkolnad koltejp med ett tunt aluminiumskikt applicerat på ena sidan.

Alternativ:

• Bladbredd: 5,0 mm ~ 1000 mm
• Tjocklek: 1,6 mm ~ 5,0 mm
• Densitet: 520~560gsm?
• Drifttemperatur: -100°С +450°С
• Väv: slät

Band RK-300THAF och RK-300TH tillverkad av kolfiber med hög hållfasthet och hög modul. Drifttemperatur: -100°C +1200°C.

Kolsladd, flätad RK-300RS

Kolsnören är gjorda av både kolfiber för allmänt bruk och kolfiber med hög modul. Snörena är gjorda med både runda och fyrkantiga tvärsnitt enligt vävmetoden. Koltrådar kan tillverkas med hjälp av den genomgående flätningsmetoden, såväl som med en- eller flerskikts kärnflätning. Vid tillverkning av snören, för att erhålla de erforderliga egenskaperna hos slutprodukten, tillsammans med kolgarn, kan andra typer av garn användas, inklusive keramik-, aramid- och glasfibergarn.

Kolsnören används som brandsäkra, värmebeständiga och värmebeständiga tätningar i många industriella applikationer. Koltrådar är avsevärt överlägsna liknande produkter gjorda av andra typer av fibrer i nästan alla fysiska, mekaniska och tekniska indikatorer; dessutom är sladdar gjorda av kolfiber med hög modul helt kemiskt inerta, deras sura pH-index ligger inom intervallet 0 ~14, vilket tillåter användning av alla koncentrerade syror och alkalier i miljöer.

Dessutom, till skillnad från glasfibersnören, som avger fint glasdamm som irriterar slemhinnor i ögon, bihålor, gom och orsakar klåda i huden, är kolsnören helt ofarliga. Brottbelastningen av kolfiber med hög modul är den överlägset bästa.

Kolsnören fungerar också som bas för tillverkning av packningar med unika egenskaper för användning inom nästan alla typer av industrier.

Alternativ:

• Arbetstemperatur: +280°C~+1200°C
• Sektionsstorlekar: O4mm ~ O50.0mm och 4.0mmx4.0mm till 70.0mmx70.0mm

Konstruktionstyger i kol

Strukturella koltyger är gjorda av kolfibergarn med hög modul. Vid tillverkning av konstruktionstyger av kol används garn med koefficienten 1k, 3k, 6k, 12, 24k och 48k, där k är antalet elementära kontinuerliga fibrer i garnet. 1k=1000 fibrer.

Det huvudsakliga användningsområdet för kolfibertyger med hög modul är som ett förstärkande skikt vid tillverkning av värmeskyddande, kemiskt resistenta kompositmaterial, såväl som fyllmedel vid tillverkning av kolfiberplast.

Kolfibertyger tillverkas av olika typer av vävning, beroende på deras vidare användningsändamål. Det finns tre huvudtyper av vävning av koltyger:

• Den vanligaste väven är slätväv, den beskrivs så här: 1/1. Vid slätvävning är varje varptråd sammanflätad med en inslagstråd, en efter en. Denna typ av vävning ger den bästa styrkan till tyget.
• Satinvävt tyg. Denna vävmetod beskrivs på följande sätt: 4/1, 5/1 - 1 väfttråd överlappar 4, 5 varptrådar. Tyger tillverkade med satinvävningsmetoden är de minst hållbara, så dessa tyger är gjorda mycket täta. Eftersom varp- och inslagstrådarna sällan böjs vid satinvävning är ytan på sådana tyger jämn och slät.
• Twill eller twill vävmetod. Denna typ av vävning beskrivs enligt följande: 2/1, 2/2, 3/1, 3/2... - antalet varptrådar som täcks av antalet inslagstrådar. Twillvävning är visuellt lätt att identifiera med sneda ränder på tygets yta.

Tabellen nedan visar de viktigaste egenskaperna hos vanliga koltyger. Kolfibern för dessa tyger kommer från polyakrylnitril (PAN) fibrer.

Tygmärke	Kolinnehåll	Elasticitetsmodul E, GPa	Förlängning, %	Linjär densitet, g/1000m	Densitet, 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- Youngs modul eller elasticitetsmodul - en koefficient som kännetecknar ett materials motståndskraft mot spänning och kompression under elastisk deformation. För tydlighetens skull lägger vi till att elasticitetsmodulen E för stål är från 195 GPa till 205 GPa, och för glasfiber från 95 GPa till 100 GPa. Elasticitetsmodulen för grafiterad kolfiber är upp till 677 GPa, medan volframtråd har en E-koefficient på 420 GPa.

Parametrar för standardstrukturella kolfibertyger:

• Bredd: 1000mm ~2000mm. Maximal bredd på begäran är 2000 mm.
• Tjocklek: 0,25 mm ~ 3,0 mm
• Densitet: 100g/m?~640g/m?
• Bladbredd: 1000 mm
• Temperatur: upp till +1200°C
• Kolhalt: >98,5 %

Det är möjligt att producera kolfibertyger med icke-standardiserade parametrar.

Lindningslängd per rulle - på begäran. Tyget är förpackat i film- och kartonger.

Märken av koltyger och deras beteckning

Alla koltyger som tillverkas av företag inom IFI Technical Production-företaget har bokstäverna RK i sitt namn, som betecknar tillverkarens varumärke RK™ och index 300. Till exempel, kol-kolkonstruktionsväv gjord av 6k garn, det vill säga av garn som innehåller 6000 kontinuerliga fibrer, har beteckningen RK-306. Koltyg tillverkat av 3k eller 12k garn, RK-303 respektive RK-312.

Ansökan om leverans av koltyger

Kära kollegor! Du kan köpa koltyger på vilket sätt som helst som passar dig. Vi erbjuder följande alternativ:

• Inköp av produkter direkt från fabriken i Kina. Du ingår ett direktkontrakt med fabriken och arbetar självständigt. För att göra detta måste du skicka en förfrågan till följande adress: Den här e-postadressen är skyddad från spambots. Du måste ha JavaScript aktiverat för att se den. Vi skickar kontaktinformation till dig, inklusive telefonnummer och e-postadress till den fabriksanställde som ansvarar för exporten.
• Inköp av produkter genom det ryska representationskontoret för IFI Technical Production Holding, genom Rus-Kit-företaget. Transaktionen genomförs enligt ett leveransavtal som ingåtts mellan din organisation och Rus-Kit-företaget. I det här fallet tar Rus-Kit på sig alla frågor som rör organisationen av leverans och tullklarering av varor. För att göra detta måste du också skicka en förfrågan till e-postadressen: Den här e-postadressen är skyddad från spamrobotar. Du måste ha Javascript aktiverat för att se den

Kära kollegor, kära samarbetspartners!: För alla frågor du är intresserad av, angående tyger av kolkol, samt andra kolfiberprodukter, vänligen kontakta oss via e-post. Den här e-postadressen är skyddad från spamrobotar. För att se den måste du måste ha Javascript aktiverat För förfrågningar på engelska eller kinesiska, använd e-postadressen Den här e-postadressen är skyddad från spamrobotar. Du måste ha Javascript aktiverat för att se den

För närvarande har ett stort antal kolfibrer, varierande i syfte, sammansättning och egenskaper, utvecklats och industrialiserats. Märkessortimentet baseras i första hand på typen av initial fiber vid erhållande av kol, renheten hos råvaror, bearbetningsteknik för de initiala fibrerna, den slutliga bearbetningstemperaturen (som bestämmer perfektionen av kolets struktur och dess egenskaper), erforderlig textur av industriella former av kol och deras syfte. Sortimentet av kolfibrer är ganska brett och varierat, vilket bestäms av typen och sammansättningen av råvaran, dess förmåga att genomgå termiska omvandlingar vid upphettning och förhållandena (regimer, miljö ) för att utföra termiska transformationer vid framställning av kolfibrer. Baserat på elementära kolfibrer erhålls olika textila former, som används som kolfibermaterial (CFM) som komponenter för framställning av kompositmaterial eller som självständiga material (produkter). Varumärkets utbud av kolfibermaterial bestäms i första hand av syftet och behovet av denna typ av material för moderna tekniska produkter. Företag som producerar kolfibrer är som regel specialiserade på produktion av flera typer av kolfibermaterial, men på en typ av råmaterial. Till exempel tillverkar företagen Hercules, UCC, Celanese, HITOCO, Great Lakes Carbon, Stackpole Carbon Fibers (USA) CFM baserad på PAN-fibrer; Tore, Toho Besoon, Nihon Kabon, Asahi Nihon Kabon faiba, Mitsubishi Reyon, Sumitomo Kagaku (Japan). Union Carbite-företaget producerar CFM baserat på PAN, GC och pitcher. CFM baserad på konventionella pitcher produceras av Kureha Kagaku (Japan), Courtlands (Storbritannien) och Serofim (Frankrike).

Egenskaper hos kolfibrer

Egenskaperna hos kolfiberarmerad plast beror på egenskaperna hos kolfibrer, vilka i sin tur bestäms av betingelserna för pyrolys av organiska fibrer (cellulosahydrat, polyakrylnitril, fibrer från mesofasbeck) som för närvarande används som råmaterial för tillverkning av kolfibrer .

Mekaniska egenskaper. Dragmodulen för elasticitet (längs fibrerna) för högkvalitativa höghållfasta kolfibrer (baserade på PAN) är 200 - 250 GPa, högmodultyp (baserad på PAN) - cirka 400 GPa, och kolfibrer baserade på vätska kristallina tongångar: 400 - 700 GPa. Vid samma uppvärmningstemperatur har kolfibrer baserade på flytande kristaller en högre elasticitetsmodul än fibrer baserade på PAN. Dragmodulen över fibrerna (böjstyvhetsmodul) minskar när dragmodulen längs fibrerna ökar. För PAN-baserade kolfibrer är det högre än för fibrer baserade på flytande kristaller. Den tvärgående elasticitetsmodulen påverkas också av orienteringen av atomplanen i kolfibertvärsnittet. Den axiella draghållfastheten för höghållfasta PAN-baserade kolfibrer är 3,0-3,5 GPa, högtöjningsfibrer är ~4,5 GPa och högmodulfibrer är 2,0-2,5 GPa. Högtemperaturbearbetning av den andra typen av fiber ger högmodulfibrer med en draghållfasthet på cirka 3 GPa. Styrkan hos fibrer baserade på flytande kristaller är vanligtvis 2,0 GPa. Det teoretiska värdet av draghållfastheten hos grafitkristaller i riktning mot atomgitterplanen är 180 GPa. Den experimentellt uppmätta draghållfastheten för kolfibrer med hög hållfasthet och hög modul baserade på PAN i en sektion av 0,1 mm längd är 9-10 GPa. Detta värde är 1/20 av det teoretiska värdet och 1/2 av hållfastheten hos trådar. grafit enkristaller. För kolfibrer baserade på flytande kristallina beck är styrkan mätt på liknande sätt 7 GPa. Tabellerna 17.1, 17.2 visar de mekaniska egenskaperna hos de vanligaste kolfibrerna.

Den lägre styrkan hos industriellt framställda kolfibrer beror på att de inte är enkristaller och att det finns betydande avvikelser från regelbundenhet i deras mikroskopiska struktur. Kolfibrernas egenskaper kan förbättras avsevärt upp till en brotttöjning på 2 % och en styrka på 5 GPa och däröver.

Tabell 17.1 - Mekaniska egenskaper hos kolfiber.

Karakteristisk	CF baserad på PAN			HC baserad flytande kristallina beck
	hög styrka	hög förlängning	mycket modulärt
Fiberdiameter, nm
Dragmodul för elasticitet, GPa
Brottdragspänning, GPa
Dragförlängning, %
Densitet, g/cm3
Specifik styrka, m

Tabell 17.2 - Kolfibers fysikaliska och mekaniska egenskaper.

Original fiber	Diameter, µm	Densitet, g/cm 3	Brottdragspänning, MPa	Dragmodul för elasticitet, E, GPa	Testilform
Polyakrylnitril					Kontinuerlig turniquet
Viskos					Kontinuerlig turniquet

Som framgår av tabellerna har kolfibrer låg densitet och hög draghållfasthet och elasticitetsmodul. Följaktligen har kolfibrer hög hållfasthet och specifik elasticitetsmodul. Den mest karakteristiska egenskapen hos kolfibrer är deras höga specifika elasticitetsmodul. Detta gör det möjligt att framgångsrikt använda kolfibrer för att förstärka material för konstruktionsändamål. Om man jämför högmodulfibrer med lågmodulfibrer av liknande kemisk sammansättning, bör det noteras att med en ökning av elasticitetsmodulen och densiteten hos kolfibrer, minskar volymen av slutna porer, medeldiametern och specifik yta, och dess elektrisk ledningsförmåga förbättras.

Elektriska egenskaper.Ökningen av elasticitetsmodulen när texturvinkeln minskar innebär att strukturen hos kolfiber närmar sig den för grafit, som har metallisk ledningsförmåga i riktning mot det hexagonala lagret. Kolfibrer som erhålls vid temperaturer som inte är lägre än 1000°C har hög elektrisk ledningsförmåga (mer än 102 Ohm -1 -cm -1). Genom att variera elasticitetsmodulen, och därmed kolfyllmedlets elektriska egenskaper, är det möjligt att reglera kompositmaterialets elektriska egenskaper.I processen att omvandla organiska fibrer till kolfibrer sker en övergång genom alla ledningsband. De ursprungliga fibrerna är dielektriska; under förkolning minskar det elektriska motståndet kraftigt, sedan med en ökning av bearbetningstemperaturen över 1000 o C, även om den fortsätter att minska, är den mindre intensiv. Karboniserade fibrer klassificeras som halvledare efter typ av konduktivitet, medan grafitiserade fibrer täcker intervallet från halvledare till ledare, och närmar sig det senare när bearbetningstemperaturen ökar. För kolfibrer bestäms konduktivitetens temperaturberoende av den slutliga temperaturen för deras bearbetning, och följaktligen av elektronkoncentrationen och kristallitstorlekarna.

Det bör noteras att ju högre förkolningstemperatur, desto lägre temperaturkoefficient för elektrisk konduktivitet. Kolfibrer har hål och elektronisk ledningsförmåga. Med ökande temperaturbehandling, åtföljd av en förbättring av strukturen och en ökning av antalet elektroner, minskar ledningsbandsgapet, därför ökar den elektriska ledningsförmågan, vilket för fibrer behandlade vid höga temperaturer närmar sig ledarnas elektriska ledningsförmåga i absolut värde.

Termiska egenskaper. En av manifestationerna av egenskaperna hos den anisotropa strukturen hos kolfibrer med hög modul är en negativ termisk linjär expansionskoefficient längs fiberaxeln, vilket ökar nivån av kvarvarande spänningar i fibrer med hög modul. För fiber med stor elasticitetsmodul är koefficienten högre i absolut värde och har ett negativt värde över ett bredare temperaturområde. För kolfibrer gjorda av PAN-fiber (Figur 17.11) observeras det maximala (i absoluta värdet) värdet av koefficienten vid 0°C, och med ökande temperatur ändras dess tecken till det motsatta (vid temperaturer över 360°C för fiber med E= 380 GPa och över 220 °C för fiber med E= 280 GPa. Det bör noteras att kurvan i figur 3.11 sammanfaller väl med ett liknande beroende av termisk expansionskoefficient för det pyrolytiska grafitgittret längs axeln A.

På grund av sin höga C-C bindningsenergi förblir kolfibrer fasta vid mycket höga temperaturer, vilket ger kompositmaterialet hög temperaturbeständighet. Kortvarig draghållfasthet för fiber med hög modul innehållande 99,7 viktprocent. % kol förblir praktiskt taget oförändrat i neutrala och reducerande miljöer upp till 2200 °C. Det förändras inte vid låga temperaturer heller. I en oxiderande miljö förblir styrkan hos kolfiber oförändrad upp till 450°C. Fiberns yta är skyddad från oxidation av syrebeständiga skyddande beläggningar gjorda av eldfasta föreningar eller värmebeständiga bindemedel; Pyrolytiska beläggningar används mest.

Figur 17.11 - Beroende av koefficienten för termisk linjär expansion

längs fibrerna för kolfibrer med en elasticitetsmodul på 380 (1)

och 280 GPa (2) från temperatur..

Kemiska egenskaper. Kolfibrer skiljer sig från andra fyllmedel i sin kemiska tröghet. Den kemiska beständigheten hos kolfibrer beror på den slutliga bearbetningstemperaturen, fiberns struktur och yta samt typen och renheten hos råvaran. Efter exponering av högmodulfibrer erhållna från PAN-fiber för aggressiva vätskor i 257 dagar vid rumstemperatur observeras en märkbar minskning av draghållfastheten endast under inverkan av ortofosforsyra, salpetersyra och svavelsyra (tabell 17.3).

Tabell 17.3 - Kemisk beständighet i aggressiva miljöer av kolväten med hög modul baserad på PAN (exponeringstid 257 dagar).

Reagens	Temperatur, °C	Diameter fibrer, nm	σ R , MPa	E R , GPa
Kontrollfiberprov
Syra (50%):
Kol
Ortofosfor
Vinäger is
Natriumhydroxidlösning,

Provens elasticitetsmodul ändras endast under påverkan av en 50 % salpetersyralösning. Styrkan hos alkaliska glasfiber efter exponering i 240 timmar i 5% lösningar av svavelsyra eller salpetersyra minskar med 41 respektive 39%. När temperaturen ökar minskar kolfiberns motstånd mot aggressiva miljöer.

Det oxiderar särskilt lätt i lösningar av salpetersyra. En lösning av natriumhydroklorid oxiderar kol, vilket resulterar i att fiberns diameter minskar, och dess mekaniska egenskaper förbättras till och med något.

Beroende på graden av aktivitet i förhållande till kolfiber med hög modul som erhålls från PAN-fiber kan syror ordnas i följande serier: HNO 3 > H 2 S0 4 > H 3 P0 4 > HC1. Ättik- och myrsyror och alkalilösningar av vilken koncentration som helst och vid vilken temperatur som helst förstör inte kolfibrer. Den kemiska beständigheten hos kolfibrer säkerställer stabiliteten hos egenskaperna hos kompositmaterial baserade på dem.

Defekter och vätning. Pyrolys av organiska fibrer åtföljs av en ökning av deras porositet. Kolfibrer med hög modul har långsträckta porer och skiljer sig från kolfibrer med låg modul i orienteringen av spår och sprickor längs fiberaxeln och deras lägre koncentration på ytan. Tydligen, under ritning, jämnas vissa ytdefekter ut, vilket är särskilt effektivt vid högtemperaturbearbetning av fibrer. Porerna på ytan av kolfibrer har olika storlekar. Stora porer med en diameter på flera hundra ångström fylls med ett bindemedel under formningen av ett kompositmaterial, och bindemedlets vidhäftningsstyrka till fyllmedlet ökar. De flesta av porerna på fibrernas yta har en diameter på flera tiotals ångström. Endast lågmolekylära komponenter i bindemedlet kan tränga in i sådana små håligheter, och en molekylsiktsfördelning av bindemedlet sker vid ytan av fyllmedlet, vilket förändrar dess sammansättning.

Fibrernas vätbarhet av bindemedel som används för att tillverka kolfiberplaster har stor inverkan på deras egenskaper. Till skillnad från glasfibrer är ytenergin hos kolfibrer mycket låg, så fibrerna vätes dåligt av bindemedel, och kolfiberarmerad plast kännetecknas av låg vidhäftningsstyrka mellan fyllmedlet och bindemedlet. Fibrernas vidhäftningsstyrka till bindemedlet ökar om ett tunt skikt av monomer först appliceras på fibrernas yta, väter den väl och fyller alla porer. Som ett resultat av polymerisationen av monomeren täcks fibern med ett tunt lager av polymer - ett skydd som "tätar" dess ytdefekter. Därefter kombineras fyllmedlet med det valda bindemedlet, produkten formas och plasten härdas enligt standardregimen.

För närvarande har flera fler metoder föreslagits för att öka vidhäftningsstyrkan hos kolfiber till bindemedlet, vars effektivitet bedöms genom att öka skjuvhållfastheten hos kompositmaterialet:

Ta bort smörjmedelsfilmen från ytan av kolfibrer efter textilbearbetning;

Etsning av ytan av kolfibrer med oxidationsmedel;

Efterbehandling av kolfibrer;

Växande morrhårliknande kristaller med hög skjuvmotstånd på fibrernas yta (vorserisation eller visceration).

I vissa fall används flera bearbetningsmetoder sekventiellt.

Att dyrka kolfiber med hög modul är den mest radikala metoden för att öka skjuvhållfastheten hos kolfiberarmerad plast. Proportionellt till volyminnehållet av whiskers på fibern ökar inte bara skjuvhållfastheten, utan också tryck- och böjhållfastheten i tvärriktningen på grund av ytterligare förstärkning av matrisen med kristaller med höga mekaniska egenskaper (till exempel styrkan på ? -SiC whiskers är 7-20 GPa vid elasticitetsmodul ca 50 GPa). Med ett högt innehåll av morrhår på fibern (mer än 4-7%) försämras plastens styrka och elastiska egenskaper. I vissa fall är minskningen i plastisk hållfasthet associerad med förlust av styrka hos kolfiber under vorserisering. Tabell 17.4 visar hur egenskaperna hos kolfiberarmerad plast beror på metoden för att preparera kolfiberytan.

Tabell 17.4 - Effekt av olika typer av ytbehandling av högmodulfiber på egenskaperna hos enkelriktad epoxikolfiberarmerad plast.

Metod för att förbereda ytan av kolfiber	Densitet, g/cm 3	Brytande stress, MPa, kl		Elasticitetsmodul, GPa
		flytta	böja
Fiber med smörjmedel
Etsning i HNO 3
Bränna bort smörjmedlet i kväve och impregnera med epoxiharts
Försämring morrhår av kiselkarbid

Förmågan hos kolfibrer som innehåller samma mängd kol (minst 99 vikt-%) att vorserisera från gasfasen ökar med en minskning av dess motståndskraft mot oxidation, vilket är proportionellt mot koncentrationen av ytdefekter.

Fysikaliska egenskaper kolfibrer beror på deras bakgrund (förkolnings- och grafitiseringsförhållanden) och vissa indikatorer på råvarornas natur och kvalitet. Många av egenskaperna hos kolfibrer bestäms av den slutliga bearbetningstemperaturen, men andra faktorer kan också bidra väsentligt. Tabell 17.5 visar de mest typiska fysikaliska egenskaperna hos kolfibrer.

Grafitens densitet är 2,26 g/cm 3, den överstiger avsevärt densiteten för kolfiber, vilket beror på den senares mindre perfekta struktur. Bland värmebeständiga fibrer har kol den lägsta densiteten; detta har en gynnsam effekt på fiberns specifika mekaniska egenskaper. Grafitfibrer har en liten specifik yta.

Tabell 17.5 - Kolfibers fysikaliska egenskaper.

Karakteristisk	Fiber
	kolsyrad	grafitiserade
Densitet, kg/m 3
Specifik yta, m 2 /g
Temperaturkoefficient för linjär expansion, 10 6 / K
Specifik värmekapacitet, kJ/kg K
Värmeledningsförmåga, W/(m K)
Elektrisk resistivitet, 10 -5 ohm m
Tangent för dielektrisk förlust (vid 10 10 Hz)
Hygroskopicitet, %

Den specifika ytan av karboniserade fibrer, beroende på villkoren för deras produktion och typen av råmaterial som används, kan variera inom vida gränser.

För att öka den specifika ytan på 500-1000 m 2 /g, behandlas kolfibrer med överhettad vattenånga, koldioxid och andra reagenser. Kolfibrer kännetecknas av en liten linjär expansionskoefficient, märkbart lägre än metaller, grafit och kvartsglas. När det gäller värmekapacitet skiljer sig kolfibrer lite från andra fasta ämnen. Ett karakteristiskt drag hos kolfibrer och speciellt grafitiserade fibrer är deras mycket höga värmeledningsförmåga. Detta är också karakteristiskt för grafit. Vid användning av kolfibrer eller kompositioner baserade på dem som värmeavskärmande material är hög värmeledningsförmåga oönskad, eftersom intensiv värmeöverföring sker genom kompositmaterialet. För att eliminera denna nackdel, förutom kolfiber, tillsätts andra värmebeständiga fibrer till kompositmaterial, i synnerhet metalloxidfibrer med låg värmeledningsförmåga.

Kolfibrer med en utvecklad specifik yta är mycket hygroskopiska på grund av vattenkondensering i porerna. Grafitfiber har låg porositet, så dess hygroskopicitet är låg. Hygroskopicitet är av stor betydelse vid tillverkning av kompositmaterial.

Textila former av kolfibrer

Kolfibrer kan tillverkas i en mängd olika textilstrukturer: häftade, kontinuerliga filament, vävda eller ovävda. Blånor, garn, rovings och non-woven nät är de vanligaste typerna av kolfiberstrukturer som används för närvarande. Kolfibrer har en hög elasticitetsmodul och låg töjning. Därför kan de inte motstå upprepad deformation och deras användning för framställning av vävda material ger vissa svårigheter. Men på grund av framsteg inom kolfiberproduktionsteknik och vävtekniker har det blivit möjligt att göra alla typer av vävda material av dem.

Fördelen med enkelriktade tyger (i det här fallet tjänar tunna trådar: glas eller organiskt, placerade längs väften, endast för den tekniska anslutningen av trådar eller trådar med varandra) är att de praktiskt taget eliminerar fibrernas veck i längdriktningen, fibrer är väl orienterade, materialet erhålls smidigt och behagligt att ta på. De tillverkas även i form av hybridtejper och tyg i kombination med glasfibertrådar. För närvarande är utbudet av tyger mycket varierande; de skiljer sig åt i trådens täthet längs bredden, vävstrukturen, förhållandet mellan antalet trådar i längsgående (längs varpen) och tvärgående (längs väften) riktningar, antalet elementära fibrer i bunten och andra egenskaper.

Beroende på användningsförhållandena produceras CFM i form av kontinuerliga trådar och trådar (bildade av 1000, 3000, 5000, 6000, 10000 och fler elementära kontinuerliga fibrer), snören, stapelfibrer, knoppar, tejper, tyger (ofta kombinerade med polymer- eller glasfibrer), enkelriktade tejper i vilka starka varptrådar binds med låghållfast väft, ovävda material (filt, mattor) etc. Nästan hela möjliga utbud av textila former har utvecklats och använts baserat på kol fibrer.

För att erhålla vävda produkter från kolfiber används två huvudmetoder: vävning av initiala fibrer och efterföljande termisk bearbetning av vävda produkter till kol (dvs. karbonisering och grafitisering av vävda former); produktion av koltrådar, blånor och deras efterföljande textilbearbetning. Fördelen med den senare metoden är möjligheten att erhålla tyger med mindre anisotropi av egenskaper, samt möjligheten att erhålla kombinerade vävda material från CF och andra typer av fibrer; nackdelen är CF:s bräcklighet och de tillhörande svårigheterna under textilbearbetning .

Figur 17.12 visar typerna av vissa tyger för speciella ändamål: okrysad väv, i vilken, genom att eliminera böjningen av kolfibrerna, skador på fibrerna och förlust av styrka förhindras; spiralväv, i vilken kolfibrer är anordnade i en spiral och sammankopplade i radiell riktning; tyger med kolfiberorientering i en vinkel på 0,30 och 60°; tredimensionella tyger där även kolfibrerna är orienterade i tygtjocklekens riktning, etc.

a - okryssat tyg; b - spiralväv; c - tyg med triaxiell orientering av trådar i tygets plan; d - tredimensionell väv med ortogonal volymetrisk orientering av trådar.

1 - glastråd; 2 - koltråd.

Figur 17.12 - Exempel på specialtyger.

Kolfibertyger. Egenskaperna och förutsättningarna för att producera koltyger beror på strukturen hos dessa tyger, vävens densitet, garnets krympning, densiteten hos det ursprungliga garnet och vävförhållandena.

Tätheten av trådar i varpen och väften bestäms av antalet trådar i 1 cm tyg, respektive i längd- och tvärriktningen. "Vågen" är garnet som placeras längs tygets längd, och "väften" flätar samman tyget i tvärriktningen. Därför är tygets densitet, dess tjocklek och draghållfasthet proportionell mot antalet trådar och typen av garn som används vid vävning. Dessa parametrar kan bestämmas om tygdesignen är känd. Det finns olika typer av varp- och inslagsväv för att skapa hållbara tyger. Genom att variera typen av tyg är det möjligt att skapa en mängd olika förstärkningsstrukturer som i viss mån påverkar egenskaperna hos kompositer gjorda av dem. I vissa fall kräver användningen av koltyger speciella typer av väv.

Fläta är ett smalt (mindre än 30,5 cm brett) tyg som kan innehålla en lös kant (d.v.s. fyllningsgarn som sträcker sig utanför tejpen). Kolfiberväv i form av flätade ärmar kännetecknas av större flexibilitet jämfört med kolfiberbaserade tyger. Från fläta kan du producera produkter av komplexa konfigurationer med en oregelbundet formad yta, etc.

Textil kolfibergarn– Det är enstaka parallelliserade fibrer eller strängar (buntar) som samlats ihop och som senare kan bearbetas till textilmaterial. Kontinuerliga enkla trådar (strängar) är den enklaste formen av textilt kolfibergarn, känt som "vanligt garn". För att använda sådant garn i vidare textilbearbetning utsätts det vanligtvis för en lätt vridning (mindre än 40 m -1). För ett stort antal tyger behövs dock tjockare garn. Detta sortiment av textilgarn kan framställas genom tvinning och kaning. Ett typiskt exempel är tvinning av två eller flera enkla strängar tillsammans med samtidig återvävning (dvs efterföljande tvinning av två eller flera förtvinnade strängar).

Som ett resultat av tvinnings- och tvinningsoperationerna erhålls garn, vars styrka, flexibilitet och diameter kan variera. Detta är en viktig förutsättning för skapandet av olika tyger från vilka kompositer senare erhålls.

Selar består av ett stort antal filament samlade i ett knippe. Typiskt används trådar med ett antal filament på 400, 10 tusen eller 160 tusen. Garn förstås vanligtvis som tvinnade trådar som består av skurna fibrer, medan strövandeär en sträng (sträng) som består av parallella eller lätt vridna buntar av fibrer. Till sist mattor (band) Består av ett stort antal (ibland upp till 300) kolfiberbuntar eller strängar som läggs sida vid sida eller sys ihop och kan bearbetas till olika typer av textilstrukturer. Korta kolfibrer (3 - 6 mm långa) kan bearbetas till filt eller non-woven med konventionell teknik.

För kolfiber och kolfiberkompositer är kolfiber UKN-P/2500, UKN-P/5000 med ytbehandling och antalet filament i tråden 2500 respektive 5000, VMN-4, VMN-RK, Rovilon, VEN- 280, UKN/5000, UKN /10000, Coulomb/5000A, Coulomb/5000B med linjär densitet från 200 till 900 tex, kännetecknad av styrka och elasticitetsmodul inom ett ganska brett område. Egenskaperna hos vissa kolfilament presenteras i tabellerna 17.6 och 17.7.

Tabell 17.6 - Egenskaper för kolfilament.

Indikatorer	Filler varumärke
	UKN-P/2500	UKN- P/5000	UKN/ 5000	UKN/ 10000	Hänge/5000A Hänge/5000B
Linjär densitet, tex
Avvikelse för linjär densitet, %
Relativ brottbelastning av tråden när den bryts av en slinga, n/tex
Massfraktion av limningsmedel, %
Elasticitetsmodul, GPa
Brottdragspänning hos en tråd i mikroplast, GPa
Brottspänning av plast, GPa vid: Stretching

Tabell 17.7 - Egenskaper för kolfilament.

Indikatorer egenskaper	Filler varumärke
	VMN-4	VMN-RK-3	ROVILON			VEN-280-1	VEN-280
Linjär densitet, tex
Avvikelse för linjär densitet, % inte mer
Trådtäthet, g/cm 3
Brottdragspänning för en filament, GPa
Elasticitetsmodul för repet i plast, GPa
Dynamisk elasticitetsmodul för repet, GPa
Böjhållfasthet för ett rep i plast MPa

Det mest använda som förstärkande fyllmedel för kolfiberlaminat är koltejper av LU-P- och ELUR-P-typerna, som är rullar 250 mm breda tätt lindade på dubbelflänsrullar. De huvudsakliga egenskaperna hos banden presenteras i tabell 17.8. En utmärkande egenskap hos koltejper är deras låga linjära densitet, vilket säkerställer produktionen av kolfiberplast med en enskiktstjocklek på 0,08-0,13 mikron.

Tabell 17.8 - Egenskaper för koltejper.

Tejp typ	Tejpbredd, mm	Linjär densitet, g/m	Trådtäthet, g/cm 3	Antal trådar per 10 cm, inget mindre	Brottdragspänning i kolfiberarmerad plast, GPa, inte mindre	Brottspänning vid kompression i kolfiberarmerad plast, GPa, inget mindre	elasticitetsmodul vid böjning, GPa	Volymfraktion av fyllmedel i kolfiber, %	Densitet av kolfiber, g/cm 3	Kolfiber monolager tjocklek, mm

En stor grupp av kolförstärkande fyllmedel är vävda material baserade på koltrådar UKN-P/2500 och UKN/P500. Dessa är vävda band UOL-1 och UOL-2 med en bredd på 300, 460 och 600 mm. (I tejpens symbol är den första siffran tejpens bredd, den andra siffran i markeringen är den typ av trådar som används som varpen: 1- för UKN-P/5000-trådar och 2- för UKN-P /2500 trådar.) Dessa band har endast koltrådar i varpen och i väften, banden har glesa glas- eller organiska trådar med en linjär densitet på 14-30 tex. De tillverkas på tejpvävstolar.

För att utöka sortimentet tillverkas kombinerade tejper av typen UOL-K med ett förhållande på 6:1 av kol- och glastrådar. De huvudsakliga egenskaperna hos vävda kol- och komposittejper anges i tabell 3.9. Till skillnad från kolfibrer av LU-typ ger dessa fyllmedel kolfiberförstärkta plaster med en högre monolagertjocklek från 0,17 mm till 0,25 mm och en högre nivå av hållfasthetsegenskaper. Vävda band av LZHU-typ, till skillnad från band av UOL-typ, är vävda med råmaterial och har en kolväfttråd. LZhU-band skiljer sig i linjär densitet när man använder olika koltrådar i basen av 2500 eller 5000 filament. De viktigaste egenskaperna hos dessa band presenteras i tabell 4.9.

Koltyget UT-900-2.5 baserat på UKN-P/2500-trådar vävda med en kypertväv, som säkerställer lika täthet av varp- och inslagstrådar, skiljer sig fundamentalt från de tidigare diskuterade fyllnadsmedlen. Tygernas egenskaper och egenskaper anges i tabell 17.9.

Tabell 17.9 - Egenskaper för vävda koltejper och tyger.

Varumärkessortimentet och egenskaperna för inhemska och utländska CFM presenteras i tabellerna 17.10 - 17.13.

Tabell 17.13 visar några egenskaper hos främmande kolfibrer från olika moderfibrer. De kan levereras till konsumenten efter eller utan ytbehandling. Typen och typen av textilstruktur för bearbetning av kolfibrer bestäms vanligtvis av dess tillämpning i kompositmaterialet. Detta bestämmer också metoden för framställning av kompositen: läggning, formsprutning eller pultrudering.

Volumetriska strukturer baserade på kolfibrer.

En av de främsta fördelarna med förstärkta kompositmaterial är den höga specifika hållfastheten i armeringsriktningen. En annan viktig fördel med sådana material jämfört med isotropa material är den effektiva kontrollen av anisotropin av mekaniska, termofysiska och andra egenskaper i armeringsriktningen. Egenskapernas anisotropi styrs genom att variera placeringen av armeringen.

Tabell 17.10 - Kolfyllmedel för strukturella kolfiberarmerade plaster (Ryssland).

	Textil	Densitet g/cm 3
LU-P-0.1 och 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
HÄNGE N24-P 5
GRANIT P 5	tråd 400 tex
ELUR-P-0,14, 5	tejp 245±30mm
	tejp 90+10 mm
	tejp 90±10 mm
	band,?= 0,235±0,015
	band, ?= 0,175+0,015
	kypert, ?= 0,22±0,02
ELUR-P-0,08 4 , 5
	tråd, tourniquet
	tråd, tourniquet

Notera: 1 - analog till Tornel 300, Toreyka TZOO; 2 - baserad på UKN-P-5000, kolorganiska tejper UOL-55, 150, 300, 300-1, ZOOK (NPO "Khimvolokno"); UOL-300-1 (varp UKN-P-5000, 410 tex, väft SVMK 14,3 tex); UOL-ZOOK (varp UKN-P-5000, 410 tex och Armos 167 tex, inslag SVMK 14,3 tex); UOL-150, 300 (varp UKM-P-5000, 390 tex, väft SVMK tex 29,4); 3 - varp och inslag av UKN-P-2500 200 tex, självkant Ural N 205 tex; 4 - PAN-gängor för ELUR-P, LU-P tex 33.3, UKN-P-5000 tex 850, UKN-P-2500 tex 425; 5 - P - elektrokemisk oxidation (ECHO-metoden); 6 - används för tillverkning av TZ-strukturer såsom TsOO och TsTMZ; Tex är massan av 1 km fiber i gram.

Tabell 17.11 - Egenskaper för kolmaterial baserade på viskos (hydratiserad cellulosa, HC) fibrer, för termiskt skydd, adsorptionsaktiva material, elektriska produkter (värmare). (Ryssland).

varumärke material	Textil form	%	Brottlast per list 5cm, kgf		Elementär styrka trådar, GPa
	tyg, band
Ural TR Z/2-15	Stickat
Ural TR 3/2-22	Stickat
Ural TM/4-22	Flerlagers tyg
Ural LO-22	Enkelriktad tejp
Ural LO-15	Enkelriktad tejp
	textiltråd
	sytråd
Ural Tr-3/2-15E	ytbehandlade stickade plagg
Uglen, Uglen-9

Tabell 17.12 - Textila former och egenskaper för koltows (Ryssland).

alternativ	Kolsträngar, kvaliteter
	VMN-4	ROVILON	VPR-19(s)	VNV(s)
Råmaterial		Nitron 650 -1700 tex	Nitron 850 -1700 tex
Antal trådar, st
Antal vridningar per 1 m
Antal fibrer (filament), st.
Längd, max, m
Diameter, max, µm
Pyrolystemperatur, Max, °C
Densitet, g/cm 3
Draghållfasthet, ?, GPa
Dragmodul för elasticitet, E, GPa
Relativ förlängning, ε, %
Smörjmedel

Tabell 17.13 - Egenskaper hos utländska industriella kolfibrer.

Fiber	Leverantörsföretag	Källmaterial	σ I , MPa	E, GPa	 , kg/m 3	σ , 10 -4 cm/m	 etc , W/ (m  °C)	α etc , TILL -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

Namn på företag: 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".

De förstärkande elementen i kolkompositmaterial är kolfibrer. Förstärkningskonstruktioner har utvecklats som har tre, fyra, fem eller flera armeringsriktningar. Genom att ändra förhållandet mellan armering i olika riktningar skapas material med specificerade egenskaper.

Det finns flera system av förstärkningsstrukturer för kompositmaterial. I praktiken system av två, tre och n trådar

En karakteristisk egenskap hos material som bildas av ett system med två trådar är närvaron av en given grad av krökning av fibrerna i varpriktningen (x-axeln), medan väftfibrerna (y-axeln) är raka. Det finns ingen förstärkning i den tredje riktningen (z-axeln). De viktigaste förstärkningsparametrarna för denna grupp av material är graden av krökning av basfibrerna (vinkel ) och förstärkningskoefficienten  i riktning mot varpen och väften (Figur 17.13).

Figur 17.13 - Varianter av förstärkningsscheman bildade av ett system med två gängor. Förbinder intilliggande lager med riktade fibrer på: i plan zx(A) och i planet zy(b); genom hela strukturens tjocklek och i planet zx(V) och i planet zy(G). Anslutning genom två lager med hjälp av i riktning X raka fibrer ( d) och genom skiktet och genom hela tjockleken av materialet med användning i riktningen X raka fibrer ( e). Anslutning genom ett lager med variabel densitet längs materialets tjocklek ( och) .

Kompositmaterial bildade av ett system med tre trådar har förstärkning i tre riktningar av valda koordinataxlar. De vanligaste förstärkningsschemana visas i figur 17.14.

Förstärkningsscheman, som regel, bildas av ömsesidigt ortogonala fibrer (Figur 17.14, a, b), men det finns scheman med ett snett arrangemang av fibrer (Figur 17.14, CD). Förstärkningsfibrer kan vara raka (Figur 17.14, A), har en given grad av fiberkrökning i ett (Figur 17.14, V) eller två (Figur 17.14, G Antalet fibrer och avståndet mellan dem i var och en av de tre riktningarna är huvudparametrarna för kompositmaterial, vilka bestäms av villkoren för deras användning.

Figur 17.14 - Alternativ för förstärkningsscheman bildade av ett tresträngssystem

med raka fibrer i tre riktningar ( a, b),

med raka fibrer i två riktningar ( V),

med en given grad av fiberriktning i två riktningar ( e) .

Fyrsträngssystemet gör det möjligt att erhålla kompositmaterial med olika alternativ för det rumsliga arrangemanget av armeringen. Alternativ 4 är det mest populära d. Dess karakteristiska egenskap är placeringen av förstärkningen längs kubens fyra diagonaler. Detta läggningsschema, med jämn fördelning av armeringen längs armeringsriktningarna, gör det möjligt att erhålla en jämviktsstruktur.

Förstärkning av kompositmaterial bildade av ett system av flera trådar utförs i olika riktningar, oftast i tre ömsesidigt vinkelräta riktningar av de valda koordinataxlarna och i diagonalplan som innehåller koordinataxlarna. Mer komplexa förstärkningsscheman är också möjliga (Figur 17.15). Geometrin för rumslig förstärkning skapas baserat på villkoren för förstörelse av materialet och bör ge målinriktad anisotropi av egenskaper. En ökning av antalet förstärkningsriktningar hjälper till att minska egenskapernas anisotropi, den totala förstärkningskoefficienten och följaktligen de absoluta värdena för materialegenskaperna. Material med fullständig isotropi av elastiska egenskaper erhålls genom att lägga armering i en vinkel på 31° 43 mot axlarna för det kartesiska koordinatsystemet i vart och ett av de tre ortogonala planen. Andra symmetrier kännetecknas av närvaron av vissa extrema värden av fysiska egenskaper.

Figur 17.15 - Diagram över det diagonala arrangemanget av strukturen i ett plan ( A) och i rymden ( b) för kompositmaterial som bildas av systemet n trådar; elva riktningar (11d) förstärkningsmönster ( V), diagonaler mellan diametrala hörn längs två ytor och längs kanter.

För rationell användning av förstärkta kompositmaterial är det nödvändigt att känna till deras maximala förstärkningskoefficienter. Arbetet undersökte möjligheterna att begränsa fyllningen av rumsligt förstärkta strukturer med fibrer med runt tvärsnitt. I grund och botten studerade de den täta packningen av fibrer - när de rörde deras cylindriska ytor - i ett plan, vinkelrätt mot vilket fibrer infördes, och "fäste" lagren. Tabell 17.14 visar de teoretiska maximalt tillåtna värdena för förstärkningskoefficienter för vissa typer av strukturer i de fall där flerriktad förstärkning i planet skapades av raka fibrer. Parameter  (%) anger andelen raka fibrer som är vinkelräta mot läggningsplanet i armeringens totala volym.

Tabell 17.14 - Gränsarmeringskoefficienter för vissa typer av konstruktioner.

№ p/p	Förstärkningsschema	siffra förstärkningsriktningar	Läggning fibrer	Andel fibrer vinkelrät mot packningsplanet, %	 etc
			Hexagonal
			Rektangulär
			Skiktad (godtycklig)
			Rektangulär i tre plan
			Hexagonal transversellt isotropisk

Som framgår av uppgifterna i Tabell 17.14 minskar fiberläggningsriktningarnas avvikelse från det enkelriktade och platta mönstret avsevärt materialets volymetriska förstärkningskoefficient. Med tre inbördes ortogonala fiberläggningsriktningar reduceras den maximala förstärkningskoefficienten  pr. med 25 % jämfört med koefficienten för en kontinuerlig struktur. Med fyra armeringsriktningar, varav tre skapar isotropi av egenskaper i planet (tabell 17.14, klausul 5),  etc förstärkningskoefficienten reduceras jämfört med förstärkningskoefficienten enligt det hexagonala enkelriktade mönstret (tabell 17.14, stycke 1) med 38 %. I schema 5, på grund av den sneda läggningen av fibrer i ett plan, när de berör fibrer i en riktning som är vinkelrät mot planet, finns det fler lediga platser att fylla med matrisen än i fallet med tre ortogonala armeringsriktningar (tabell 17.14, punkt 4).

Det bör noteras att idealiserade scheman för maximal fyllning av ett kompositmaterial med fibrer endast bör övervägas för jämförelse. I verkliga fall, på grund av tekniska eller andra förhållanden, förändras avstånden mellan intilliggande fibrer, och det är nödvändigt att införa korrigeringar för  etc koefficienter som återspeglar graden av fiberspridning vid idealisering av strukturens geometri.

Den faktiska volymen av fibrer i ramen är alltid betydligt lägre än den beräknade. Detta beror på det faktum att trådarna inte har den korrekta tvärsnittsformen som antagits i beräkningen, och de elementära fibrerna är inte monolitiska.

Metoder för att göra förstärkningsramar av kol-kolkompositmaterial varierar, inklusive torr trådvävning, tygsömmar, montering av styva stänger tillverkade av pultruderade koltrådar, trådlindning, vävning och en kombination av dessa metoder. Den mest använda metoden är att väva (väva) torra trådar. Det är acceptabelt för tillverkning av både de enklaste flerriktade ramarna, där fibrerna är placerade längs axlarna för ett rektangulärt koordinatsystem (CR), och de mest komplexa flerriktade ramarna - 11 D (se figur 17.15, V). I det här fallet används trådar med liten diameter med sin täta läggning (Figur 17.16), vilket säkerställer små hålrum och hög ramdensitet.

Den torra trådvävningsmetoden är också användbar för att skapa cylindriska ramar. Vävda ställningar av denna typ visas i figur 17.17. Att säkerställa en konstant förstärkningstäthet för cylindriska ramar med ökande divergens av radiella gängor när de närmar sig ytterdiametern uppnås genom att öka diametern på de axiella gängknippena eller införa radiella element av olika längder i huvudförstärkningssystemet. Tillverkningen av sådana ramar utförs på vävmaskiner. Det är möjligt att skapa mer komplexa strukturer.

Figur 17.16 - Typisk layout av fibrer med liten diameter i ortogonalt förstärkt material för att få en hög ramdensitet.

Figur 17.17 - Arrangemang av gängor i en treriktad cylindrisk

väva .

Utvecklingen av metoder för att producera ortogonalt förstärkta ramar gjorde det möjligt att skapa en modifierad struktur kallad Mod 3. Modifieringen var följande: i planet xy Istället för raka trådar används koltyg, fibrerna ligger i axelns riktning z förbli rak och passera genom tygskikten mellan fibrerna i ett plan xy. När du syr tyg i axelns riktning X Både torra trådar och kolstavar används, erhållna genom impregnering av trådarna antingen med ett organiskt bindemedel följt av karbonisering, eller med pyrolytiskt kol från gasfasen. Typen och fördelningen av fibrer i ställningar av denna struktur kan variera i alla riktningar.

Flerriktade ramar tillverkas också av enbart kolstavar. Nackdelen med sådana ställningar är bristen på integritet före införandet av matrisen som förbinder stängerna; fördelen ligger i den höga fyllningsgraden av materialvolymen med förstärkning.