Углеволокно — материал будущего в строительстве

Углеродное волокно было открыто еще в конце XIX-го века Томасом Эдисоном, но многие до сих пор не знают, что это за материал. Сегодня этот материал широко применяется в строительстве. Это объясняется уникальным свойствами: высокой прочностью нитей, которые составляют единое полотно и адгезией полимерного связующего вещества.

Благодаря этим качествам углепластик используют в ремонтных и строительных работах для армирования конструкций, сделанных из бетона, железа и дерева.

Что такое углеволокно

Материал, состоящий из нитей, образованных атомами углерода, диаметром от 5 до 15 мкм. Мельчайшие частицы собираются в кристаллы, стоящие рядами параллельно друг другу. За счет этого углепластик получил высокую прочность на растяжение. Чтобы получить такое полотно, нужно нагревать органические волокна до высокой температуры, пока не останутся только атомы углерода.

Производство углеволокна

Высокая стоимость углеродного волокна объясняется трудным и затратным производством. Весь процесс в несколько этапов:

• Окисление. Химические или природные органические волокна окисляются на воздухе при температуре 250 градусов в течение 24-х часов. На данном этапе образуются лестничные структуры атомов углерода;
• Карбонизация. Волокна начинает нагревать сначала до температуры 800 градусов, а потом повышают до 1500. Это происходит в среде аргона или азота. Результат этой стадии – образование графитовой структуры;
• Графитизация. На данном этапе полученное волокно продолжают нагревать, повышая температуру до 3000 градусов. В полученных углеродных нитях должно быть 99% атомов и только 1% примесей. Такие волокна в несколько раз тоньше человеческого волоса. Их собирают в пучки и сплетают в единое покрытие, похожее на ткань.

Для более высокой прочности несколько слоев из углеволокна можно соединять вместе. В качестве связующего элемента используют смолу.

Популярность материала

Сегодня в большинстве строительных фирм используют углепластик. Исходные материалы стоят недешево, но качество работы возрастает в несколько раз. Наша компания занимается усилением с использованием этого материала более двадцати лет. За это время мы закончили более 300 проектов в Москве и по всей России. Углеволокно используют все чаще из-за особых свойств:

• Тепловая стойкость. Характеристики материала остаются неизменными даже при температуре до 2000 градусов, если не поступает кислород;
• Высокие показатели плотности и упругости. При линейной плотности 600 tex масса 1 км полотна будет составлять 600 г. Показатель упругости 400 ГПа, что в два раза больше, чем среднее значение высокопрочного волокна;
• Прочный, но легкий материал. Удельная прочность углепластика 2.5-2.5 ГПа при воздействии на разрыв. Это в несколько раз прочнее других конструкционных компонентов. За счет маленького веса детали из углеволокна используют в мотоциклах, гоночных автомобилях, самолетах;
• Устойчивость к химическим веществам. Но есть небольшой нюанс, углеродные нити окисляются в кислородной среде, если температура выше 370 градусов. Это следует учитывать, если работать с материалом на открытом воздухе.

Чаще всего углеродное волокно находится в композите. Если оболочка рассчитана на температуру выше, чем 370 градусов, то полотно сохранит свои свойства.

Углепластик применение

За счет редких исходных характеристик данный материал используют во многих отраслях. Изделия из углеволокна можно найти в авиационной, космической, автомобильной промышленности, ветроэнергетике и даже изготовлении фильтров и спортивного оборудования. Материал обладает хорошими абсорбирующими свойствами, позволяя убирать органические соединения и посторонний запах. Углеродное волокно безопасно для человека, поэтому используется для очистки промышленной и питьевой воды. Еще одна сфера, в которой углеволокно незаменимо – строительная отрасль. В основном это усиление конструкций. Материал в несколько раз прочнее, чем бетон, устойчив к коррозии и не утяжеляет область, которую нужно укрепить. Углепластик подойдет для реставрации старых архитектурных сооружений.

Карбон – разновидность углеволокна

Производство углеродного волокна не заканчивается на получении полотна, можно идти дальше и получить более совершенные материалы. Карбон – один из самых популярных видов сырья. Он сделан из хаотично расположенных волокон, которые собирают в пучки. Дальше их переплетают также, как углеродные нити. Чем их больше, тем толще материал. Количество нитей отражено в маркировке: существуют полотна с 2.5, 6, 12 и 24 K, значит они состоят из такого количества тысяч нитей. Последние два варианты сверхпрочные, их используют в военной промышленности для изготовления лопастей вертолетов и головок баллистических ракет. Обычный металл из-за своего веса не всегда подойдет для таких целей.

Углепластик

Это материал, содержащий в себе углеродное волокно. Его получают тремя способами: прессование, намотка и мокрый метод. В последнем случае несколько слоев полотна помещают в форму и соединяют вместе, заливая между ними смолу. Их держат до тех пор, пока связующий элемент не полимеризуют, и после этого извлекают из формы. При прессовании слои также пропитываются эпоксидной или полиэфирной смолой и утрамбовываются. Во время сильного сжатия связующий элемент затвердевает. В отличие от других технологий, поверхность получается ребристой. Методом намотки из тканых или нетканых материалов, выполненных в виде холста, изготавливают трубы. Полотно накручивают на цилиндр определенного диаметра, нанося между слоями смолу. Такой способ подходит для создания лыжных палок, рам для велосипедов, удилищ.

В своей работе мы используем качественное сырье в виде резаных и непрерывных нитей, тканых и нетканых материалов, жгутов, лент, пряжи и других материалов. Наша компания сотрудничает с проверенными зарубежными и российскими поставщиками. Мы работаем в Москве и по всей России.