Технология производства современного композитного материала – карбон.

Современные технологии требуют появления все новых и новых композитных материалов со специальными свойствами, находя им широкое применение в различной продукции. Одним из таких композитный материалов является – карбон.
Уникальные свойства карбона позволяют использовать его для производства и тюнинга различных транспортных средств, яхт и морских судов, в авиастроении и космической техники.
Свое рождение карбон начал с исследований Эдисона, именно он в 1880 году ведя поиск материала для спирали лампы накаливания исследовал уклеволокно являющееся основой карбона. Слабое развитие технического прогресса в то время не дало возможности полностью раскрыть свойства нового материала и найти ему достойное применение. Только выход человечества в космос и использование карбонового углеволокна при строительстве космических кораблей NASA раскрыло перед карбоном все двери.
Основу композитного материала карбон тонкие углеродные нити сломать практически невозможно это гарантирует высокая прочность, износостойкость и жесткость углеродной нити. Используя нить уклеволокна в качестве одного армирующего элемента и нити резины или кевлара в качестве второго армирующего элемента связав их эпоксидными смолами можно получить карбоновое полотно.
Особенностью углепластика является разнонаправленность физических свойств поэтому для получения однородного композитного материала армирующие волокна переплетают, образуя специальную сетку именно она и придает привлекательный вид карбону. Создавая армирующую сетку нити, всегда переплетают под заданным углом, при создании следующего слоя угол меняют. Для получения карбона толщиной 1 мм применяют 3-4 слоя переплетенных армирующих нитей, придавая композитному материалу заданную прочность и твердость.
Технология получения непосредственно самих нитей углеволокна довольно сложна, можно получить органические волокна углепластика используя автоклав высокого давления методом химической осадкой углерода или выращивать кристаллы нити углепластика в световой дуге. Современный автоклав промышленный более производителен и метод автоклавного формирования углеволокна более технологичен.
В качестве исходного материала для получения нитей углеволокна берут волокна полиакрилонитрила, их окисляют при температуре 250°C в течение 24 часов в воздушной среде. Далее волокна помещают в автоклав горизонтальный с рабочим объемом, заполненным инертным газом, автоклав электрический производит длительный высокотемпературный нагрев волокон в пределах 800-1500°C обеспечивая карбонизацию углеволокна. Такая термическая обработка обеспечивает пиролиз углеволокна в нем убывают летучие соединения, а сами волокнах образуют новые связи. Такая дилительная термическая обработка при автоклавировании исходный материал полностью обугливается и получается готовый продукт - нитей углеволокна. Далее проходит насыщение углеродом - графитизация при температурах 1600-3000 °C тоже же в среде инертного газа.
Собрать армирующие нити в готовое карбоновое полотно можно двумя способами сухим и мокрым
Мокрый способ WET - наиболее распространен. Сетка из армирующих волокон укладывается в специальную форму, пропитывается связывающим элементом - эпоксидными смолами. Современный автоклав высокого давления производит автоклавирование при давлении выше 10 атм производя отверждение материала и горячую полимеризацию при температурке150 °C.
При сухом способе DRY автоклав для карбона использует еще более высокое давление до 32 атм, подача вакуума в рабочую зону при температуре 200°С позволяет получить очень тонкий слой карбона около 0,5 мм и гарантирует высокую точность изделий.
Высокие давления требуют использовать наиболее надежное устройство автоклав с байонетным затвором, таким же высоким уровнем надежности отличается и автоклав для триплекса.
Сегодня карбон можно производить, используя автоклав Российского производства.