SAKAI OVEX je japonská spoločnosť, ktorá sa venuje výskumu a vývoju technológie otvorených (roztieracích) uhlíkových vlákien a výrobe produktov. Už okolo roku 2010 spoločnosť spolupracovala s japonskou spoločnosťou Toho Tennax (dnes Teijin) na vývoji ultraľahkých produktov z uhlíkových vlákien, ktoré sú po úprave s otvorenými vláknami z uhlíkových vlákien o polovicu ľahšie ako najtenšie produkty z uhlíkových vlákien.
Tento článok najprv predstavuje vynikajúce vlastnosti materiálov s uhlíkovými vláknami a potom sa zameriava na charakteristiky technológie otvorených vlákien s uhlíkovými vláknami, ako aj opis uhlíkových vlákien s otvorenými vláknami a ich výhody v oblasti kompozitného materiálu a nakoniec ich kombinuje so SAKAI OVEX stručne sú opísané súčasné priadze z uhlíkových vlákien vo forme hlavných produktov.
01, vynikajúce vlastnosti uhlíkových vlákien
Uhlíkové vlákno je nielen ľahké, pevné, odolné voči korózii a ďalšie vlastnosti, ale má aj vynikajúcu elektrickú vodivosť, tepelnú odolnosť, rozmerovú stálosť, chemickú stabilitu.
Mechanické/dynamické vlastnosti:
Malá merná hmotnosť (1,7 až 2.0) a ľahšia ako kovy atď.
Vysoký modul pružnosti (200 až 650 GPa) a vysoká tuhosť.
Vysoká pevnosť (3000 MPa až 7000 MPa).
Vynikajúce tlmenie vibrácií.
Anizotropný materiál umožňujúci vhodné konštrukčné riešenie pre daný účel.
Tepelné vlastnosti:
Vynikajúca tepelná odolnosť v inertnej atmosfére.
Malý koeficient tepelnej rozťažnosti a dobrá rozmerová stálosť.
Má tepelnú vodivosť.
Elektromagnetické vlastnosti:
S tienením proti elektromagnetickým vlnám.
Dobrá priepustnosť pre röntgenové lúče.
Chemické vlastnosti: vynikajúca chemická odolnosť.
Elektrické vlastnosti: má určitý stupeň elektrickej vodivosti.
02, technológia otvorených vlákien z uhlíkových vlákien a výhody
Technológia otvorených vlákien: známa tiež ako technológia šírenia priadze, je to kúdeľ z uhlíkových vlákien v širokom rozsahu tenkých a rovnomerne rozložených, aby sa vytvorila technológia priadze s otvoreným vláknom. Uhlíkové vlákno je zväzok tisícok až desiatok tisíc filamentov s okrúhlym alebo mierne plochým prierezom. Po rozvinutí sa tisíce až desaťtisíce vlákien rozprestierajú po šírke so splošteným prierezom. Obrázok nižšie zobrazuje prierez vnútrajšku kúdele z uhlíkových vlákien pred a po rozprestretí.
Tkaniny využívajúce priadze z otvorených vlákien z uhlíkových vlákien majú tieto hlavné výhody:
Realizácia tenkej vrstvy, zmenšenie uhla krimpovania a zlepšenie mechanických vlastností
a), rovnomerná disperzia živice vďaka malému zvlneniu
Nasledujúci obrázok porovnáva štrukturálne diagramy laminátov spracovaných s použitím tkanín z uhlíkových vlákien pred a po otvorení uhlíkových vlákien, kde ľavá strana ukazuje štrukturálny diagram pred otvorením uhlíkových vlákien a časť bohatá na živicu je nerovnomerne rozložená v laminátoch s použitím konvenčných tkanín z uhlíkových vlákien. (3K). A v lamináte vyrobenom z tkaniny z otvorených vlákien z uhlíkových vlákien vpravo sú živica a uhlíkové vlákno rovnomerne rozptýlené a mechanické vlastnosti sú zlepšené.
b) Zlepšite priamosť uhlíkových vlákien, aby sa výkon vlákien dostal na limit.
Kábel z uhlíkových vlákien bez úpravy otvoreným vláknom je hrubší, povrch je konkávnejší a konvexnejší, v dôsledku ohýbania vlákna je pevnosť znížená, impregnácia živicou je slabá a medzi vrstvami sa ľahko odlupuje (ako je znázornené na nasledujúcom obrázku vľavo). Po úprave otvoreným vláknom je kúdeľ z uhlíkových vlákien vnútorne tenký, ľahký, nerovnomerne znížená konkávnosť a konvexnosť a uhol tkania je malý. Má vynikajúce vlastnosti impregnácie živicou a nie je ľahké ho odlupovať medzi vrstvami, a preto vykazuje vysoké hodnoty fyzikálnych vlastností, ako sú únavové vlastnosti (ako je znázornené na pravom obrázku nižšie). Preto po ošetrení otvoreným vláknom je modlitba vlákna menšia a môže zmierniť koncentráciu stresu.
c), nebude spôsobovať odlupovanie medzivrstvy v dôsledku priečnych trhlín.
Laminované materiály vyrobené z tradičných uhlíkových vlákien a ich textílií sú náchylné na priečne praskliny a delamináciu medzi vrstvami (ako je znázornené na ľavom obrázku nižšie); po úprave otvorenými vláknami sú lamináty pripravené s použitím tkanín z uhlíkových vlákien menej náchylné na priečne praskliny a medzilaminárne odlupovanie (ako je znázornené na pravom obrázku nižšie), čo vedie k zlepšenej únavovej pevnosti.
Vylepšená pevnosť v ťahu, ohybe a interlaminárnom šmyku CFRP laminátov s použitím tkanín s otvorenou väzbou z uhlíkových vlákien
03, Bežné produkty z otvorených vlákien z uhlíkových vlákien
3.1 Priadza z otvorených vlákien z uhlíkových vlákien
Po úprave otvoreným vláknom môžu byť kúdele z uhlíkových vlákien triedy PAN 12K-48K kontinuálne otvorené vlákna do šírky 2-40mm a podľa typu uhlíkových vlákien je rozsah šírky otvoreného vlákna tiež odlišné.
Priadza s otvoreným vláknom z uhlíkových vlákien.
3.2 Tkanina s otvoreným vláknom z uhlíkových vlákien
Uhlíkové vlákno po otvorení vlákna je možné použiť na osnovné pletenie, útkové pletenie a iné tkaniny, pričom vytvára tenšiu štruktúru ako predchádzajúce textílie z uhlíkových vlákien, zlepšuje tvarovateľnosť (impregnácia živicou) a fyzikálne vlastnosti.
Textil z uhlíkových vlákien pred a po otvorení vlákna
3.3 Predimpregnované lamináty z uhlíkových vlákien
V závislosti od aplikácie je možné spracovávať rôzne typy medzimateriálov, ako je predimpregnovaný laminát/poloimpregnovaný laminát, a možno meniť typ impregnačnej živice, ako je termosetová živica alebo termoplastická živica.
Predimpregnovaný laminát: Základný materiál pre tvarovanie z plastu vystuženého uhlíkovými vláknami (CFRP) vyrobený impregnáciou priadzí z uhlíkových vlákien alebo tkanín s otvorenými vláknami termosetovou živicou alebo termoplastickou živicou. Keďže je impregnovaný živicou, možno ho použiť na krátkodobé lisovanie za tepla.
Poloimpregnovaný: Základný formovací materiál CFRTP (termoplast vystužený uhlíkovými vláknami) vyrobený laminovaním filmu z termoplastickej živice na priadzu s otvorenými vláknami alebo tkaninu s otvorenými vláknami. Vďaka svojej pružnosti je to materiál s vysokou tvarovateľnosťou a lisovaním za tepla sa dá formovať do CFRTP.
Preložené s www.DeepL.com/Translator (bezplatná verzia)
