Из чего делают ткань карбон и где используется этот материал?

Рейтинг ткани:
Оставить оценку
  • Из чего делают ткань карбон и где используется этот материал?
    subtract
    Классификация: Искусственные ткани, Химические ткани
  • img
    cloth
    Назначение: Технические
  • img
    fiber
    Волокно / плетение: Искусственные волокна / Полотняное переплетение, Саржевое переплетение, Сатиновое переплетение
  • subtract
    Рисунки: Однотонные, гладкокрашеные
  • cloth
    Плотность / Вес : Средняя / 400 г/м²
  • fiber
    Виды: Plain, Twill, Satin

Свойства и особенности ткани

Физико-механические

Прочность Высокая
Сминаемость Низкая
Драпируемость Низкая
Гладкость Значительная
Скольжение Значительная
Осыпаемость Ниже средней
Износостойкость Высокая
Эластичность Значительная

Гигиенические

Воздухопроницаемость Низкая
Пылеемкость Низкая
Электризуемость Средняя
Водоупорность Значительная
Теплозащитность Ниже средней
Гигроскопичность Низкая, 1-5%
Паропроницаемость Средняя
Капиллярность Низкая

Легкость и удивительная прочность карбона достигается специфической тепловой обработкой. Оказывается, можно «запекать» один вид волокна, чтобы получилась принципиально новая нить.

Тип и общее описание материала

Ткань карбон (углеродная ткань или углепластик) представляет собой композиционный технический материал, который производится из углеродных волокон диаметром от 5 до 10 микрометров, в свою очередь получаемых в результате термической обработки в инертной среде органических волокон.

Под воздействием высоких температур атомы углерода, связанные в микроскопические кристаллы, выравниваются вдоль оси волокна. Несколько тысяч связанных вместе углеродных волокон образуют жгут, который можно использовать самостоятельно или для плетения ткани.

Одной из главных характеристик карбона является его термическая стойкость. Материал сохраняет все свои параметры даже при нагревании 1500-2000 градусов (при отсутствии во внешней среде кислорода).

Углеродные волокна, необходимые для армирования полотна, обычно комбинируют с другими материалами, чтобы сформировать композит.

Карбон широко применяются во многих отраслях промышленности, гражданском строительстве, аэрокосмической области, в военном деле, автоспорте и пр. Однако эти ткани относительно дороги в сравнении с материалами, произведенными из стекловолокна или пластмассовых волокон.

Мировыми лидерами в производстве углеродных тканей являются США, Япония, Германия, Италия, Франция, Китай. В России карбон производится в Челябинске (завод композиционных и углеродных материалов), в Саратовской области и Москве (НПЛ «Химинжиниринг»)

История происхождения

Ткань карбон43Впервые углеродные волокна произвел в 1860 году американец Джозеф Свон. В 1879 году Томас Эдисон «выпекал» в углеродные волокна хлопковые и бамбуковые нити, используя их в одной из первых электрических ламп накаливания.

В 1958 году Роджер Бэкон из Огайо создал углеродные волокна путем нагревания до карбонизации шелковых нитей. Однако волокна содержали только 20% углерода и были недостаточно прочными и жесткими.

Но уже в начале 1960-х другой американец, Ричард Миллингтон, разработал способ производства почти полностью (99%) состоящего из углерода волокна с использованием в качестве прекурсора вискозы.

В конце 1960-х мировыми лидерами в производстве углеродных волокон стали японцы. Тогда же в качестве альтернативного сырья начал применяться нефтяной пек, полученный при переработке нефти.

Состав и свойства ткани

Сегодня понятие «карбоновая ткань» включает в себя все композитные полотна, несущая основа которых образована углеводородными волокнами. Их прекурсорами являются полиакрилонитрил, вискоза и синтетическая смола (как правило, эпоксидная или полиэфирная), используемая в качестве связующего материала.

Тонкие нити углерода трудно порвать, они выдерживают даже очень сильное натяжение, но их достаточно легко сломать. Именно поэтому углеродные волокна используются, в основном, только в виде полотна. Внешний вид этой ткани обычно зависит от линейной плотности пряжи и выбранного типа переплетения. Самые распространенные виды переплетения — саржа, атлас и полотняное. Пряжа из углеродных волокон также может быть связанной или плетеной.

Помимо термостойкости, карбон отличается:

Исключительной прочностью
Легкостью
Стойкостью к воздействию большинства химических агентов и даже радиации

Виды ткани

Карбоновое полотно можно классифицировать по типу прекурсора, использованного при изготовлении углеродного волокна:

  • Полиакрилонитрил (ПАН). В результате карбонизации этого синтетического волокна (по своим свойствам очень близкого к натуральной шерсти) получается углеродная нить, обладающая большой прочностью и упругостью. Широко применяется в промышленности, в аэрокосмической области, а также в производстве товаров для отдыха, туризма и занятий спортом.
  • Пек. Этот тип волокна получается при карбонизации пека, получаемого в результате переработки нефти. Это недорогое сырье дает возможность производить полотно, отличающееся сверхупругостью и применяемое в различных отраслях промышленности.

Карбон можно также классифицировать по механическим свойствам:

  • Со сверхвысоким модулем упругости (при растяжении от 600 Гпа, предел прочности на разрыв – от 2500 Мпа).
  • С высоким модулем упругости (при растяжении 350-600 Гпа, предел прочности на разрыв от 2500 Мпа.
  • С промежуточным модулем упругости (280-350 Гпа, предел прочности на разрыв от 3500 Мпа).
  • Со стандартным модулем упругости (200-280 Гпа, предел прочности на разрыв от 2500 Мпа).
  • С низким модулем упругости.

Плюсы и минусы ткани

Достоинства карбона:

  • Термостойкость. Без потери свойств и деформаций выдерживает подогрев (без кислорода во внешней среде) до 2,000 градусов Цельсия.
  • Легкость.
  • Упругость.
  • Прочность.
  • Высокая теплоемкость.
  • Эстетичный внешний вид.

Недостатки материала:

  • Относительно высокая цена изготовления.
  • Сложность ремонта.
  • Нестойкость к ультрафиолету (материал выгорает на солнце).
  • Уязвимость к точечным повреждениям, наносимым острыми предметами.
  • Трудности с повторным использованием.
  • Потеря внешнего вида в местах соприкосновения с металлами.

Стандарты и нормы при производстве

ГОСТ2Изготовление тканей на основе углеродных волокон регулируется ГОСТ Р 58062-2018. Госстандартом установлено, что такие ткани производятся на основе углеродных нитей номиналом от 1К до 50К, где К — тысяча моноволокон.

Углеродные нити с другим номиналом допускаются только по требованию потребителя.

В ГОСТе также даются четкие определения типам плетения ткани (сатиновое, саржевое и полотняное) и излагаются требования, предъявляемые к соблюдению технических параметров.

Области применения карбона

Основные сферы:

  • Авиация.
  • Атомная промышленность.
  • Аэрокосмическая промышленность.
  • Строительство.
  • Судостроение.
  • Автомобилестроение.
  • Производство спортивного инвентаря, товаров для туризма и отдыха.
  • Производство деталей интерьера.
  • Ветроэнергетика.

Уход за тканью

Важно своевременно выявлять и устранять даже самые мелкие повреждения. Влага и пыль, попавшие в царапины и сколы, могут привести к деформации волокна. Карбон боится ультрафиолетовых лучей, поэтому ткань, постоянно находящуюся на солнце, лучше покрыть специальным лаком. Углеродное полотно можно мыть любым мягким моющим средством или мылом. Ткань нужно сушить в тени или вытирать насухо. Идеальная влажность для хранения карбона – 40-80%.

Не рекомендуется длительное хранение при минусовой температуре.
Стирка с другими
тканями
Недопустима
Температура
стирки
40-60 градусов
Время стирки
1-1,5 часа
Требования к
чистящим средствам
-
Рекомендуемый
режим стирки
Машинная или ручная стирка
Отжим
Недопустим
Химчистка
Допустима
Глажка
Недопустима
Хранение
В хорошо проветриваемом месте, вдали от света и влаги

Сколько стоит карбон?

Оптовая цена погонного метра углеродной ткани колеблется в среднем от 70 до 1,600 рублей.

Судя по всему, углеродные ткани находятся только в «начале пути». Область их применения будет только шириться, в том числе, не исключено, в модной индустрии, потому что практичность и минимализм надолго останутся в тренде.

Оцените ткань
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Когда впервые изобрели углеродные волокна?
186019691960