Композитная ткань что это такое

Ткани – полотна образованные переплетением взаимно-перпендикулярных нитей. Основа — нити расположенные вдоль полотна. Нить основы гладкая, хорошо натянута, равномерна по толщине. Уток – нити расположенные поперек полотна.

Тканые структуры широко используются в композитостроении, они технологичнее, легче укладываются на сложные оснастки, но имеют многочисленные изгибы и, как следствие, пониженные механические характеристики.

Все ткани имеют следующие характеристики:

Плотность — количество нитей по основе на 10см и по утку на 10см;
Раппорт – это наименьшее число нитей, после которого повторяется рисунок переплетения;
Поверхностная плотность – масса 1м 2 ткани;
Толщина ткани;
Объемное заполнение (отношение объема нитей к общему объему ткани);
Опорная поверхность (поверхность контакта с плоской твердой поверхностью);
Поверхностная пористость – отношение площади сквозных пор к площади всей ткани.
Фаза строения. Степень изогнутости нитей. Имеется 9 фаз. Фаза 0 – одинаковая изогнутость нитей основы и утка. Фаза 1 – нити основы прямолинейны, нити утка максимально изогнуты. Фаза 9 – нити утка прямолинейны, нити основы максимально изогнуты.

Основные типы плетений

Полотно (Plain)

Тип плетения, при котором каждая продольная попеременно проходит над и под поперечными нитями. Каждая уточная нить точно так же проходит над и под нитями основы.

Плетение типа полотно симметрично, стабильно в размерах. Этот тип плетения неудобен для нанесения на детали сложной формы. Имеет сильный изгиб волокна.

Рогожка (Basket)

Является производным от полотняного плетения. В отличие от полотна, нити могут группироваться по 2шт (Basket 2×2) или более, то есть 2 или более соседних нитей проходят над и под перпендикулярными нитями одновременно.

Репсовое переплетение

Образуется по типу полотняного но с удлинением основных или уточных перекрытий.

Ткани с редко расположенным утком

Используются в основном для производства шин или плоских ремней.

Leno

Форма полотняного плетения в которой волокна основы жестко зафиксированы нитями утка с помощью спиральной пары.

Саржа (Twill)

Ткань с типом плетения Саржа имеет два важных отличия от полотна:

Длина перекрытий. Каждая отдельная нить не огибает каждую перпендикулярную, изгиб происходит раз в 2 или раз в 3 нити, в зависимости от типа ткани. То есть, если в полотняном плетении каждая нить проходит одну встречную снизу, другую сверху, то в плетении типа саржа каждая нить проходит поочередно две нити сверху две нити снизу.
Отступ на 1 шаг. Если рассматривать 2 параллельные нити, одна отстает от другой на 1шаг. В полотняном переплетении изгибы двух параллельных нитей противоположны по направлению, когда одна нить загибается вниз, ее соседняя нить загибается вверх. В плетении типа саржа — изгиб каждой нити смещен на 1 шаг вперед от соседней. Из-за этого смещения на шаг вперед, на поверхности ткани возникает «диагональный» рисунок:

В сравнении с полотняным переплетением ткань менее стабильна, но лучше драпируема, механические показатели выше, так как длина перекрытий превышает критическую длину волокна.

Сатин\Атлас

Главное отличие от саржевого переплетения – длина перекрытий, которая может достигать до 8 нитей (обычно 4,5 или 8).

Отличие друг от друга: в атласной ткани на лицевой стороне застил из нитей основы, а в сатиновой на лицевой стороне застил из нитей утка. Из-за такого застила нитей на одной стороне эти типы плетений могут давать эффект асимметрии при выкладке нескольких слоев подряд.

Имеется еще много вариаций плетения таких как: ломаная саржа (елочка), обратная саржа, сложная саржа, усиленный сатин, усиленный атлас, креповое плетение. Но все они являются производными от вышеописанных и имеют ограниченное применение.

Композиционная кожа — что это такое за материал

Знакомы с понятием «композиционная кожа» или ваши познания ограничиваются лишь «натуралкой» и кожзамом? А еще, от продавцов часто можно услышать названия – прессованная, экокожа. Между тем, цены на аналогичные кожаные товары из разных видов материи могут различаться в разы! Композиционную кожу называют ближайшим соратником натуральной, однако, на несколько порядков ей уступающим.

Так что же это за материал, композиционная кожа, в чем ее достоинства и недостатки? Давайте разбираться!

Что это за материя?

Для начала сразу откинем с повестки дня понятия «экокожа» и «кожзам», поскольку они абсолютно ничего общего с натуральной материей не имеют.

У нас на руках остались натуралка, прессованная и композиционная кожа.

Про первую все ясно – это чистый оригинал, на все 100%.
Из названия логично предположить, что прессованный материал подвергают сдавливанию или сжатию.
Слово «композиционный» происходит от латинского «связывать», «склеивать», «соединять».

Так что же это такое, 100% композиционная кожа, является ли она аналогом прессованной, и насколько близка к натуральной?

Полотно изготавливают из остатков природной кожи, из первичных и вторичных отходов кожевенной промышленности. Используются только натуральные кожаные волокна, исключаются имитационные материалы, пластмассы, резина, бумага, картон, текстиль.

В ход идут обрезки, мелкие кусочки, кожаная пыль или труха, измельченные старые кожаные изделия, которые не подлежат реставрации, остатки натурального материала из-под пресса. Полезно узнать что такое синтетическая кожа в другой нашей статье.

Обрезь и мелкие остатки склеиваются между собой синтетическим клеем или другими составами. Это самый дешевый, частично синтетический, подвид рассматриваемого полотна;
Подготовленное сырье, без добавления связующего компонента, подвергают мощной прессовке. В результате получаются цельные скрепленные листы материи. С помощью данного способа производят, ту самую, прессованную кожу. Выходит, по сути, она является подвидом композиционной.
Кожаные отходы и обрезки подвергают воздействию высоких температур, разделяют на волокна и прогревают в горячей воде. Полученную массу с помощью катка раскатывают на тонкие кожаные пласты. Клей или другие связующие не используют. Способ позволяет получить самую высококачественную композиционку.

Полученную материю окрашивают, полируют, покрывают лаком, подвергают отделке. Податливость полотна позволяет довести его до классического вида, замши, придать ему металлический блеск, подвергнуть тиснению и т.д. Читайте так же: Полиуретан — что это за материал для одежды?

Таким образом, состав композиционной кожи на 100% представлен натуральной кожей, но соединенной из мелких обрезков. Она гораздо дешевле натуралки, но дороже экокожи или кожзама. С первого взгляда отличить такое полотно от элитного собрата, практически, невозможно. Однако, при детальном изучении все встанет на свои места. Ниже мы обязательно расскажем, как отличить композиционную кожу от натуральной.

Кстати, о том как разгладить кожаную куртку или погладить кожаную юбку мы рассказывали в отдельных статьях — читайте и задавайте вопросы.

Свойства и характеристики

Итак, мы выяснили, что означает композиционная кожа, далее перейдем к описанию ее физических свойств:

Она обладает эффектным внешним видом, неотличимым от настоящей кожаной материи;
Пахнет, как кожа, имеет хаотичный рельеф (первый признак натуралки, в сравнении с кожзамом);
Без проблем подвергается любой отделке, окраске, декору;
Не эластичная и совсем не тянется;
Из-за склеивания, раскатки или прессовки, а также из-за многократного наложения мелких частиц друг на друга, полотно, практически, не пропускает воздух;
При этом, абсолютно не влагоустойчиво. В такой обуви не стоит выходить на улицу в сырую погоду;
Материал сильно уступает настоящему собрату в прочности и износостойкости;
Горит без копоти, слабо пахнет гарью;
Изделия из такого материала стоят в 2 раза дешевле, чем они же, но из настоящего цельного. Здесь узнайте можно ли стирать в машинке замшевые кроссовки.

Читайте также: Как называется непрерывное соединение костей хрящевой тканью

Как отличить?

Итак, мы выяснили, композиционная кожа – это натуральная кожа или нет, ответив, скорее «Да», чем «Нет». Но, если вы хорошо изучили предыдущие разделы, должны понимать, что настоящие кожаные изделия гораздо приоритетнее полученных путем склеивания отходов и обрезков.

Итак, как отличить композиционный аналог от натуралки?

Изучите ярлык на изделии. Добросовестный производитель, как и продавец, обязательно сделают соответствующую пометку;
Попробуйте немного растянуть материю. Цельная хотя бы чуть-чуть тянется. Прессованная или склеенная – дубовая;
Композиционное полотно не дышит – попробуйте с силой продуть через него воздух. Если не выходит – перед вами не цельный кусок;
Попробуйте зажать пальцами кусочек ткани. Если через минуту сектор слегка нагрелся – изделие высококачественное, некомпозиционное;
Прессовка всегда формирует гладкую изнанку.

По отзывам, композиционная кожа никогда не встанет в один ряд с натуралкой, и даже не всегда выиграет у экокожи. Она подходит для изготовления лишь мелких элементов одежды или аксессуаров, быстро теряет исходный внешний вид, разрушается, рвется. Однако, натуральность ее состава, все же, придает ей вес.

Сфера применения

Итак, что значит композиционная кожа мы обсудили, а также прояснили ее свойства, отличия от натуралки и процесс производства. В завершение кратко перечислим сферы применения:

В обувной промышленности из нее делают стельки, задники, различные накладки;
Материал широко применяется при изготовлении различных аксессуаров – кошельков, портмоне, ежедневников, футляров, ремней, чехлов;
В дизайне его используют для декора и отделки;
Из него делают элементы чемоданов, сумок, портфелей, уплотнители, манжеты и т.д.

Многих дам интересует, что такое композиционная кожа в сумке, какие части аксессуара могут быть из нее изготовлены. Чаще всего – это ручки, ремешки или внутренние элементы отделки. Не рекомендуется покупать куртки, обувь или сумки, полностью пошитые из такого полотна. Изделие прослужит вам крайне недолго. Хотите знать, из чего делают экокожу — переходите по ссылке!

Ну вот наш ликбез и закончился. Теперь можете идти за покупками во всеоружии. Ни один продавец больше не смутит вас терминами. Смело тормозите его поток хвалебных од и четко требуйте то, что вам нужно. Удачного шоппинга!

Список тематических статей

Композиционные материалы

1. Композиционные или композитные материалы – материалы будущего.

После того как современная физика металлов подробно разъяснила нам причины их пластичности, прочности и ее увеличения, началась интенсивная систематическая разработка новых материалов. Это приведет, вероятно, уже в вообразимом будущем к созданию материалов с прочностью, во много разпревышающей ее значения у обычных сегодня сплавов. При этом большое внимание будет уделяться уже известным механизмам закалки стали и старения алюминиевых сплавов, комбинациям этих известных механизмов с процессами формирования и многочисленными возможностями создания комбинированных материалов. Два перспективных пути открывают комбинированные материалы, усиленные либо волокнами, либо диспергированными твердыми частицами. Упервых в неорганическую металлическую или органическую полимерную матрицу введены тончайшие высокопрочные волокна из стекла, углерода, бора, бериллия, стали или нитевидные монокристаллы. В результате такого комбинирования максимальная прочность сочетается с высоким модулем упругости и небольшой плотностью. Именно такими материалами будущего являются композиционные материалы.

Композиционный материал – конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы ввиде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала. Примеры композиционных материалов: пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями на их основе; алюминий, армированный нитями стали, бериллия. Комбинируя объемное содержание компонентов, можно получать композиционные материалы с требуемымизначениями прочности, жаропрочности, модуля упругости, абразивной стойкости, а также создавать композиции с необходимыми магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими и другими специальными свойствами.

2. Типы композиционных материалов.

2.1. Композиционные материалы с металлической матрицей.

Композитные материалы или композиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще Al, Mg, Ni и их сплавы), упрочненной высокопрочными волокнами (волокнистые материалы) или тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные материалы). Металлическая матрица связывает волокна (дисперсные частицы) в единое целое. Волокно (дисперсные частицы) плюс связка (матрица), составляющие ту или иную композицию, получили название композиционные материалы.

2.2. Композиционные материалы с неметаллической матрицей.

Композиционные материалы с неметаллической матрицей нашли широкое применение. В качестве неметаллических матриц используют полимерные, углеродные и керамические материалы. Из полимерных матриц наибольшее распространение получили эпоксидная, фенолоформальдегидная и полиамидная.
Угольные матрицы коксованные или пироуглеродные получают из синтетических полимеров, подвергнутых пиролизу. Матрица связывает композицию, придавая ейформу. Упрочнителями служат волокна: стеклянные, углеродные, борные, органические, на основе нитевидных кристаллов (оксидов, карбидов, боридов,нитридов и других), а также металлические (проволоки), обладающие высокой прочностью и жесткостью.

Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов,их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними.
Армирующие материалы могут быть в виде волокон, жгутов, нитей, лент, многослойных тканей.

Содержание упрочнителя в ориентированных материалах составляет 60-80 об. %, в неориентированных (с дискретными волокнами и нитевидными кристаллами) – 20-30 об. %. Чем выше прочность и модуль упругости волокон,тем выше прочность и жесткость композиционного материала. Свойства матрицы определяют прочность композиции при сдвиги и сжатии и сопротивление усталостному разрушению.

По виду упрочнителя композитные материалы классифицируют настекловолокниты, карбоволокниты с углеродными волокнами, бороволокниты иоргановолокниты.

В слоистых материалах волокна, нити, ленты, пропитанные связующим, укладываются параллельно друг другу в плоскости укладки. Плоские слоисобираются в пластины. Свойства получаются анизотропными. Для работыматериала в изделии важно учитывать направление действующих нагрузок. Можносоздать материалы как с изотропными, так и с анизотропными свойствами.
Можно укладывать волокна под разными углами, варьируя свойства композиционных материалов. От порядка укладки слоев по толщине пакета зависят изгибные и крутильные жесткости материала.

Читайте также: Чем убрать чернильное пятно с ткани

Применяется укладка упрочнителей из трех, четырех и более нитей.
Наибольшее применение имеет структура из трех взаимно перпендикулярных нитей. Упрочнители могут располагаться в осевом, радиальном и окружном направлениях.

Трехмерные материалы могут быть любой толщины в виде блоков, цилиндров. Объемные ткани увеличивают прочность на отрыв и сопротивлениесдвигу по сравнению со слоистыми. Система из четырех нитей строится путем разложения упрочнителя по диагоналям куба. Структура из четырех нитей равновесна, имеет повышенную жесткость при сдвиге в главных плоскостях.
Однако создание четырехнаправленных материалов сложнее, чем трех направленных.

3. Классификация композиционных материалов.

3.1. Волокнистые композиционные материалы.

Часто композиционный материал представляет собой слоистую структуру, в которой каждый слой армирован большим числом параллельных непрерывных волокон. Каждый слой можно армировать также непрерывными волокнами, сотканными в ткань, которая представляет собой исходную форму,по ширине и длине соответствующую конечному материалу. Нередко волокна сплетают в трехмерные структуры.

Композитые материалы отличаются от обычных сплавов более высокими значениями временного сопротивления и предела выносливости (на 50 – 10 %), модуля упругости, коэффициента жесткости и пониженной склонностью к трещинообразованию. Применение композиционных материалов повышает жесткость конструкции при одновременном снижении ее металлоемкости.

Прочность композиционных (волокнистых) материалов определяется свойствами волокон; матрица в основном должна перераспределять напряжения между армирующими элементами. Поэтому прочность и модуль упругости волокондолжны быть значительно больше, чем прочность и модуль упругости матрицы.
Жесткие армирующие волокна воспринимают напряжения, возникающие в композиции при нагружении, придают ей прочность и жесткость в направлении ориентации волокон.

Для упрочнения алюминия, магния и их сплавов применяют борные, а также волокна из тугоплавких соединений (карбидов, нитридов, боридов и оксидов), имеющих высокие прочность и модульупругости. Нередко используют в качестве волокон проволоку из высокопрочных сталей.

Для армирования титана и его сплавов применяют молибденовую проволоку, волокна сапфира, карбида кремния и борида титана.

Повышение жаропрочности никелевых сплавов достигается армированием их вольфрамовой или молибденовой проволокой. Металлические волокна используют и в тех случаях, когда требуются высокие теплопроводность и электропроводимость. Перспективными упрочнителями для высокопрочных ивысокомодульных волокнистых композиционных материалов являются нитевидные кристаллы из оксида и нитрида алюминия, карбида и нитрида кремния, карбидабора и др.

Композиционные материалы на металлической основе обладают высокойпрочностью и жаропрочностью, в то же время они малопластичны. Однако волокна в композиционных материалах уменьшают скорость распространения трещин, зарождающихся в матрице, и практически полностью исчезает внезапное хрупкое разрушение. Отличительной особенностью волокнистых одноосных композиционных материалов являются анизотропия механических свойств вдоль и поперек волокон и малая чувствительность кконцентраторам напряжения.

Анизотропия свойств волокнистых композиционных материалов учитывается при конструировании деталей для оптимизации свойств путем согласования поля сопротивления с полями напряжения.

Армирование алюминиевых, магниевых и титановых сплавов непрерывными тугоплавкими волокнами бора, карбида кремния, доборида титана и оксида алюминия значительно повышает жаропрочность. Особенностью композиционных материалов является малая скорость разупрочнения во времени с повышением температуры.

Основным недостатком композиционных материалов с одно и двумерным армированием является низкое сопротивление межслойному сдвигу и поперечному обрыву. Этого лишены материалы с объемным армированием.

3.2. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы.

В отличие от волокнистых композиционных материалов в дисперсно-упрочненных композиционных материалах матрица является основным элементом,несущим нагрузку, а дисперсные частицы тормозят движение в ней дислокаций.
Высокая прочность достигается при размере частиц 10-500 нм при среднем расстоянии между ними 100-500нм и равномерном распределении их в матрице.
Прочность и жаропрочность в зависимости от объемного содержания упрочняющих фаз не подчиняются закону аддитивности. Оптимальное содержание второй фазы для различных металлов неодинаково, но обычно не превышает 5-10 об. %.

Использование в качестве упрочняющих фаз стабильных тугоплавких соединений (оксиды тория, гафния, иттрия, сложные соединения оксидов иредкоземельных металлов), нерастворяющихся в матричном металле, позволяетсохранить высокую прочность материала до 0,9-0,95 Т [pic]. В связи с этимтакие материалы чаще применяют как жаропрочные. Дисперсно-упрочненныекомпозиционные материалы могут быть получены на основе большинства применяемых в технике металлов и сплавов.

Наиболее широко используют сплавы на основе алюминия – САП(спеченный алюминиевый порошок).

Плотность этих материалов равна плотности алюминия, они не уступают ему покоррозионной стойкости и даже могут заменять титан и коррозионно-стойкиестали при работе в интервале температур 250-500 °С. По длительной прочности они превосходят деформируемые алюминиевые сплавы. Длительная прочность для сплавов САП-1 и САП-2 при 500 °С составляет 45-55 МПа.

Большие перспективы у никелевых дисперсно-упрочненных материалов.
Наиболее высокую жаропрочность имеют сплавы на основе никеля с 2-3 об. % двуоксида тория или двуоксида гафния. Матрица этих сплавов обычно твердыйраствор Ni + 20 % Cr, Ni + 15 % Mo, Ni + 20 % Cr и Mo. Широкое применениеполучили сплавы ВДУ-1 (никель, упрочненный двуокисью тория), ВДУ-2 (никель,упрочненный двуокисью гафния) и ВД-3 (матрица Ni +20 % Cr, упрочненная окисью тория). Эти сплавы обладают высокой жаропрочностью. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы, так же как волокнистые, стойки к разупрочнению с повышением температуры и длительностивыдержки при данной температуре.

Стекловолокниты – это композиция, состоящая из синтетической смолы, являющейся связующим, и стекловолокнистого наполнителя. В качественаполнителя применяют непрерывное или короткое стекловолокно. Прочность стекловолокна резко возрастает с уменьшением его диаметра (вследствиевлияния неоднородностей и трещин, возникающих в толстых сечениях). Свойства стекловолокна зависят также от содержания в его составе щелочи; лучшие показатели у бесщелочных стекол алюмоборосиликатногосостава.

Неориентированные стекловолокниты содержат в качестве наполнителя короткое волокно. Это позволяет прессовать детали сложной формы, сметаллической арматурой. Материал получается с изотопными прочностными характеристиками, намного более высокими, чем у пресс-порошков и дажеволокнитов. Представителями такого материала являются стекловолокниты АГ-4В, а также ДСВ (дозирующиеся стекловолокниты), которые применяют дляизготовления силовых электротехнических деталей, деталей машиностроения (золотники, уплотнения насосов и т. д.). При использовании в качествесвязующего непредельных полиэфиров получают премиксы ПСК (пастообразные) и препреги АП и ППМ (на основе стеклянного мата). Препреги можно применять для крупногабаритных изделий простых форм (кузова автомашин, лодки, корпусаприборов и т. п.).

Ориентированные стекловолокниты имеют наполнитель в виде длинных волокон, располагающихся ориентированно отдельными прядями и тщательносклеивающихся связующим. Это обеспечивает более высокую прочность стеклопластика.

Стекловолокниты могут работать при температурах от –60 до 200 °С, атакже в тропических условиях, выдерживать большие инерционные перегрузки.
При старении в течение двух лет коэффициент старения К = 0,5-0,7.
Ионизирующие излучения мало влияют на их механические и электрические свойства. Из них изготовляют детали высокой прочности, с арматурой и резьбой.

Читайте также: Модели блузки из купонной ткани

Карбоволокниты (углепласты) представляют собой композиции,состоящие из полимерного связующего (матрицы) и упрочнителей в видеуглеродных волокон (карбоволокон).

Высокая энергия связи С-С углеродных волокон позволяет им сохранить прочность при очень высоких температурах (в нейтральной и восстановительнойсредах до 2200 °С), а также при низких температурах. От окисления поверхности волокна предохраняют защитными покрытиями (пиролитическими). В отличие от стеклянных волокон карбоволокна плохо смачиваются связующим
(низкая поверхностная энергия), поэтому их подвергают травлению. При этом увеличивается степень активирования углеродных волокон по содержаниюкарбоксильной группы на их поверхности. Межслойная прочность при сдвиге углепластиков увеличивается в 1,6-2,5 раза. Применяется вискеризациянитевидных кристаллов TiO[pic], AlN и Si[pic]N[pic], что дает увеличениемежслойной жесткости в 2 раза и прочности в 2,8 раза. Применяются пространственно армированные структуры.

Связующими служат синтетические полимеры (полимерные карбоволокниты); синтетические полимеры, подвергнутые пиролизу (коксованные карбоволокниты); пиролитический углерод (пироуглеродные карбоволокниты).

Эпоксифенольные карбоволокниты КМУ-1л, упрочненные углероднойлентой, и КМУ-1у на жгуте, висскеризованном нитевидными кристаллами, могут длительно работать при температуре до 200 °С.

Карбоволокниты КМУ-3 и КМУ-2л получают наэпоксианилиноформальдегидном связующем, их можно эксплуатировать притемпературе до 100 °С, они наиболее технологичны. Карбоволокниты КМУ-2 и
КМУ-2л на основе полиимидного связующего можно применять при температуре до
300 °С.

Карбоволокниты отличаются высоким статистическим и динамическимсопротивлением усталости, сохраняют это свойство при нормальной и оченьнизкой температуре (высокая теплопроводность волокна предотвращаетсаморазогрев материала за счет внутреннего трения). Они водо- и химическистойкие. После воздействия на воздухе рентгеновского излучения [pic] и Епочти не изменяются.

Теплопроводность углепластиков в 1,5-2 раза выше, чемтеплопроводность стеклопластиков. Они имеют следующие электрическиесвойства: [pic] = 0,0024-0,0034 Ом·см (вдоль волокон); ? = 10 и tg =0,001 (при частоте тока 10[pic] Гц).

Карбостекловолокниты содержат наряду с угольными стеклянныеволокна, что удешевляет материал.

3.5. Карбоволокниты с углеродной матриццей.

Коксованные материалы получают из обычных полимерныхкарбоволокнитов, подвергнутых пиролизу в инертной или восстановительнойатмосфере. При температуре 800-1500 °С образуются карбонизированные, при 2500-3000 °С графитированные карбоволокниты. Для получения пироуглеродныхматериалов упрочнитель выкладывается по форме изделия и помещается в печь,в которую пропускается газообразный углеводород (метан). При определенномрежиме (температуре 1100 °С и остаточном давлении 2660 Па) метанразлагается и образующийся пиролитический углерод осаждается на волокнахупрочнителя, связывая их.

Образующийся при пиролизе связующего кокс имеет высокую прочностьсцепления с углеродным волокном. В связи с этим композиционный материалобладает высокими механическими и абляционными свойствами, стойкостью ктермическому удару.

Карбоволокнит с углеродной матрицей типа КУП-ВМ по значениямпрочности и ударной вязкости в 5-10 раз превосходит специальные графиты;при нагреве в инертной атмосфере и вакууме он сохраняет прочность до 2200
°С, на воздухе окисляется при 450 °С и требует защитного покрытия.
Коэффициент трения одного карбоволокнита с углеродной матрицей по другомувысок (0,35-0,45), а износ мал (0,7-1 мкм на тормажение).

Бороволокниты представляют собой композиции из полимерногосвязующего и упрочнителя – борных волокон.

Бороволокниты отличаются высокой прочностью при сжатии, сдвиге исрезе, низкой ползучестью, высокими твердостью и модулем упругости,теплопроводностью и электропроводимостью. Ячеистая микроструктура борныхволокон обеспечивает высокую прочность при сдвиге на границе раздела сматрицей.

Помимо непрерывного борного волокна применяют комплексныеборостеклониты, в которых несколько параллельных борных волокон оплетаютсястеклонитью, предающей формоустойчивость. Применение боростеклонитейоблегчает технологический процесс изготовления материала.

В качестве матриц для получения боровлокнитов используютмодифицированные эпоксидные и полиимидные связующие. Бороволокниты КМБ-1 и
КМБ-1к предназначены для длительной работы при температуре 200 °С; КМБ-3 и КМБ-3к не требуют высокого давления при переработке и могут работать притемпературе не свыше 100 °С; КМБ-2к работоспособен при 300 °С.

Бороволокниты обладают высокими сопротивлениями усталости, онистойки к воздействию радиации, воды, органических растворителей и горючесмазочных материалов.

Органоволокниты представляют собой композиционные материалы,состоящие из полимерного связующего и упрочнителей (наполнителей) в видесинтетических волокон. Такие материалы обладают малой массой, сравнительновысокими удельной прочностью и жесткостью, стабильны при действиизнакопеременных нагрузок и резкой смене температуры. Для синтетическихволокон потери прочности при текстильной переработке небольшие; онималочувствительны к повреждениям.

К органоволокнитах значения модуля упругости и температурныхкоэффициентов линейного расширения упрочнителя и связующего близки.
Происходит диффузия компонентов связующего в волокно и химическоевзаимодействие между ними. Структура материала бездефектна. Пористось непревышает 1-3 % (в других материалах 10-20 %). Отсюда стабильностьмеханических свойств органоволокнитов при резком перепаде температур,действии ударных и циклических нагрузок. Ударная вязкость высокая (400-700кДж/мІ). Недостатком этих материалов является сравнительно низкая прочностьпри сжатии и высокая ползучесть (особенно для эластичных волокон).

Органоволокниты устойчивы в агрессивных средах и во влажномтропическом климате; диэлектрические свойства высокие, а теплопроводностьнизкая. Большинство органоволокнитов может длительно работать притемпературе 100-150 °С, а на основе полиимидного связующего иполиоксадиазольных волокон – при температуре 200-300 °С.

В комбинированных материалах наряду с синтетическими волокнамиприменяют минеральные (стеклянные, карбоволокна и бороволокна). Такиематериалы обладают большей прочностью и жесткостью.

4. Экономическая эффективность применения композиционных материалов.

Области применения композиционных материалов не ограничены. Ониприменяются в авиации для высоконагруженных деталей самолетов (обшивки,лонжеронов, нервюр, панелей и т. д.) и двигателей (лопаток компрессора итурбины и т. д.), в космической технике для узлов силовых конструкцийаппаратов, подвергающихся нагреву, для элементов жесткости, панелей, в автомобилестроении для облегчения кузовов, рессор, рам, панелей кузовов,бамперов и т. д., в горной промышленности (буровой инструмент, деталикомбайнов и т. д.), в гражданском строительстве (пролеты мостов, элементысборных конструкций высотных сооружений и т. д.) и в других областяхнародного хозяйства.

Применение композиционных материалов обеспечивает новыйкачественный скачек в увеличении мощности двигателей, энергетических итранспортных установок, уменьшении массы машин и приборов.

Технология получения полуфабрикатов и изделий из композиционныхматериалов достаточно хорошо отработана.

Композитные материалы с неметаллической матрицей, а именнополимерные карбоволокниты используют в судо- и автомобилестроении (кузовагоночных машин, шасси, гребные винты); из них изготовляют подшипники,панели отопления, спортивный инвентарь, части ЭВМ. Высокомодульныекарбоволокниты применяют для изготовления деталей авиационной техники,аппаратуры для химической промышленности, в рентгеновском оборудовании идругом.

Карбоволокниты с углеродной матрицей заменяют различные типыграфитов. Они применяются для тепловой защиты, дисков авиационных тормозов,химически стойкой аппаратуры.

Изделия из бороволокнитов применяют в авиационной и космическойтехнике (профили, панели, роторы и лопатки компрессоров, лопасти винтов итрансмиссионные валы вертолетов и т. д.).

Органоволокниты применяют в качестве изоляционного иконструкционного материала в электрорадиопромышленности, авиационнойтехнике, автостроении; из них изготовляют трубы, емкости для реактивов,покрытия корпусов судов и другое.

Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом