Углеродные материалы и материалы из карбонизированного волокна. Контрукционные углеродные ткани 3k, 6k, 12k, 24k, 48k, производство и поставка. Ткани углеродные изоляционные. для тепловой защиты различного оборудования, в том числе для защитных экранов и зановесов. Углеродные ленты, в том числе фольгированые углеродные ленты. Углеродные плетеные термостойкие шнуры. Углеродные нити, производство и поставка.

Углеродное волокно, общая информация

Многие полимерные волокна пригодны для получения углеродного волокна. Предприятия группы IFI Technical Production, для производства углеродных волокон используют полиакрилонитрильное (ПАН) волокно. В этом разделе сайта, мы рассмотрим только два типа углеродного волокна и изделий из них. Мы не рассматриваем графитизированые волокна, поскольку этой продукции, отведен отдельный раздел на нашем сайте.
И так, углеродное волокно по физическим характеристикам подразделяется на высокопрочные углеродные (карбоновые) волокна и углеродные волокна общего назначения (карбонизированные).

По внешнему виду два типа пряжи сильно отличаются друг от друга. На фотографии справа, под цифрой 1, пряжа из высокопрочного углеродного волокна 12k, то есть пряжа, состоящая из 12000 непрерывных элементарных волокон. Под цифрой 2, карбонизированная пряжа общего назначения. Это крученная карбонизированная нить, из двух и более волокон длиной от 25мм до 100мм.

Именно углеродная (карбонизированная) пряжа общего назначения, используется для производства углеродных сальниковых набивок.

Карбонизированные углеродные волокна

Карбонизированное волокно получают в два основных этапа:

1. ПАН-волокно окисляется при температуре +150°С ~ +300°С.

2. Окисленное ПАН-волокно карбонизируют в среде азота при температуре +1000°С ~ +1500°С

Из карбонизированного волокна общего назначения производят в основном теплоизоляционную продукцию и изделия, такие как ткани, ленты, шнуры. Карбонизированные ткани используются для высокотемпературной изоляции. Это превосходная тепловая защита в разных областях промышленности. Карбонизированную ткань используют, как прокладочный материал или в качестве обмотки элементов конструкций, трубопроводов и т.д. Карбонизированная ткань применяется в виде защитных экранов и занавесов. Изделия из карбонизированнного волокна, работоспособны при температурах от -100°C до +450°С.

Карбонизированные ткани отличный современный заменитель стеклотканей. В отличие от стекловолоконных изделий, карбонизированная ткань не вызывает раздражение слизистой оболочки, не провоцирует зуд кожи, карбонизированная ткань, шнуры, ленты - совершенно безвредны для человека. Содержание углерода в карбонизированных волокнах до 90%. Карбонизированные волокна обладают хорошей химической устойчивостью, они работоспособны практически во всех средах, кроме высококонцентрированных кислот, в том числе: азотной (Nitric), ортофосфорой (Orthophosphoric), серной (Sulfuric), cернистой (Sulfurous), хлористоводородной (Hydrochloric), щавелевой (Oxalic) и в других средах, водородный показатель pH которых менее 2, т.е pH

Карбоновые углеродные волокна

Для получения карбонового высокомодульного (углеродного) волокна, карбонизированные волокна подвергают термообработки при температуре порядка +2500°С. Из карбонового волокна вырабатывают специальную пряжу повышенной прочности, которую используют для производства специальных изделий и продукции. Одной из основных величин характеризующих углеродную (карбоновую) пряжу, является коэффициент k, который выражает количество элементарных непрерывных волокон в пряже. 1k=1000 волокон. Самые распространенные волокна это 1k, 3k, 6k, 12, так же используют 24k и 48k. Коэффициент k используется для обозначения только углеродных (карбоновых) волокон, свойства и характеристики карбонизированных волокон общего назначения, описываются другими параметрами.

Одним из основных изделий из высокомодульного карбонового волокна, является конструкционная углеродная ткань. Карбоновые (углеродные) ткани используют для армирования композиционных материалов в производстве углепластиков. Углепластики на основе смол и углеродной ткани обладают высокой стойкостью к коррозии и к различным видам деформациям, позволяют производить изделия высокой сложности, обладающие практически нулевым коэффициентом линейного расширения. Углепластики уменьшают вес конструкции в среднем на 30%. Кроме того, углепластик является токопроводящим материалом.
Кроме тканей, из высокомодульных карбоновых волокон изготавливают специальные ленты, шнуры, бумагу и другие изделия для многих отраслей промышленности.

Карбонизированная углеродная ткань RK-300

Карбонизированная углеродная ткань RK-300, применяется в качестве высокотемпературной изоляции. Это превосходная тепловая защита в разных областях промышленности, которая может использоваться, как прокладочный материал или в качестве обмотки, а также в виде защитных экранов и занавесов.

Карбонизированная ткань RK-300 – современный заменитель стеклотканей и других теплоизоляционных тканей, в том числе и асбестовых. В отличие от стеклоткани, карбонизированная ткань не раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и не вызывает зуд кожи. В сравнении с асбестовой тканью, карбонизированная ткань RK-300 совершенно безопасная для человека, кроме того, обладает несравненно большим ресурсом эксплуатации, отличной химической стойкостью и возможностью многократного использования в силу своих уникальных свойств.

Параметры:

Ширина полотна: 1000мм

Толщина: 1,6мм ~ 5,0мм

Плотность: 520~560 г/м²

Плетение: полотняное

Внимание : Уважаемые коллеги, уважаемые партнеры! Вся продукция и изделия из карбонизированного углеродного волокна, может изготавливаться из высокопрочного и высокомодульного карбонового волокна. Также, по заказу возможно производство теплоизоляционной ткани RK-300 из высокомодульного карбонового углеродного волокна - ткань RK-300H. Параметры карбоновой углеродной ткани RK-300H. Ширина полотна: 1000мм~1500мм; Толщина: 1,0мм ~ 6,0мм; Плотность: г/м? в зависимости от толищины; Рабочая температура: -100°С +1200°С

Карбонизированная углеродная ткань с односторонним алюминиевым покрытием RK-300AF

Углеродная карбонизированная ткань RK-300AF, это современная, высоконадежная промышленная теплоизоляция. Отличный заменитель стеклотканей и асбестовых тканей. В отличие от стеклотканей и асбестовых тканей, карбонизированная ткань совершенно безвредная.

Одностороннее нанесение алюминия на карбонизированную ткань, придает ей еще более лучшие теплоизоляционные свойства. Алюминиевый слой на ткани, это термический экран, отражающий высокую температуру, если ткань используется в качестве тепловой завесы. В тоже время, при использовании RK-300AF в качестве обмоточного теплоизоляционного материала, алюминиевый слой, обеспечивает поддержание стабильной температуры внутри изолируемой системы.

Параметры:

Ширина полотна: 1000мм

Толщина: 1,6мм ~ 5,0мм

Плотность: 520~560 г/м?

Рабочая температура: -100°С +450°С

Плетение: полотняное

Внимание : Ткань RK-300HAF

Карбонизированная углеродная лента

Теплоизоляционные ленты из углеродного карбонизированного волокна, это отличная, современная замена асбестовых лент и стеклолент. Углеродные ленты значительно превосходят асбестовые ленты и ленты из стекловолокна по физико-механическим показателям, а также обладают более широким диапазоном химической стойкости. Кроме того, карбонизированные ленты совершенно безопасные для человека и экологически чистые. Углеродные карбонизированные ленты применяют для теплоизоляции кабельных стволов, элементов приборов и машин, трубопроводов и других систем и оборудования, работающих при температуре до +450°С.

Мы производим 2 типа карбонизированных углеродных лент:

Лента RK-300T – карбонизированная углеродная лента без покрытия.

Лента RK-300TAF – карбонизированная углеродная лента с односторонним нанесением тонкого алюминиевого слоя.

Параметры:

• Ширина полотна: 5,0мм ~ 1000мм
• Толщина: 1,6мм ~ 5,0мм
• Плотность: 520~560 г/м?
• Рабочая температура: -100°С +450°С
• Плетение: полотняное

Ленты RK-300THAF и RK-300TH из высокопрочного и высокомодульного карбонового волокна. Рабочая температура: -100°С +1200°С.

Шнур углеродный, плетеный RK-300RS

Шнуры углеродные изготавливаются, как из карбонизированного углеродного волокна общего назначения, так и из высокомодульного карбонового углеродного волокна. Шнуры изготавливаются как круглой, так и квадратной формой поперечного сечения методом плетения. Углеродные шнуры могут выполняться методом сквозного плетения, а также методом однослойной или многослойной оплетки сердечника. В производстве шнуров, для получения требуемых свойств конечного изделия, вместе с углеродной пряжей, могут применяться другие виды пряжи, в том числе керамическая, арамидная, стекловолоконная пряжа.

Углеродные шнуры используют как огнеупорное, жаропрочное и термостойкое уплотнения во многих областях промышленности. Углеродные шнуры, значительно превосходят однотипные изделия из других видов волокон практически по всем физико-механическим и техническим показателям, кроме того, шнуры из высокомодульного карбонового волокна полностью химически инертные, их кислотный индекс рН находится в интервале 0~14, что позволяет использовать их в средах любых концентрированных кислот и щелочей.

Также, в отличие от стекловолоконных шнуров, выделяющих мелкую стеклянную пыль, раздражающую слизистые оболочки глаз, носовой пазухи, неба и вызывающую зуд кожи, углеродные шнуры совершенно безвредные. Разрывная нагрузка углеродных шнуров из высокомодульного волокна, на сегодняшний день является лучшей.

Углеродные шнуры, также, служат основой для производства сальниковых набивок с уникальными свойствами, для применения практически во всех видах промышленности.

Параметры:

• Рабочая температуа: +280°С~+1200°C
• Размеры сечений: O4мм ~ O50,0мм и 4,0ммх4,0мм до 70,0ммх70,0мм

Ткани углеродные конструкционные

Конструкционные углеродные ткани производятся из высокомодульной карбоновой углеродной пряжи. В производстве углеродных конструкционных тканей используют пряжу с коэффициентом 1k, 3k, 6k, 12, 24k и 48k, где k - количество элементарных непрерывных волокон в пряже. 1k=1000 волокон.

Основная область применения высокомодульных карбоновых углеродных тканей - в качестве армирующего слоя в производстве теплозащитных, химически стойких композиционных материалов, а так же, как наполнители в производстве углепластиков.

Карбоновые углеродные ткани выполняются разными видами плетения, в зависимости от их дальнейшего назначения применения. Различают три основных вида плетения карбоновых тканей:

• Самое распространенное переплетение - полотняное плетение нитей, оно описывается так: 1/1. При полотняном плетении, каждая нить основы переплетается с уточной нитью, через одну. Этот вид плетения обеспечивает наилучшую прочность ткани.
• Сатиновое плетение ткани. Этот метод плетения описывается так: 4/1, 5/1 - 1 нить утка перекрывает 4, 5 нитей основы. Ткани, выполненные методом сатинового плетения, наименее прочные, поэтому эти ткани делаются очень плотными. Поскольку нити основы и уточные нити при сатиновом плетении редко изгибаются, поверхность таких тканей ровная и гладкая.
• Твиловый или саржевый метод плетения. Этот тип плетения описывается так: 2/1, 2/2, 3/1, 3/2... - количество нитей основы, перекрытое количеством нитей утка. Твиловое плетение, визуально легко определяется по косым полоскам на поверхности ткани.

В таблице ниже, даны основные характеристики стандартных углеродных тканей. Карбоновое углеродное волокно для данных тканей получено из полиакрилонитрильных волокон (ПАН).

Марка ткани	Содержание углерода	Модуль упругости Е, ГПа	Удлинение, %	Линейтная плотность, г/1000м	Плотность, г/см?
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

Е - модуль Юнга или модуль упругости - коэффициент, характеризующий сопротивление материала растяжению, сжатию при упругой деформации. Для наглядности добавим, что модуль упругости Е у стали от 195 ГПа до 205ГПа, а у стекловолокна от 95ГПа до 100 ГПа. Модуль упругости графитизированного карбонового волокна до 677 ГПа, при этом вольфрамовая проволока, имеет коэффициент Е равный 420ГПа.

Параметры стандартных конструкционных карбоновых углеродных тканей:

• Ширина: 1000мм ~2000мм. Максимальная ширина под заказ – 2000мм.
• Толщина: 0,25мм~3.0мм
• Плотность: 100г/м?~640г/м?
• Ширина полотна: 1000мм
• Температура: до +1200°С
• Содержание углерода: >98,5%

Возможно производство карбоновых углеродных тканей с нестандартными параметрами.

Длина намотки в рулоне - по требованию. Ткань упакована в пленку и в картонные коробки.

Марки углеродных тканей и их обозначение

Все углеродные ткани, выпускающиеся предприятиями холдинга IFI Technical Production, имеют в своем названии буквы RK, обозначающие торговую марку производителя RK™ и индекс 300. Например, карбоновая углеродная конструкционная ткань, выполненная из пряжи 6k, то есть из пряжи содержащей 6000 непрерывных волокон, имеет обозначение RK-306. Углеродная ткань из пряжи 3k или 12k, RK-303 и RK-312 соответственно.

Заявка на поставку углеродных тканей

Уважаемые коллеги! Вы можете приобрести углеродные ткани любым удобным для Вас способом. Мы предлагаем следующие варианты:

• Закупка продукции непосредственно на фабрике в КНР. Вы заключаете прямой контракт с фабрикой и работаете самостоятельно. Для этого, необходимо прислать запрос на адрес: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Мы вышлем Вам контактную информацию, включающую телефон и электронный адрес ответственного за экспорт сотрудника фабрики.
• Закупка продукции через российское представительство холдинга IFI Technical Production, через компанию Рус-Кит. Сделка осуществляется по договору поставки, заключаемому между Вашей организацией и компанией Рус-Кит. В этом случае, Рус-Кит берет на себя все вопросы по организации доставки и таможенного оформления товара. Для этого также необходимо отправить запрос на электронный адреc: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Уважаемые коллеги, уважаемые партнеры!: По всем интересующим Вас вопросам, по карбоновым углеродным тканям, а так же по другим изделиям из углеродного волокна, обращайтесь пожалуйста по электронному адресу Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Для запроса на английском или китайском языках, пожалуйста используйте электронный адрес Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

В статье изложена информация об углеволокне, его особенностях, свойствах и характеристиках. Мы расскажем об истории его создания, а также озвучим познавательные факты. Вы узнаете, как применить углеволокно в быту и строительстве, а также, как своими силами отремонтировать пластик.

Изделия из тканей, волокон, шнуров и лент, выполненных из современных углеводородов, успешно конкурируют по всем эксплуатационным показателям с привычными нам изделиями из стали и бетона . При этом они имеют в десятки, а порой и в сотни раз меньшую толщину и вес. Как можно объяснить человеку с устоявшимися взглядами тот факт, что пропитанный отвердевшей смолой холст толщиной всего 3 мм прочнее по всем показателям, чем техническая фанера 15 мм? Только опытным и демонстративным путём.

Углеволокно — материал будущего, родом из прошлого

Материал был открыт Томасом Эдисоном в 1880 году в рамках исследований нити лампы накаливания. В последние 10 лет, с подачи зарубежных коллег в виде поставок дорогостоящих изделий из углеволокна, отечественные разработчики и производители занялись реанимацией углеводородных проектов, начатых в советский период, по всем направлениям.

Всем известно, что углерод востребован в любой форме, в каждой отрасли промышленности. Это производство буквально всего, что сделано не из металла, стекла, дерева или бетона. Но главным его преимуществом является то, что он способен не только дополнить традиционные материалы, но и заменить их с выгодой для человека и природы.

Видеорепортаж о российском производстве углеволокна

Углеволокно в строительстве

Этот современный материал начинает пользоваться спросом у ремонтников и строителей. Причины этого кроются в свойствах его компонентов:

1. Высокая прочность нитей, из которых создано полотно.
2. Исключительная адгезия полимерного связующего (эпоксидного клея).

Комбинация этих свойств даёт высокую эффективность при устройстве наружного армирования железобетонных, кирпичных и деревянных конструкций. Усиленный таким образом элемент получает дополнительно до 65% прочности на изгиб и до 120% прочности на сжатие. Это звучит маловероятно, но проведённые согласно ГОСТ, ТУ и СНиП испытания подтверждают это.

Испытания балок, армированных углеволокном, на видео

Усиленные углеволокном ж/б элементы — испытания на видео

Тому, кто собирается строить каменный дом или бассейн , делать капитальный ремонт, или реставрацию, стоит задуматься о карбоновом усилении. Существенное увеличение прочности позволяет уменьшить объём материала основы. То есть, холст держит огромные нагрузки, главное, было бы на что его наклеить.

Так, армирование композитом увеличивает прочность на сжатие почти вдвое с 280 кН до 520 кН (см. видео испытаний). Это значит, что объём опорного элемента — несущей стены, колонны, столба — можно смело уменьшать на 60-80%. Особое значение это имеет для отдалённых районов, куда затруднена доставка тяжёлого стройматериала.

Вторая основная область применения карбона в строительстве — реставрация несущих каменных элементов. Оклеечным армированием восстанавливают опоры и балки бетонных мостов. Это наиболее ответственные государственные объекты и их надёжность доверяют углеволокну. В частном строительстве нагрузки в десятки раз ниже, а значит, усиление фундамента или углов стен будет с огромным запасом прочности. Это прекрасная альтернатива традиционным способам — подливка фундамента бетоном или установка подобных стен.

Ещё одно полезное свойство композитного материала — его нетоксичность и безвредность после полимеризации. В готовом виде он имеет глянцевую поверхность и не вступает в реакцию с водой. Это будет интересно для того, кто решил возвести бассейн, водоём, кессон, силосную яму, отстойник или каменный септик . Для этого достаточно будет возвести стены в полкирпича с кладочной сеткой и оклеить с обеих сторон углеволокном. Застывший материал будет служить гидроизоляцией. Его монтаж аналогичен устройству армировочной сетки для утеплителя.

Стоимость таких работ будет составлять:

1. Углеволоконный холст — от 20 до 30 у. е. за 1 м 2 .
2. Полимерное связующее с отвердителем — от 3 до 5 у. е. по расходу на 1 м 2 .
3. Услуги по усилению каменных конструкций под ключ в среднем по России стоят 125 у. е. за 1 м 2 . В стоимость входит расчёт, доставка, материал и работа.

Применение углеволокна для ремонта

Свойства холста быть сначала гибким и эластичным, а после пропитки смолой исключительно прочным, можно (и нужно!) использовать и в повседневной жизни. В основном это касается ремонта или замены сломанных пластиковых деталей. С помощью этого материала можно склеить практически всё, а то, что склеить по каким-то причинам нельзя, можно воссоздать, используя испорченную деталь в качестве матрицы.

Ремонт стержня из стеклопластика

Рассмотрим возможность ремонта рукоятки молотка или топора при помощи углеволоконного рукава. Большинство полупрофессиональных ударных инструментов имеют рукояти из материала на основе стекловолокна — того же, что используют для производства высококачественных хоккейных клюшек.

Для ремонта потребуется:

1. Инструмент — тиски, ротационная шлифмашина с наждачной бумагой, направляющая струбцина, строительный фен, кисти.
2. Материал — рукав из углеволокна или холста, высокопрочный двухкомпонентный клей, полимерная смола и отвердитель. Всего клеящей смеси потребуется около 50 мл.
3. Защитные средства — очки, респиратор, резиновые перчатки.

Порядок работы:

1. Зачистить края разлома шлифмашиной, сохраняя место контакта.
2. Зажать в тисках одну часть и выставить на струбцине вторую, примерив по плоскости.
3. Нанести на контактные поверхности (разлом) клей и соединить две части на струбцине. Обмазать клеем место разлома. Тщательно проверить соосность обеих частей. Время выдержки — 6-8 часов (по инструкции).
4. Снять струбцину и зачистить место соединения, сделав заглубление в тело стержня на 1-2 мм.
5. Сделать разметку. Т. к. оклейка рукавом будет производиться в два этапа, верхний слой перекроет нижний. От оси соединения отложить для первого слоя — 3,5 см, для второго — 6 см в каждую сторону. Отрезать два куска рукава по размерам.
6. Сделать полимерный раствор из смолы и отвердителя в пропорциях согласно инструкции и обильно нанести его на место соединения по меньшей разметке.
7. Завести отрезок рукава к месту приклеивания и аккуратно уложить его на клей и обжать руками.
8. Затем нанести ещё один слой клея и завести второй (больший) отрезок рукава. Прижать его аналогичным образом. Пропитать весь участок клеем.
9. Создать временный зажим — приложить с двух сторон полосы упругого материала, замотать скотчем и сдавить струбцинами (не очень туго). Время выдержки — 6-8 часов.
10. 1Зачистить место соединения шлифмашиной и довести вручную.
11. Технически изделие готово, его можно использовать с обычной нагрузкой через 12 часов. Отремонтированное изделие можно окрасить.

Ремонт рукоятки из стеклопластика на видео

Технологию ремонта предлагает фирма SRS (значит, речь идёт о профессиональном спорте — нетрудно представить, какие нагрузки выдерживает изделие после ремонта).

С помощью углеволокна указанным способом можно также починить вещи, которые ранее было принято заменять:

1. Ножки мебели.
2. Ручки пылесоса, зонта или ножа.
3. Корпуса бытовой и офисной техники, инструмента.
4. Оправы очков (понадобится карбоновая нить или лента).
5. Любую неметаллическую деталь автомобиля, мототехники, велосипеда — от бампера до дверной ручки.
6. Пластиковое окно или подоконник и многое другое.

Безусловно, весь спектр достоинств и возможностей передового многофункционального материала невозможно отобразить в одной статье. Домашнему мастеру достаточно знать о нём одно — для того, кто имеет в арсенале холст и ленту из углеволокна и эпоксидные компоненты, проблемы ломаного пластика не существует.

Известно, что солидный показатель прочности на растяжение, относительно собственного веса, которым обладает углепластик, являет собой уникальное достижение материала и открывает радужные перспективы использования в народном хозяйстве. Использование карбона в современном строительстве пока еще не приняло широкомасштабного использования, хотя карбон купить в настоящее время не составляет трудности. Но простые и надежные методы применения обещают быть долгими.

Углеродное волокно

Первое получение углеродных волокон в результате пиролиза вискозного волокна и использование для нитей накаливания было запатентовано Эдисоном в конце XVIII века.

Повышенный интерес к волокну появился в XX веке в результате поиска материала компонентов композита при изготовлении двигателей ракет и самолетов.

По своим качествам: термостойкости и теплоизоляционным свойствам, а также коррозионной стойкости, карбоновому волокну не было равных.

Характеристики первых образцов полиакрилонитрильных (ПАН) волокон были невысокие, но усовершенствование технологии позволило получить углеводородные волокна прочностью карбонового волокна 2070 МПа и модулем упругости 480 ГПа.

Сегодня, углепластик или карбон имеет масштабный спектр применения в строительстве:

• для системы внешнего армирования
• для ремонта несущих конструкций складов и мостов, промышленных и жилых зданий.

Использование изделий из углеродного волокна предоставляет возможность проведения строительных мероприятий, по сравнению с существующими способами реконструкции или армирования, быстро и качественно.

Но рассказ о достижениях карбона был бы неполным, если не отметить его использование при изготовлении авиационных деталей.

Достижения отечественных авиапроизводителей составляют здоровую конкуренцию компании Mitsubishi Heavy Industries, производящей детали Boeing 787.

Производство изделий из полимерного материала

Полимерный материал – карбон представляет собой тонковолоконные нити ø от 5 до 15 мкм, образованные атомами углерода и объединенными в микрокристаллы. Именно выравнивание при ориентации кристаллов придает нитям хорошую прочность и растяжение, незначительный удельный вес и коэффициент температурного расширения, химическую инертность.

Производственные процессы получения ПАН волокон связаны с технологией автоклава и последующей пропиткой для упрочнения смолой. Углеродное волокно пропитывают пластиком (препрег) и пропитывают жидким пластиком, укрепляя нити волокна под давлением.

По физическим характеристикам углеродное волокно разделено на типы:

• высокопрочные карбоновые волокна (состав 12000 непрерывных волокон)
• волокна карбонизированные углеродные общего назначения (крученая нить из 2-х и более волокон длиной до 100 мм).

Углепластиковые конструкции, армированные изделиями из материала, уменьшают вес конструкции на 30%, а химическая инертность позволяет использовать карбоновые ткани при очистке агрессивных жидкостей и газов от примесей в качестве фильтра.

Производство углеродного волокна представлено в этом видео.

Номенклатура изделий из карбонового волокна

карбоновые ткани

Главным изделием из высокомодульного волокна карбона является углеродная (карбоновая) ткань толщиной 1,6 – 5,0 мм, имеющая структуру плетеного полотняного переплетения плотностью от 520 до 560 г/м².

Карбоновые ткани, обладатели нулевого коэффициента линейного расширения, имеют высокую стойкость к деформациям и коррозии.

Характеристиками стандартных углеродных тканей являются:

Параметрами карбоновых тканей являются:

• ширина полотна 1000-2000мм
• содержание углерода 98,5%
• плотность 100-640 г/м2
• толщина 0,25-0,30 мм.

Кроме карбоновых тканей основными изделиями высокомодульного волокна являются ленты и шнуры.

Различают следующие виды плетения тканей карбоновых, которые в определенной мере влияют на подвижность изделия:

• полотняное переплетение, созданное по принципу переплетения каждой нити основы с уточной нитью 1/1, создавая лучшую прочность и подвижность ткани
• сатиновое переплетение, при котором одна нить утка переплетает 4-5 нитей основы, уменьшая возможность сильного изгиба ткани
• саржевое переплетение, у которого количество нитей основы перекрыто таким же количеством нитей утка.

Примером возможности саржевого переплетения является разноцветная карбоновая ткань. Карбоновую ткань разноцветную успешно используют при создании кевларовой одежды и вещей, отличающихся гигроскопичностью и способностью к воздухообмену. Кевлар из технических нитей с различной плотностью и структурой уже вошел в обиход авто и военной индустрии, потеснив стеклохолст и сталь.

Преимущества карбона ярко выражены в изделиях из карбонизированного углепластика.

изделия из карбонизированного волокна

Номенклатура изделий из карбонизированного волокна более расширена и представлена:

• углеродной тканью карбонизированной RK-300 (заменитель стеклоткани)
• тканью с односторонним алюминиевым покрытием RK-300AF (улучшенные свойства за счет термоэкрана позволяют использовать карбон в качестве теплоизоляционного обмоточного материала)
• углеродными конструкционными тканями 1k, 3k, 6k, 12k, 24k, 48k
• карбонизированными лентами и шнурами.

Тканый холст из карбонового или карбонизированного волокна отлично выполняет функции армирования, независимо от типа наполнителя.

Кроме того, с использованием карбонизированных волокон изготавливают экраны, поглощающие ЭМИ, термопары и электроды, а также радиотехнические изделия.

производство бассейнов с карбоновым усилением

При производстве бассейнов с усилением из карбона в технологию вводят этап добавления в керамический слой карбоновое усиление, древесную бальсу и вспененный каучук. Основанием создания двойного каркаса чаши бассейнов с карбоновым усилением послужили построенные эпюры нагрузки и допустимые напряжения на материал.

Сделаем, вывод, что набирающая обороты популярность использования карбонового волокна в перспективе сможет вытеснить с рынка армирующие материалы.

»

Композиты CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) — современные облегчённые и прочные материалы. Этот вид композитов удачно применим для производства различных продуктов, используемых в повседневной жизни. Полимерный композит карбона – это , выступающего в качестве главного компонента. Следует отметить: символ «Р» аббревиатуры CFRP допускает также расшифровку «пластик», а не только «полимер».

Композиты CFRP, как правило, создаются с применением термореактивных смол:

• полиэфирная смола,
• виниловый эфир.

Несмотря на тот факт, что термопластичные смолы используются в составе композитов CFRP, часто можно встретить несколько иную аббревиатуру, определяющую композит как CFRTP (Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites). В принципе, разница несущественная.

Тем не менее, при работе с композитами важно понимать все относимые к ним термины и аббревиатуры. Не менее важно понимать свойства композитов CFRP и все возможности участвующего в них силового компонента, коим является карбон.

Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает волокну большую прочность на растяжение. Углеродные волокна характеризуются высокой силой натяжения, низким удельным весом, низким коэффициентом температурного расширения и химической инертностью.

До 2007 г. в СНГ углеродные волокна производились на двух предприятиях: «Аргон» (г. Балаково, Россия) - производство на основе ПАН (полиакрилонитрила) и ОАО «СветлогорскХимволокно» - производство на основе вискозы. Предприятие в Беларуси - крупнейший мировой производитель углеволокна из вискозы . Существовавшие во времена СССР в г. Бровары (под Киевом, Украина), г. Запорожье (Украина) г. С.-Петербурге (НПО «Химволокно»), г. Шуе (Россия) утрачены.

В настоящее время в России углеволокнистые материалы производятся АО «Препрег-СКМ» , ОАО «НПК «Химпроминжиниринг» (входит в структуру Росатома) , НПЦ «УВИКОМ» , ООО «Аргон» , «Нанотехнологический Центр Композитов» .

Свойства

УВ имеют исключительно высокую теплостойкость: при тепловом воздействии вплоть до 1600-2000 °С в отсутствие кислорода механические показатели волокна не изменяются. Это предопределяет возможность применения УВ в качестве тепловых экранов и теплоизоляционного материала в высокотемпературной технике. На основе УВ изготавливают углерод-углеродные композиты, которые отличаются высокой абляционной стойкостью. УВ устойчивы к агрессивным химическим средам, однако окисляются при нагревании в присутствии кислорода. Их предельная температура эксплуатации в воздушной среде составляет 300-370 °С . Нанесение на УВ тонкого слоя карбидов, в частности SiC , или нитрида бора позволяет в значительной мере устранить этот недостаток. Благодаря высокой химической стойкости УВ применяют для фильтрации агрессивных сред, очистки газов, изготовления защитных костюмов и др. Изменяя условия термообработки, можно получить УВ с различными электрофизическими свойствами (удельное объёмное электрическое сопротивление от 2⋅10 −3 до 10 6 Ом/см) и использовать их в качестве разнообразных по назначению электронагревательных элементов, для изготовления термопар и др.

Активацией УВ получают материалы с большой активной поверхностью (300-1500 м²/г), являющиеся прекрасными сорбентами. Нанесение на волокно катализаторов позволяет создавать каталитические системы с развитой поверхностью.

Обычно УВ имеют прочность порядка 0,5-1 ГПа и модуль 20-70 ГПа, а подвергнутые ориентационной вытяжке - прочность 2,5-3,5 ГПа и модуль 200-450 ГПа. Благодаря низкой плотности (1,7-1,9 г/см³) по удельному значению (отношение прочности и модуля к плотности) механических свойств лучшие УВ превосходят все известные жаростойкие волокнистые материалы. Удельная прочность УВ уступает удельной прочности стекловолокна и арамидных волокон. На основе высокопрочных и высокомодульных УВ с использованием полимерных связующих получают конструкционные углеродопласты. Разработаны композиционные материалы на основе УВ и керамических связующих, УВ и углеродной матрицы, а также УВ и металлов, способные выдерживать более жёсткие температурные воздействия, чем обычные пластики.

Применение

УВ применяют для армирования композиционных, теплозащитных, химостойких и других материалов в качестве наполнителей в различных видах углепластиков . Наиболее ёмкий рынок для УВ в настоящее время - производство первичных и вторичных структур в самолетах различных производителей, в том числе таких компаний как «Boeing » и «Airbus » (до 30 тонн на одно изделие). По причине резко возросшего спроса в 2004-2006 гг. на рынке наблюдался большой дефицит волокна, что привело к его резкому подорожанию.

Из УВ изготавливают электроды, термопары , экраны, поглощающие электромагнитное излучение, изделия для электро- и радиотехники. На основе УВ получают жёсткие и гибкие электронагреватели, в том числе ставшие популярными т. н. «карбоновые нагреватели», обогревающие одежду и обувь. Углеродный войлок - единственно возможная термоизоляция в вакуумных печах, работающих при температуре 1100 °C и выше. Благодаря химической инертности углеволокнистые материалы используют в качестве фильтрующих слоёв для очистки агрессивных жидкостей и газов от дисперсных примесей, а также в качестве уплотнителей и сальниковых набивок. УВА и углеволокнистые ионообменники служат для очистки воздуха, а также технологических газов и жидкостей, выделения из последних ценных компонентов, изготовления средств индивидуальной защиты органов дыхания. Широкое применение находят УВА (в частности, актилен) в медицине для очистки крови и других биологических жидкостей. В специальных салфетках для лечения гнойных ран, ожогов и диабетических язв - незаменима ткань АУТ-М, разработанная в начале 80-х годов и опробованная при боевых действиях в Афганистане . Как лекарственное средство применяют при отравлениях (благодаря высокой способности сорбировать яды. Например препарат «Белосорб», или АУТ-МИ на основе светлогорского сорбента), как носители лекарственных и биологически активных веществ. УВ катализаторы используют в высокотемпературных процессах неорганического и органического синтеза, а также для окисления содержащихся в газах примесей (СО до CO 2 , SO 2 до SO 3 и др.). Широко применяется при изготовлении деталей кузова в автоспорте, а также в производстве спортивного инвентаря (клюшки, вёсла, лыжи, велосипедные рамы и компоненты, обувь) и т. д.

Углеволокно применяется в строительстве в различных системах внешнего армирования (СВА) - при его помощи усиливают железобетонные, металлические, каменные и деревянные конструктивные элементы зданий и сооружений с целью устранения последствий разрушения материала и коррозии арматуры в результате длительного воздействия природных факторов и агрессивных сред в процессе эксплуатации, а также для сейсмоусиления. Суть данного метода заключается в повышении прочности элементов, воспринимающих нагрузки в процессе эксплуатации зданий и сооружений, с помощью углеродных тканей, ламелей и сеток. Усиление строительных конструкций углеволокном повышает несущую способность без изменения структурной схемы объекта.