Вязка композитной арматуры: Как правильно вязать стеклопластиковую арматуру, чем вязать и как вязать?

Разное

Содержание

Как вязать стеклопластиковую арматуру для фундамента: видео, фото

Популярность вопроса о том, как наиболее правильно вязать стеклопластиковую арматуру для укрепления фундамента и других конструкций из бетона, обусловлена тем, что этот материал все активнее начинает использоваться как в капитальном, так и в частном строительстве. Многих из тех, кто собирается применять этот инновационный материал, также интересует вопрос и о том, насколько эффективно его использование для армирования стен строений, возводимых из блочных строительных элементов.

Армирующий каркас плитного фундамента – одна из сфер использования стеклопластиковой арматуры

История появления стеклопластиковой арматуры в строительстве

Стеклопластиковая арматура на самом деле не является новинкой на строительном рынке, она была разработана и начала производиться еще в 60-е годы прошлого столетия. Однако ее высокая стоимость на момент начала производства способствовала тому, что ее использовали для армирования только тех конструкций, в которых стальные укрепляющие элементы подвергались активной коррозии: бетонных конструкций, эксплуатирующихся в суровых климатических условиях, опор мостов и др.

Стеклопластиковая арматура будет лучшим решением при строительстве бетонных сооружений, контактирующих с морской водой

Активное развитие химической промышленности привело к тому, что со временем себестоимость производства стеклопластиковой арматуры значительно снизилась, что и позволило начать применять ее более активно. Широкому использованию данного материала способствовал и тот факт, что в 2012 году был утвержден государственный стандарт (31938-2012), согласно которому определяются требования не только к производству, но также к методам испытаний стеклопластиковой арматуры.

Согласно требованиям вышеуказанного нормативного документа, арматура из стеклопластиковых материалов может выпускаться в интервале диаметров от 4 до 32 мм. Но наибольшее применение, особенно в малоэтажном строительстве, приобрели изделия, диаметр которых составляет 6, 8 и 10 мм. В отличие от аналогичных изделий из стали, стеклопластиковая арматура отпускается заказчику не в виде отдельных прутков, а намотанной в бухты.

Арматура СП: удобная, лёгкая, устойчивая и упругая

В нормативном документе кроме технических характеристик стеклопластиковой арматуры оговорены требования к состоянию ее внешней поверхности. Согласно этим требованиям, на поверхности таких изделий не допускается наличие сколов, расслаиваний, вмятин и других дефектов.

Характеристики материала

Арматура, изготавливаемая из композитных материалов, в зависимости от используемого для ее изготовления непрерывного армирующего наполнителя, подразделяется на несколько категорий:

  • стеклокомпозитная, которая обозначается аббревиатурой АСК;
  • углекомпозитная, обозначаемая АУК;
  • комбинированная или АКК;
  • и ряд других категорий.

Физико-механические параметры полимерной арматуры различных видов

Выбирая композитную арматуру для укрепления фундамента или стен возводимых строительных конструкций, следует учитывать ее основные характеристики:

  • предельная температура, при которой эта арматура может эффективно эксплуатироваться;
  • предел прочности изделия, измеряемый при растяжении; данный параметр рассчитывается как отношение прилагаемой силы к площади поперечного сечения арматурного прутка, для изделий категории АСК он должен быть не меньше 800 МПа, а для арматуры АУК — не менее 1400 МПа;
  • модуль упругости при растяжении; у углекомпозитной арматуры данный показатель превышает аналогичную характеристику стеклопластиковых изделий более чем в 2,5 раза;
  • предел прочности изделия, измеряемый при его сжатии; для всех типов композитной арматуры данный показатель должен составлять не менее 300 МПа;
  • предел прочности арматуры, измеряемый при поперечном срезе; для различных типов композитной арматуры данный показатель должен составлять: для арматуры АСК — 150 МПа и более; для АУК — более 350 МПа.

Арматура из металла или композитных материалов?

Принимая решение, какую арматуру использовать для укрепления фундамента или стен здания, следует сравнить характеристики традиционных изделий из металла и стеклопластика. По сравнению с металлическими, стеклопластиковая арматура обладает следующими преимуществами:

  • исключительная устойчивость к коррозии: фундаменту, для укрепления которого использована композитная арматура, не страшно взаимодействие с кислотными, солеными и щелочными средами;
  • обладая низкой теплопроводностью, стеклопластиковая арматура не создает мостиков холода, что является особенно актуальным качеством для эксплуатации зданий в климатических условиях нашей страны;
  • материалы, применяемые для изготовления стеклопластиковой арматуры, являются диэлектриками, поэтому фундаменты и стены, для укрепления которых она использована, обладают абсолютной прозрачностью для радио и электромагнитных волн;
  • вес композитной арматуры значительно ниже, чем масса изделий, изготовленных из металла;
    прочность армирующих прутков из стеклопластика практически в 2–3 раза выше, чем у арматуры, изготовленной из металла;
  • по причине того, что композитная арматура поставляется заказчику в бухтах по 100–150 метров, при укреплении фундамента с ее использованием можно минимизировать количество стыковочных соединений, которые, как известно, являются наиболее слабыми местами в любой бетонной конструкции;
  • приобретение композитной арматуры более экономически выгодно за счет того, что вы можете купить ровно такой объем, который вам необходим для укрепления фундамента или стен своего строения, не ориентируясь на фиксированную длину прутков, как в случае с изделиями из металла;
  • коэффициент теплового расширения композитных материалов почти идентичен с аналогичным параметром бетона, поэтому в конструкциях, для армирования которых они используются, практически не возникает трещин.

Если сравнивать по стоимости, то затраты на использование металлических и стеклопластиковых изделий практически одинаковые.

Сравнение металлической и стеклопластиковой арматуры (нажмите для увеличения)

Самым значимым недостатком арматуры, изготовленной из стеклопластика, является достаточно низкий показатель ее прочности на излом, что ограничивает ее применение для укрепления сильно нагруженных бетонных конструкций.

Особенности использования композитной арматуры

Арматуру, которая изготовлена из композитных материалов, преимущественно используют для укрепления ленточных или плитных фундаментов в малоэтажном строительстве. Объясняется это тем, что данная арматура по причине своего относительно недавнего появления на отечественном строительном рынке еще мало изучена и не протестирована длительной практикой своего использования.

Прежде чем приступить к монтажу арматурного каркаса, необходимо подготовить опалубку для заливки будущего фундамента. Такая процедура выполняется по стандартной схеме, как и в случае использования металлической арматуры. Для армирования ленточных фундаментов небольших строений преимущественно используют композитные прутки диаметром 8 мм, что соответствует 12-ти миллиметровым изделиям из металла. В первую очередь из таких прутков вяжут сетки, из которых затем монтируют армирующий каркас.

Скрепление арматурной сетки с помощью вязальной проволоки

При использовании прутков из композитных материалов важно знать, как вязать стеклопластиковую арматуру так, чтобы из нее получился надежный каркас, который эффективно укрепит бетонную конструкцию. Элементами, которые позволят надежно и правильно связать такую конструкцию, могут быть пластиковые хомуты или обычная вязальная проволока. Выбор того или иного варианта зависит только от личных предпочтений и наличия под рукой тех или иных приспособлений.

Как изготовить надежный каркас для фундамента

Для того чтобы правильно изготовить основу для ленточного фундамента, для которого будет использоваться стеклопластиковая арматура, можно просмотреть обучающее видео и воспользоваться несложными рекомендациями. Итак, алгоритм изготовления такого каркаса выглядит следующим образом.

  • Прежде чем вязать арматуру, необходимо составить чертеж своего будущего каркаса и нарезать все элементы для его изготовления по точным размерам.
  • Поперечные прутья нижнего слоя арматурного каркаса позиционируют при помощи специальных фиксаторов. Устанавливать такие элементы можно как до начала сборки арматурного каркаса, предварительно вымерив размер его ячеек, так и после его готовности.
  • Размер ячеек зависит в первую очередь от размеров ленточного фундамента, который вы собираетесь укреплять. Такой размер может варьироваться в достаточно широких пределах: 15–30 см.
  • Продольные прутья арматурного скелета перед тем, как вязать, лучше предварительно разложить на земле и сделать на них отметки маркером в тех местах, где к ним будут фиксироваться поперечные элементы. Начав вязать арматуру, следует следить за тем, чтобы элементы фиксировались друг с другом строго под прямым углом.
  • Поперечные перемычки нужно вязать с продольными элементами каркаса с их нижней стороны. Чтобы армирующий скелет и, соответственно, будущий фундамент получился надежным и устойчивым, пластиковые хомуты или вязальную проволоку в местах соединений следует вязать потуже.
  • Изначально изготавливаются горизонтальные слои армирующего каркаса, только потом следует вязать их между собой вертикальными перемычками. Фиксировать вертикальные перемычки также необходимо с внутренней стороны ячеек каркаса, это позволит вам получить в итоге надежную и устойчивую конструкцию, которая не разъедется в процессе заливки бетона и будет отлично выполнять свои армирующие функции.
  • Углы — это особое место армирующей конструкции, и им необходимо уделить отдельное внимание. Стеклопластиковую арматуру не рекомендуется самостоятельно гнуть под воздействием нагрева, что может самым негативным образом сказаться на ее прочностных характеристиках. Поэтому угловые элементы арматурного скелета лучше вязать из уже гнутых прутков, которые сегодня можно приобрести, либо аккуратно выполнять изгиб без теплового воздействия.
  • После того, как арматурная конструкция будет полностью готова, ее необходимо аккуратно поместить во внутреннюю часть уже подготовленной опалубки.

Схема армирования углов ленточного фундамента

Схема армирования примыканий ленточного фундамента

Если вязать элементы арматурного каркаса при помощи проволоки, то для облегчения своего труда можно изготовить вязальный крючок, для чего удобно использовать старую отвертку. Как сделать такой крючок и вязать с его помощью арматурный каркас, так же можно ознакомиться по соответствующему видео.

Изготовление армирующего каркаса из прутков, которые сделаны из стеклопластика, — несложный процесс, о чем можно судить даже по обучающему видео, где подробно показано, как его вязать. Для работы с таким материалом, как стеклопластик, вам не потребуются специальные инструменты и сложное оборудование, его легко резать и вязать, он обладает более легким весом, чем арматура, изготовленная из металла.

В любом случае, выбирая такой материал для укрепления фундамента или стен своего дома или строения любого другого назначения, следует иметь в виду, что вы поступаете на свой страх и риск, так как стеклопластиковая арматура появилась недавно на отечественном строительном рынке, и ее характеристики еще не до конца подтверждены длительностью применения на практике.

Как вязать пластиковую арматуру? Технологии изготовления армирующих каркасов/поясов

От правильного выбора технологии обустройства фундамента и обвязки арматурой зависит прочность основания и долговечность эксплуатации здания/сооружения. Перед тем, как вязать стеклопластиковую арматуру, необходимо подобрать оптимальный способ соединение отдельных элементов в единую конструкцию. Так как прутки/стержни не поддаются сварке, вязка армирующего каркаса является единственным вариантом создания прочной основы бетонной конструкции.

Как связывать стеклопластиковую арматуру?

Обвязка стеклопластиковой арматуры при обустройстве фундамента и иных бетонных конструкций может быть выполнена несколькими способами:

  • С применением вязальной проволоки и специальных крючков – традиционный и самый дешевый метод вязки пластиковой арматуры;

 

  • С применением вязальных пистолетов – вязка пластиковой арматуры этим способом является самым оптимальным вариантом при выполнении солидных объемов работ;

 

  • С использованием пластиковых хомутов – один из быстрых и простых способов ручного формирования армирующего пояса/каркаса небольшого размера. Перед тем, как связывать стеклопластиковую арматуру достаточно лишь правильно подобрать размер хомутов;

 

  • При помощи специальных пластиковых клипс.

* Два последних из перечисленных способов не дают полной гарантии создания надежных соединений. Поэтому перед тем, как вязать пластиковую арматуру для фундамента, необходимо четко определиться с объемами работ, а также с планируемыми нагрузками.  

Актуальность разных вариантов вязки пластиковой арматуры

Какая технология наиболее выгодна и как вязать композитную арматуру на определенном объекте – эти два аспекта напрямую зависят от масштабов работ. При возведении фундамента небольшого дома, армировании блоков, колонн и отдельных элементов бетонных конструкций рационально применять ручную вязку проволоки, фиксацию хомутов или клипс. А перед тем как вязать пластиковую арматуру для фундамента с солидной площадью (жилые, коммерческие, промышленные объекты) стоит выбрать более оперативный и надежный способ – специальные вязальные пистолеты:

  • Электрические пистолеты типа Max для вязки металлической проволокой;
  • Механические пистолеты Waker Neuson для вязки скобами/клипсами.

Закажите стеклопластиковую арматуру у производителя — в компании Пласт-Копмозит.

Вязка стеклопластиковой (композитной) арматуры фундамента своими руками

Композитная арматура относится к современным материалам, призванным заменить дорогой металлопрокат и обеспечить большую устойчивость к негативному влиянию внешних факторов. После того, как с 2012 года этот вид полимерного прута стал производиться в России, интерес к нему со стороны строителей стал возрастать с каждым годом.

Применение стеклопластиковых материалов для армирования монолитных бетонных конструкций особенно актуально в случаях возможного воздействия влаги, поскольку полимеры не подвержены воздействию коррозии.

Пластиковые пруты применяют на объектах индивидуальной застройки, при возведении крупных зданий и сооружений, для береговых укреплений и автомобильных дорог. В частном строительстве из нее изготавливают армирующие каркасы для ленточных и плитных фундаментов, а также армируют кладку из пенобетонных блоков.

Материал, из которого изготовлена пластиковая арматура, представляет собой полимерную смесь из продольного стекловолокна повышенной прочности и термически стойкой смолы. Стандартные диаметры выпускаемых прутов находятся в диапазоне от 4 до 32 мм. Максимальная температура эксплуатации 60˚C. Предел прочности 150 МПа.

Подготовка материалов для сборки армирующего каркаса

Для повышения общей прочности бетонного монолита, его усиливают конструкцией из стеклопластиковой арматуры в виде плоской сетки или пространственного каркаса, которые собирают из круглых прутов переменного или постоянного сечения. Отдельные элементы таких конструкций соединяют между собой с помощью вязальной проволоки, фиксирующих хомутов или специального пистолета.

Поэтому для вязки армирующего каркаса необходимо приобрести:

  • пластиковую арматуру проектных диаметров;
  • вязальную проволоку или затяжные хомуты.

В отличие от традиционных металлических прутов, арматура из стеклопластика поставляется в виде свернутой бухты.

Поэтому перед началом сборки каркаса ее необходимо размотать и нарезать на куски необходимой длины. Резка производится ножовкой или другим инструментом, не допускающим нагрева материала. Разметку мест реза на поверхности легко сделать с помощью обыкновенного маркера.

Вязальная проволока должна быть круглого сечения и диаметром не менее 1 мм, чтобы обеспечить необходимую прочность соединения и не лопнуть при скручивании. Для быстрого получения отрезков проволоки нужной для вязки длины, всю свернутую бухту необходимо разрезать болгаркой на 3 или 4 части.

Чтобы сделать вязальную проволоку более мягкой, ее можно обжечь в пламени с помощью паяльной лампы или в костре. Необожженная проволока гнется хуже и не всегда обеспечивает плотный охват соединения. Кроме этого, неподготовленный металл обладает меньшей тягучестью и чаще рвется во время работы.

Вязка хомутами.Общая схема вязки.

Инструмент для проволочного связывания арматуры

Использовать для вязки плоскогубцы не очень удобно. Они не обеспечивают необходимой плотности охвата соединения и требуют приложения больших усилий. Поэтому стальную проволоку скручивают на арматурных прутах при помощи специальных крючков или вязального пистолета. Магазины инструмента предлагают к продаже два вида крючков, предназначенных, чтобы вязать арматуру:

  • простые ручные, которые необходимо все время вращать во время работы;
  • полуавтоматические винтовые, с вращающимся при нажатии на ручку крючком;
  • пластиковые фиксаторы в виде одеваемых на арматуру колец и вертикальных стоек.

Простой крючок можно не покупать, а сделать самостоятельно (подробнее о том, как это сделать — тут), согнув его из толстой стальной проволоки и заточив острие. В этом случае вам будет чем вязать проектную конструкцию из прутов и без покупки инструмента.

Способ применения вязального пистолета ускоряет и упрощает процесс, но этот достаточно крупный инструмент может не обеспечить доступ в отдельные места. Кроме этого, такой инструмент приводит к перерасходу проволоки.

Пластиковые фиксаторы нужны для того, чтобы зафиксировать собранный арматурный каркас в необходимом пространственном положении внутри опалубки перед подачей бетона.

Технология ручной проволочной вязки стеклопластиковой арматуры

Для того, чтобы арматурный каркас или сетка приняли необходимую пространственную форму и не изменили ее при заливке бетона, все отдельные элементы необходимо надежно соединить между собой. Наиболее часто для этого используют вязальную проволоку. Вязка — это простой и быстрый способ соединения, для которого не требуется высоких квалификационных навыков. Кроме того, стеклопластиковую арматуру просто невозможно соединить при помощи сварки, а поэтому такой тип крепления наиболее приемлем в данном случае.

Весь процесс того, как вязать стеклопластиковую арматуру для фундамента, можно разделить на следующие пошаговые этапы:

  1. свернутая в бухту арматура разматывается и нарезается на отрезки проектной длины;
  2. на поперечные прутья нижнего арматурного слоя надеваются пластиковые фиксаторы;
  3. на расставленные поперечные элементы на заданном друг от друга расстоянии укладываются продольные пруты;
  4. во всех местах пересечений арматуры выполняются соединения путем скручивания петель из сложенной вдвое вязальной проволоки;
  5. после сборки нижнего ряда к пересечениям наружных ячеек вяжутся вертикальные арматурные элементы;
  6. к верхним концам или к середине вертикальных стоек, в зависимости от проектного количества рядов, привязываются поперечные отрезки;
  7. укладывается и вяжется следующий ряд продольной арматуры;
  8. собранный каркас переносится и устанавливается внутрь опалубки для ленточного фундамента.

Работу можно значительно упростить, если совмещать стеклопластиковую арматуру с металлической. Из стальных прутов можно заранее заготовит прямоугольные рамки и тогда не потребуется выполнять отдельную вязку вертикальных отрезков.

Нюансы вязки конструкций под заливку плитного фундамента

Армирование монолитных опорных оснований плитного типа выполняется в виде одного или двух рядов сеток в зависимости от проектного решения. Поэтому в такой конструкции арматурные пруты не рассматриваются как продольные и поперечные. Для поднятия нижней сетки над гидроизоляционным слоем на арматуру через каждые полтора-два метра одевают вертикальные стойки фиксаторы из пластика. Это позволяет установить арматурный каркас строго в горизонтальной плоскости на заданной высоте.

Важная особенность сборки арматуры для плитного фундамента заключается в том, что она производится по месту. Это необходимо из-за больших размеров конструкции и невозможности последующего перемещения. Поэтому во время вязки необходимо быть предельно осторожным, чтобы не наступить на уложенные арматурные прутья и не повредить конструкцию.

В шведской и финской утепленной плите (подробнее о ней в этой статье) необходимо предусмотреть пересечение прутов плиты с арматурным каркасом боковой опорной ленты. Для этого пруты нарезают длиннее, напускают их на вертикальные боковые арматурные каркасы и связывают проволокой.

Нюансы вязки стеклопластиковых каркасов для ленточных фундаментов

Особенности сборки арматуры для ленточного фундамента заключается в наличии боковых примыканий, пересечений и углов.

В местах примыкания лент под внутренние стены, соединение перпендикулярного каркаса с наружным выполняется при помощи согнутых П-образных элементов.В углах арматуру сгибают под прямым углом или привязывают подготовленные Г-образные элементы. Длина нахлеста соединяемых прутков должна быть не менее 30 см и на этом участке выполняется не менее 2-х вязок.

Изгибать арматуру из стекловолокна следует очень осторожно, не применяя термической обработки. Упругие свойства пластика делают процедуру сгибания довольно трудной. Поэтому для сборки углов и примыканий рекомендуется покупать согнутые элементы заводского изготовления.

Места пересечений стеклопластиковой арматуры под ленточный фундамент можно соединять прямыми отрезками или собирать одну из пересекающихся конструкций по месту установки.

Сборка арматурных каркасов может выполняться на открытом месте, в стороне от выкопанной траншеи. Правильная укладка уже собранной конструкции предусматривает расстояние от стенок опалубки и дна не менее 25 мм.

В заключение

Вязка стеклопластиковой арматуры для фундамента — это технологически простой процесс, не требующий особых профессиональных навыков. Быстро научиться ему сможет даже неподготовленный человек. Нужно просто немного потренироваться.

Небольшой вес материала значительно упрощает работу, а большая длина арматурного прута в бухте позволяет нарезать стержни любой необходимой длины. Это уменьшает количество стыков в отличие от стальных материалов.

Более подробно о том, как правильно вязать стеклопластиковую арматуру, вы можете посмотреть на следующих видео.

Видео по теме

Как и чем вязать стеклопластиковую арматуру



Как связать

Правильно армировать фундамент композитной стеклопластиковой арматурой несложно. При обустройстве арматурного каркаса под фундамент любого вида, в первую очередь нужно руководствоваться проектной документацией. Так как, только проект, рассчитанный профессионалами, сможет в дальнейшем избавить Вас от возможных проблем с фундаментом. Если по каким-либо причинам проектной документации у Вас нет, то возможно самостоятельно рассчитать распределение нагрузки конструкции будущего дома на фундамент. Что называется — «на свой страх и риск». От материала, из которого будет построено здание (деревянный брус, пеноблок, кирпич), будут зависеть и нагрузки, оказываемые на фундамент. Схемы армирования любого фундамента (ленточного либо фундаментной плиты) предполагают постоянные размеры ячейки. Шаг прутьев принимается одинаковым независимо от расположения в фундаменте и направления. Обычно он находится в пределах 200—400 мм. Чем тяжелее здание, тем шаг ячеек чаще. Для кирпичного дома рекомендуется назначать расстояние 200 мм, для деревянного или каркасного можно взять большее значение шага. При этом важно помнить, что расстояние между параллельными прутами не может превышать толщину фундамента более чем в полтора раза. Сам процесс вязки зависит от типа используемого связующего элемента.

Чем вязать

Креплениями-фиксаторами арматуры

Такой способ соединения арматуры самый простой, необходимо лишь защелкнуть арматуру в крепление фиксатора, и арматура правильно скрепится между собой. Во время укладки нижнего армирующего слоя фиксаторы помимо скрепления арматуры помогают армирующему каркасу не проседать под тяжестью раствора, и создают защитный слой из бетона нужной высоты.

Хомутом-стяжкой из пластика

Чуть менее быстрый способ – применение хомутов из пластика, они затягиваются и защелкиваются на арматуре в месте соединения. Способ снижает время на вязку арматурного каркаса по сравнению с вязкой металлической проволоки, при этом не ухудшая его характеристик. Ведь главная задача связки арматуры заключается в том, чтобы в момент заливки бетона каркас из стержней арматуры не изменил геометрию.

Металлической проволокой

Более медленный, но более надежный способ вязки металлической (алюминиевой) проволокой. Связывать арматуру проволокой можно покупным или самодельным крючком либо специальным пистолетом. Учитывая хрупкость металлической проволоки, ее нельзя перетягивать, иначе она легко сломается. Этот способ вязки не отличается от вязки арматуры из стали.


Монтаж стеклопластиковой арматуры, как вязать, чем резать, как соединять и т.д.





  • Главная

  • Монтаж стеклопластиковой арматуры

 

Рекомендации по монтажу стеклопластиковой арматуры

Производство работ с арматурой из стеклопластика практически ничем не отличается от работы с металлической арматурой, и не требует каких-то особенных навыков и знаний. Это такие же арматурные стержни, только не металлические, а композитные, они намного легче металла, соответственно монтаж стеклопластиковой арматуры будет быстрее и легче, благодаря чему значительно сокращаются трудозатраты.

Чем резать стеклопластиковую арматуру

 

Резка стеклопластиковой арматуры осуществляется болгаркой, также как и в случае с металлической, только этот процесс отнимает намного меньше времени, чем резка металлических стержней, за 4 — 5 секунд, можно разрезать несколько стеклопластиковых стержней диаметром 12мм.

Как и чем вязать стеклопластиковую арматуру:

  1. Металлической проволокой, в этом случае процесс ничем не отличается от вязки металлической арматуры, можно осуществлять крючком либо специальным пистолетом;
  2. Пластиковым хомутом-стяжкой — этот способ значительно сокращает время на вязку арматурного каркаса, и не ухудшает его прочностных характеристик, главное чтобы на момент заливки, стержни были надежно связаны хомутом;
  3. Специальными креплениями – данный способ тоже упрощает работу по соединению арматуры, достаточно просто защелкнуть специальное крепление на арматурных стержнях, и они будут надежно соединены между собой;

Каркас из стеклопластиковой арматуры

Связать объемный каркас, для ростверка или ригеля, из композитной арматуры тоже не составит труда. Процесс в точности такой же, как и в случае с каркасом из металлических арматурных стержней, только из-за того что композитные стержни нельзя согнуть, хомуты стягивающие каркас будут из металла.

 

Можно сделать заключение, что монтаж неметаллической арматуры это довольно легкий процесс, не требующий специального образования и каких – либо особенных знаний. А с учетом низкого веса, работать с этим материалом быстрее и легче.

Также советуем прочитать:

Применение стеклопластиковой арматуры в строительстве (мостостроение, фундаменты, плиты перекрытия)

Сравнение характеристик металлической и стеклопластиковой арматуры


Если Вам понравилась статья, вы можете поделиться ею в соцсетях:

 

Как правильно вязать стеклопластиковую композитную арматуру

Как правильно вязать стеклопластиковую композитную арматуру — описание

Бетон является очень качественным и надежным материалом, однако если он используется для фундамента при его заливке необходимо задействовать дополнительный каркас, усиливающий прочность. Самым современным и качественным материалом для вязки армирующего каркаса фундамента является композитная стеклопластиковая арматура производства ООО «ОБНИНСКИЙ ЗАВОД КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ». Вязка арматуры для фундамента должна проводиться в соответствии с установленными требованиями. Ниже подробно описан метод осуществления данного процесса.

Стеклопластиковая арматура состоит из крепкого стекловолокна и связующей термопрочной смолы. Арматуру легко транспортировать и соединять между собой, стоит она на порядок дешевле металлической. Выпускается она двух видов: гладкая и ребристая. Обладает антикоррозийными свойствами, очень прочная и способна выдержать большие нагрузки.

Арматурный каркас представляет собой прямоугольную ячеистую конструкцию, попадая в которую бетон не растекается, не образует пустот и пузырей. Для того, чтобы правильно собрать его, следует знать, как правильно вязать стеклопластиковую арматуру.

Пошаговые действия для вязания стеклопластиковой композитной арматуры

Вам потребуется обыкновенная вязальная проволока, которую можно приобрести на любом строительном рынке или пластиковые хомуты. Вот несколько простых рекомендаций, с помощью которых вы сможете легко осуществить данный процесс самостоятельно:

  • Для поперечных прутьев нижнего слоя из стеклопластиковой арматуры используются специальные арматурные фиксаторы. Их можно установить уже в начале работы, предварительно вымерив размер ячеек, или после того, как каркас будет собран.
  • Расстояние между горизонтальными и вертикальными линиями сетки зависит от типа основания постройки. Как правило, оно колеблется в пределах от 15 до 35 см. Эти размеры предполагает схема вязки арматуры для ленточного фундамента. В редких случаях расстояние доходит до 60 см.
  • Долевые прутья разложите на необходимом расстоянии друг от друга и нанесите на них метки при помощи маркера. К ним хомутами или проволокой прикрепите под прямым углом перемычки.
  • Перемычки крепите к каркасу не сверху, а снизу. Хомуты или проволоку затягивайте потуже, чтобы они не разошлись в процессе заливки цементно-песчаной смеси. Помните о том, что это напрямую влияет на конечную прочность фундамента.
  • После того, как первый ряд сетки будет готов, можно приступать к остальным составляющим каркаса. Перпендикулярные перемычки необходимо крепить таким же образом с внутренней стороны ячеек. Так вы получите надежную конструкцию, которая не разъедется во все стороны во время заливки бетона.
  • Особое внимание уделяется углам. У многих возникает вопрос — как правильно вязать стеклопластиковую арматуру в этих местах, если гнуть ее не рекомендуется? В специализированных магазинах сегодня можно приобрести готовые элементы, которые легко устанавливаются перед началом работ или во время сборки каркаса. Если такой возможности нет, то помните о том, что в углах допускается только вязка своими руками арматуры и без какого-либо теплового воздействия.

Процесс вязания стеклопластиковой арматуры прост и не займет много времени даже у неподготовленного человека.

Удачи в строительстве!

Как вязать стеклопластиковую арматуру

Строительный рынок постоянно пополняется интересными и современными новинками. Композитная стеклопластиковая арматура является одним из таких новейших материалов. На данный момент еще не все знают, для чего она нужна и как правильно используется.

С 2012 года интерес строителей к данному продукту стал постоянно расти, так как цена у этого материала не столь высокая, а качество позволяет ее использовать для заливки фундамента не только жилых домов, но и при постройке более масштабных сооружений, к примеру, мостов. Особо она актуальна на севере, так как металлическая арматура подвержена коррозии, а у стеклопластиковой такой проблемы нет.

Технические характеристики

Стеклопластиковая арматура – это смесь крепкого стекловолокна и термопрочной смолы.

В вышеупомянутом году был издан ГОСТ, который четко установил параметры ее параметры:

  • Диаметр — от 4 до 32 мм
  • Температура, при которой материал можно эксплуатировать — от 60 градусов по Цельсию
  • Максимальный предел прочности при растягивании — это показатель силы, с которой материал растягивается и площади его поперечного сечения. Для стеклопластиковой арматуры норма – это 800 МПа.
  • Максимальный показатель прочности сжатия- 300МПа.
  • Максимум прочности — более 150 МПа.

Достоинства стеклопластиковой арматуры

Такой вид строительного материала существенно отличается от привычной стальной и имеет массу преимуществ, по сравнению с ней:

  1. Стойкость к образованию коррозии. Стеклопластиковая арматура совершенно не боится щелочных и кислотных сред.
  2. Небольшой вес при высокой прочности. Вес такой ее на 10 раз меньше, чем у стальной.
  3. Низкая теплопроводность, что защищает стены и фундаменты от промерзания, что особо актуально в северных районах.
  4. Непроводимость тока и отсутствие помех.
  5.  Цена. За ту же цену, что и у стальной арматуры небольшого диаметра можно приобрести стеклопластиковую большего диаметра.
  6. Высокая прочность материала при растяжении. Этот показатель больше, чем у стальной арматуры в 3 раза.
  7. Отсутствие швов. Металлические прутья перед транспортировкой режутся под параметры автомобиля, в котором их перевозят. Впоследствии армированная сетка имеет множество соединений, которые являются самыми слабыми местами в фундаменте и стенах. Так как стеклопластиковая арматура поставляется бухтами до 150 м, резать ее не нужно, что приводит к минимальному количеству швов. Транспортировка может осуществляться даже в багажнике легковой автомашины.
  8. Отсутствие переплаты за количество материала. Металлическая арматура продается одинаковой длиной 12 м, меньше ее уже не приобрести, а стеклопластика можно купить то количество, которое необходимо для строительства.
  9. Отсутствие необходимости докупать дополнительные инструменты при монтаже стеклопластиковой арматуры, например, сварочный аппарат.
  10. Одинаковый с бетоном коэффициент расширения при тепловом воздействии — гарантия отсутствия трещин в готовом строении.

Недостатки материала

Несмотря на все упомянутые достоинства, стеклопластиковая арматура имеет один главный недостаток – это большая вероятность излома. У стальных прутьев этот показатель намного выше.

Именно из-за этого показателя стеклопластиковая арматура используется только тогда, когда нужно соответствовать определенным ограничениям по коррозии, диэлектрическим свойствам и проводимости тепла. Все конструкции, которые возводятся свыше определенных границ, делаются на страх и риск строителей. Производители доносят эту информацию до покупателей непосредственно на фирменных этикетках.

Использование материала в строительстве

Промышленное строительство уже давно и широко использует стеклопластиковую арматуру в отличие от малоэтажного. Судя по достоинствам и недостаткам можно четко оградить сферу применения стеклопластиковой арматуры. Это, например, работы по берегоукреплению, строительству автодорог. Очень большой популярностью этот материал пользуется в загородном строительстве. Она используется для армирования стен, фундамента, чаще всего ленточного, кладки из газобетона.

Важно! Армирование кладки производится комбинацией стальной и стеклопластиковой арматуры.

Далее будет рассмотрен процесс армирования ленточного фундамента.

Подготовка арматуры

Прежде чем заливать фундамент, нужно правильно вязать арматуру для большей прочности и устойчивости конструкции. Это позволяет связать арматуру в единую конструкцию, создав тем самым опорный каркас здания. Мощность общей конструкции фундамента нужно обеспечить дополнительными ребрами жесткости. Для этого понадобится:

  • Стеклопластиковая арматура
  • Вязальная оцинкованная проволока с сечением 1 мм
  • Вязальный крючок

Важно! Вязальная проволока должна быть круглого сечения, не следует брать квадратную, так как при скрутке проволока может повредить сама себя.

Есть несколько видов крючков для вязания:

  • Обыкновенный крючок. Его при работе необходимо постоянно вращать.
  • Винтовой крючок – сам вращается при нажатии на рукоятку.

Названные материалы нужно выбирать очень внимательно. Например, вязальная проволока должна быть довольно толстой, чтобы избежать ее разрывов при подаче бетона на каркас. В противном случае связки могут лопнуть, а конструкция ленточного основания получится ассиметричной, чего никак нельзя допускать.

Весь процесс делится на шаги:

  1. Поперечные прутья нижнего слоя укладываются на арматурные фиксаторы, которые устанавливаются до проведения работ.
  2. Долевые прутья нарезаются и укладываются на необходимом друг от друга расстоянии, на них отмечаются места скрепления.
  3. Под прямым углом к долевым прутьям устанавливаются перемычки, каждая из которых связывается в отмеченных местах. Если вязка производится проволокой, то ее нужно сложить вдвое и прочно зафиксировать при помощи крючка. Если же используются хомуты, то каждый из них затягивается потуже.
  4. После окончания работ по сооружению первого ряда сетки можно делать остальной каркас. Перпендикулярные отрезки крепятся с внутренней стороны ячеек таким же образом.

Особо осторожно нужно подходить к обвязке углов. В строительных магазинах можно купить специальные элементы, которые легко устанавливаются на место углов.

Важно! В углах арматуру можно вязать только вручную, без теплового воздействия.

Готовый каркас укладывается в опалубку в горизонтальном положении сеток.

Этот способ очень распространен среди строителей, которыми вязка арматуры производится своими руками. Помимо него, существует еще несколько вариантов скрепления арматуры для ленточного фундамента:

  • Довольно крупные по масштабу работы требуют вязать арматуру специальными вязальными пистолетами.
  • Самым простым способом можно считать вязку с использованием пластиковых хомутов нужного размера. Такой метод прекрасно подойдет, если осуществляется вязка небольшого сооружения.  Его достоинством является то, что нет необходимости носить с собой при работе большой моток проволоки, а также можно не покупать вязальный крючок.

Важно! Перед началом работ нужно четко определиться какие нагрузки планируются для ленточного фундамента, и каков объем работ.

Создание фундамента со стеклопластиковой арматурой

После того как мастер закончил вязать арматуру, можно приступать непосредственно к армированию.

Для фундамента ленточного типа используются прутья, диаметр которых составляет 8 мм, что сопоставимо с арматурой из металла с сечением 12 мм.

Важно! Фундамент выполняют на идеально ровной поверхности.

Алгоритм действий такой:

  1. Установка обработанной пергамином опалубки
  2. Обозначение того уровня, до которого производится заливка раствора. Делается это водяным уровнем с проведением замеров в нескольких местах.

    Важно! Сетка арматуры должна быть полностью погружена в опалубку и не доходить до ее края приблизительно на 5 см.

    Если выполнить это условие не получается, то можно подложить под арматурную сетку кирпичи.

  3. Укладка стеклопластиковой арматуры на подготовленное покрытие из кирпичей.
  4. Заливка готовой конструкции качественным бетоном. При заливке бетон в обязательном порядке утрамбовывается, чтобы избежать пустых полостей.

    Важно! Подсчет количества бетона производится так: периметр ленточного фундамента умножаем на высоту и ширину.

  5. Готовый фундамент накрывается пленкой, которая фиксируется кирпичами или брусками. Через 2 — 3 недели можно производить строительные работы.

Стеклопластиковая арматура — относительно новый строительный продукт, но он уже стал довольно популярен среди тех, кто занимается частным строительством. Помимо того, стеклопластиковое армирование выполняется и в промышленных масштабах при строительстве дорог, возведении мостов, укреплении берегов, строительстве.

Вязка арматуры своими руками — это несложный процесс, который легко выполнить, имея все нужные материалы. Даже неподготовленный человек сможет это сделать, стоит только попробовать на нескольких элементах. Это выгодно отличает стеклопластиковую арматуру от стальной, для создания каркаса из которой нужен сварочный аппарат и опыт работы с ним.

Материалы и процессы: полимерные матрицы для композитов

Матрица связывает армирующее волокно, передает нагрузки между волокнами, придает композитному компоненту чистую форму и определяет качество его поверхности. Композитная матрица может быть полимерной, керамической, металлической или углеродной. Полимерные матрицы являются наиболее широко используемыми для композитов в коммерческих и высокопроизводительных аэрокосмических приложениях. Керамические и металлические матрицы обычно используются в среде с очень высокими температурами, например, в двигателях.Углерод в качестве матрицы используется в устройствах с экстремально высокими температурами, таких как угольные / угольные тормоза и сопла ракет.

Матрицы из смолы: Термореактивные

Полимеры, наиболее широко используемые в композитах, представляют собой термореактивные полимеры, класс пластичных смол, которые при отверждении термическим и / или химическим (катализатор или промотор) или другими способами становятся по существу неплавкими и нерастворимыми. После отверждения термореактивный материал нельзя вернуть в неотвержденное состояние. Хотя почти все термореактивные пластмассы, используемые сегодня в коммерческих целях, получают из нефтяного сырья, исследования и разработки и коммерциализация продолжаются в растущей области биосмол. Разработанные в основном с целью использования возобновляемого сельскохозяйственного сырья, биосмолы содержат в различных пропорциях полиол (из соевых бобов) и этанол (из кукурузы).

Ненасыщенные полиэфирные смолы являются наиболее широко используемыми термореактивными полимерами в коммерческих, массовых производствах благодаря простоте обращения, хорошему балансу механических, электрических и химических свойств и относительно низкой стоимости. (Насыщенные полиэфиры представляют собой термопластичные полимеры.) Обычно в сочетании со стекловолокном, полиэфиры хорошо адаптируются к ряду производственных процессов и чаще всего используются в распылении в открытой форме, прессовании, литье с переносом смолы (RTM) и литье.Сложные полиэфиры представляют собой основную матрицу из смолы, используемую в составах для формования в массе (BMC) и составах для формования листов (SMC), которые обрабатываются с использованием прессования (см. «Способы изготовления»).

Свойства составов полиэфиров могут быть изменены в соответствии с конкретными критериями эффективности, основанными на выборе гликоля и кислотных элементов и реакционноспособных мономеров (чаще всего стирола). Стирол добавляется в количестве до 50% для снижения вязкости, что упрощает обработку и обработку смолы.Полиэфирные смолы часто различают по основным ингредиентам. Например, ортополиэфиры основаны на ортофталевой кислоте. Изополиэфирные смолы содержат изофталевую кислоту в качестве основного ингредиента и демонстрируют превосходную химическую и термическую стойкость по сравнению с ортополиэфирами. Терефталевые полиэфирные смолы содержат терефталевые кислоты и были разработаны для повышения прочности по сравнению с обычными изополиэфирами. Полиэфиры, модифицированные дициклопентадиеном (DCPD). может иметь более низкую вязкость и обеспечивать хорошие свойства при более низком содержании стирола.Однако DCPD затвердевает при комнатной температуре и, следовательно, требует обогреваемых складских помещений и помещений для обработки.

Стирол позволяет полиэфирным смолам превращаться из жидкости в твердое тело путем сшивания молекулярных цепей. Тем не менее, полиэфирные смолы в течение длительного периода времени сами по себе превращаются в гель. Таким образом, при производстве смолы часто добавляют небольшие количества ингибитора, чтобы замедлить это действие и увеличить срок хранения смолы. Даже без ингибиторов скорость полимеризации полиэфира слишком мала, чтобы сделать его практичным, как есть, для формования композитов, поэтому для ускорения отверждения добавляют катализаторы и ускорители. Катализаторы добавляются в смолу перед формованием, чтобы активировать сшивание, но не принимают участия в реакции полимеризации. Катализаторы, используемые с полиэфиром, включают пероксид метилэтилкетона (МЕКП) и пероксид. Тщательное перемешивание важно, и соотношение катализатора к массе смолы влияет на скорость отверждения и, возможно, на степень отверждения. Например, 1% обычно считается медленной смесью, 2% — стандартной спецификацией поставщика и 3% — быстро отверждаемой смесью. Однако добавление более 4% катализатора по весу может привести к невозможности отверждения.

Ускоритель добавляется к катализированной смоле, чтобы реакция могла протекать при температуре в цеху и / или с большей скоростью. Поскольку ускорители мало влияют на смолу в отсутствие катализатора, они иногда добавляются к смоле производителем полиэфира для создания предварительно ускоренной смолы. Кобальт — обычный ускоритель. Отверждение экзотермическое: при сшивании компонентов они выделяют тепло. Производители могут контролировать профиль отверждения с точки зрения срока годности, жизнеспособности (времени до отверждения), времени гелеобразования, температуры отверждения и вязкости за счет тщательного составления пакета катализатора, который может включать ускорители, а также ингибиторы и промоторы.

Широкий спектр других добавок — иногда называемых модификаторами — предлагает улучшенные характеристики обработки или производительности. Наиболее распространены пигменты, наполнители и антипирены. Хотя пигменты добавляются только в количестве около 3% от веса смолы, их использование может повлиять на отверждение и ухудшить конечный ламинат, если они несовместимы со смолой. Наполнители, такие как измельченное волокно, измельченное волокно и стеклянные микросферы, часто добавляют в количестве до 50%, чтобы помочь снизить стоимость, облегчить формование или предотвратить экзотермический эффект в толстых ламинатах. Некоторые наполнители также могут способствовать огнестойкости готового композита.

Безгалогенные антипирены разрабатываются, потому что известно, что галогены (то есть бром, который, наряду с фтором, хлором, йодом и астатином, занимает группу VIIA периодической таблицы) выделяют токсичные и коррозионные газы при воздействии пламени. Тригидрат оксида алюминия (ATH) — одна из альтернатив, используемых в продуктах MoldX компанией Huber Engineered Materials (Атланта, Джорджия, США). Сообщается, что продукты Huber ATH допускают более высокие нагрузки без изменения вязкости для обеспечения отличной текучести формы и значительно снижают содержание галогенсодержащих антипиренов без ущерба для огнезащитных свойств.Р.Дж. Marshall Co. (Саутфилд, Мичиган, США) разработала линейку продуктов Maxfil с тремя марками ATH, которые предлагают различные размеры частиц, а также смеси ATH и карбоната кальция для приложений, где огнестойкость и подавление дыма не так важны, например Напыление BMC / SMC стеновых панелей для ванных комнат и пултрузионных труб для нефтяных платформ.

Специально разработанные неармированные полиэфирные смолы, известные как гелькоут , улучшают ударопрочность и стойкость к истиранию, а также внешний вид поверхности конечного продукта.Их наносят на поверхность формы и загустевают перед нанесением композита. На рынке ванн и душевых кабин, например, доминировали изделия из стекловолокна с гелевым покрытием, и их использование продолжает расти, несмотря на сильную конкуренцию со стороны стекловолоконных / акриловых изделий, изготовленных из полиметилметакрилата (ПММА). HK Research Corp. (Хикори, Северная Каролина, США) разработала серию REVOLUTION, которая может похвастаться привитой полимерной матрицей с более плотной сеткой, предлагая действительно гибкое гелевое покрытие с повышенной атмосферостойкостью, сохраняя при этом простоту нанесения и цену на уровне традиционного геля. пальто.Недавние дополнения к этой линейке продуктов включают в себя систему литья под давлением «METAL FLEX» высокой четкости EXTREME, которая позволяет судостроителям добавлять «металлическое» покрытие к своим деталям из стекловолокна, по сравнению с популярными автомобильными красками. Компания утверждает, что может «сочетать любую цветовую комбинацию, которую только можно вообразить», и уже сделала это с автомобильными цветами 2014 года для нескольких судостроителей.

Ashland Performance Materials (Дублин, Огайо, США) — один из поставщиков смол, прилагающий значительные усилия для коммерциализации смол на биологической основе на этой арене с линейкой ENVIREZ, которая заменяет гликоль, полученный из сырой нефти, на био-гликоль, полученный из кукурузы или соевых бобов. .Канадская компания Campion Marine (Келоуна, Британская Колумбия) стала первой судостроительной компанией, которая перешла на био-смолу, используя специальный сорт ламинирования Envirez L 86300 компании Ashland во всех своих моделях с 2009 года, после того как испытания подтвердили, что его прочность равна прочности, удлинению и удлинению. эластичность выше, чем у ранее использовавшихся полиэфиров на нефтяной основе. Компания Reichhold LLC2 (Research Triangle Park, Северная Каролина, США) также разработала био-смолу POLYLITE 31325-00, ненасыщенный полиэфир с низкой вязкостью и содержанием соевого масла 25%. Материал разработан для приложений SMC / BMC.Dow Chemical Co., Пасадена, Техас, США) разрабатывает ненасыщенные полиэфиры на биологической основе (орто-, изо- и терефталевая, модифицированный DCPD и фумерат бисфенола A) и виниловые эфиры с использованием метакрилированной жирной кислоты (MFA) в качестве реактивного разбавителя. который является частичной заменой стирола, полученного из ядра пальмы и кокосового масла. Применяемый при загрузке 15-18%, MFA снижает выбросы стирола до 27%, обладает хорошей вязкостью и удлинением, практически без запаха и биосодержанием 60%. Компания AOC Resins (Коллиервилл, Теннесси, США) предлагает линейку UPR EkoTek, в которой используется сырье, полученное из сои и кукурузы, и один продукт, h531-AKAG, содержит до 42% возобновляемых и / или переработанных материалов.Dixie Chemical Co. Inc. (Пасадена, Техас, США) предлагает две линии ненасыщенных сложных полиэфиров, MAESO и MAELO, на основе соевого масла и льняного масла соответственно. В то время как эпоксидированные льняное и соевое масла существуют уже много лет, версии Дикси функционализированы малеиновым ангидридом и другими химическими соединениями для включения реактивных центров. Смолы имеют свойства, сравнимые с типичными UPR, и, как обычные системы смол, содержат реактивный разбавитель, такой как стирол, винилтолуол или метакрилированная жирная кислота (MFA)

на биологической основе Дикси

Смолы на основе сложных виниловых эфиров представляют собой мост между дешевыми, быстро отверждаемыми и легко обрабатываемыми полиэфирами и эпоксидными смолами с более высокими характеристиками (описанными ниже).Их молекулярная структура очень похожа на структуру полиэфиров, но они имеют реактивные центры только на концах молекулярных цепей и имеют меньше сложноэфирных групп. Поскольку сложноэфирные группы подвержены гидролизу, их меньшее количество увеличивает устойчивость виниловых эфиров к воде и химически агрессивным средам, что частично объясняет их более высокую цену. Сложные виниловые эфиры используются в резервуарах для химикатов и других сферах, в которых коррозионная стойкость является ключевой целью, и они также повышают ценность конструкционных ламинатов, требующих высокой степени влагостойкости (например, корпуса и палубы лодок).Они обрабатываются и отверждаются так же, как и полиэфиры, с потенциалом повышения прочности, хотя обычно для этого требуется дополнительное отверждение при повышенной температуре.

Для современных композитных матриц наиболее распространенными термореактивными материалами являются эпоксидные смолы, фенольные смолы, цианатные эфиры (CE), бисмалеимиды (BMI), бензоксазины и полиимиды.

Эпоксидные смолы придают композиту прочность, долговечность и химическую стойкость. Они обеспечивают высокую производительность при повышенных температурах, при температурах эксплуатации в горячих и влажных условиях до 121 ° C.Эпоксидные смолы бывают жидкими, твердыми и полутвердыми и обычно отверждаются путем реакции с аминами или ангидридами. Большинство коммерческих эпоксидных смол имеют химическую структуру на основе диглицидилового эфира бисфенола A, диглицидилового эфира бисфенола F (более низкая вязкость), креозольных новолаков или фенольных новолаков. Эпоксидные смолы не отверждаются катализатором, как полиэфирные смолы, а вместо этого используют отвердитель (также называемый отвердителем). Отвердитель (часть B) и основная смола (часть A) взаимодействуют в «реакции присоединения» в соответствии с фиксированным соотношением.Таким образом, очень важно использовать правильное соотношение смеси смолы и отвердителя, чтобы обеспечить полную реакцию. В противном случае смола не будет полностью отверждена и не приобретет своих полных свойств. (Оборудование для измерения / смешивания / дозирования сейчас широко используется для автоматизации и точного контроля этого смешивания смолы, а затем подачи ее в процесс формования.) Тип используемого отвердителя влияет на конечные свойства отвержденной смолы и, таким образом, на композит. Отвердители включают алифатические амины, циклоалифатические амины, полиамиды, ароматические амины, ангидриды, фенолы, тиолы и скрытые отвердители (например,g., кислоты Льюиса). Во многих аэрокосмических приложениях используются отверждаемые амином многофункциональные эпоксидные смолы, требующие отверждения при повышенных температурах и давлениях. Упрочненная эпоксидная смола — с добавлением термопластов и реактивных резиновых смесей для противодействия хрупкости из-за высокой степени сшивания — стала нормой для самолетов с высоким процентным содержанием композитных материалов, таких как Boeing Co. (Чикаго, Иллинойс, США) 787 Dreamliner и Airbus (Тулуза, Франция) A350 XWB.

Заметным достижением в области эпоксидных смол, в значительной степени обусловленным устойчивыми ожиданиями автомобильной промышленности относительно производства «частей в минуту», стало появление группы новых составов смол, которые получили меткий дескриптор «мгновенное отверждение». «эпоксидные смолы.Это собирательный термин для смол, у которых срок службы аналогичен обычным эпоксидным смолам, который может быть продлен до тех пор, пока волокна не будут полностью пропитаны, но затем, при «триггерной» температуре, может быть активирован для цикла отверждения продолжительностью две минуты. или менее.

Dow Automotive Systems (Хорген, Швейцария) представила свою платформу для быстрого отверждения автомобильной эпоксидной смолы VORAFORCE в 2014 году. Время отверждения составляет всего 30 секунд, а характеристики латентности смолы в сочетании с низкой вязкостью (всего 10 МПа / с) ), максимально увеличивает скорость инфузии.

Hexion Inc. (Колумбус, Огайо, США) предложила ряд оптимизированных быстроотверждаемых эпоксидных смол, отвердителей и связующих для преформ. Смола Epikote TRAC 06170 под торговой маркой Hexion с отвердителем Epikure TRAC 06170 предназначена для структурных деталей, изготовленных с использованием RTM или мокрого прессования. Сообщается, что такая комбинация приводит к продолжительности цикла от детали к детали менее 1 минуты, в зависимости от размера и сложности детали. Серия Epikote Resin TRAC 06400 также доступна для быстроотверждаемых препрегов, время отверждения которых составляет всего 90 секунд, добавляет он, при отверждении при 130 ° C.

Hexcel (Стэмфорд, Коннектикут, США) предлагает препрег мгновенного отверждения под торговой маркой HexPly M77, который имеет двухминутный цикл при 150 ° C (давление 80 бар) для детали толщиной 5 мм. Низкая липкость HexPly M77 позволяет вырезать из препрега точные формы с помощью лазерного резака, а затем роботизированно ориентировать, собирать и консолидировать в плоские преформы. Его T г при 125 ° C позволяет извлекать из формы отвержденные детали в горячем состоянии для ускорения производственного цикла. Компания Cytec Solvay (Хеанор, Дербишир, Великобритания) сообщила, что 18-месячная программа исследований и разработок привела к созданию нескольких химических составов эпоксидных смол, отверждаемых менее чем за 3 минуты, для первичных и вторичных структур кузова в белом цвете.Эпоксидные смолы на биологической основе также разрабатываются рядом фирм. Одним из них является компания Sicomin (Chateauneuf les Martigues, Франция), которая за десять лет разработала несколько смол GreenPoxy под торговой маркой. SR GreenPoxy 56 — это прозрачная эпоксидная смола с содержанием углерода более 50%, полученная из растительных и растительных источников, а Surf Clear EVO — это эпоксидная смола, предназначенная для рынка досок для серфинга. Компания не будет определять точные растительные источники для своей смолы, и менеджер по экспорту Sicomin Марк Денжан говорит, что ее эпоксидные смолы можно комбинировать с широким выбором отвердителей (небиологических) для соответствия конкретным процессам, включая ручную укладку, инфузию и т. Д. компрессионное формование или другие.Компания Entropy Resins (Хейворд, Калифорния, США) утверждает, что она имеет первую в отрасли «био-предпочтительную» сертифицированную Министерством сельского хозяйства США эпоксидную смолу Super Sap Epoxy 100/1000, 37% молекулярной основы которой получены из натуральной сосны масло. Энтропия утверждает, что смола хорошо прилипает к арматуре и имеет лучшие характеристики удлинения, чем эпоксидные смолы на нефтяной основе.

Компания

Huntsman Advanced Materials (Вудлендс, Техас, США) в течение последних восьми лет работала с BMW над программой серийных автомобилей i3 , в которой используется эпоксидная смола Araldite LY 3585 под торговой маркой Huntsman в сочетании с отвердителем Aradur 3475 под высоким давлением. Процесс RTM (см. «BMW Leipzig: Эпицентр производства i3 »).

Фенольные смолы основаны на комбинации ароматического спирта и альдегида, такого как фенол, в сочетании с формальдегидом. Они находят применение в огнестойких внутренних панелях самолетов и на коммерческих рынках, где требуются недорогие, огнестойкие и малодымные продукты. Превосходный выход полукокса и абляционные (поглощающие тепло) характеристики сделали фенольные смолы долгое время фаворитами для абляционных и ракетных сопел. Они также оказались успешными в неаэрокосмических приложениях, особенно в компонентах для морских нефтегазовых платформ, а также в приложениях для общественного транспорта и электроники.Однако фенольные смолы полимеризуются посредством реакции конденсации, которая вызывает выделение водяного пара и формальдегида во время отверждения. Это явление может привести к образованию пустот в композите. В результате механические свойства фенольных смол несколько ниже, чем у эпоксидных смол и большинства других высокоэффективных смол. Кроме того, формы должны быть спроектированы с соответствующей вентиляцией, и / или процесс формования должен включать этап «дыхания», чтобы позволить водяному пару уйти. По этой причине фенольные смолы обычно не обрабатываются с использованием RTM.

Цианатные эфиры (СЕ) представляют собой универсальные матрицы, которые обеспечивают превосходную прочность и ударную вязкость, позволяют очень низкое влагопоглощение и обладают превосходными электрическими свойствами по сравнению с другими полимерными матрицами, хотя эти преимущества связаны с более высокой стоимостью. CE имеют рабочие температуры в горячем / влажном состоянии до 149 ° C и обычно упрочняются термопластами или сферическими частицами резины. Они обрабатываются аналогично эпоксидным смолам, но их процесс отверждения проще благодаря профилю вязкости CE и номинальным летучим компонентам.Текущие приложения варьируются от обтекателей, антенн, ракет и абляций до микроэлектроники и микроволновых устройств.

Среди наиболее экзотических смол бисмалеимиды и полиимиды (близкие родственники, химически) используются в высокотемпературных приложениях на самолетах и ​​ракетах (например, для компонентов гондол реактивных двигателей). BMI предлагают горячие / влажные рабочие температуры (до 232 ° C), в то время как некоторые полиимиды можно использовать до 371 ° C в течение коротких периодов времени. Летучие вещества и влага, выделяемые во время отверждения, затрудняют работу с полиимидами, чем с эпоксидными смолами или КЭ; Для уменьшения или устранения пустот и расслоения были разработаны специальные рецептуры и методы обработки.И BMI, и полиимиды традиционно демонстрировали более высокое влагопоглощение и более низкие значения ударной вязкости, чем CE и эпоксидные смолы, но в последние годы был достигнут значительный прогресс в создании более жестких составов, и теперь BMI рекламируется как более устойчивый к проникновению жидкости, чем эпоксидные смолы. Более широкое использование BMI обусловлено не только инструментами и приложениями, в которых рабочие температуры превышают 177 ° C, но и все более широким использованием композитов в конструкциях, которые нуждаются в улучшенных характеристиках сжатия горячего / влажного и открытого ствола (OHC) при умеренных температурах, e .г., от 80 ° C до 120 ° C. Это причина его использования в F-35 Lightning II , что позволяет создавать устойчивые к повреждениям конструкции при меньшей массе по сравнению с эпоксидной смолой. Производители оригинального оборудования продолжают активно продавать смолы, увеличивая содержание OHC как минимум на 20 процентов по сравнению с закаленными эпоксидными смолами, используемыми на 787 и A350. Раньше считалось, что BMI слишком дорого, но при цене 75 долларов США за фунт для препрега из углеродного волокна он очень хорошо конкурирует с системами из углеродного волокна / эпоксидной смолы с промежуточным модулем упругости (IM) по цене 70 долларов США за фунт, и предыдущие проблемы с длительным временем цикла также рассматривается.

Полибутадиеновые смолы обладают хорошими электрическими свойствами и химической стойкостью и успешно используются в качестве альтернативы эпоксидной смоле в композитах E-стекло / эпоксидная смола, обычно используемых для формования тонкостенных, армированных стекловолокном обтекателей.

Бензоксазины образуются в результате реакции фенола, формальдегида и амина в аддитивной реакции с полимеризацией с раскрытием цикла, которая дает высокомолекулярный полимер с почти нулевой усадкой при отверждении, реактивными центрами, которые значительно облегчают гибридизацию с другими смолами, и способностью полимеризоваться с самим собой (гомополимеризация) с образованием полибензоксазиновых сетей, очень похожих на фенольные.Обнаруженный в 1940-х годах, разработка бензоксазина активизировалась в течение 1980-х и 90-х годов, и в 2000 году они были квалифицированы для изготовления печатных плат (ПП), однако системы для структурных композитов не были коммерциализированы до 2008 года. превосходные термические свойства, более низкое влагопоглощение, лучшая устойчивость к воспламенению, а также к ультрафиолетовому (УФ) излучению, чем у эпоксидных смол. Более экзотические бензоксазины могут иметь T г от 300 ° C до 350 ° C; более распространенные составы находятся в диапазоне от 150 ° C до 250 ° C.Как и BMI, эти системы с более высокой температурой г могут быть хрупкими, и их необходимо укрепить, чтобы предотвратить образование микротрещин. Поставщики заявляют, что их можно обрабатывать почти так же, как эпоксидные смолы, но с меньшей тепловой реакцией. Компания Henkel Aerospace (Бэй-Пойнт, Калифорния, США сообщает, что 150-слойный ламинат толщиной 19 мм может быть отвержден со скоростью 5 ° C / мин без неконтролируемого экзотерма.

Бензоксазин имеет низкую цену и по своим характеристикам находится между эпоксидной смолой и ИМТ. Однако то, как он представляется потенциальному пользователю, варьируется в зависимости от очень разных подходов, используемых двумя ведущими поставщиками.Компания Henkel, поставляющая структурные препреги, смолы для инфузии и пленочные клеи, а также партнерство с Airtech International Inc. (Хантингтон-Бич, Калифорния, США), предлагающее препрег для инструментов, рассматривает бензоксазин как способ снизить стоимость композитных структур по всей цепочке поставок за счет его стабильность при комнатной температуре (отсутствие заморозки) и преимущества обработки, удовлетворяющие не только сложные структурные требования, но и требования по поставке, транспортировке, обработке поверхности, а также требованиям по охране здоровья и безопасности. Между тем, компания Huntsman Advanced Materials (Базель, Швейцария и Вудлендс, Техас, США) продает компоненты строительных блоков на основе бензоксазина предпреггерам, разработчикам рецептур смол и производителям клеев.В нем рассматривается уникальная и почти бесконечная способность бензоксазина гибридизироваться с другими смолами, например с другими смолами. эпоксидная смола, фенол, ИМТ, тиол и др. — как путь к созданию действительно адаптированных полимеров, которые будут отвечать потребностям отдельных композитных приложений и даже в дальнейшем оптимизировать конструктивные решения в будущем. Предлагая характеристики воспламеняемости, дыма и токсичности (FST) фенола без образования пустот и трудностей с обработкой, бензоксазин, похоже, готов использовать большие интегрированные конструкции в самолетах и ​​других транспортных средствах.Но некоторые пользователи предупреждают, что он еще не достиг зрелости BMI и все еще требует дальнейшего развития в нескольких областях, включая обработку OOA.

Тем не менее, бензоксазин был принят на вооружение крупным производителем планера для склеивания больших узлов инструмента BMI с помощью пленочного клея Airtech Beta 8610, а также квалифицирован для использования в корпусе вспомогательной силовой установки (APU) Airbus A380, заменив оригинальный BMI препрегом бензоксазина Henkel. армированный углеродным волокном Toho Tenax (Токио, Япония).Система инструментов для автоклавного отверждения Beta Prepreg от Airtech, построенная на бензоксазиновой смоле Henkel, использовалась в GKN Aerospace в Мюнхене для производства 100 инструментов для поддержки Т-образных стрингеров из углеродного волокна, используемых при производстве внутренних и внешних подкрылков Airbus A350.

Другой, но менее известный класс смол — это фталонитрилы, первоначально разработанные Лабораторией военно-морских исследований США для применения при очень высоких температурах. Фталонитрилы, выпускаемые Eikos (Франклин, Массачусетс, США), имеют рабочие температуры, приближающиеся к 371 ° C, и были выбраны для высокотемпературных деталей двигателей, а также подводных судов.

Матрицы из смолы: термопласт

В отличие от сшивающих термореактивных пластиков, реакция отверждения которых не может быть обращена вспять, термопласты затвердевают при охлаждении, но сохраняют свою пластичность; то есть они будут переплавляться, и их можно будет изменить в форме путем повторного нагрева выше температуры их обработки. Менее дорогие термопластические матрицы предлагают более низкие температуры обработки, но также имеют ограниченные температуры использования. Они используют как инженерные, так и товарные пластмассы, такие как полиэтилен (PE), полиэтилентерефталат (PET), полибутилентерефталат (PBT), поликарбонат (PC), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), полиамид (PA или нейлон) и полипропилен (ПП).Крупносерийные коммерческие продукты, такие как спортивная обувь, ортопедические изделия и медицинские протезы, выигрывают от прочности и влагостойкости этих смол, как и автомобильные воздухозаборники и другие детали под капотом.

Высокоэффективные термопластические смолы — полиэфирэфиркетон (PEEK), полиэфиркетон (PEK), полиамид-имид (PAI), полиарилсульфон (PAS), полиэфиримид (PEI), полиэфирсульфон (PES), полифениленсульфид (PPS) и жидкокристаллический полимер (LCP). ) — хорошо работают в высокотемпературных средах и после затвердевания не впитывают воду и не разлагаются под воздействием влаги.Эти смолы, армированные высококачественными волокнами, обладают длительным сроком хранения препрега без охлаждения и обладают исключительной ударопрочностью и амортизирующими свойствами. Они также предлагают возможность использовать переработанное содержимое и упростить переработку отходов и отслуживших конструкций.

Однако они могут поставить производителей композитов перед некоторыми трудностями при обработке из-за их относительно высокой вязкости. Армированные термопластичные композиты, в которых используются смолы с более высокими эксплуатационными характеристиками в качестве матриц, все больше используются в аэрокосмической сфере.В 18-метровой килевой балке Airbus A380 используется большое количество нервюр и кронштейнов из углеродного волокна / PPS, как и в элеронах A340-600. Компания Composites Forecasts and Consulting LLC (Меса, Аризона, США) сообщает, что для семейства Boeing 787 требуется от 10 000 до 15 000 зажимов и шипов из углеродного волокна / PPS на самолет, чтобы закрепить внешние обшивки на композитных круглых секциях рамы, в то время как Airbus A350 WXB, как предполагается, использует примерно 8000 на самолет. Stork Fokker AESP (Хоогевен, Нидерланды) поставила панели пола из карбона / PEI для представительского самолета Gulfstream Aerospace (Саванна, Джорджия, США) G550 , а для G650, добавлены руль направления CF / PPS и лифты. хвост самолета.Компания Fokker Aerostructures BV (Папендрехт, Нидерланды) разработала и в настоящее время производит горизонтальное оперение CF / PPS (HTP) для винтокрылого аппарата AgustaWestland AW169 . Другие области применения включают спинки сидений самолетов и балки пола, в то время как исследования продолжают демонстрировать автоматическую укладку лент и консолидацию на месте панелей фюзеляжа с усиленными стрингерами с использованием CF / PEEK, которые не требуют дополнительного нагрева или давления.

Термопластичные полимеры могут быть аморфными с беспорядочно расположенными молекулярными цепями или полукристаллическими с аморфными областями и областями, в которых молекулы упакованы в кристаллическую решетку.Аморфные термопласты не образуют кристаллической структуры и имеют температуру формования / максимальную рабочую температуру, близкую к температуре стеклования (T g ). Полукристаллические термопласты имеют как T г , так и температуру плавления, при которой кристаллическая структура разрушается. Механические свойства деталей, изготовленных из полукристаллических термопластов, зависят от степени кристалличности, которая определяется скоростью охлаждения, используемой для изготовления детали. (См. Сравнительную таблицу термопластов слева.)

Стремясь создать усовершенствованные композиты с очень коротким временем цикла для применения в больших объемах, Aonix Advanced Materials Corp. (Оттава, Онтарио, Канада) разработала семейства аморфных полимеров Ultra-P, Ultra-S и Ultra-I на основе на модифицированных парафениленовых, сульфоновых и полиимидных системах, чтобы избежать традиционных проблем с кристаллическими полимерами с очень чувствительным и долгим циклом охлаждения и короблением конечных деталей. Композиты, изготовленные из матричных систем Ultra-I (модифицированный полиимид), демонстрируют термомеханические свойства, сравнимые с композитами на основе PEEK, в то время как композиты, использующие матричные системы Ultra-S (модифицированный сульфон), конкурируют с традиционными композитами на основе эпоксидной смолы. .Специализированные экспресс-машины Aonix представляют собой модифицированные агрегаты компрессионного формования и термоформования с гидравлическим приводом, которые, как сообщается, могут превращать предварительно консолидированную заготовку в деталь за 1-минутный цикл.

Между тем, армированный углеродным волокном нейлон (полиамид) стал предпочтительным композитом для малых и средних беспилотных летательных аппаратов (БПЛА или дронов), а также популярен в спортивных товарах. Подразделение Exteriors компании Magna Interinational (Аврора, Онтарио, Канада) производит первый в автомобильной промышленности Северной Америки полностью перерабатываемый модуль задней двери из термопласта и композитного материала для внедорожника Nissan Rogue 2014 года выпуска.Полная сборка задней двери на 30% легче, чем сопоставимые системы из штампованной стали, и состоит из внешней панели, отлитой из неармированного термопластичного олефинового (ТПО) компаунда, и внутренней панели, изготовленной с использованием 30% длинного стекловолокна / полипропилена (ПП).

Матрицы из смолы: термореактивные или термопластические

Полиуретановые смолы доступны как в термореактивных, так и в термопластичных составах. Термореактивные полиуретаны используются для пултрузии жестких деталей, таких как морские шпунтовые сваи и опоры электропередач, а также для повышения жесткости облицовки автомобильных бамперов, изготовленных методом реактивного литья под давлением (RIM).Для получения информации о RIM см. «Методы изготовления». Составы полимеров полимочевины доступны для армированного реакционного литья под давлением (RRIM) с минеральным волластонитом в качестве армирования. Они были первыми полимерами, которые выдерживали высокие температуры в процессах окраски автомобилей, а также обеспечивали отделку класса А. Компания Huntsman Polyurethanes (Оберн-Хиллз, Мичиган, США) положила начало революции «мгновенного отверждения» со своим продуктом VITROX. VITROX может сохранять стабильно низкую и стабильную вязкость до тех пор, пока не будет достигнута «начальная» температура, которая активирует мгновенное отверждение.Эта триггерная температура определяется смесью катализатора смолы и конкретным составом и может быть точно адаптирована к области применения клиента, при этом время жизнеспособности регулируется от <5 минут до нескольких часов, по сравнению с обычным временем жизни полиуретана, составляющим 20-25 минут. Разработанный для инфузии, RTM, VARTM и намотки филамента и ориентированный на автомобильную промышленность, VITROX предлагает T g с температурой более 200 ° C и, как сообщается, имеет хорошие механические характеристики и собственные характеристики FST.

Также доступны в любой форме полиимиды (термореактивная форма которых уже описана). В термопластической форме полиимидная смола легко выделяет летучие вещества под действием тепла и давления, в результате чего получаются детали с меньшим количеством пустот.

За последнее десятилетие к этой категории были добавлены две другие смолы, которые в термопластической форме могут обрабатываться, как и термореактивные, с более низкой вязкостью. Класс циклических термопластичных полиэфиров, первоначально разработанный General Electric Co.и продаваемый Cyclics Corporation (Скенектади, Нью-Йорк, США) предлагает более простую обработку. Термопластичный полиэфир распадается на циклическую олигомерную форму, которая при нагревании до определенной температуры понижается до вязкости, подобной воде, что значительно способствует смачиванию волокон. Когда он катализируется, а затем охлаждается, олигомер возвращается к более обычной вязкости и образует длинноцепочечный высокомолекулярный термопласт. Материал обладает свойствами термопласта, но его можно обрабатывать как термореактивный материал.Другим примером является семейство запатентованных термопластичных полиуретанов (TPU), разработанных около 2000 г. компанией Dow Chemical Co. (Мидленд, Мичиган, США) и выделенных в 2004 г. компанией Fulcrum Composites Inc. из Мидленда. Эти TPU сделали возможным коммерциализацию процесс термопластической пултрузии. Хотя в пултрузии преобладают реактопласты с низкой вязкостью, TPU Dow обладают способностью частично деполимеризоваться при температуре обработки и быстро реполимеризоваться по мере охлаждения. Другими словами, молекулы мономера в длинных полимерных цепях частично разъединяются, когда гранулы смолы нагреваются и плавятся, а затем повторно связываются при охлаждении.Эта разработка сделала возможным производство пултрузионных профилей, которые могут быть подвергнуты последующему формованию (посредством термоформования) или формованию поверх (посредством экструзии и / или литья под давлением) для создания таких изделий, как резьбовой стержень, без использования процессов механической обработки, которые повреждают пултрузионные волокна.

Наконец, для термореактивных эпоксидных смол была разработана новая технология отвердителя, позволяющая спроектировать их в «точках расщепления», так что поперечные связи смолы разламываются и оставляют молекулы термопласта, которые легко перерабатывать.Разработанная Connora Technologies (Хейворд, Калифорния, США) как Recyclamine и продаваемая как Cleavamine партнером Adesso Advanced Materials (Wu Xi, провинция Цзянсу, Китай), технология применима к любой эпоксидной системе и была продемонстрирована в системах для инфузии при комнатной температуре. , прессование, препрег, RTM и HP-RTM. Отвержденные эпоксидные композиты были растворены в ванне для рециркуляции разбавленной (25%) уксусной кислоты при 100 ° C в течение одного часа, что позволило легко удалить углеродное волокно, а затем высушить и измельчить термопластичную эпоксидную матрицу до многоразового порошка.

Обработка вне автоклава

В аэрокосмической промышленности существует значительный спрос на матричные смолы, которые могут обеспечивать ламинаты, эквивалентные автоклаву (включая менее 1% пустот), без необходимости отверждения в автоклавах, которые не только капиталоемки, но и дороги в эксплуатации. Недавние отраслевые исследования показывают, что для деталей размером от 8 м 2 до 130 м 2 печи могут быть установлены за от одной седьмой до одной десятой стоимости автоклава сопоставимого размера, а также стоимости сухого волокна и жидкой смолы для изготовления Отверждаемые в печи версии деталей могут быть на 70% меньше, чем те же материалы, преобразованные в препрег.

TenCate Advanced Composites (Морган Хилл, Калифорния, США и Нейвердал, Нидерланды) предлагает шесть различных отверждаемых вне автоклавов (OOA) эпоксидных препрегов с T г в диапазоне от 125 ° C до 203 ° C, включая упрочненную эпоксидную смолу TC250 (со свойствами в базе данных NCAMP), продукты TC275, предназначенные для использования в авиации общего назначения, и усиленная высокотемпературная система TC350 для использования в военных и коммерческих аэрокосмических конструкциях. Последние два перечислены как способные давать детали с очень низким (<0.05%) пустотное содержимое. Hexcel’s (Стэмфорд, Коннектикут, США) HexPly M56 - это серия эпоксидных смол, отверждаемых при температуре 180 ° C для конструкций самолетов, в то время как продукты Cytec OOA включают следующее:

  • Cycom 5320-1, разработан для первичной структуры самолетов, отверждается при 180 ° C.
  • Cycom 5215 с влажной температурой г более 150 ° C после постотверждения в автономном режиме 177 ° C.
  • MTM44-1 Упрочненная эпоксидная смола с максимальной влажностью T г 150 ° C (принята GE Aviation для производства наружных и средних секций фиксированных панелей задней кромки крыла Airbus A350 XWB).
  • MTM46 с максимальной влажной температурой г при 130 ° C
  • MTM27 с 15-минутным циклом отверждения при 150 ° C с последующим отверждением при 110 ° C,
  • MTM45 с максимальной влажной температурой г 160 ° C (используется во всей конструкции Advanced Composite Cargo Aircraft (ACCA).
  • MTM57-2: пониженная липкость, вакуумный мешок только ZPREG и широкий спектр низкотемпературных инструментальных материалов LTM.

BMI также вышли из автоклава, и системы OOA коммерчески доступны от Cytec Solvay, TenCate, Renegade Materials Corp.(Спрингсборо, Огайо, США) и Stratton Composite Solutions (Мариетта, Джорджия, США). Hexcel также разрабатывает OOA BMI.

Прочие матрицы: углеродные, металлические и керамические

Возможно, самая экзотическая матрица, отчасти потому, что она не является ни термореактивной, ни термопластичной, это пиролизованный и уплотненный несплошной углерод, который образует матрицу в композитах углерод / углерод (C / C). Компоненты C / C выдерживают чрезвычайно высокие температуры — около 1650 ° C, например, в компонентах космического челнока НАСА — а также находят применение в компонентах тормозов самолетов и гоночных автомобилей, ракетных двигателях и выхлопных соплах, которые могут выдерживать кратковременные эксплуатационные температуры до очень высоких значений. как 2760 ° C.

Металлы (например, алюминий, титан и магний) и керамика (например, карбид кремния) также используются в качестве матриц для очень специализированных приложений, таких как компоненты космических кораблей, где минимальный КТР и отсутствие газовыделения важны. Они также используются в компонентах двигателей, где полимерные матрицы не могут обеспечить чрезвычайно высокую термостойкость, которая требуется для таких применений.

Примечание редактора: Чтобы продолжить чтение статей в «Отраслевой обзор, часть I: материалы и процессы», вы можете вернуться в главное меню SourceBook, щелкнув здесь .

Что такое композиты? — Композиты 101

Проще говоря, композиты — это комбинация компонентов. В нашей отрасли композиты — это материалы, изготовленные из двух или более природных или искусственных элементов (с разными физическими или химическими свойствами), которые сильнее как команда, чем как отдельные игроки. Материалы компонентов не смешиваются полностью и не теряют своей индивидуальности; они объединяют и вносят свои самые полезные черты для улучшения результата или конечного продукта.Композиты обычно разрабатываются с учетом конкретного использования, такого как дополнительная прочность, эффективность или долговечность.

Композиты, также известные как композиты из армированного волокном полимера (FRP), изготавливаются из полимерной матрицы, армированной инженерным искусственным или натуральным волокном (например, стекло, углерод или арамид) или другим армирующим материалом. Матрица защищает волокна от воздействия окружающей среды и внешних повреждений и передает нагрузку между волокнами. Волокна, в свою очередь, обеспечивают прочность и жесткость, укрепляя матрицу, и помогают ей противостоять трещинам и изломам.

Во многих продуктах нашей отрасли полиэфирная смола является матрицей, а стекловолокно — армированием. Но в композитах используется множество комбинаций смол и армирования, и каждый материал вносит свой вклад в уникальные свойства готового продукта: волокно, мощное, но хрупкое, обеспечивает прочность и жесткость, а более гибкая смола придает форму и защищает волокно. Композиты FRP могут также содержать наполнители, добавки, материалы сердцевины или отделки поверхности, предназначенные для улучшения производственного процесса, внешнего вида и характеристик конечного продукта.

Композиты могут быть натуральными или синтетическими. Дерево, природный композит, представляет собой комбинацию целлюлозы или древесных волокон и вещества, называемого лигнином. Волокна придают дереву прочность; лигнин — это матрица или природный клей, который связывает и стабилизирует их. Другие композиты являются синтетическими (искусственными).

Фанера — это искусственный композит, в котором сочетаются натуральные и синтетические материалы. Тонкие слои шпона склеиваются вместе с помощью клея, образуя плоские листы ламинированной древесины , которые прочнее натурального дерева.

Не все пластмассы являются композитами. Фактически, большинство пластиков — из тех, что используются в игрушках, бутылках с водой и других привычных предметах — представляют собой композиты , а не . Это чистый пластик. Но многие виды пластика можно усилить, чтобы сделать их прочнее. Эта комбинация пластика и армирования позволяет производить одни из самых прочных и универсальных материалов (для своего веса), когда-либо разработанных технологиями.

Полимерные смолы (например, полиэфирные, винилэфирные, эпоксидные или фенольные) иногда называют пластиком.

Для определения композитов FRP используется множество терминов. Модификаторы использовались для идентификации определенного волокна, такого как полимер, армированный стекловолокном (GFRP), полимер, армированный углеродным волокном (CFRP), и полимер, армированный арамидным волокном (AFRP). Другой известный термин — это пластмассы, армированные волокном. Кроме того, с годами были разработаны и другие сокращения, и их использование зависело от географического положения или использования на рынке. Например, армированные волокном композиты (FRC), армированные стекловолокном пластмассы (GRP) и композиты с полимерной матрицей (PMC) можно найти во многих источниках.Каждый из вышеупомянутых терминов означает одно и то же: композиты FRP.

Новая волокнистая преформа с наноуглеродным связующим для производства армированного углеродным волокном композитного материала методом жидкого формования

Композит, армированный углеродным волокном, является хорошим кандидатом в качестве легкого конструктивного элемента в автомобильной промышленности. Поскольку высокая скорость производства важна для применения композитных материалов в области массового производства, такой как автомобильные компоненты, были разработаны процессы высокоскоростного формования жидких композитов.Для повышения скорости производства требуется быстрое впрыскивание смолы через волокнистую заготовку под высоким давлением, но это часто приводит к нежелательным деформациям волокнистой заготовки, что вызывает дефекты в размере и свойствах конечных композитных изделий. Для предотвращения нежелательной деформации и повышения стабильности формы преформы используются связующие материалы полимерного типа. Более стабильная волокнистая заготовка может быть получена путем увеличения количества связующего материала, но это нарушает пропитку смолой через волокнистую заготовку.В этом исследовании углеродные наноматериалы, такие как оксид графена, были внедрены на поверхность углеродного волокна методом электрофоретического осаждения, чтобы улучшить стабильность формы волокнистой заготовки и межфазную связь между полимером и армирующим волокном. Действие модифицированного армирующего волокна исследовали по двум направлениям. Один состоит в увеличении энергии связи между жгутами волокон, а другой — в увеличении межфазной связи между полимерной матрицей и поверхностью волокна. Эффекты были проанализированы путем измерения силы связывания волокнистой заготовки и прочности композита на межслойный сдвиг.В этом исследовании также исследовался процесс высокоскоростного жидкостного формования композиционных материалов, состоящих из полимерной матрицы и заготовок из углеродного волокна, залитых углеродными наноматериалами. Параметр процесса, такой как проницаемость волокнистой заготовки, был измерен для исследования влияния наноразмерной модификации поверхности на условия обработки в макромасштабе при производстве композитов.

Терминология — Vartega

  • Пластмасса, армированная углеродным волокном (CFRP): Термин для композитного материала с полимерной матрицей, армированного тканью, матом, нитями или любой формой углеродного волокна.
  • Рубленая нить: Непрерывная ровница, нарезанная на короткие отрезки для использования в матах, распылении или формовании смесей.
  • Composite: Трехмерная комбинация по крайней мере двух материалов, различающихся по форме или составу, с четкой границей раздела, разделяющей компоненты. Композитные материалы обычно создаются человеком и создаются для получения свойств, которые не могут быть достигнуты ни одним из компонентов, действующих в одиночку.
  • Эпоксид: Термореактивный полимер, содержащий одну или несколько эпоксидных или оксирановых групп, отверждаемый реакцией с аминами или спиртами; используется в качестве полимерной матрицы в изделиях из армированного пластика и в качестве основного компонента в некоторых конструкционных клеях.Отвержденная эпоксидная смола очень устойчива к химическим веществам и воде, а ее эксплуатационные свойства относительно не зависят от экстремальных температур.
  • Препрег: Волокнистая арматура (лист, лента, пакля, ткань или мат), предварительно пропитанная смолой и допускающая хранение для дальнейшего использования. Для термореактивных матриц смолу обычно частично отверждают или иным образом доводят до контролируемой вязкости, называемой B-стадией. Добавки (например, катализаторы, ингибиторы и антипирены) используются для получения конкретных свойств конечного использования и / или улучшения характеристик обработки, хранения и обращения с ними.
  • Смола: Твердый или псевдотвердый полимерный материал, часто с высокой молекулярной массой, который проявляет тенденцию к течению при воздействии напряжения, обычно имеет диапазон размягчения или плавления и обычно конхоидально разрушается. В качестве композитных матриц смолы связывают армирующие волокна вместе и взаимодействуют с ними для получения заданных эксплуатационных свойств.
  • Ровинг: Большой жгут с нитями накала; совокупность непрерывных волоконных нитей в виде нескрученных нитей или скрученной пряжи.
  • Проклейка: Химический раствор, используемый для покрытия волоконных нитей, облегчающий такие операции, как ткачество или плетение. Проклейка защищает нить от водопоглощения и истирания (для минимизации износа волокна), а также может использоваться для связывания и придания жесткости основным нитям во время ткачества. Проклейку обычно удаляют и заменяют отделкой перед нанесением матрицы. Также называется размером.
  • Термопласты: Класс пластмасс, которые могут многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении в температурном диапазоне, характерном для пластика, и которые в размягченном состоянии могут быть изменены посредством формования или экструзии.
  • Термореактивные материалы: Класс пластмасс, которые при отверждении термическим и / или химическим или другим способом становятся практически неплавкими и нерастворимыми. После отверждения термореактивный материал нельзя вернуть в неотвержденное состояние.
  • Обработка платы за проезд: Контрактное соглашение, в котором организация обеспечивает ограниченное или серийное производство сырья или полуфабрикатов для клиента за плату
  • Буксировка: Непрерывная упорядоченная сборка по существу параллельных коллимированных нитей , обычно непрерывные нити без скручивания.То же, что и прядь, но используется, когда ссылка относится к углеродному волокну.
  • Однонаправленный: Общий термин, обозначающий ориентацию волокон в одном направлении.
  • Пряжа: Непрерывная упорядоченная сборка по существу параллельных коллимированных нитей, обычно с перекруткой.

Все определения, присвоенные: http://www.compositesworld.com/glossary/

Глоссарий составных терминов | Fiber Glast

Как и в любой отрасли, композиты могут сбивать с толку, когда вы только начинаете.Термины, предметы и способы ведения дел могут сбивать с толку, а иногда и ошеломлять. В этой статье представлены некоторые из наиболее распространенных терминов, используемых в отрасли, а также краткий обзор того, что они означают. Термины, которые помогают выявить проблемы в процессе укладки или определить прочность и свойства ваших компонентов.

Добавка
Любое вещество, добавляемое к другому веществу, обычно для улучшения свойств, например пластификаторы, инициаторы, светостабилизаторы и антипирены.См. Также наполнитель.

Adherend
Тело, которое крепится к другому телу, обычно с помощью клея. Деталь или деталь, подготовленная для склеивания.

Адгезия
Состояние, в котором две поверхности удерживаются вместе на границе раздела за счет механических или химических сил, взаимодействия или обоих.

Adhesive Promoter
Покрытие, наносимое на основу перед нанесением клея для улучшения адгезии пластика. Также называется грунтовкой.

Клей
Вещество, способное удерживать два материала вместе за счет их поверхностного прикрепления. Клей может быть в виде пленки, жидкости или пасты.

Разрыв адгезива
Разрыв адгезионного соединения, так что разделение, кажется, происходит на границе раздела адгезив-адгезив.

Адгезивная пленка
Клей на основе синтетической смолы, с пленочным носителем или без него, в виде тонкой пленки из смолы, используемый в производстве склеенных структур.

Адгезионная прочность
Прочность связи между адгезивом и адгезивом.

Воздушно-пузырчатая пустота
Захват воздуха внутри слоев арматуры и между ними, а также в пределах линии склеивания или герметизированной области; локализованные, несвязанные между собой, по форме шаровидные.

Вес по площади
Вес волокна на единицу площади (ширина x длина) ленты или ткани.

Арамид
Ароматические полиамидные волокна, обладающие превосходными жаропрочными, огнестойкими и электрическими свойствами.

A-Stage
Ранняя стадия реакции термореактивной смолы, в которой материал все еще растворим и плавок.

Автоклав
Закрытый сосуд для создания среды под давлением жидкости, с нагревом или без него, к закрытому объекту во время химической реакции или другой операции.

Упаковка в мешки
Наложение непроницаемого слоя пленки на неотвержденную часть и уплотнение краев для создания вакуума.

Формование пакетов
Процесс, в котором на уплотнение материала в форме влияет приложение давления жидкости или газа через гибкую мембрану. Также называется вакуумным формованием пакетов.

Сторона мешка
Сторона детали, закрепленная относительно вакуумного мешка.

Сбалансированная конструкция
Равные части основы и наполнителя из волокнистой ткани. Конструкция, в которой реакции на растягивающие и сжимающие нагрузки приводят только к деформациям растяжения или сжатия, а изгибающие нагрузки вызывают чистый изгиб равной величины в осевом и поперечном направлениях.

Сбалансированный ламинат
Композитный ламинат, в котором весь ламинат под углами, отличными от 0 ° и 90 °, встречается только в парах + (не обязательно рядом) и симметричен относительно центральной линии.

Твердость по Барколу
Величина твердости, полученная путем измерения сопротивления проникновению острого стального наконечника под действием пружины. Инструмент, называемый импрессором Barcol, дает прямые показания по шкале от 0 до 100. Значение твердости часто используется как мера степени отверждения пластика.

Партия
Как правило, количество материала, образовавшееся в ходе одного процесса или в одном непрерывном процессе и имеющее одинаковые характеристики на всем протяжении. Также известен как «лот».

Bias Fabric
Ткань, в которой волокна основы и наполнителя расположены под углом к ​​длине.

Связующее
Смола или вяжущий компонент (пластмассы), который скрепляет другие компоненты. Агент наносится на волокнистый мат или преформы для скрепления волокон перед ламинированием или формованием.

Баллон
Эластомерная подкладка для удержания гидроизоляционной или гидравлической герметизирующей среды в структурах с волокнистой намоткой.

Bleeder Cloth
Неструктурный слой материала, используемый при производстве композитных деталей, позволяющий улетучиваться излишкам газа и смолы во время отверждения. По окончании процесса отверждения ткань для прокола удаляется и не является частью окончательного композита.

Вытекание
Избыток жидкой смолы, появляющийся на поверхности, в основном во время намотки нити.

Прочность склеивания
Степень адгезии между склеиваемыми поверхностями. Напряжение, необходимое для отделения слоя материала от основания, к которому он прикреплен, измеряется по площади нагрузки / сцепления. См. Также прочность на отслаивание.

Сапун
Материал с неплотным переплетением, например стеклоткань, который служит непрерывным вакуумным трактом над деталью, но не контактирует со смолой. Сапун удаляется после завершения процесса отверждения и не является частью готового композита.

Перемычка
Состояние, при котором волокна не смещаются или не соответствуют радиусам и углам во время формования, что приводит к образованию пустот и проблемам с контролем размеров.

Товары широкого потребления
Волокно, сотканное для формирования ткани шириной до 1270 мм (50 дюймов). Он может быть пропитан или не пропитан смолой и обычно поставляется в рулонах от 25 до 140 кг (от 50 до 300 фунтов).

Стадия B
Промежуточная стадия реакции термореактивной смолы, на которой материал плавится при нагревании и растворяется в определенных растворителях.Материалы обычно предварительно затвердевают на этой стадии, чтобы облегчить обработку и обработку до окончательного отверждения.

Объемный коэффициент
Отношение объема сырого формовочного компаунда или порошкового пластика к объему готовой твердой детали, произведенной из них. Отношение плотности твердого пластикового объекта к кажущейся или объемной плотности рыхлого формовочного порошка.

Компаунд для массового формования (BMC)
Термореактивная смола, смешанная с армированием прядей, наполнителями и т. Д., В вязкую смесь для прессования или литья под давлением.См. Также состав для формования листов.

Углеродные волокна
Волокна, полученные в результате пиролитического разложения синтетических органических волокон, полиакрилонитрила (ПАН) или вискозы, которые содержат около 92-99% углерода и обычно имеют значения модуля до 75 x 106 фунтов на квадратный дюйм.

Катализатор
Вещество, которое изменяет скорость химической реакции, не претерпевая при этом постоянного изменения состава и не становясь частью молекулярной структуры продукта.Вещество, которое значительно ускоряет отверждение соединения при добавлении в меньшем количестве по сравнению с количествами первичных реагентов.

Пластины для герметика
Гладкие металлические, пластиковые или резиновые пластины без дефектов поверхности. Пластина для уплотнения должна быть подходящего размера и формы для композита, с которым она будет использоваться. Он используется в непосредственном контакте с укладкой во время процесса отверждения для передачи нормального давления и обеспечения гладкой поверхности готовой детали.

Полость
Пространство внутри формы, в которое заливается или впрыскивается смола или формовочная масса. Женская часть формы. Та часть формы, которая охватывает формованное изделие (часто называемая матрицей). В зависимости от количества таких углублений формы обозначают как одинарные или множественные.

Совместное отверждение
Отверждение и одновременное приклеивание к другой подготовленной поверхности.

Коэффициент теплового расширения
Относительное изменение длины материала на каждую единицу изменения температуры.

Сплоченность
Склонность одного вещества прилипать к самому себе. Внутреннее притяжение молекулярных частиц друг к другу. Способность сопротивляться разделению самого себя. Сила, скрепляющая единое целое.

Разрушение сцепления
Разрушение клеевого соединения, возникающее в основном в клеевом слое.

Coin Tap Test
Использование монеты для постукивания ламината в разных местах, прислушиваясь к изменению звука, которое указывало бы на наличие дефекта.Удивительно точный тест в руках опытного персонала.

Уплотнение
Применение временного вакуумного мешка и вакуума для удаления захваченного воздуха и уплотнения укладки.

Композит
Материал, состоящий из 2 или более отдельных компонентов, общая физическая прочность которых превышает их индивидуальные свойства.

Компрессионное формование
Метод формования термореактивных пластмасс, при котором деталь формируется путем помещения волокна и смолы в открытую полость формы, закрытия формы и приложения тепла и давления до тех пор, пока материал не затвердеет или не достигнет своей окончательной формы.

Прочность на сжатие
Отношение напряжения сжатия к деформации сжатия ниже предела пропорциональности. Теоретически равен модулю Юнга, определенному из экспериментов на растяжение.

Кондиционирование
Способность материала противостоять силе, которая имеет тенденцию к раздавливанию или деформации; максимальная сжимающая нагрузка, которую выдерживает образец, деленная на первоначальную площадь поперечного сечения образца. ТАКЖЕ: Перед тестированием необходимо подвергнуть материал предписанной экологической и / или стрессовой истории.

Контактное формование
Метод формования, при котором арматура и смола помещаются в форму, отверждение происходит при комнатной температуре с использованием системы катализатор / промотор или в нагретой печи. Дополнительное давление не используется.

Сердечник
Центральный компонент многослойной конструкции, к которой прикрепляются поверхности или обшивка многослойной конструкции; также является частью сложной формы, которая формирует детали с поднутрением.

Core Crush
Обрушение, деформация или сжатие сердечника.

Count
Для ткани — количество нитей основы и наполнителя на дюйм в тканом полотне. Размер пряжи определяется соотношением длины и веса.

Купон
Обычно образец для конкретного испытания, как купон на растяжение.

Ползучесть
Изменение размеров материала при физической нагрузке с течением времени, помимо мгновенной упругой деформации.

Поперечно-ламинированный
Материал, ламинированный таким образом, что некоторые слои ориентированы под разными углами по отношению к другому относительно волокон ламината.Ламинат с перекрестным слоем обычно имеет слои, ориентированные только под углом 0 и 90 градусов.

Сшивание
Применяется к молекулам полимера, устанавливает химические связи между молекулярными цепями. В случае протяженности, как в большинстве термореактивных смол, сшивание образует одну неплавкую супермолекулу из всех цепей.

C-Stage
Заключительный этап отверждения термореактивной смолы, на котором материал стал неплавким и нерастворимым в обычных растворителях.

Cure
Для необратимого изменения свойств термореактивной смолы путем химической реакции, например, конденсации, замыкания кольца или добавления. Отверждение может осуществляться путем добавления отверждающих (сшивающих) агентов с катализатором или без него, с нагревом или без него.

Цикл отверждения
Цикл время / температура / давление, используемый для отверждения системы термореактивной смолы препрега.

Напряжение отверждения
Остаточное внутреннее напряжение, возникающее во время цикла отверждения композитных конструкций.Обычно эти напряжения возникают, когда разные компоненты мокрой укладки имеют разные термические коэффициенты расширения.

Отвердитель
Каталитический или реактивный агент, который вызывает полимеризацию при добавлении к смоле.

Debond
Преднамеренное разделение склеенного соединения или поверхности раздела, обычно для ремонта или переделки. Кроме того, несвязанная или несвязанная область; разделение на границе раздела волокно-матрица из-за несовместимости деформаций.В Соединенном Королевстве этот термин часто относится к случайному повреждению. См. Также расслоение.

Debulking
Уплотнение толстого ламината при умеренном нагревании и давлении и / или вакууме для удаления большей части воздуха, обеспечения посадки на инструмент и предотвращения складок.

Отслоение
Отслоение ламинированного пластика по плоскости его слоев.

Денье
Система нумерации для пряжи и филамента, в которой номер пряжи равен весу в граммах 9000 метров пряжи.

Угол уклона
Угол конуса на оправке или пресс-форме, облегчающий снятие готовой детали.

Drape
Способность ткани или препрега прилегать к рельефной поверхности.

Сухой ламинат
Ламинат, содержащий недостаточно смолы для полного склеивания арматуры. См. Также смола голодная.

Dry Lay-Up
Создание ламината путем наложения слоев предварительно пропитанной арматуры (частично отвержденной смолы) в охватывающей форме или на охватываемой форме, обычно с последующим формованием мешков или формованием в автоклаве.

E-Glass
Стекло «электрическое»; боросиликатное стекло чаще всего используется в качестве стекловолокна в обычных армированных пластмассах.

Эластичность
Это свойство материалов, благодаря которому они имеют тенденцию восстанавливать свой первоначальный размер и форму после устранения силы, вызывающей деформацию.

Растяжение
Деформация, вызванная растяжением. Частичное увеличение длины материала, напряженного при растяжении.(Выраженное в процентах от исходной расчетной длины, это называется удлинением в процентах.)

Конец
Нить ровницы, состоящая из определенного количества собранных вместе нитей. Группа волокон считается «концом» или прядью до скручивания, «пряжей» после наложения скручивания. Отдельная нить основы, нить, волокно или ровинг.

Эпоксидный пластик
Полимеризуемый термореактивный полимер, содержащий одну или несколько эпоксидных групп и отверждаемый при взаимодействии с аминами, спиртами, фенолами, карбоновыми кислотами, ангидридами кислот и меркаптанами.Важная матричная смола в композитах и ​​структурных клее.

Exotherm
Выделение или выделение тепла во время отверждения пластмассового изделия.

Усталость
Нарушение или ухудшение механических свойств после многократного приложения нагрузки. Испытания на усталость дают информацию о способности материала противостоять развитию трещин, которые в конечном итоге приводят к разрушению в результате большого количества циклов.

Усталостная прочность
Максимальное циклическое напряжение, которое материал может выдержать в течение заданного числа циклов до разрушения. Остаточная прочность после усталости.

Faying Surface
Поверхности материалов, контактирующих друг с другом и соединяемых или собирающихся соединиться вместе.

Содержание волокна
Количество волокна, присутствующего в композите. Обычно это выражается в виде процентной объемной доли или массовой доли композита.

Количество волокон
Количество волокон на единицу ширины слоя в заданном сечении композита.

Направление волокна
Ориентация или совмещение продольной оси волокна относительно указанной базовой оси.

Ориентация волокон
Совмещение волокон в нетканом или ламинатном мате, в котором большинство волокон расположены в одном направлении, что обеспечивает более высокую прочность в этом направлении.

Армированный волокном пластик (FRP)
Общий термин для композитного материала, армированного тканью, матом, прядями или волокном любой другой формы.

Нить
Наименьшая единица волокнистого материала. Основные элементы, образующиеся во время вытяжки и прядения, которые собираются в нити волокна для использования в композитах. Нити обычно имеют очень большую длину и очень маленький диаметр, обычно менее 25 мм (1 мил). Обычно нити по отдельности не используются.Некоторые текстильные волокна могут функционировать как пряжа, если они обладают достаточной прочностью и гибкостью.

Намотка из нити
Процесс изготовления композитной структуры, в которой непрерывные армирующие элементы (нить, проволока, пряжа, лента и т. форма или оправка заданным способом, чтобы соответствовать определенным стрессовым условиям. Как правило, форма представляет собой поверхность вращения и может включать или не включать торцевые крышки.При нанесении необходимого количества слоев раневая форма затвердевает и оправка удаляется.

Заливка
Пряжа, ориентированная перпендикулярно основе тканого материала.

Наполнитель
Относительно инертное вещество, добавляемое к материалу для изменения его физических, механических, термических, электрических и других свойств или для снижения стоимости или плотности. Иногда этот термин используется специально для обозначения добавок в виде твердых частиц.

Клей для пленки
Клей в виде тонкой сухой пленки из смолы; с носителем или без него, обычно используется для склеивания между слоями ламината.

Отделка
Материал, нанесенный на волокна после удаления проклейки, для улучшения сцепления матрицы с волокном.

Flash
Избыток материала, который образуется на линии разъема пресс-формы или штампа или который выдавливается из закрытой пресс-формы.

Модуль упругости при изгибе
Отношение, в пределах предела упругости, приложенного напряжения на испытуемом образце при изгибе к соответствующей деформации в самых внешних волокнах образца.

Прочность на изгиб
Максимальное напряжение, которое могут нести поверхностные волокна в балке при изгибе. Прочность на изгиб — это единичное сопротивление максимальной нагрузке перед разрушением при изгибе, обычно выражаемое в силе на единицу площади.

Разрыв
Разрыв поверхности ламината из-за внешних или внутренних сил с полным разделением или без него.

Гель
Начальная желеобразная твердая фаза, которая образуется при образовании смолы из жидкости.Полутвердая система, состоящая из сети твердых агрегатов, в которых удерживается жидкость.

Гелевое покрытие
Быстротвердеющая смола, наносимая на поверхность формы и загустевшая перед укладкой. Гелевое покрытие становится неотъемлемой частью готового ламината и обычно используется для улучшения внешнего вида поверхности и улучшения сцепления.

Время гелеобразования
Время, необходимое для того, чтобы жидкий материал образовал гель при определенных температурных условиях, как измерено с помощью специального теста.

Стеклоткань
Стекловолокно, сотканное обычным способом; некоторые легкие стеклоткани также называют холстом.

Температура стеклования (Tg)
Приблизительная средняя точка диапазона температур, в котором имеет место стеклование; стекловолокно и волокно из диоксида кремния демонстрируют фазовый переход при температуре приблизительно 955 ° C (1750 ° F), а углеродные / графитовые волокна при температуре от 2205 ° C до 2760 ° C (от 4000 ° F до 5000 ° F). Температура, при которой повышенная молекулярная подвижность приводит к значительным изменениям свойств отвержденной системы смол.Кроме того, точка перегиба на графике зависимости модуля упругости от температуры. Измеренное значение Tg в некоторой степени зависит от метода испытания.

Графитовые волокна
Группа углеродных волокон с содержанием углерода около 99% и высокими значениями модуля. Этот термин используется как синоним «углеродного волокна» во всей отрасли.

Ручная укладка
Метод изготовления, при котором армирующие слои, предварительно пропитанные или покрытые впоследствии, помещаются в форму вручную, а затем отверждаются до приданной формы.

Отвердитель
Вещество, используемое для ускорения или контроля процесса отверждения, принимая в нем участие; в отличие от катализатора.

Твердость
Сопротивление поверхностному вдавливанию, обычно измеряемое глубиной проникновения (или произвольными единицами, связанными с глубиной проникновения) тупого предмета под заданной нагрузкой с использованием определенного инструмента в соответствии с предписанной процедурой.

Точка тепловой деформации
Температура, при которой стандартный испытательный стержень прогибается на определенную величину при указанной нагрузке.Теперь это называется температурой прогиба.

Термостойкость
Свойство или способность пластиков и эластомеров противостоять разрушающему воздействию повышенных температур.

Радиатор
Устройство для поглощения или отвода тепла от критического элемента или детали. Насыпной графит часто используется в качестве радиатора.

Соты
Пропитанный смолой материал, производимый (обычно) в шестиугольных ячейках, который служит в качестве материала сердцевины в многослойных конструкциях.Соты также могут быть из металлических или полимерных материалов в жесткой структуре с открытыми ячейками.

Гибрид
Многослойный композит, состоящий из пластин двух или более систем композитных материалов, например, стекла и углерода. Это также относится к тканым материалам, содержащим более одного типа волокон.

Ударная вязкость
Способность материала выдерживать ударную нагрузку, измеренная по работе, проделанной при разрушении образца

Пропитка
Для пропитки пустот и промежутков арматуры смолой.

Литье под давлением
Способ формования пластика желаемой формы путем помещения размягченного при нагревании пластика в относительно прохладную полость под давлением.

Интерфейс
Граница или поверхность между двумя разными физически различимыми средами. На волокнах — площадь контакта между волокнами и проклейкой или отделкой. В ламинате — область контакта между армированием и ламинирующей смолой.

Interlaminar
Существующие или находящиеся между двумя или более соседними пластинками.

Межслойный сдвиг
Сила сдвига, стремящаяся вызвать относительное смещение между двумя пластинами вдоль плоскости их поверхности раздела.

Изотропный
Обладает однородными свойствами во всех направлениях. Измеренные свойства изотропного материала не зависят от оси испытания.

Kevlar®
Зарегистрированный товарный знак E. I. Dupont de Nemours, Inc. для прочных органических волокон, подобных стекловолокну, но имеющих более высокое отношение прочности к массе.Когда он вплетен в ткань и пропитан термореактивной эпоксидной смолой, он дает материал, обладающий высокой ударопрочностью и низким затуханием радиочастот. Общий термин: арамид.

Ламинат
Изделие, изготовленное путем склеивания двух или более слоев материала (ов).

Ламинирование
Укладка смолой и армирующей тканью практически на любую поверхность.

Ориентация ламината
Конфигурация перекрестно сложенного композитного ламината с учетом углов перекрестной укладки, количества пластин под каждым углом и точной последовательности укладки пластин.

Lay-Up
Армирующий материал, помещенный в форму. Процесс размещения армирующего материала в форме. Арматура, пропитанная смолой. Описание материалов, геометрии и т. Д. Ламината.

Лот
Определенное количество материала, произведенного за один раз с использованием того же процесса и тех же условий производства и выставленного на продажу как единичное количество.

Оправка
Инструмент для сердечника, вокруг которого наматываются пропитанные смолой бумага, ткань или волокно для формирования труб, трубок или структурных оболочек.

Мат
Волокнистый армирующий материал, состоящий из рубленых нитей (для мата из рубленых прядей) или закрученных нитей (для мата из непрерывных прядей) со связующим для сохранения формы; доступны в виде одеял различной ширины, веса и длины.

Матрица
Материал, в который заделано волокно композита; это может быть пластик, металл, керамика или стекло.

Mil
Единица измерения диаметра стекловолокна, проволоки и т. Д. (1 мил = 0.001 дюйм).

Фрезерованное волокно
Непрерывные стеклянные нити, измельченные молотком до очень коротких стеклянных волокон. Используется в качестве недорогого наполнителя или упрочняющего наполнителя для клеев.

Модуль
Мера отношения нагрузки (напряжения), приложенной к результирующей деформации материала, такой как упругость или сдвиг.

Содержание влаги
Количество влаги в материале, определенное при заданных условиях и выраженное как процент от массы влажного образца, то есть масса сухого вещества плюс присутствующая влага.

Форма
Полость или матрица, в которую или на которую помещается пластмассовая композиция и из которой она принимает форму. Формование пластмассовых деталей или готовых изделий под действием тепла и давления. Сборка всех частей, которые действуют совместно в процессе формования.

Отливка
Создание детали в форме. Иногда используется для обозначения готовой детали.

Давление пресс-формы
Давление, прикладываемое к плунжеру литьевой машины или пресса для сжатия или переноса, чтобы заставить размягченный пластик полностью заполнить полости пресс-формы.

Разделительный агент для форм
Смазка, жидкость или порошок (часто силиконовые масла и воски), используемые для предотвращения прилипания формованных изделий в полости.

Поверхность формы
Сторона ламината, обращенная к форме (инструменту) во время отверждения в автоклаве или гидроклаве.

Номинальное значение
Значение, присвоенное с целью удобного обозначения. Номинальная стоимость существует только в названии. Часто это среднее число с допуском, чтобы соответствовать соседним деталям.

Неразрушающий контроль (NDT)
В широком смысле считается синонимом неразрушающего контроля (NDI).

Апельсиновая корка
Неровная поверхность, напоминающая поверхность апельсиновой корки. Обычно используется для описания нежелательной отделки поверхности для гелькоута или краски, а также для литья под давлением с непреднамеренно неровными поверхностями.

Out Time
Время, в течение которого препрег подвергается воздействию температуры окружающей среды, а именно общее время, в течение которого препрег находится вне морозильной камеры.Основные эффекты нашего времени — уменьшить драпировку и липкость препрега, а также позволить ему впитывать влагу из воздуха.

Линия разъема
Метка на формованном изделии, где секции формы совпали при закрытии.

Peel Ply
Слой материала, нанесенный на поверхность для укладки, который удаляется с затвердевшего ламината перед операциями склеивания и оставляет чистую богатую смолой поверхность, готовую к склеиванию.

Прочность на отслаивание
Прочность адгезионного сцепления, выраженная в фунтах на дюйм ширины, полученная при приложении напряжения в режиме отслаивания.

pH
Мера кислотности или щелочности вещества, нейтральность при pH 7. Кислотные растворы менее 7, щелочные растворы более 7.

Обычное плетение
Рисунок плетения, в котором волокна основы и наполнителя чередуются; то есть повторяющийся узор — это деформация / заливка / деформация / заливка и так далее. Обе стороны полотняного переплетения идентичны. Свойства значительно снижаются по сравнению с узором плетения с меньшим количеством пересечений.

Плиты
Монтажные плиты пресса, к которым болтами крепится весь узел пресс-формы.

Ply
Обычно ткань или войлок, состоящий из одного или нескольких слоев (например, ламинат). Слои, составляющие стопку. Пряжа, полученная в результате кручения (например, трехслойная пряжа). Один слой препрега. Однопроходная намотка нити (два слоя образуют один слой).

Полимер
Очень большая молекула, образованная путем объединения большого количества более мелких молекул, называемых мономерами, в регулярную структуру.

Полимеризация
Химическая реакция, в которой молекулы мономеров соединяются вместе с образованием полимеров.

Пост-отверждение
Воздействие на определенные смолы более высоких, чем обычно, температур отверждения после начального цикла отверждения. Этот второй этап необходим для достижения полного отверждения и желаемых механических свойств используемых смол. Более высокие температуры используются отдельно, поскольку они могут привести к чрезмерной реакции, если применять их на протяжении всего отверждения.

Жизнеспособность
Продолжительность времени, в течение которого система катализированной термореактивной смолы сохраняет достаточно низкую вязкость, чтобы ее можно было обрабатывать.

Преформа
Предварительно сформированная волокнистая арматура, образованная путем распределения измельченных волокон или ткани с помощью воздуха, водяной флотации или вакуума по поверхности перфорированного сита до приблизительного контура и толщины, требуемых для готовой детали. Кроме того, предварительно сформированное волокнистое армирование из мата или ткани, сформированное в желаемую форму на оправке или макете перед помещением в пресс-форму.

Препрег, предварительно пропитанный
Комбинация мата, ткани, нетканого материала или ровинга со смолой, обычно доведенная до стадии B, готовая к отверждению.

Формование мешка под давлением
Процесс формования армированного пластика, при котором индивидуальный гибкий мешок помещается поверх контактного слоя на форме, запечатывается и фиксируется на месте. Давление жидкости, обычно обеспечиваемое сжатым воздухом или водой, прикладывается к мешку, и деталь отверждается.

Усилитель давления
Слой гибкого материала (обычно высокотемпературной резины), используемый для обеспечения приложения достаточного давления к месту, например радиусу, в отверждаемом наложении.

Грунтовка
Покрытие, наносимое на поверхность перед нанесением клея, лака, эмали и т. Д. Для улучшения адгезионных характеристик или несущей способности склеивания.

Окно обработки
Диапазон условий обработки, таких как температура заготовки (расплава), давление, скорость сдвига и т. Д., В пределах которых может быть изготовлен конкретный сорт пластика с оптимальными или приемлемыми свойствами с помощью определенного производственного процесса.

Армирование
Материал, добавляемый в матрицу для обеспечения требуемых свойств; варьируется от коротких волокон до сложных текстильных форм.

Разделительные агенты
Материалы, которые используются для предотвращения прилипания отвержденного матричного материала к инструментам.

Разделительная пленка
Непроницаемый слой пленки, который не сцепляется с отверждаемой смолой. См. Также разделитель.

Смола
Материал, обычно полимер, который имеет неопределенный и часто высокий молекулярный вес и диапазон размягчения / плавления и проявляет тенденцию к текучести, когда он подвергается нагрузке.Смолы используются в качестве матриц для связывания армирующего материала в композитах.

Содержание смолы
Количество смолы в ламинате, выраженное в процентах от общей массы или общего объема.

Насыщенная смолой
Локальная область, заполненная смолой, но без армирующего волокна.

Не хватает смолы
Локальная область, на которой не хватает смолы для смачивания волокон.

Формование с переносом смолы (RTM)
Процесс формования, при котором катализированная смола переносится в закрытую форму, в которую помещено армирующее волокно; отверждение обычно происходит без внешнего нагрева.RTM сочетает в себе относительно низкие затраты на инструменты и оборудование с возможностью формовать большие конструктивные детали.

Ровинг
Ряд нитей, прядей, жгутов или концов, собранных в параллельный пучок с незначительной перекруткой или без нее.

Многослойная конструкция
Композит, состоящий из легкого материала сердцевины (обычно сотового или вспененного пластика), к которому приклеены две относительно тонкие, плотные, высокопрочные, функциональные или декоративные покрытия (также называемые лицевыми поверхностями).

Scrim
Недорогая армирующая ткань из непрерывной нити с открытой сеткой. Используется при обработке ленты или другого материала B-стадии для облегчения работы. Также используется как носитель клея для вторичного склеивания.

Вторичное склеивание
Соединение посредством процесса склеивания двух или более уже отвержденных композитных деталей, во время которого происходит единственная химическая или термическая реакция — отверждение самого клея.

Разделитель
Проницаемый слой, который также действует как разделительная пленка. Примером может служить пористое стекловолокно с покрытием Teflon®. Часто помещается между укладкой и спускным клапаном, чтобы облегчить удаление системы отвода воздуха с ламината после отверждения.

Set Up
Для затвердевания, как при отверждении полимерной смолы.

S-Glass
Конструкционное стекло; армирование из магнезии / оксида алюминия / силикатного стекла, обеспечивающее очень высокую прочность на разрыв.

Прочность на сдвиг
Максимальное напряжение сдвига, которое может выдержать материал. Прочность на сдвиг рассчитывается исходя из максимальной нагрузки во время испытания на сдвиг или кручение и основывается на исходной площади поперечного сечения образца.

Листовая формовочная смесь (SMC)
Композиция из волокон, обычно полиэфирной смолы, пигментов, наполнителей и других добавок, которые были смешаны и переработаны в листовую форму для облегчения работы в процессе формования.

Срок годности
Продолжительность хранения материала, вещества, продукта или реагента в определенных условиях окружающей среды при условии, что они будут соответствовать всем применимым требованиям спецификации и / или оставаться пригодными для использования по назначению.

Твердость по Шору
Мера сопротивления материала вдавливанию подпружиненным индентором. Чем выше число, тем больше сопротивление. Обычно используется для резиновых материалов.

Сдвиг с короткой балкой (SBS)
Испытание на изгиб образца, имеющего низкое отношение испытательного диапазона к толщине (например, 4: 1), при котором разрушение в основном происходит при сдвиге.

Усадка
Относительное изменение размера от длины, измеренной на форме в холодном состоянии, к длине формованного объекта через 24 часа после его извлечения из формы.

Размер
Любая обработка, состоящая из крахмала, желатина, масла, воска или другого подходящего ингредиента, наносимая на пряжу или волокна во время формования для защиты поверхности и облегчения процесса обработки и изготовления или для контроля характеристик волокна.Обработка содержит ингредиенты, которые обеспечивают смазывающую способность поверхности и связывающее действие, но, в отличие от отделки, не содержит связующего агента. Перед окончательной обработкой композита размер обычно удаляется термической очисткой и наносится отделка.

Содержание проклейки
Процент от общего веса прядей, приходящийся на проклейку; обычно определяется путем сжигания или растворения органической клейкой массы; известна как потеря при возгорании.

Кожа
Слой относительно плотного материала, используемый в многослойной конструкции поверхности сердечника.

Удельный вес
Плотность (масса на единицу объема) материала, деленная на плотность воды при стандартной температуре.

Spray-Up
Метод, при котором пистолет-распылитель используется в качестве аппликатора. В армированных пластиках, например, стекловолокно и смола могут одновременно наноситься в форму. По сути, ровинг подается через измельчитель и выбрасывается в поток смолы, который направляется в форму с помощью любой из двух систем распыления.В пенопластах быстро реагирующие уретановые пены или эпоксидные пены подают в струю жидкости к пистолету и распыляют на поверхность. При контакте жидкость начинает пениться.

Последовательность укладки
Описание ламината, в котором подробно описаны ориентации слоев и их последовательность в ламинате.

Стандартное отклонение
Мера отклонения данных от среднего. Корень означает квадрат индивидуального отклонения от среднего.

Жесткость
Мера модуля. Взаимосвязь нагрузки и деформации. Соотношение приложенного напряжения и результирующей деформации. Термин, часто используемый, когда отношение напряжения к деформации не соответствует определению модуля Юнга.

Упоры
Металлические детали вставлены между половинками матрицы. Используется для контроля толщины штампованной детали. Не рекомендуется, поскольку смола будет испытывать меньшее давление, что может привести к образованию пустот.

Срок хранения
Период времени, в течение которого жидкая смола, упакованный клей или препрег могут храниться при определенных температурных условиях и оставаться пригодными для использования. Также называется сроком хранения.

Прядь
Обычно нескрученный пучок или набор непрерывных нитей, используемых как единое целое, включая, например, ленты, жгуты, концы и пряжу. Иногда одно волокно или нить называют прядью.

Структурный клей
Клей, используемый для передачи требуемых нагрузок между адгезивами, подверженными воздействию условий эксплуатации, типичных для данной конструкции.

Структурная связка
Связка, которая соединяет основные несущие части сборки. Нагрузка может быть статической или динамической.

Tack
Липкость препрега.

Шаблон
Шаблон, используемый в качестве ориентира для резки и укладки слоев.

Предел прочности при растяжении
Максимальная нагрузка или сила на единицу площади поперечного сечения образца в пределах расчетной длины. Напряжение растяжения, необходимое для разрушения данного образца.

Теплопроводность
Способность материала проводить тепло.

Термопласт
Способен многократно размягчаться при повышении температуры и затвердевать при повышении температуры. Применимо к тем материалам, изменение которых при нагревании является в основном физическим, а не химическим, и которые на стадии размягчения могут быть сформированы путем перетекания в изделия путем формования или экструзии.

Thermoset
Пластик, который при отверждении под действием тепла или химических средств превращается в практически неплавкий и нерастворимый материал.

Тиксотропия
Тенденция материала цепляться за вертикальную поверхность.

Счетчик нитей
Количество нитей (нитей) на дюйм в продольном (основа) или поперечном (насадка или уток) направлении тканых материалов.

Буксир
Раскрученный пучок непрерывных нитей.

Tracer
Волокно, жгут или пряжа, добавляемые к препрегу для проверки совмещения волокон и, в случае тканых материалов, для различения волокон основы от волокон наполнителя.

Ультразвуковой контроль
Неразрушающий контроль, применяемый к материалам с целью обнаружения внутренних дефектов или структурных разрывов с использованием высокочастотного отражения или затухания (ультразвуковой луч).

Несвязанный
Область в пределах склеенной границы между двумя склеиваемыми элементами, в которой не удалось осуществить запланированное скрепляющее действие или где два слоя препрега в отвержденном компоненте не прилипают друг к другу. Также используется для обозначения определенных областей, которые намеренно предотвращены от склеивания, чтобы имитировать дефектное соединение, например, при создании образцов стандартов качества.

Формование вакуумного мешка
Процесс, при котором лист гибкого прозрачного материала, а также ткань для прокола и антиадгезионная пленка помещаются поверх наложения на форму и герметизируются по краям. Между листом и укладкой создается вакуум. Захваченный воздух механически удаляется из укладки и удаляется вакуумом, а деталь отверждается под воздействием температуры, давления и времени. Также называется формованием пакетов.

Вентиляционное отверстие
Небольшое отверстие или неглубокий канал в форме, который позволяет воздуху или газу выходить при входе формовочного материала.

Вязкость
Тенденция материала сопротивляться течению.

Содержание пустот
Объемный процент пустот, обычно менее 1% в правильно отвержденном композите. Экспериментальное определение является косвенным, то есть рассчитывается на основе измеренной плотности отвержденного ламината и «теоретической» плотности исходного материала.

Пустоты
Воздух или газ, застрявший в ламинате.Пористость — это совокупность микропустот. Пустоты практически не способны передавать структурные напряжения или безызлучательные энергетические поля.

Летучие вещества
Материалы, такие как вода и спирт, в составе аппрета или смолы, которые могут уноситься в виде пара при комнатной температуре или при немного повышенной температуре.

Основа
Пряжа, идущая вдоль тканого полотна. Группа пряжи длинной примерно параллельной длины.Кроме того, изменение размера затвердевшего ламината от его исходной формованной формы.

Water Jet
Вода, выходящая из сопла под высоким давлением (от 70 до 410 МПа или от 10 до 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм или выше). Полезно для резки органических композитов.

Плетение
Особый способ формирования ткани путем переплетения пряжи. Обычно присваивается номер стиля.

Wet Lay-Up
Метод изготовления армированного продукта путем нанесения смоляной системы в виде жидкости при установке арматуры на место.

Wet-Out
Состояние пропитанной ровницы или пряжи, в котором практически все пустоты между прядями заданного размера и волокнами заполнены смолой.

Срок службы
Период времени, в течение которого жидкая смола или клей после смешивания с катализатором, растворителем или другими ингредиентами смеси остаются пригодными для использования.

Морщинка
Поверхность ламинированного пластика, имеющая вид складки или складки на одном или нескольких внешних листах бумаги, ткани или другой основы, которые были вдавлены.Также происходит при формовании вакуумного пакета, когда пакет неправильно размещен, вызывая складку.

Пряжа
Совокупность скрученных нитей, волокон или прядей, натуральных или искусственно изготовленных, образующих непрерывную длину, пригодную для использования в ткачестве или переплетении с текстильными материалами.

Что такое ориентация волокна? | Быстрый радиус

Композит — это гетерогенная смесь двух или более различных материалов, объединенных вместе, чтобы преодолеть индивидуальные ограничения каждого материала и сделать продукт в целом более прочным.Окончательные свойства композита в конечном итоге зависят от физических и химических свойств материалов, из которых он изготовлен.

Однако, вообще говоря, композиты можно механически упрочнить путем добавления волокон. Прочность, эластичность и технологичность повышаются за счет армирования волокон, но в какой степени это зависит от положения самих волокон или ориентации волокон.

Но как ориентация волокна влияет на качество и производительность детали при ее конечном использовании? Вот все, что вам нужно знать об ориентации волокон, а также основные рекомендации для инженеров.

Какова ориентация волокна?

Ориентация волокон при литье под давлением относится к способу расположения отдельных волокон для обеспечения оптимального структурного расположения в армированном волокнами полимерном композите. Когда впрыскиваемый материал протекает через форму, результирующее выравнивание волокон изменяет геометрию полости формы, что оказывает прямое влияние на механические свойства.

Армированный волокном полимерный композит (FRP) состоит из трех частей — полимерной матрицы, армирующих волокон и мелкой межфазной области.Полимерная матрица, обычно термореактивная или термопластичная, представляет собой связующий агент, который удерживает армирующие волокна на месте во время литья под давлением. Он также определяет разрушительные свойства композита, такие как химическая стойкость или ползучесть. Если матрица представляет собой плоть, а волокна, армирующие ее, — кость, вместе они образуют прочную конечность или композит.

Стеклопластик

известен своими высокими механическими характеристиками, устойчивостью к коррозии и износу, долговечностью и гибкостью конструкции. По этим причинам полимерные композиты, армированные волокном, находят широкое применение в аэрокосмической, биомедицинской и морской отраслях, но особенно популярны они в стоматологической промышленности.

Инженеры

могут создавать армированные волокном полимерные композиты по индивидуальному заказу путем смешивания и согласования различных матриц и армирующих волокон для достижения желаемого эффекта. Ориентация волокон — это основной способ, которым инженеры делают материалы, полученные литьем под давлением, более прочными, и секрет успеха FRP.

Стекло против углеродного волокна

Армированный волокном полимерный композит настолько же прочен, насколько прочен его композитный материал, и это относится как к полимерным матрицам, так и к армирующим волокнам.Матрицы, изготовленные из термореактивных материалов, таких как полиэфиры или эпоксидные смолы, обладают высокой размерной и термической стабильностью, а также стойкостью к растворителям. С другой стороны, термопласты, такие как полиэфирэфиркетон (PEEK), в этом случае более жесткие, чем термореактивные, и любой композит, сделанный с этой полимерной матрицей, будет менее хрупким.

Волокнистые армирующие материалы оказывают огромное влияние на плотность композита детали, механические свойства, а также электрическую и теплопроводность. Как правило, лучшими видами волокон для литья под давлением являются стекло и углерод.

Стекловолокно доступно по цене, имеет высокий предел текучести при растяжении и высокую химическую / термостойкость. Они также являются хорошими изоляторами, идеально подходящими для электрических применений. Композиты из стекловолокна также имеют гораздо более высокий модуль упругости, чем пластик, не являющийся стекловолокном.

Углеродные волокна бывают двух видов: углерод на основе полиакрилонитрила (PAN) и углерод на основе пека. Углеродные волокна обладают высокой теплопроводностью и низким коэффициентом линейного теплового расширения. Они также обладают высокой прочностью на разрыв и модулем упругости, а также высокой усталостной прочностью.

К недостаткам углеродных волокон относится то, что они могут быть относительно неэффективными с точки зрения затрат, имеют низкую ударопрочность и часто окисляются в присутствии высокой температуры. Кроме того, высокая электропроводность углеродных волокон может вызвать нежелательный электрический разряд в незащищенном оборудовании.

Почему важна ориентация волокон в композитах?

В композитных материалах ориентация волокон может сильно повлиять на прочность детали.Четыре из наиболее распространенных ориентации композитов, армированных волокном, — это однонаправленная, случайная, двунаправленная и разнонаправленная. Независимо от направления волокон в материале ориентация волокон может значительно улучшить механические и химические свойства деталей, полученных литьем под давлением.

Армирующие волокна могут помочь равномерно распределить структурную нагрузку детали по сети опорных точек вместо того, чтобы размещать все это на одной или двух централизованных точках давления. Ориентация волокна обеспечивает макроскопическую жесткость и прочность, которые играют жизненно важную роль в улучшении механических свойств детали.

Более того, композиты, армированные волокном, выигрывают от химических свойств, которые им придает их полимерная матрица и армирующие волокна. Стекловолокно обеспечивает отличную термостойкость, а углеродное волокно обеспечивает превосходную теплопроводность. Инженеры могут придавать своим литым под давлением деталям практически любые механические или термические свойства с помощью композитов, армированных волокном.

Ориентация волокна с Fast Radius

Армированные волокном композиты столь же прочны, как и сумма их частей, то есть они очень прочные.Композитные материалы — хороший выбор для инженеров, которые хотят создавать детали, требующие высокой термостойкости, прочности и долговечности. Опытный партнер-производитель может помочь вам выбрать ориентацию стекловолокна или углеродного волокна, которая сделает вашу конструкцию максимально прочной.

В Fast Radius мы поставили перед собой задачу служить универсальным центром для всего, что связано с производством, от проектирования до прототипирования и реализации. Наша команда высококвалифицированных дизайнеров и инженеров готова оказать комплексную поддержку по любому проекту.Вместе мы можем сделать новые вещи возможными. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать цену.

Дополнительные статьи о материалах, методах производства и отраслевых тенденциях можно найти в центре ресурсов Fast Radius.

Что такое композитный материал? (Полное руководство)

Композитный материал — это комбинация двух материалов с разными физическими и химическими свойствами. Когда они объединяются, они создают материал, который специализируется на выполнении определенной работы, например, чтобы стать прочнее, легче или устойчивым к электричеству.Они также могут улучшить прочность и жесткость. Причина их использования по сравнению с традиционными материалами заключается в том, что они улучшают свойства основных материалов и применимы во многих ситуациях.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна помощь, напишите нам, чтобы получить консультацию специалиста:

[email protected]

Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Содержание

Люди использовали композиты тысячи лет.В 3400 г. до н.э. г. до н.э. первые искусственные композиты были созданы месопотамцами в Ираке. Древнее общество склеивало деревянные полоски друг на друга под разными углами для создания фанеры. После этого, примерно в 2181 г. до н.э., г. до н.э. египтяне начали делать посмертные маски из льняной ткани или папируса, пропитанного гипсом. Позже оба этих общества начали укреплять свои материалы соломой, чтобы укрепить глиняные кирпичи, глиняную посуду и лодки.

В — 1200 годах нашей эры — году нашей эры, монголы начали изготавливать составные луки, которые в то время были невероятно эффективными.Они были сделаны из дерева, бамбука, кости, сухожилий крупного рогатого скота, рога и шелка, скрепленных сосновой смолой.

После промышленной революции синтетические смолы начали принимать твердую форму с помощью полимеризации. В 1900-х годах эти новые знания о химических веществах привели к созданию различных пластмасс, таких как полиэстер, фенол и винил. Затем начали разрабатываться синтетические материалы, бакелит был создан химиком Лео Бэкеландом. Тот факт, что он не проводил электричество и был термостойким, означал, что он мог широко использоваться во многих отраслях промышленности.

1930-е годы были невероятно важным временем для развития композитов. Стекловолокно было представлено компанией Owens Corning, которая также положила начало производству первых армированных волокном полимеров (FRP). Смолы, разработанные в ту эпоху, до сих пор используются, и в 1936 ненасыщенные полиэфирные смолы были запатентованы. Два года спустя стали доступны системы смол с более высокими эксплуатационными характеристиками.

Первое углеродное волокно было запатентовано в 1961 и затем стало коммерчески доступным.Затем, в середине 1990-х годов , , композиты начали становиться все более распространенными для производственных процессов и строительства из-за их относительно дешевой стоимости по сравнению с материалами, которые использовались ранее.

Композитные материалы на Boeing 787 Dreamliner в в середине 2000-х годов подтвердили их использование для высокопрочных приложений.

Некоторые распространенные композитные материалы включают:

  • Композит с керамической матрицей: Керамика на керамической матрице.Это лучше, чем обычная керамика, поскольку она устойчива к тепловым ударам и разрушению
  • Композит с металлической матрицей : Металл, растекающийся по матрице
  • Железобетон : Бетон, усиленный материалом с высокой прочностью на разрыв, таким как стальные арматурные стержни
  • Бетон, армированный стекловолокном : Бетон, залитый в структуру из стекловолокна с высоким содержанием диоксида циркония
  • Прозрачный бетон : Бетон, покрывающий оптические волокна
  • Конструкционная древесина : Обработанная древесина в сочетании с другими дешевыми материалами.Одним из примеров может быть ДСП. В этом композите
  • также можно найти специальный материал, такой как шпон.

  • Фанера : древесина, полученная путем склеивания множества тонких слоев древесины вместе под разными углами
  • Искусственный бамбук : Полоски бамбукового волокна, склеенные вместе, чтобы образовать доску. Это полезный композит, потому что он имеет более высокую прочность на сжатие, растяжение и изгиб, чем древесина
  • Паркет : Квадрат, состоящий из множества деревянных частей, часто собранных из твердой древесины.Продается как декоративный элемент
  • .

  • Древесно-пластиковый композит : пластик, отлитый из древесного волокна или муки
  • Цементное древесное волокно : Минерализованные деревянные детали, отлитые в цемент. Этот композит обладает изоляционными и акустическими свойствами
  • Стекловолокно : Стекловолокно в сочетании с относительно недорогим и гибким пластиком
  • Полимер, армированный углеродным волокном : Набор из углеродного волокна в пластике с высоким отношением прочности к массе
  • Сэндвич-панель : различные композиты, уложенные друг на друга
  • Составные соты : Набор шестиугольников из композитных материалов, образующих сотовую форму.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *