Ламинат композитный: Композитный SPC ламинат для кухни и не только

Содержание

Композитный SPC ламинат для кухни и не только

Содержание статьи:

Вступление

Все напольные покрытия, называемые ламинат, характеризуются двумя отличительными признаками. Структура ламината слоистая, а соединяются планки ламината замковым соединением. Именно по этим двум признаком, новый композитный SPC материал для отделки пола относится к классу ламинатов.

Что такое композитный SPC ламинат

Как правило, в названии новых инновационных материалов заложена их базовая суть. Не исключение композитный SPC ламинат. Аббревиатура SPC расшифровывается, как stone plastic composite, в переводе, каменно-пластиковый композит.

Композит означает, что данный материал состоит из двух основных материалов. Каменно-пластиковый означает, что этими материалами являются ПВХ пластик и составляющие многих камней, карбонат кальция. Они составляют 80% SPC ламинат. Дополняют композитную смесь материала различные добавки и защитные покрытия поверхности.

Для сравнения стоит вспомнить, что обычный ламинат, относится к древесно-пластиковым композитам (WPC), состоящим их смеси древесной стружки и ПВХ пластика.

Основные характеристики композитного SPC ламината

Купить композитный ламинат SPC несложно, однако перед покупкой нужно знать его базовые характеристики. По своим базовым характеристикам SPC ламинат можно поместить между ламинатом WPC и керамической плиткой.

С ламинатом он схож размерами ламелей и замковым соединением. С керамической плиткой — высокой плотностью (около 2000 кг/м3), низким коэффициентом водопоглощения (0,03%) и высоким коэффициентом теплопроводности (около 1,6 ВТ/м*К).

По сути, композитный SPC ламинат это керамическая плитка, укладываемая замковым способом.

Он водостойкий и влагостойкий, как следствие, может без опаски использоваться во влажных помещениях. Высокая теплопроводность позволяет укладывать его на систему теплых полов. Композитная смесь позволяет создавать бесчисленное множество фактур и цветов этого покрытия.

Укладка SPC ламината

Наличие замкового соединения и слово «ламинат» в названии, автоматом переносит инструкции по укладке «деревянного» ламината на ламинат каменный.

Укладка каменного ламината производится без клея, на замковых соединениях расположенных по торцу ламелей ламината. Рисунок укладки прямой или под углом.

Поверхность для укладки должна быть прочной и ровной, с допустимым отклонением не более 2 мм на погонный метр. Наличие волновых неровностей основания недопустимы.

Укладывается композитный ламинат в разбежку, то есть, со смещением торцевых замков в соседних рядах ламелей. Не рекомендовано смещение укладки менее 250-300 мм. Также не рекомендованы крайне ряды ламелей уже 9 см.

Для снижения шума, звукопоглощения и сглаживание мелких неровностей, укладывается ламинат на подложку.

Композитный SPC ламинат для кухни

Так как SPC ламинат влагостойкий, то рекомендован для укладке на кухне, без каких либо ограничений.

Еще статьи

Похожее

Использование композитов в ламинате

В мире много природных и искусственных материалов, которые находят применение в быту случайно, гораздо позже того, как они были обнаружены или изобретены. Композиты были разработаны в середине 20-го века для аэрокосмической промышленности. Сейчас они нашли применение в широком спектре продуктов: от стелс-бомбардировщиков до смарт-автомобилей, от строительства мостов до нефтяных вышек. Ламинаты также являются композитами, в которых слои из различных материалов, соединены вместе с помощью клея. Это делается с целью придания дополнительной прочности, долговечности, или какого-либо другого свойства.

Почему ламинат композитный?

Композиты, состоят из двух или более естественных или искусственных материалов, усиливающих полезные свойства друг друга и эффективно компенсирующих недостатки. Один из старейших и наиболее известных композитов, пластик, армированный стекловолокном пластик. Он сочетает в себе стеклянные волокна (которые являются сильными, но хрупкими) с гибким пластиком. В итоге получается жесткий и гибкий композитный материал. Композиты настолько сильны, что обычно используются вместо металлов, так как они в равной степени сильны, но намного легче.

Большинство композитов состоит из волокон, внедренных в другой материал. Волокна, как правило, получают из стекла, углерода, карбида кремния, или асбеста, а матрицу (второй материал) можно получить из пластика, металла, древесины или керамических материалов.

Применение композитов

Сила и легкость композитов делает их особенно привлекательными для летательных аппаратов. Применение новых материалов позволило решить такие проблемы, как растрескивание и усталость металла. Ученые утверждают, что автомобили будущего будут создаваться именно из композитов, они более безопасны, экономичны и экологичны.

Композиты все шире используются вместо металлов в станках, обеспечивая лучшую производительность, чем металлы при высоких температурах и не имея потенциально опасных недостатков — переломов и усталости. Эти материалы настолько универсальны, что в настоящее время используются даже для создания крупномасштабных строительных сооружений — мостов, нефтяных платформ и нефтепроводов.

Ламинат

Прочитав все о композитах, вы могли бы прийти к выводу, что они в реальной жизни встречаются нечасто. И вот тут вы не правы! Посмотрите внимательно на пол — скорее всего вы увидите под ногами ламинат — это особый вид композитного материала, формируемый путем склеивания двух или более слоев других материалов.

Материалы, используемые для производства напольных покрытий, имеют разные свойства и выполняют различные функции. Например, верхний слой обладает водоотталкивающей способностью, самый нижний — очень прочный, некоторые слои обеспечивают гибкость, и один из них носит чисто декоративный характер.

Ламинированные полы очень популярны, потому что они действительно великолепны в своих свойствах. В отличие от традиционного жесткого деревянного пола, ламинат, как правило, сделан из четырех слоев:

  • Верх лучших ламинированных ламелей покрывается тонким слоем прозрачного меламина, который устойчив к пятнам и царапинам.
  • Под ним, есть тонкий слой с рисунком, обеспечивающим цвет будущего пола.
  • Следующий слой обычно сделан из HDF, обеспечивающий стабильность и прочность.
  • Наконец, на основе, находится тонкий слой твердой, влагонепроницаемой пленки.

Ламинированным полам присущи все свойства композитов: они довольно прочные и гибкие, легкие и устойчивые к различным антропогенным воздействиям. Например, существуют огнестойкие и влагостойкие ламинаты, с повышенной прочностью или, наоборот, облегченные.

Композитный ламинат — что это такое?

Материалы, которые состоят из двух или более частей с различными природными свойствами называют композитными. К таким материалам относиться и композитный ламинат. Часто его еще называют «виниловым», так как в состав входит поливинилхлорид (ПВХ).

Материалы, которые состоят из двух или более частей с различными природными свойствами называют композитными. К таким материалам относиться и композитный ламинат. Часто его еще называют «виниловым», так как в состав входит поливинилхлорид (ПВХ).

Разновидности

К группе композитных ламинатов относят:

  • LVT ламинат. В переводе с английского Luxury Vinyl Tiles — роскошная виниловая плитка. Напоминает мягкий ламинат, может деформироваться, в особенности, под мебелью. Его можно и клеить, и складывать. Если у вспененный ПВХ, который составляет основу ламината, добавить стабилизаторы, он станет более твердым, но все же будет подвержен деформации, хотя и меньше.
  • Древесно-пластиковый композит (WPC). В состав входят ПВХ и древесные волокна в равном соотношении. Имеет хорошую изоляцию, слабо подвержен деформации. Но дороговат по стоимости и не подходит к «теплым полам».
  • SPC ламинат. Дословно камерно-пластиковый композит. Основа — карбонат кальция и знакомый нам ПВХ (20-30%). Имеет низкую стоимость, потому, что карбонат кальция, а иными словами – мел, стоит очень дешево. Отлично подходит к «теплым полам», имеет хорошую теплопередачу, не деформируется, экологичен.

Если вы думаете над покупкой ламината, то композитный SPC ламинат https://stone-floor.ru/ от производителя Stone Floor — одно из лучших предложений на рынке в сбалансированном среднем сегменте по цене, качеству и дизайну. Обращайтесь в данный интернет-магазин и присоединяйтесь к тысячам довольных покупателей.

Преимущества SPC ламината

Давайте детальнее рассмотрим преимущества SPC ламината и узнаем, почему же этот композитный ламинат пользуется такой популярностью.

  • Он водостойкий. Любая влажность не будет ему помехой. При желании тот ламинат можно использовать при строительстве бассейнов.
  • Благодаря составу не воспламеняется, тесть пожаробезопасный.
  • Экологически чистый – не несет никакого вреда жильцам.
  • Имеет отличную теплопроводность.
  • Износостойкий и долговечный. Очень слабо подвержен деформации от физического воздействия и солнечного света, может верно служить до 20 лет.
  • Прост в применении – вы легко и без каких либо неровностей сможете уложить ламинат любым известным способом.

Помимо этого, выбрав композитный ламинат, вы можете быть уверены не только в качестве, но и в красоте. Сейчас производиться множество расцветок и его можно подобрать под любой дизайн помещения.

что это такое, плюсы и минусы, отзывы, чем отличается от обычного

Содержание статьи

SPC или каменно-полимерный ламинат – это отдельный класс напольных покрытий со своими достоинствами и недостатками. По составу, возможно, чем-то напоминает жесткий линолеум или кварцвиниловую плитку, но по характеристикам материал существенно отличается от стандартных облицовок для пола.

Что такое «каменный ламинат»

Классическое ламинированное покрытие – многослойное. Состоит из основы (HDF-плиты), бумаги с декором и защитного износостойкого слоя. Напольный материал довольно популярен в немалой мере благодаря удачной замковой системе соединения. Но потребителей часто отпугивало отсутствие такого свойства, как водостойкость. Поэтому была разработана принципиально новая линейка отделочных материалов, которая получила название Stone polymer composite или SPC (SPS). В буквальном переводе – каменно-полимерный композит. Ламинат этой серии состоит из:

  • Высокоплотной плиты-основы, которая изготавливается из смеси винилхлоридных полимеров и карбонатно-кальциевой добавки. Последняя играет роль своеобразного каркасного элемента с армирующим и упрочняющим эффектом. На этапе горячего пресс-форминга по периметру формируется Click-система соединения. Некоторые производители (ArtStone, Alpine и другие) добавляют слой жесткой подложки с шумоизолирующими и демпферными свойствами.
  • Тонкого пласта с декоративным рисунком под древесину или природный камень. Поверхность может быть гладкой или фактурной в зависимости от коллекции. Для идеальной имитации используется фотопечать высокого разрешения.
  • Защитного оверлея толщиной до 0,55 мм, обеспечивающего износостойкость напольного покрытия. Большинство производителей использует полиуретан ультрафиолетового отверждения. Многолетняя практика его применения для линолеума, паркета и других напольных материалов доказала, что именно этот состав обеспечивает наилучшую защиту от нагрузок на истирание, сжатие и т. п.

Таким образом, каменное ламинированное покрытие представляет собой жесткий минерально-полимерный отделочный материал для пола, нарезанный планками или плитками.

Стоит отметить, что подавляющее большинство продукции изготавливается на заводах КНР, соответственно отличаются внешние параметры: коллекции декоров, типы поверхностей, наличие фаски, размеры и толщина плит. Ценовые предложения варьируются от 1300 р./м² до 2500 р./м². Более дорогая продукция, по утверждению профессиональных укладчиков, отличается хорошей геометрией, минимальным количеством брака и лучшей проработанностью декора. В частности, цветовая гамма богаче, а повторяющиеся планки встречаются реже, что позволяет собрать покрытие, почти идеально имитирующее натуральную палубную доску или паркетную «елочку».

Ламинат SPC: плюсы и минусы

Минерально-полимерное напольное покрытие взяло все самое лучшее от ламинированного паркета, линолеума и даже керамической плитки.

В достоинствах:

  1. Высокая прочность и жесткость, благодаря которой композитный ламинат можно укладывать в помещениях с интенсивной проходимостью или тяжелой мебелью.
  2. Класс износостойкости – до 43. То есть покрытие можно использовать как в жилых, так и общественных помещениях различного назначения.
  3. Почти идеально водо- и влагостойкий, что позволяет применять покрытие для кухни, прихожей, столовой, балкона и даже ванны. Коэффициент водопоглощения согласно испытаниям при полном погружении составил всего 0,03%.

  1. Широкое разнообразие декоров и структур поверхности.
  2. Высокий коэффициент сопротивления скольжению – R9, что соответствует углу наклона до 9º. Данный показатель считается критерием эксплуатационной безопасности, поэтому семьям с детьми, а также людям с ограниченными возможностями не стоит им пренебрегать.
  3. Малая толщина плит (3-7 мм) сохраняет высоту стен, поэтому не придется беспокоиться о совместимости с керамогранитом или линолеумом.
  4. Стабильная геометрия линейных размеров – менее 0,002% при температурных перепадах. Благодаря столь малому коэффициенту расширения производители смело заявили о возможности беспороговой укладки в помещениях площадью до 600 кв. м. Однако, профессиональные мастера рекомендуют избегать подобных экспериментов, так как возможны последствия в виде постоянного скрипа, вздутия отдельных планок и прочего.
  5. Несложный монтаж бесклеевым способом. Фиксация на эластичный клей допускается в коммерческих помещениях с высоким уровнем эксплуатационных нагрузок.

ВАЖНО! Для монтажа производители рекомендуют не использовать подложку вовсе, либо, в случае крайней необходимости, применять узкоспециализированный жесткий подстилающий слой толщиной не более 1-1,5 мм.

  1. Совместимость с «теплыми полами». Оптимальный вариант – укладывать покрытие на инфракрасные пленочные маты или водяные системы подогрева, интегрированные в стяжку.
  2. Простота в уходе. Для удаления грязи и пыли нужна только чистая вода и МОП-насадка для швабры. Любые виды пятен, включая маркеры, соки, легко удаляются с поверхности обычными моющими средствами. Для особо сложных пятен допускается применением пятновыводителей или специальных средств бытовой химии.
  3. Экологичность. Эмиссия вредных веществ соответствует классу Е1.
  4. Длительный срок службы – до 20 лет.

 ФАКТ! Заявленный производителем 20 или даже 25-летний период эксплуатации пока не проверен временем, так как SPC-пол появился фактически только с 2014 года.

Перечислим недостатки минерального покрытия:

  1. Высокая цена – от 1500 р./м² без учета стоимости укладки и сопутствующих материалов.
  2. Средний класс пожароопасности. SPC присвоена категория пожарной опасности КМ2, то есть умеренно пожароопасный уровень, максимально допустимый для строительно-отделочных материалов. Ламинат умеренно воспламеняемый, малотоксичный, не способствует распространению пламени.
  3. Приличный расход при укладке «елочкой» — не менее 15% потребуется приобрести в запас.
  4. Немалый вес – до 2 кг в одной планке, площадь которой, как правило, не превышает 0,20 м². Для сравнения: масса доски обычного ламината в зависимости от габаритов варьируется от 1,4 до 2,7 кг.
  5. Высокий уровень шума, издаваемый полом при эксплуатации. Обратная сторона плотности и прочности – своеобразный эффект резонанса. При ходьбе по собранному покрытию слышен гулкий звук, что сильно будет мешать как соседям снизу, так и владельцам квартиры. Исправить ситуацию помогут специальные системы звукопоглощения, но это – дополнительные траты.

Таким образом, SPC – это относительно новый отделочный материал, у которого есть весомые для некоторых покупателей минусы. Однако большое количество достоинств, на наш взгляд, с лихвой искупает все недостатки минерального ламината.

Рейтинг производителей ламината SPC

Вам интересен каменный ламинированный пол, но вы не можете определиться с брендом покупки? Предлагаем ознакомиться с нашим топ-листом производителей каменно-полимерного ламината, который, надеемся, поможет вам с выбором. Рейтинг составлен на основании характеристик предлагаемой продукции и отзывов покупателей.

Fargo

Китайский бренд предлагает инновационный и, по утверждению производителя, сверхпрочный пол с высоким содержанием минеральных частиц – до 75%. Помимо этого, в преимуществах каменно-полимерной плитки от Фарго:

  • Коллекции в двух классах износостойкости 32/41 и 33/42.
  • Цена – от 1590 р./м².
  • Пласт PU-оверлея – от 0,3 до 0,5 мм.
  • Разнообразие размеров планок: ширина – от 13 до 30 см, длина – от 60 до 152 см, толщина – 3,5 и 4 мм.
  • Фаска/микрофаска – имеется с 4 сторон, глубина варьируется в зависимости от коллекции.
  • Цветовая гамма – богатая, включающая более 400 каменных и древесных декоров с синхротиснением.
  • Замковая система — Click System
  • Возможные вариации укладки: палубная, диагональная, «елочка», комбинированная.
  • Совместимость с системами подогрева пола – полная, температурой до +42°.
  • Срок службы – до 25 лет.
  • Опции: в комплект предлагаются кварцевый плинтус высотой 8 см в широкой палитре декоров и подложки специализированные из ЭППС и пробки.

Но, пожалуй, главное достоинство ламината – наличие целого пакета сертификатов, подтверждающих безопасность покрытия. Каменный пол от Фарго соответствует физико-гигиеническим, токсикологическим, санитарно-эпидемиологическим и радиологическим нормам РФ, а также техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности (ФЗ от 22.02.2008 г. №123-ФЗ).

Таким образом, полимерный пол от Фарго – это вполне безопасное, водостойкое покрытие для жилых и коммерческих помещений. Отзывы о Fargo в основной массе положительные, хотя и не без «шероховатостей».

«Выбирали пол на летнюю веранду. Нам обязательно нужна была в характеристиках совместимость с системой подогрева пола и водостойкость. Выбор пал на кварцевый ламинат Fargo, мы им очень довольны! Во-первых, линейка цветов большая, прекрасный эстетический вид. Во-вторых, легко собирается, быстро и безопасно нагревается. В-третьих, абсолютно не боится воды, я мою его во время генеральной уборки прям из шланга».

Белла, Саратов.

«Приобрел ламинат Рефлор Фарго цвет Дуб Южная Ночь для пола в своем небольшом кафе. Дизайн красивый, очень хорошо подошел к интерьеру, плитки твердые, мастера собрали быстро даже с учетом особенностей помещения. Из недостатков сразу отметил гул, который он издает при ходьбе. Через месяц эксплуатации местами появились небольшие царапины, как их убрать – не нашел. Испытание жидкостями и едой прошел на ура».

Степан, Новосибирск

Aquamax

Основное отличие кальциево-полимерного пола Аквамакс от стандартной виниловой плитки – в его жесткости. По заявлению производителя, плотность планок достигает 2100 кг/м³. Этот показатель почти сравним с керамогранитом, чей коэффициент в среднем составляет 2400 кг/м³.

Ламинированный пол Aquamax имеет широкую сферу применения – от жилых до общественных помещений. Все благодаря целому набору достоинств:

  • В ассортименте 2 коллекции 33/43 класса стойкости к истиранию.
  • По периметру имеется замковая система Uniсlic, прекрасно зарекомендовавшая себя для работы как в типовых комнатах, так и в помещениях со сложной геометрией.
  • Толщина планок – 4 мм, длина – 1,22 м.
  • Цена – от 1650 р./м².
  • Фаска 4V-Groove.
  • Декоры – под дерево с имитацией структуры натурального массива.
  • Простой монтаж в вариациях под палубную доску, «елочку».
  • Допускается укладка на водяные и пленочные системы подогрева пола.
  • Срок службы – до 25 лет.

Полимерный ламинат Аквамакс полностью оправдывает свое название – он действительно водостойкий. И это оценили покупатели.

«Решили заменить линолеум в квартире на что-то другое, более современное. Остановились на SPC Aquamax — привлекли характеристики, особенно в части водостойкости и прочности. Для кухни и прихожей – самое то. Выглядит круто — под дерево, приятно ходить. В уходе ничего сложного, следы от резины, обуви и другие отмываются быстро».

Леонид, Санкт-Петербург.

«Для кухни выбрал очень светлый полимерно-кальциевый ламинат Дуб Беллини от Аквамакс. Укладывал сам, справился за 3 вечера. Покрытие удобно монтировать, механический замок — супер, технология – элементарная! Цвет, конечно, выбрал рискованный для кухни, все-таки пятна и прочие неприятности здесь – не редкость. Но, поверьте, практика показала, что несмотря ни на что цвет очень практичный. Хотя в местах интенсивного движения стульями появились небольшие царапинки на полу».

Артем, Москва.

Planker

Под брендом Планкер выпускаются традиционные представители класса каменных ламинированных полов. Соответственно серия обладает всеми характеристиками и плюсами, в том числе высокая прочность, водостойкость, бесклеевая укладка и совместимость с системами подогрева пола.

В российских строительных магазинах Planker представлен в трех коллекциях:

  • Rockwood – ламинат 33 класса с ярко выраженными цветовыми переходами для создания интересного, динамичного интерьера. Имеется 4-стороння фаска, габариты изделия – 122*15*0,4 см.
  • Elegant Line – однополосная доска нейтральных и выбеленных тонов. Класс износостойкости – 43, размеры планок – 1,22*0,128*0,04 м.
  • Strong Line – «шведские» оттенки с характерным доминированием серого и нарочито выраженными признаками состаривания. Эта серия выпускается в тех же габаритах, что и предыдущая коллекция, присвоенный класс стойкости к истиранию – 43.

Стоимость продукции начинается от 1500 р./м², заявленный производителем срок службы – 20 лет.

«Около полугода назад купил ламинат Planker Дуб эффект в новостройку. Собирается легко и быстро, даже если практически нет опыта. Хороший дизайн, стыки аккуратные. Не слишком скользкий, если мебель вроде диванов или шкафа не таскать по полу волоком – никаких царапин и потертостей. Минусы – немалая цена и запах (со временем выветрился). В целом очень рад приобретению».

Иван, Самара.

«Долго советовались с друзьями, знакомыми, ездили по магазинам – выбирали. Даже читали отзывы и смотрели на YouTube ролики с рекомендациями. В итоге остановились на виниловом ламинате Планкер Дуб Янтарь. Устроила цветовая гамма, цена, водостойкость и простота в укладке. Однако оказалось, что при ходьбе он немного шумный, а возле ножек дивана уже появились царапины. Будем клеить фетровые набойки».

Елена, Москва.

RespectFloor

Завершающий в рейтинге, но далеко не последний по значению – композитный ламинированный пол на кальциево-полимерной основе под брендом Respect. Производитель позиционирует свою продукцию как прочную и безопасную. Отметим ее преимущества:

  • Неплохой выбор декоров под дерево со структурным тиснением в 43 классе износостойкости.
  • Широкие планки: 122*18*5 мм.
  • Запатентованные замки Uniclic (разработка Quick Step), которые можно как защелкивать под углом, так и соединять подбиванием.
  • Цена – от 1990 р./м².
  • Наличие V-образной фаски по периметру.
  • Укладка на системы «теплые полы».
  • Опция: интегрированная подложка IXPE толщиной 1 мм со звукопоглощающими свойствами.
  • Срок службы – в жилых помещениях до 20 лет, в коммерческих зонах – до 15.

Конечно, ассортимент дизайнов Respect не слишком богатый, но отечественные покупатели уже успели оценить его эстетичность и прочность.

«По совету продавца приобрел каменно-виниловый ламинат Респект Дуб Табак для беспороговой укладки в квартире. Мастерам понравилось, собирать его несложно, замки отличные, легко защелкиваются. Эстетический вид замечательный, приятный на ощупь, не холодный. Прошло уже несколько месяцев – немного гулкий, зато не боится механических повреждений и воды».

Виталий, Москва.

«Долго выбирали ламинированный пол в кухню и прихожую. Остановили выбор на виниловом ламинате Respect. Он очень прочный, легко монтируется, удобная подложка, не боится совершенно воды, тёплый на ощупь. Из минусов: высокая цена, под него нужны просто идеальные полы, а на все ножки мебели, включая стулья, требуются фетровые накладки».

Ольга, Волгоград.

Заключение

Минерально-виниловый ламинат – это микс ламинированного паркета с кварцвиниловой плиткой. Материал перспективен, практичен, хотя требует некоторой доработки и расширения декоративной линейки. На наш взгляд, в будущем может стать неплохой альтернативой напольному керамограниту и даже отдельным стеновым материалам, таким как керамическая плитка, вагонка, ПВХ-панели.

 

Совет! Если вам нужны мастера по ремонту пола, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России. Без вашего желания никто не увидит ваш номер телефона и не сможет вам позвонить, пока вы сами не откроете свой номер конкретному специалисту.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Самое читаемое

Деревянный премиум композитный ламинат Inspiring Collections

О продукте и поставщиках:
С участием. композитный ламинат, вы можете сделать пол в доме деревянным, фактически не используя дерево, а это означает, что он более экологичен, не говоря уже о том, что ваш дом будет иметь изысканный вид. Эти. композитный ламинат предназначены для длительного использования, а их универсальность и сила в совокупности делают их очень востребованным вариантом для многих. Вы можете на досуге выбирать из огромного выбора продуктов на Alibaba.com, не выходя из дома. 

композитный ламинат включает ламинирование многослойного синтетического пола, которое повторяет внешний вид деревянной поверхности с помощью аппликационного слоя под защитный слой. Сердцевина изготовлена из древесноволокнистых плит и меламиновой смолы. Здесь в основном два типа напольных покрытий: пластиковый ламинат и ламинированный паркет. Крайне важно, покупая напольное покрытие, выбирать толщину и ширину пола, которые соответствуют вашим предпочтениям. Было бы лучше, если бы вы также посмотрели на AC или критерии истирания, чтобы указать на устойчивость покрытия к нормальному износу. Он варьируется от AC1 до AC5, более высокие рейтинги означают большую защиту от износа.

Вы обязательно получите это на Alibaba.com. композитный ламинат элегантные и стильные, благодаря которым ваш дом будет выглядеть наилучшим образом. Их установка дает несколько преимуществ, например, быстрый процесс установки, который вы можете выполнить самостоятельно. Они доступны по цене и долговечны по сравнению с паркетом, но при этом являются экологически чистыми, и в целом их довольно легко обслуживать и чистить.

Независимо от типа. композитный ламинат вы присматриваете, вы получите их здесь по очень доступным ценам. Эти продукты продаются сертифицированными продавцами, которые гарантируют беспроблемный процесс покупок. Чтобы найти оптимальное решение для всех ваших потребностей, не ищите ничего, кроме Alibaba.com, и получите услуги премиум-класса.

Каменный SPC ламинат и плитка

Мы выражаем вам благодарность за интерес, проявленный к нашей продукции. Мы понимаем, что водостойкий SPC ламинат и плитка Stone Floor на каменно-полимерной основе — это новый продукт на российском рынке, и еще очень и очень мало людей знакомы с теми его эксплуатационными параметрами, которые выделяют его из общего ряда всем знакомых традиционных замковых покрытий.

В первую очередь, это безусловная влагостойкость, высокая плотность камня, приятные тепловые ощущения, наивысший уровень экологичности и звукоизоляционные параметры. Все эти свойства выделяют Stone Floor из общего ряда и позволяют использовать его на кухне, в ванной, в жилых и офисных помещениях.

Выражаем искреннюю признательность тем людям, которые откликнулись на нашу просьбу и оставили свои краткие отзывы, рекомендации и поделились ощущениями, фотографиями и видео обзорами. Уже сегодня с вашими рассказами и постами знакомятся сотни людей в день, и это, безусловно, помогает им принять решение в выборе уже своего напольного покрытия при ремонте дома или квартиры. Ниже мы предлагаем ознакомиться с уже собранным нами материалом. Обещаем пополнять нашу коллекцию откликов на spc полы по мере поступления новой информации.

Ниже мы предлагаем ознакомиться с уже собранным нами материалом. Обещаем пополнять нашу коллекцию по мере поступления новой информации.

 

Виниловый и композитный пол. Что такое LVT, WPC, SPC, Rigid

 В то время, когда в Украине только растут продажи ламинированных полов, в западной Европе, да и в целом в мире, все большей популярностью пользуются водостойкие напольные покрытия нового поколения. Развитие идет как в направлении винилового пола, так и более нового композитного. При этом стоит обратить внимание, что композитный пол является улучшением виниловых покрытий по некоторым характеристикам (хотя есть и минусы). В магазинах и интернете все чаще встречаются сокращения LVT, SPC, WPC, Rigid Core. Что это такое и в чем преимущества данных напольных покрытий мы разберем в нашем небольшом обзоре водостойких полов.

Виниловые полы LVT

  Виниловая плитка LVT или виниловый ламинат растут в представленности и улучшают свои свойства год от года. Сокращение LVT (Luxury Vinyl Tile) расшифровывается как виниловая плитка высокого качества, и «плитка» здесь относится к форме покрытия. Существует также формат планками, как в ламинате, и тогда сокращение меняется на LVP (Luxury Vinyl Planks). Но в большинстве случаев для удобства используется одна аббревиатура LVT. При этом в Украине, как и части других стран, вместо сокращения LVT чаще используется название кварц-винил (мы будем использовать терминологию производителей).

  Важный показатель что это будущее напольных покрытий, то что все крупные производители ламината уже выпускают виниловые полы (Quick Step, Krono Original, Wineo, Classen, Tarkett, Balterio и др.). При этом есть производители виниловой плитки, которые не занимаются ламинатом или паркетом: IVC, Vinilam, LG, Grabo, Forbo, ADO и другие.

  Многие путают LVT покрытия с обычной пвх плиткой или даже линолеумом. Тот же линолеум производится из вспененного ПВХ с низкой плотностью. Также отличие современного винилового пола в отсутствии вредных пластификаторов и добавок. Все европейские производители прошли тесты на экологичность и получили сертификацию на использование данного покрытия в больницах, школах и других общественных помещениях. На солнце данное покрытие не выделяет вредных веществ и не пахнет. Структура и качество материала не позволяют образовываться на нем грибку, он не гниет и легко очищается.

  Также Luxury (дорогой, элитный) в названии материала относится не только к качеству, но и к внешнему виду виниловой плитки. Большой выбор декоров под камень и дерево дополняется структурой, которая тактильно напоминает камень или срез дерева. В соединении с фасками данный вид покрытий для пола все ближе в имитации дерева к ламинату и скоро сможет предоставить такой же огромный выбор.

  Основные преимущества виниловых полов

  • 100% водостойкость всего материала
  • защитный слой обеспечивает высокую сопротивляемость повреждениям
  • экологичность и безвредность
  • тихий материал, комфортный при ходьбе
  • хорошая теплопроводность для теплого пола
  • небольшое расширение материала: отлично подходит для больших помещений, теплого пола и при перепадах температур
  • вариации как с замком так и клеем

Твердые Rigid винилы 

 Минус виниловых полов это его мягкость. Характеристика влияет на расширение и крепость замка на разрыв. Поэтому производители улучшили LVT за счет состава и большего количества слоев. Более твердый виниловый пол обозначается Rigid (либо иногда инженерный винил). Данный вид виниловых полов не только крепче на разрыв замка, но и обычно более тихие и комфортные за счет дополнительных слоев (акустические, смягчающие). Rigid LVT производится такими брендами как Quick Step, Balterio, Pergo, Berry Alloc, IVC и др.

Композитные полы WPC, SPC

  Композитный пол (WPC, SPC) — это еще более новое напольное покрытие. Основное его преимущество в совмещении положительных качеств нескольких материалов. По сути, это ответвление виниловых полов, где более жесткое основание-ядро (часто обозначается Rigid Core) и основной материал не винил. Также если обычный LVT или Rigid LVT являются гетерогенными (многослойными) покрытиями (несколько слоев винила, стекловолокно и т.д.), то SPC и WPC пол — это однородная смесь (гомогенный пол).

 Два подвида композитных полов как раз и различаются одним из основных материалов для производства. WPC (Wood Plastic Composit) пол  — это соединение дерева (деревянной муки) с винилом и другими материалами. При этом SPC (Stone Plastic Composit) — это напольное покрытие состоящее из камня (известняка) в соединении с винилом в соотношении примерно 80% минерала и 20% пвх. Но иногда используется не только известняк, а более крепкие минералы. К примеру, немецкий производитель Falquon использует мраморную пудру в своей SPC плите e.marble.

 Также абреаветура SPC обозначает Solid Polymer Core, то есть цельное полимерное ядро. У немецкого производителя Classen SPC состоит из собственного полимерного материала Ceramin на основе полиетилена. Это делает его не только экологичней и легче, но и более крепким (цельный материал).

 

В 2019 году композитный пол (SPC) Rocko Vinyl запустил крупнейший производитель ламината в мире группа компаний Кроноспан, а также польская компания Arbiton, турецкий производитель ADO и другие.

 Сравнение SPC и WPC

 Различия между SPC и WPC полом происходят из-за разницы в основном материале для производства. SPC более плотное напольное покрытие.

Преимущества SPC:

  • выдерживает больше нагрузки и удары тяжелых предметов
  • практически не расширяется. Подходит лучше к теплому полу и сменам температуры
  • более тонкий

К недостаткам этого покрытия стоит отнести меньший комфорт при ходьбе (больше стучит чем LVT), более грубую поверхность (не такой приятный на ощупь) и возможность выгибания. Также легче сколоть замок при транспортировке и укладке.

Преимущества WPC:

  • более легкий
  • тихий при ходьбе
  • мягкий и теплый на ощупь

При этом недостатки это большее расширение от температур, меньше стойкость к ударам, больше толщина и выше вероятность расслоения.

Сравнительные характеристики SPC, WPC, RigidVinyl, LVT

Характеристика SPC WPC Rigid Vinyl Винил замковой Винил клеевой
Износостойкость Коммерческое и бытовое применение, максимальный 43 класс
Водостойкость 100%
Укладка Замковые соединения Укладка на клей для ПВХ
Теплый пол, рекоменд. t °С  нагрева 26-28 26-28
Применение подложки Необходимо Опционально Не применяется
Эластичность Жесткое основание Эластичный пол
Дизайны Декоры под дерево или натуральный камень, тиснение
Допуск перепадов основания До 5 мм на 2 п. м До 2-3 мм на 2-3 п. м
Беспороговая укладка До 400 м2 До 200 м2 Без ограничений
Плотность 2000 кг/м3 1050 кг/м3 1800 кг/м3 1750-1780 кг/м3
Линейное расширение при t=80°С 0,05% 0,15% 0,10%

 

 В любом случае при выборе винила или композитного пола обращайте внимание на бренд и страну производства чтобы быть увереными в заявленных характеристиках. Китайские производители выдумывают собственные классы (к примеру 55 которого не существует), а не придерживаются даже минимальных европейских требований к качеству и экологичности материала. Мы всегда рады проконсультировать вас!

Композитный ламинат — обзор

Композитный ламинат специально разработан для обеспечения заданных свойств жесткости в продольном и внеосевом направлениях за счет сочетания осевых и внеосевых слоев. Когда они подвергаются квазистатической нагрузке, матрица обычно сначала выходит из строя, что приводит к образованию микротрещин. Поскольку эти микротрещины нестабильны по своей природе, они быстро растут, охватывая толщину и ширину слоев поперек направления нагрузки. При дальнейшем увеличении приложенной нагрузки больше таких трещин появляется в поперечных слоях, образуя массив почти параллельных (по толщине и ширине пластинки), одинакового размера и равноудаленных поверхностей трещин.Следовательно, их можно рассматривать как полностью выращенных . Для механики повреждений рост трещины отдельного слоя не очень важен; вместо этого увеличение их плотности по мере того, как к композитному слоистому материалу прилагаются дополнительные нагрузки, вызывает особую озабоченность, поскольку эти трещины снижают общую жесткость композитной структуры. Из-за их равного размера, почти равномерного расстояния и одинаковой ориентации трещины в слоях могут рассматриваться как самоподобных , что позволяет формулировать краевые задачи, которые в некоторых случаях можно решать аналитически, или значительно упрощаются для численных решений.Этот процесс растрескивания слоя для типичного многослойного композитного материала показан на Рисунке 8.1. Трещины в слое могут быть экспериментально обнаружены и проанализированы с помощью различных методов, таких как копирование кромок, акустическая эмиссия, рентгеновская радиография, ультразвуковое C-сканирование и рамановская спектроскопия (подробнее см. Talreja and Singh, 2012).

Рисунок 8.1. Типичная кривая развития повреждений при растрескивании слоев композитных ламинатов. Первоначально микротрещины возникают из-за разрушения матрицы и быстро разрастаются по толщине и ширине поперечного слоя (этап I).При дальнейшем нагружении в этих слоях появляется все больше и больше трещин, образующих периодический массив (стадия II). Когда достигается достаточная плотность трещин, поля напряжений соседних трещин взаимодействуют и снижают скорость увеличения плотности трещин, которая в конечном итоге приближается к состоянию насыщения (стадия III).

В этой главе кратко излагаются основные модели для прогнозирования возникновения и развития повреждений в виде внеосевых трещин в слоистых композитных материалах. В следующем разделе мы опишем аналитические модели для прогнозирования эволюции растрескивания матрицы в слоистых материалах с поперечным слоем.В разделе 8.3 будет описан энергетический подход, применимый к случаю растрескивания многонаправленных ламинатов. Статистические аспекты зарождения и развития трещин будут описаны в разделе 8.4. Далее будет рассмотрено развитие повреждений при усталостной нагрузке. Наконец, мы обсудим некоторые открытые проблемы в прогнозировании развития ущерба и наметим ожидаемые будущие тенденции.

Композиционные материалы: простое введение

Один плюс один равно трем — это именно та математика, которая делает смысл, если вы ученый-материаловед, особенно тот, кто работает с композиты (сокращенное название композиционных материалов). Соединить два полезных материала в композит и что вы получаете третий, несколько иной материал, который в некотором смысле превосходит (может быть, сильнее или лучше переносит тепло), чем любой из оригинальные компоненты: другими словами, это больше, чем сумма его части.

Композиты

могут показаться немного «технически» и незнакомые, но они чрезвычайно распространены в окружающем нас мире.Летучие мыши для мячей (теннисные ракетки, клюшки для гольфа и хоккейные клюшки) часто из них делают. Машины, самолеты и лодки производятся уже давно. из композитов, таких как стекловолокно, потому что они легче, чем металлы, но часто такие же прочные. И если вы думаете, что композиты звучат суперсовременный, подумайте еще раз: бетон, дерево и кость — все это композит материалы. Ламинат — это композит, в котором слои различные материалы склеиваются вместе с помощью клея, чтобы прочность, долговечность или другое преимущество.

Фото: Испытания композитных материалов на борту. Миссия космического челнока STS-32, 1990 год. Фото любезно предоставлено НАСА. Коллекция цифровых изображений.

Что такое композиты?

Фото: Простая модель композита. Я использовал слои липкой пластиковой застежки (Blu-Tack) в качестве матрицы и спичек в качестве волокон, так что это (грубо говоря) своего рода композит с полимерной матрицей. Было бы легко превратить это в научный эксперимент: создайте себе большой образец такого композита, а затем сравните его свойства со свойствами материалов, из которых вы его сделали.

Композит получают путем объединения двух или более других материалов, так что они улучшают друг друга, но сохраняют отличные и отдельные идентичности в конечный продукт. Таким образом, композит — это не соединение (где атомы или молекулы соединяются химически, чтобы сделать что-то совершенно разные), смесь (где один материал смешивается с другой) или раствор (где что-то вроде соли растворяется в воде и фактически исчезает). Композит — это что-то вроде бетона, где между цементом расставлены камни разного размера.Железобетон также является композитным. из стальной арматуры стержни, помещенные внутри влажного бетона, что, по сути, делает его композит из композита. Стекловолокно — это смесь крошечного стекла. черепки вклеены внутрь пластиком. В бетоне, железобетоне и стекловолокно, оригинальные ингредиенты все еще легко обнаружить в окончательный материал. Так что в бетоне часто можно увидеть камни в цемент — они не исчезают и не растворяются.

Зачем нужны композиты?

По крайней мере, в одном важном отношении композит должен быть лучше, чем материалы, из которых он сделан — иначе в этом нет никакого смысла.Что касается бетона, то он очень прочный, если использовать его в вертикальные балки, способные выдержать вес здания или сооружения надавливание — другими словами, если вы используете его сжатым (в сжатие ). Но он довольно слабый и имеет тенденцию изгибаться, а затем ломаться, если вы используете он горизонтально там, где он растянут (в натяжение ). Это очевидно, будет серьезной проблемой в здании, в котором много горизонтальные балки. Отличное решение — залить мокрым бетоном плотные стальные стержни (называемые арматурными стержнями), так что они образуют композит материал называется железобетон .Сталь тянет за бетон и останавливает его разрыв, когда он находится в напряжении, в то время как бетон защищает сталь от ржавчины и гниения. Что мы в итоге получаем композитный материал, который хорошо работает как при растяжении , так и при сжатие.

Дополнительная прочность является наиболее частой причиной изготовления композитных материалов, но это не единственный. Иногда мы хотим улучшить материал в другом способ. Например, нам может понадобиться деталь самолета с большей утомляемостью. сопротивление, чем мы получили бы от металла, поэтому он не ломается (как скрепка), когда она неоднократно напрягалась и деформировалась в полете.Или нам может понадобиться часть двигателя, способная выдержать более высокие температуры чем обычная керамика. Возможно, нам понадобится жесткий и жесткий пластик. прочный, но при этом легкий, или такой, который может переносить тепло и электричество лучше обычного пластика (что-то с улучшенным другими словами, теплопроводность и электропроводность). Композиты могут помочь нам во всех этих ситуациях.

Фото: В самолетах-невидимках F117 Nighthawk использовались продуманная конструкция и композитные материалы, позволяющие избежать обнаружения радаром.Изображение Лэнса Ченга любезно предоставлено ВВС США.

Как изготавливаются композиты?

Композиты обычно изготавливаются из двух основных материалов (хотя есть могут быть и другие добавки): есть «фоновый» материал называется матрицей (или фазой матрицы), и к ней мы добавляем , преобразуя материал называется арматурой (или армирующей фазой). Хотя мы склонны думать, что арматура состоит из волокон (например, стекловолокна), это не всегда так.В железобетоне «волокна» крупногабаритные скрученные стальные стержни; в стекловолокне они крошечные усы стекла. Иногда арматуру делают из гранул, частицы или усы, но он также может быть сложен текстиль.

Способ расположения частиц арматуры в матрица определяет, имеет ли композит такой же механический свойства во всех направлениях (изотропные) или разные свойства в разнонаправленные (анизотропные). Все волокна направлены в одну сторону сделает композит анизотропным: он будет сильнее в одном направлении чем другой (именно то, что мы видим в лесу).С другой стороны, частицы, усы или волокна, случайно ориентированные в композите, будут стремиться сделать его одинаково сильны во всех направлениях.

Какую бы форму оно ни принимало, задача армирования — выдерживать силы, воздействующие на материал. (добавляя силы или помогая остановить трещины и усталость), а Работа матрицы заключается в том, чтобы плотно закрепить арматуру на месте (чтобы она не ослабевает) и защищает (от жары, воды и др. ущерб окружающей среде).

Artwork: Анизотропные материалы (слева), волокна которых направлены одинаково, будут иметь разные свойства, когда напряжение формируется в разных направлениях.Изотропные материалы (справа) со случайно направленными волокнами будут иметь одни и те же свойства, в каком бы направлении они ни находились.

Виды композитов

Природные композиты

Когда мы говорим о композитах, мы часто имеем в виду прочные, легкие, ультрасовременные материалы, тщательно разработанные для конкретных применений в таких вещах, как космические ракеты и реактивные самолеты, но глядя на вещи с такой точки зрения, слишком легко забыть о природных композитных материалах, которые были всегда.Дерево — это композит, сделанный из волокна целлюлозы (армирование), растущие внутри лигнина (матрицы изготовлены из органических полимеров на углеродной основе). Кость — еще один вековой композит, в котором волокна коллагена укрепляют матрицу гидроксиапатит (кристаллический минерал на основе кальция). И даже композиты, созданные человеком, не обязательно являются высокотехнологичными и современными. Конкретный и кирпич (сделанный из глины или глины, армированной соломой) — два примеры композитов, изобретенных людьми, которые были в повсеместное использование на протяжении тысячелетий.

Классические композиты

Первым современным композитным материалом был стекловолокно (первоначально пишется «фибреглас» и теперь обычно называется стекловолокном армированный пластик, стеклопластик или стеклопластик), датируемый 1930-ми годами. В эти дни, Стеклопластик обычно выпускается в виде лент, которые можно наклеивать на поверхность. пресс-формы. Пластиковая подкладка — это матрица, удерживающая стекловолокно на месте, но именно волокна обеспечивают большую часть прочности материала. В то время как пластик (по определению) относительно мягкий и гибкий, стекло — сильный, но хрупкий.Соедините их вместе, и вы получите сильную, прочный материал, подходящий для таких вещей, как кузова автомобилей или лодок, легче металлов или сплавы, которые вы могли бы использовать в противном случае, и не подверженные ржавчине. Пластик, армированный углеродным волокном (CRFP или CRP) похож на стеклопластик, но использует углеродные волокна вместо стеклянных.

Фото: Умные автомобили — это легкие, составные автомобили. Стальная защитная оболочка скрепляет множество различных деталей и панелей, в основном из пластика, в том числе полипропилен (PP), поливинилбутираль (PVB), поликарбонат (PC), и полиэтилентерефталат (ПЭТ).Как и на большинстве автомобилей, «резиновые» шины на самом деле композиты из резины и многих других материалов, таких как диоксид кремния.

Современные композиты

Современные передовые композиты основаны на металле или пластике. (полимерный), или керамический. Это дает нам три основных типа современных композитные материалы: композиты с металлической матрицей (MMC), композиты с полимерной матрицей (PMC) и композиты с керамической матрицей (CMC).

Композиты с металлической матрицей (MMC)

Они имеют матрицу из легкого металла, например алюминиевый или магниевый сплав, усиленный керамикой или углеродом волокна.Примеры включают алюминий, армированный карбидом кремния, и сплав меди и никель, армированный графеном (разновидность углерод), что делает металлы в несколько сотен раз прочнее, чем они будут сами по себе. ГМК прочные, жесткие, износостойкие, устойчивы к ржавчине и относительно легкие, но, как правило, дороги и труднее работать. Они популярны в аэрокосмической отрасли (в таких вещах, как реактивные двигатели), военного назначения (нитрид стали-бора используется для усиление танков), автомобилестроение (поршни дизельных двигателей), и режущие инструменты.

Композиты с керамической матрицей (CMC)

Как следует из названия, в них используется керамический материал (например, боросиликатное стекло) в качестве фоновой матрицы, с углеродом или керамикой волокна (например, карбид кремния), усиливающие и помогающие преодолеть ключевую слабость обычной керамики (ее хрупкость и так называемая низкая «трещиностойкость»). Примеры включают карбид кремния (C / SiC), армированный углеродным волокном, и кремний карбид кремния, армированный карбидом (SiC / SiC). Первоначально разработанный для аэрокосмического и военного применения, где легкость и высокотемпературные характеристики действительно важны (например, газовые турбины, выхлопные сопла реактивных двигателей), также нашли применение КМЦ в автомобильных тормозах и сцеплениях, подшипниках, теплообменники и ядерные реакторы.Поскольку CMC обычно используются для высокотемпературные применения, полимерные волокна и обычные стекловолокно с низкой температурой плавления обычно не используется в качестве армирующего материала.

Композиты с полимерной матрицей (PMC)

Композиты с полимерной матрицей (PMC), такие как GRP, снова отличаются. В то время как волокна в CMC делают их более жесткими и менее хрупкими, в PMC керамические или углеродные волокна добавляют прочности и жесткости фон пластик. В PMC пластиковая матрица может быть либо термопласт (тот, который можно размягчить и изменить при нагревании), например полиамид или термореактивный пластик («термореактивный» — тот, который сохраняет свою форму после изготовления, даже при повторном нагреве), например эпоксидной смолой.Вообще говоря, ЧВК на основе термореактивных пластмассы лучше переносят высокие температуры и воздействие растворителей чем на термопластах, но они не такие жесткие; они также занимают больше времени, чтобы сделать (из-за необходимого времени для «отверждения») и менее подходят для быстрого, дешевого и массового производства. Как мы только что видели, легкость, жесткость, прочность и коррозионная стойкость делают PMC на основе термореактивных пластмасс, таких как стекловолокно, отличным материалом для деталей автомобилей, лодок и самолетов.Они также широко используются в спортивных товарах (например, теннисные ракетки, клюшки для гольфа, сноуборды и лыжи). Хотя PMC на основе эпоксидной смолы (термореактивных) широко распространены используемые в авиакосмической промышленности, ЧВК на основе термопласта, способные выжить высокие температуры также становятся все более важными в таких областях применения.

Композиты будущего

Фото: Нанокомпозит: Типичный Этот коричневый порошок, N-CAS (нанокомпозитный абсорбирующий растворитель), представляет собой пример PMC (композит с полимерной матрицей), предназначенный для удаления ядовитого мышьяка из питьевой воды.Это сделано путем встраивания наночастиц оксида металла, который поглощает мышьяк, в полимерной матрице. Фотография любезно предоставлена ​​Национальной лабораторией Айдахо и Министерством энергетики США.

Многие текущие исследования сосредоточены на улучшении композитов путем используя волокна примерно в 1000 раз меньше, что дает намного больше энергии. Эти так называемые нанокомпозиты — это пример нанотехнологии с использованием углерода нанотрубки или наночастицы в качестве армирования. Они скорее всего оказались дешевле и обладают лучшими механическими и электрическими свойствами чем традиционные композиты.Colt Hockey, например, теперь реклама хоккейной клюшки из углеродного волокна с никель-кобальтовым покрытием нанокомпозит, который утверждает, что он «в 2,8 раза прочнее и на 20% больше гибкий, чем сталь ».

Ламинат

Фото: Ламинирование бумажного плаката в термической машине. Фото Майкла Винтера любезно предоставлено ВМС США.

Прочитав все о композитах, вы, возможно, пришли к выводу что это не те материалы, с которыми могут столкнуться обычные люди очень часто — но вы ошибаетесь! Вы когда-нибудь наклеивали на книгу липкую пленку, чтобы защитить крышку? Или приклеил картон к бумаге, чтобы она была прочнее? Возможно, вы покрыли плакат, который распечатали на своем компьютере, пластик, чтобы сделать его устойчивым к атмосферным воздействиям? Если ты выполнив любое из этих действий, вы сделали себе ламинат : особый вид композитного материала, образованный путем соединения слоев двух или более других материалов с клеи.

Что такое ламинат?

Вы обнаружите, что в вашем словаре пластинка определяется как тонкий лист. или пластина из материала: другими словами, слой. Закрепите два или более листов материала вместе, и вы получите ламинат, который, по сути, просто материал, состоящий из слоев. Поскольку слои обычно различные материалы, ламинаты являются примерами композитов, хотя материалы не интегрируются вместе так же, как с другими (матричными) композитами. Также важно помнить, что ламинат — это не просто несколько слоев материалов: материалы должны быть постоянно склеены чем-то вроде клея, чтобы они вели себя как одно целое материал, а не несколько.Вы можете подумать о клее (или клеях — потому что их может быть больше одного) как дополнительный материал в ламинате.

Зачем вам делать ламинат? Как правило, поскольку материал, который вы обычно используете отдельно (например, бумага, дерево или стакан) недостаточно прочен или долговечен, чтобы выжить сам по себе. Бумага не водонепроницаемый, например, в то время как пластик относительно трудно печатать на. Но что, если вы печатаете на бумаге, а затем покрываете ее пластиком? В ламинированный композитный материал, который вы сделали, дает вам лучшее из обоих миры.

Для чего используются ламинаты?

Ламинат обычно состоит из четырех основных материалов: дерева, стекла, ткани и бумаги.

Дерево

Ламинированные полы очень популярны, потому что они очень твердые. носить. В отличие от традиционного деревянного пола, ламинатный пол обычно состоит из четырех слоев. Верх может быть чем-то вроде тонкого слой прозрачного пластика, устойчивый к появлению пятен и царапин. Под ним тонкий слой узорчатой ​​древесины (или даже бумаги с рисунком дерева), что придает полу привлекательный вид.Следующий слой — это сердцевина: основная масса материала, из низкосортного ДВП. Наконец, на основание — тонкий слой твердой влагостойкой плиты. Много недорогие мебельные изделия, напоминающие массив дерева, на самом деле ламинаты из низкосортных деревянных изделий (известные как ДСП или ДСП) с тонким покрытием из шпона, пластика или даже бумага. Главный недостаток ламинатных полов в том, что они могут расколоться и покоробиться. если они намокнут.

Стекло

Лобовые и бронестекла автомобилей на самом деле очень тяжелые ламинаты из нескольких слоев стекла и пластика.Внешний слои стекла устойчивы к атмосферным воздействиям и царапинам, а внутренние пластиковые слои обеспечивают прочность и небольшую гибкость для не дать стеклу разбиться. Подробнее читайте в нашем главном статья про пуленепробиваемые стекла. Как мы уже видели, стекло также ламинируют пластиком для изготовления таких композитов, как GRP (стеклопластик).

Фото: Пуленепробиваемое стекло — это энергопоглощающий сэндвич из стекла и пластика. Ты можешь думать из него как композит (потому что это комбинация материалов) или ламинат (потому что он включает в себя листы материал, соединенный вместе).Изображение предоставлено ВВС США.

Ткань

Большинство обуви и много верхней одежды сделаны из ламината. материалы. Обычный плащ обычно имеет водонепроницаемую мембрану. между износостойким внешним слоем и мягким комфортным внутренним слоем. Иногда мембрана непосредственно приклеивается к внутреннему и внешнему слоям, чтобы сделать очень прочный и прочный предмет одежды; это известно как 3-х слойный ламинат. Если мембрана приклеена к внешней ткани с помощью нет внутренней подкладки, это называется 2.5-слойный ламинат. Водонепроницаемый одежда, изготовленная таким образом, обычно более «дышащая», чем трехслойная. ламинат, так как влага может легче выходить.

Фото: взгляд внутрь ламинированной 2,5-слойной водонепроницаемой нейлоновой куртки. Он выглядит как однослойный нейлон, но на самом деле это два ламинированных слоя. Вы можете сказать это, потому что внутренняя и внешняя поверхности выглядят совершенно по-разному. Ультра-водонепроницаемый черный внешний слой изготовлен из нейлона рип-стоп. Внутренняя белая поверхность — это дополнительное покрытие, улучшающее циркуляцию воздуха и воздухопроницаемость.

Бумага

Многие люди владеют небольшими ламинаторами, которые покрывают бумага, открытки или фотографии в тонком, но прочном слое прочного пластик. Вы просто покупаете пачку пластиковых «мешочков», вставьте ваш бумажный предмет внутри, и пропустите этот «бутерброд» через машина. Он нагревает или склеивает пластик и плотно прижимает его сделать атмосферостойкое и прочное покрытие. Идентификационные (ID) карты и кредитные карты также ламинированы прозрачным пластиком, чтобы они могли выжить несколько лет использования.

Композитные материалы: простое введение

Один плюс один равно трем — это именно та математика, которая делает смысл, если вы ученый-материаловед, особенно тот, кто работает с композиты (сокращенное название композиционных материалов). Соединить два полезных материала в композит и что вы получаете третий, несколько иной материал, который в некотором смысле превосходит (может быть, сильнее или лучше переносит тепло), чем любой из оригинальные компоненты: другими словами, это больше, чем сумма его части.

Композиты

могут показаться немного «технически» и незнакомые, но они чрезвычайно распространены в окружающем нас мире. Летучие мыши для мячей (теннисные ракетки, клюшки для гольфа и хоккейные клюшки) часто из них делают. Машины, самолеты и лодки производятся уже давно. из композитов, таких как стекловолокно, потому что они легче, чем металлы, но часто такие же прочные. И если вы думаете, что композиты звучат суперсовременный, подумайте еще раз: бетон, дерево и кость — все это композит материалы. Ламинат — это композит, в котором слои различные материалы склеиваются вместе с помощью клея, чтобы прочность, долговечность или другое преимущество.

Фото: Испытания композитных материалов на борту. Миссия космического челнока STS-32, 1990 год. Фото любезно предоставлено НАСА. Коллекция цифровых изображений.

Что такое композиты?

Фото: Простая модель композита. Я использовал слои липкой пластиковой застежки (Blu-Tack) в качестве матрицы и спичек в качестве волокон, так что это (грубо говоря) своего рода композит с полимерной матрицей. Было бы легко превратить это в научный эксперимент: создайте себе большой образец такого композита, а затем сравните его свойства со свойствами материалов, из которых вы его сделали.

Композит получают путем объединения двух или более других материалов, так что они улучшают друг друга, но сохраняют отличные и отдельные идентичности в конечный продукт. Таким образом, композит — это не соединение (где атомы или молекулы соединяются химически, чтобы сделать что-то совершенно разные), смесь (где один материал смешивается с другой) или раствор (где что-то вроде соли растворяется в воде и фактически исчезает). Композит — это что-то вроде бетона, где между цементом расставлены камни разного размера.Железобетон также является композитным. из стальной арматуры стержни, помещенные внутри влажного бетона, что, по сути, делает его композит из композита. Стекловолокно — это смесь крошечного стекла. черепки вклеены внутрь пластиком. В бетоне, железобетоне и стекловолокно, оригинальные ингредиенты все еще легко обнаружить в окончательный материал. Так что в бетоне часто можно увидеть камни в цемент — они не исчезают и не растворяются.

Зачем нужны композиты?

По крайней мере, в одном важном отношении композит должен быть лучше, чем материалы, из которых он сделан — иначе в этом нет никакого смысла.Что касается бетона, то он очень прочный, если использовать его в вертикальные балки, способные выдержать вес здания или сооружения надавливание — другими словами, если вы используете его сжатым (в сжатие ). Но он довольно слабый и имеет тенденцию изгибаться, а затем ломаться, если вы используете он горизонтально там, где он растянут (в натяжение ). Это очевидно, будет серьезной проблемой в здании, в котором много горизонтальные балки. Отличное решение — залить мокрым бетоном плотные стальные стержни (называемые арматурными стержнями), так что они образуют композит материал называется железобетон .Сталь тянет за бетон и останавливает его разрыв, когда он находится в напряжении, в то время как бетон защищает сталь от ржавчины и гниения. Что мы в итоге получаем композитный материал, который хорошо работает как при растяжении , так и при сжатие.

Дополнительная прочность является наиболее частой причиной изготовления композитных материалов, но это не единственный. Иногда мы хотим улучшить материал в другом способ. Например, нам может понадобиться деталь самолета с большей утомляемостью. сопротивление, чем мы получили бы от металла, поэтому он не ломается (как скрепка), когда она неоднократно напрягалась и деформировалась в полете.Или нам может понадобиться часть двигателя, способная выдержать более высокие температуры чем обычная керамика. Возможно, нам понадобится жесткий и жесткий пластик. прочный, но при этом легкий, или такой, который может переносить тепло и электричество лучше обычного пластика (что-то с улучшенным другими словами, теплопроводность и электропроводность). Композиты могут помочь нам во всех этих ситуациях.

Фото: В самолетах-невидимках F117 Nighthawk использовались продуманная конструкция и композитные материалы, позволяющие избежать обнаружения радаром.Изображение Лэнса Ченга любезно предоставлено ВВС США.

Как изготавливаются композиты?

Композиты обычно изготавливаются из двух основных материалов (хотя есть могут быть и другие добавки): есть «фоновый» материал называется матрицей (или фазой матрицы), и к ней мы добавляем , преобразуя материал называется арматурой (или армирующей фазой). Хотя мы склонны думать, что арматура состоит из волокон (например, стекловолокна), это не всегда так.В железобетоне «волокна» крупногабаритные скрученные стальные стержни; в стекловолокне они крошечные усы стекла. Иногда арматуру делают из гранул, частицы или усы, но он также может быть сложен текстиль.

Способ расположения частиц арматуры в матрица определяет, имеет ли композит такой же механический свойства во всех направлениях (изотропные) или разные свойства в разнонаправленные (анизотропные). Все волокна направлены в одну сторону сделает композит анизотропным: он будет сильнее в одном направлении чем другой (именно то, что мы видим в лесу).С другой стороны, частицы, усы или волокна, случайно ориентированные в композите, будут стремиться сделать его одинаково сильны во всех направлениях.

Какую бы форму оно ни принимало, задача армирования — выдерживать силы, воздействующие на материал. (добавляя силы или помогая остановить трещины и усталость), а Работа матрицы заключается в том, чтобы плотно закрепить арматуру на месте (чтобы она не ослабевает) и защищает (от жары, воды и др. ущерб окружающей среде).

Artwork: Анизотропные материалы (слева), волокна которых направлены одинаково, будут иметь разные свойства, когда напряжение формируется в разных направлениях.Изотропные материалы (справа) со случайно направленными волокнами будут иметь одни и те же свойства, в каком бы направлении они ни находились.

Виды композитов

Природные композиты

Когда мы говорим о композитах, мы часто имеем в виду прочные, легкие, ультрасовременные материалы, тщательно разработанные для конкретных применений в таких вещах, как космические ракеты и реактивные самолеты, но глядя на вещи с такой точки зрения, слишком легко забыть о природных композитных материалах, которые были всегда.Дерево — это композит, сделанный из волокна целлюлозы (армирование), растущие внутри лигнина (матрицы изготовлены из органических полимеров на углеродной основе). Кость — еще один вековой композит, в котором волокна коллагена укрепляют матрицу гидроксиапатит (кристаллический минерал на основе кальция). И даже композиты, созданные человеком, не обязательно являются высокотехнологичными и современными. Конкретный и кирпич (сделанный из глины или глины, армированной соломой) — два примеры композитов, изобретенных людьми, которые были в повсеместное использование на протяжении тысячелетий.

Классические композиты

Первым современным композитным материалом был стекловолокно (первоначально пишется «фибреглас» и теперь обычно называется стекловолокном армированный пластик, стеклопластик или стеклопластик), датируемый 1930-ми годами. В эти дни, Стеклопластик обычно выпускается в виде лент, которые можно наклеивать на поверхность. пресс-формы. Пластиковая подкладка — это матрица, удерживающая стекловолокно на месте, но именно волокна обеспечивают большую часть прочности материала. В то время как пластик (по определению) относительно мягкий и гибкий, стекло — сильный, но хрупкий.Соедините их вместе, и вы получите сильную, прочный материал, подходящий для таких вещей, как кузова автомобилей или лодок, легче металлов или сплавы, которые вы могли бы использовать в противном случае, и не подверженные ржавчине. Пластик, армированный углеродным волокном (CRFP или CRP) похож на стеклопластик, но использует углеродные волокна вместо стеклянных.

Фото: Умные автомобили — это легкие, составные автомобили. Стальная защитная оболочка скрепляет множество различных деталей и панелей, в основном из пластика, в том числе полипропилен (PP), поливинилбутираль (PVB), поликарбонат (PC), и полиэтилентерефталат (ПЭТ).Как и на большинстве автомобилей, «резиновые» шины на самом деле композиты из резины и многих других материалов, таких как диоксид кремния.

Современные композиты

Современные передовые композиты основаны на металле или пластике. (полимерный), или керамический. Это дает нам три основных типа современных композитные материалы: композиты с металлической матрицей (MMC), композиты с полимерной матрицей (PMC) и композиты с керамической матрицей (CMC).

Композиты с металлической матрицей (MMC)

Они имеют матрицу из легкого металла, например алюминиевый или магниевый сплав, усиленный керамикой или углеродом волокна.Примеры включают алюминий, армированный карбидом кремния, и сплав меди и никель, армированный графеном (разновидность углерод), что делает металлы в несколько сотен раз прочнее, чем они будут сами по себе. ГМК прочные, жесткие, износостойкие, устойчивы к ржавчине и относительно легкие, но, как правило, дороги и труднее работать. Они популярны в аэрокосмической отрасли (в таких вещах, как реактивные двигатели), военного назначения (нитрид стали-бора используется для усиление танков), автомобилестроение (поршни дизельных двигателей), и режущие инструменты.

Композиты с керамической матрицей (CMC)

Как следует из названия, в них используется керамический материал (например, боросиликатное стекло) в качестве фоновой матрицы, с углеродом или керамикой волокна (например, карбид кремния), усиливающие и помогающие преодолеть ключевую слабость обычной керамики (ее хрупкость и так называемая низкая «трещиностойкость»). Примеры включают карбид кремния (C / SiC), армированный углеродным волокном, и кремний карбид кремния, армированный карбидом (SiC / SiC). Первоначально разработанный для аэрокосмического и военного применения, где легкость и высокотемпературные характеристики действительно важны (например, газовые турбины, выхлопные сопла реактивных двигателей), также нашли применение КМЦ в автомобильных тормозах и сцеплениях, подшипниках, теплообменники и ядерные реакторы.Поскольку CMC обычно используются для высокотемпературные применения, полимерные волокна и обычные стекловолокно с низкой температурой плавления обычно не используется в качестве армирующего материала.

Композиты с полимерной матрицей (PMC)

Композиты с полимерной матрицей (PMC), такие как GRP, снова отличаются. В то время как волокна в CMC делают их более жесткими и менее хрупкими, в PMC керамические или углеродные волокна добавляют прочности и жесткости фон пластик. В PMC пластиковая матрица может быть либо термопласт (тот, который можно размягчить и изменить при нагревании), например полиамид или термореактивный пластик («термореактивный» — тот, который сохраняет свою форму после изготовления, даже при повторном нагреве), например эпоксидной смолой.Вообще говоря, ЧВК на основе термореактивных пластмассы лучше переносят высокие температуры и воздействие растворителей чем на термопластах, но они не такие жесткие; они также занимают больше времени, чтобы сделать (из-за необходимого времени для «отверждения») и менее подходят для быстрого, дешевого и массового производства. Как мы только что видели, легкость, жесткость, прочность и коррозионная стойкость делают PMC на основе термореактивных пластмасс, таких как стекловолокно, отличным материалом для деталей автомобилей, лодок и самолетов.Они также широко используются в спортивных товарах (например, теннисные ракетки, клюшки для гольфа, сноуборды и лыжи). Хотя PMC на основе эпоксидной смолы (термореактивных) широко распространены используемые в авиакосмической промышленности, ЧВК на основе термопласта, способные выжить высокие температуры также становятся все более важными в таких областях применения.

Композиты будущего

Фото: Нанокомпозит: Типичный Этот коричневый порошок, N-CAS (нанокомпозитный абсорбирующий растворитель), представляет собой пример PMC (композит с полимерной матрицей), предназначенный для удаления ядовитого мышьяка из питьевой воды.Это сделано путем встраивания наночастиц оксида металла, который поглощает мышьяк, в полимерной матрице. Фотография любезно предоставлена ​​Национальной лабораторией Айдахо и Министерством энергетики США.

Многие текущие исследования сосредоточены на улучшении композитов путем используя волокна примерно в 1000 раз меньше, что дает намного больше энергии. Эти так называемые нанокомпозиты — это пример нанотехнологии с использованием углерода нанотрубки или наночастицы в качестве армирования. Они скорее всего оказались дешевле и обладают лучшими механическими и электрическими свойствами чем традиционные композиты.Colt Hockey, например, теперь реклама хоккейной клюшки из углеродного волокна с никель-кобальтовым покрытием нанокомпозит, который утверждает, что он «в 2,8 раза прочнее и на 20% больше гибкий, чем сталь ».

Ламинат

Фото: Ламинирование бумажного плаката в термической машине. Фото Майкла Винтера любезно предоставлено ВМС США.

Прочитав все о композитах, вы, возможно, пришли к выводу что это не те материалы, с которыми могут столкнуться обычные люди очень часто — но вы ошибаетесь! Вы когда-нибудь наклеивали на книгу липкую пленку, чтобы защитить крышку? Или приклеил картон к бумаге, чтобы она была прочнее? Возможно, вы покрыли плакат, который распечатали на своем компьютере, пластик, чтобы сделать его устойчивым к атмосферным воздействиям? Если ты выполнив любое из этих действий, вы сделали себе ламинат : особый вид композитного материала, образованный путем соединения слоев двух или более других материалов с клеи.

Что такое ламинат?

Вы обнаружите, что в вашем словаре пластинка определяется как тонкий лист. или пластина из материала: другими словами, слой. Закрепите два или более листов материала вместе, и вы получите ламинат, который, по сути, просто материал, состоящий из слоев. Поскольку слои обычно различные материалы, ламинаты являются примерами композитов, хотя материалы не интегрируются вместе так же, как с другими (матричными) композитами. Также важно помнить, что ламинат — это не просто несколько слоев материалов: материалы должны быть постоянно склеены чем-то вроде клея, чтобы они вели себя как одно целое материал, а не несколько.Вы можете подумать о клее (или клеях — потому что их может быть больше одного) как дополнительный материал в ламинате.

Зачем вам делать ламинат? Как правило, поскольку материал, который вы обычно используете отдельно (например, бумага, дерево или стакан) недостаточно прочен или долговечен, чтобы выжить сам по себе. Бумага не водонепроницаемый, например, в то время как пластик относительно трудно печатать на. Но что, если вы печатаете на бумаге, а затем покрываете ее пластиком? В ламинированный композитный материал, который вы сделали, дает вам лучшее из обоих миры.

Для чего используются ламинаты?

Ламинат обычно состоит из четырех основных материалов: дерева, стекла, ткани и бумаги.

Дерево

Ламинированные полы очень популярны, потому что они очень твердые. носить. В отличие от традиционного деревянного пола, ламинатный пол обычно состоит из четырех слоев. Верх может быть чем-то вроде тонкого слой прозрачного пластика, устойчивый к появлению пятен и царапин. Под ним тонкий слой узорчатой ​​древесины (или даже бумаги с рисунком дерева), что придает полу привлекательный вид.Следующий слой — это сердцевина: основная масса материала, из низкосортного ДВП. Наконец, на основание — тонкий слой твердой влагостойкой плиты. Много недорогие мебельные изделия, напоминающие массив дерева, на самом деле ламинаты из низкосортных деревянных изделий (известные как ДСП или ДСП) с тонким покрытием из шпона, пластика или даже бумага. Главный недостаток ламинатных полов в том, что они могут расколоться и покоробиться. если они намокнут.

Стекло

Лобовые и бронестекла автомобилей на самом деле очень тяжелые ламинаты из нескольких слоев стекла и пластика.Внешний слои стекла устойчивы к атмосферным воздействиям и царапинам, а внутренние пластиковые слои обеспечивают прочность и небольшую гибкость для не дать стеклу разбиться. Подробнее читайте в нашем главном статья про пуленепробиваемые стекла. Как мы уже видели, стекло также ламинируют пластиком для изготовления таких композитов, как GRP (стеклопластик).

Фото: Пуленепробиваемое стекло — это энергопоглощающий сэндвич из стекла и пластика. Ты можешь думать из него как композит (потому что это комбинация материалов) или ламинат (потому что он включает в себя листы материал, соединенный вместе).Изображение предоставлено ВВС США.

Ткань

Большинство обуви и много верхней одежды сделаны из ламината. материалы. Обычный плащ обычно имеет водонепроницаемую мембрану. между износостойким внешним слоем и мягким комфортным внутренним слоем. Иногда мембрана непосредственно приклеивается к внутреннему и внешнему слоям, чтобы сделать очень прочный и прочный предмет одежды; это известно как 3-х слойный ламинат. Если мембрана приклеена к внешней ткани с помощью нет внутренней подкладки, это называется 2.5-слойный ламинат. Водонепроницаемый одежда, изготовленная таким образом, обычно более «дышащая», чем трехслойная. ламинат, так как влага может легче выходить.

Фото: взгляд внутрь ламинированной 2,5-слойной водонепроницаемой нейлоновой куртки. Он выглядит как однослойный нейлон, но на самом деле это два ламинированных слоя. Вы можете сказать это, потому что внутренняя и внешняя поверхности выглядят совершенно по-разному. Ультра-водонепроницаемый черный внешний слой изготовлен из нейлона рип-стоп. Внутренняя белая поверхность — это дополнительное покрытие, улучшающее циркуляцию воздуха и воздухопроницаемость.

Бумага

Многие люди владеют небольшими ламинаторами, которые покрывают бумага, открытки или фотографии в тонком, но прочном слое прочного пластик. Вы просто покупаете пачку пластиковых «мешочков», вставьте ваш бумажный предмет внутри, и пропустите этот «бутерброд» через машина. Он нагревает или склеивает пластик и плотно прижимает его сделать атмосферостойкое и прочное покрытие. Идентификационные (ID) карты и кредитные карты также ламинированы прозрачным пластиком, чтобы они могли выжить несколько лет использования.

Композитные материалы: простое введение

Один плюс один равно трем — это именно та математика, которая делает смысл, если вы ученый-материаловед, особенно тот, кто работает с композиты (сокращенное название композиционных материалов). Соединить два полезных материала в композит и что вы получаете третий, несколько иной материал, который в некотором смысле превосходит (может быть, сильнее или лучше переносит тепло), чем любой из оригинальные компоненты: другими словами, это больше, чем сумма его части.

Композиты

могут показаться немного «технически» и незнакомые, но они чрезвычайно распространены в окружающем нас мире. Летучие мыши для мячей (теннисные ракетки, клюшки для гольфа и хоккейные клюшки) часто из них делают. Машины, самолеты и лодки производятся уже давно. из композитов, таких как стекловолокно, потому что они легче, чем металлы, но часто такие же прочные. И если вы думаете, что композиты звучат суперсовременный, подумайте еще раз: бетон, дерево и кость — все это композит материалы. Ламинат — это композит, в котором слои различные материалы склеиваются вместе с помощью клея, чтобы прочность, долговечность или другое преимущество.

Фото: Испытания композитных материалов на борту. Миссия космического челнока STS-32, 1990 год. Фото любезно предоставлено НАСА. Коллекция цифровых изображений.

Что такое композиты?

Фото: Простая модель композита. Я использовал слои липкой пластиковой застежки (Blu-Tack) в качестве матрицы и спичек в качестве волокон, так что это (грубо говоря) своего рода композит с полимерной матрицей. Было бы легко превратить это в научный эксперимент: создайте себе большой образец такого композита, а затем сравните его свойства со свойствами материалов, из которых вы его сделали.

Композит получают путем объединения двух или более других материалов, так что они улучшают друг друга, но сохраняют отличные и отдельные идентичности в конечный продукт. Таким образом, композит — это не соединение (где атомы или молекулы соединяются химически, чтобы сделать что-то совершенно разные), смесь (где один материал смешивается с другой) или раствор (где что-то вроде соли растворяется в воде и фактически исчезает). Композит — это что-то вроде бетона, где между цементом расставлены камни разного размера.Железобетон также является композитным. из стальной арматуры стержни, помещенные внутри влажного бетона, что, по сути, делает его композит из композита. Стекловолокно — это смесь крошечного стекла. черепки вклеены внутрь пластиком. В бетоне, железобетоне и стекловолокно, оригинальные ингредиенты все еще легко обнаружить в окончательный материал. Так что в бетоне часто можно увидеть камни в цемент — они не исчезают и не растворяются.

Зачем нужны композиты?

По крайней мере, в одном важном отношении композит должен быть лучше, чем материалы, из которых он сделан — иначе в этом нет никакого смысла.Что касается бетона, то он очень прочный, если использовать его в вертикальные балки, способные выдержать вес здания или сооружения надавливание — другими словами, если вы используете его сжатым (в сжатие ). Но он довольно слабый и имеет тенденцию изгибаться, а затем ломаться, если вы используете он горизонтально там, где он растянут (в натяжение ). Это очевидно, будет серьезной проблемой в здании, в котором много горизонтальные балки. Отличное решение — залить мокрым бетоном плотные стальные стержни (называемые арматурными стержнями), так что они образуют композит материал называется железобетон .Сталь тянет за бетон и останавливает его разрыв, когда он находится в напряжении, в то время как бетон защищает сталь от ржавчины и гниения. Что мы в итоге получаем композитный материал, который хорошо работает как при растяжении , так и при сжатие.

Дополнительная прочность является наиболее частой причиной изготовления композитных материалов, но это не единственный. Иногда мы хотим улучшить материал в другом способ. Например, нам может понадобиться деталь самолета с большей утомляемостью. сопротивление, чем мы получили бы от металла, поэтому он не ломается (как скрепка), когда она неоднократно напрягалась и деформировалась в полете.Или нам может понадобиться часть двигателя, способная выдержать более высокие температуры чем обычная керамика. Возможно, нам понадобится жесткий и жесткий пластик. прочный, но при этом легкий, или такой, который может переносить тепло и электричество лучше обычного пластика (что-то с улучшенным другими словами, теплопроводность и электропроводность). Композиты могут помочь нам во всех этих ситуациях.

Фото: В самолетах-невидимках F117 Nighthawk использовались продуманная конструкция и композитные материалы, позволяющие избежать обнаружения радаром.Изображение Лэнса Ченга любезно предоставлено ВВС США.

Как изготавливаются композиты?

Композиты обычно изготавливаются из двух основных материалов (хотя есть могут быть и другие добавки): есть «фоновый» материал называется матрицей (или фазой матрицы), и к ней мы добавляем , преобразуя материал называется арматурой (или армирующей фазой). Хотя мы склонны думать, что арматура состоит из волокон (например, стекловолокна), это не всегда так.В железобетоне «волокна» крупногабаритные скрученные стальные стержни; в стекловолокне они крошечные усы стекла. Иногда арматуру делают из гранул, частицы или усы, но он также может быть сложен текстиль.

Способ расположения частиц арматуры в матрица определяет, имеет ли композит такой же механический свойства во всех направлениях (изотропные) или разные свойства в разнонаправленные (анизотропные). Все волокна направлены в одну сторону сделает композит анизотропным: он будет сильнее в одном направлении чем другой (именно то, что мы видим в лесу).С другой стороны, частицы, усы или волокна, случайно ориентированные в композите, будут стремиться сделать его одинаково сильны во всех направлениях.

Какую бы форму оно ни принимало, задача армирования — выдерживать силы, воздействующие на материал. (добавляя силы или помогая остановить трещины и усталость), а Работа матрицы заключается в том, чтобы плотно закрепить арматуру на месте (чтобы она не ослабевает) и защищает (от жары, воды и др. ущерб окружающей среде).

Artwork: Анизотропные материалы (слева), волокна которых направлены одинаково, будут иметь разные свойства, когда напряжение формируется в разных направлениях.Изотропные материалы (справа) со случайно направленными волокнами будут иметь одни и те же свойства, в каком бы направлении они ни находились.

Виды композитов

Природные композиты

Когда мы говорим о композитах, мы часто имеем в виду прочные, легкие, ультрасовременные материалы, тщательно разработанные для конкретных применений в таких вещах, как космические ракеты и реактивные самолеты, но глядя на вещи с такой точки зрения, слишком легко забыть о природных композитных материалах, которые были всегда.Дерево — это композит, сделанный из волокна целлюлозы (армирование), растущие внутри лигнина (матрицы изготовлены из органических полимеров на углеродной основе). Кость — еще один вековой композит, в котором волокна коллагена укрепляют матрицу гидроксиапатит (кристаллический минерал на основе кальция). И даже композиты, созданные человеком, не обязательно являются высокотехнологичными и современными. Конкретный и кирпич (сделанный из глины или глины, армированной соломой) — два примеры композитов, изобретенных людьми, которые были в повсеместное использование на протяжении тысячелетий.

Классические композиты

Первым современным композитным материалом был стекловолокно (первоначально пишется «фибреглас» и теперь обычно называется стекловолокном армированный пластик, стеклопластик или стеклопластик), датируемый 1930-ми годами. В эти дни, Стеклопластик обычно выпускается в виде лент, которые можно наклеивать на поверхность. пресс-формы. Пластиковая подкладка — это матрица, удерживающая стекловолокно на месте, но именно волокна обеспечивают большую часть прочности материала. В то время как пластик (по определению) относительно мягкий и гибкий, стекло — сильный, но хрупкий.Соедините их вместе, и вы получите сильную, прочный материал, подходящий для таких вещей, как кузова автомобилей или лодок, легче металлов или сплавы, которые вы могли бы использовать в противном случае, и не подверженные ржавчине. Пластик, армированный углеродным волокном (CRFP или CRP) похож на стеклопластик, но использует углеродные волокна вместо стеклянных.

Фото: Умные автомобили — это легкие, составные автомобили. Стальная защитная оболочка скрепляет множество различных деталей и панелей, в основном из пластика, в том числе полипропилен (PP), поливинилбутираль (PVB), поликарбонат (PC), и полиэтилентерефталат (ПЭТ).Как и на большинстве автомобилей, «резиновые» шины на самом деле композиты из резины и многих других материалов, таких как диоксид кремния.

Современные композиты

Современные передовые композиты основаны на металле или пластике. (полимерный), или керамический. Это дает нам три основных типа современных композитные материалы: композиты с металлической матрицей (MMC), композиты с полимерной матрицей (PMC) и композиты с керамической матрицей (CMC).

Композиты с металлической матрицей (MMC)

Они имеют матрицу из легкого металла, например алюминиевый или магниевый сплав, усиленный керамикой или углеродом волокна.Примеры включают алюминий, армированный карбидом кремния, и сплав меди и никель, армированный графеном (разновидность углерод), что делает металлы в несколько сотен раз прочнее, чем они будут сами по себе. ГМК прочные, жесткие, износостойкие, устойчивы к ржавчине и относительно легкие, но, как правило, дороги и труднее работать. Они популярны в аэрокосмической отрасли (в таких вещах, как реактивные двигатели), военного назначения (нитрид стали-бора используется для усиление танков), автомобилестроение (поршни дизельных двигателей), и режущие инструменты.

Композиты с керамической матрицей (CMC)

Как следует из названия, в них используется керамический материал (например, боросиликатное стекло) в качестве фоновой матрицы, с углеродом или керамикой волокна (например, карбид кремния), усиливающие и помогающие преодолеть ключевую слабость обычной керамики (ее хрупкость и так называемая низкая «трещиностойкость»). Примеры включают карбид кремния (C / SiC), армированный углеродным волокном, и кремний карбид кремния, армированный карбидом (SiC / SiC). Первоначально разработанный для аэрокосмического и военного применения, где легкость и высокотемпературные характеристики действительно важны (например, газовые турбины, выхлопные сопла реактивных двигателей), также нашли применение КМЦ в автомобильных тормозах и сцеплениях, подшипниках, теплообменники и ядерные реакторы.Поскольку CMC обычно используются для высокотемпературные применения, полимерные волокна и обычные стекловолокно с низкой температурой плавления обычно не используется в качестве армирующего материала.

Композиты с полимерной матрицей (PMC)

Композиты с полимерной матрицей (PMC), такие как GRP, снова отличаются. В то время как волокна в CMC делают их более жесткими и менее хрупкими, в PMC керамические или углеродные волокна добавляют прочности и жесткости фон пластик. В PMC пластиковая матрица может быть либо термопласт (тот, который можно размягчить и изменить при нагревании), например полиамид или термореактивный пластик («термореактивный» — тот, который сохраняет свою форму после изготовления, даже при повторном нагреве), например эпоксидной смолой.Вообще говоря, ЧВК на основе термореактивных пластмассы лучше переносят высокие температуры и воздействие растворителей чем на термопластах, но они не такие жесткие; они также занимают больше времени, чтобы сделать (из-за необходимого времени для «отверждения») и менее подходят для быстрого, дешевого и массового производства. Как мы только что видели, легкость, жесткость, прочность и коррозионная стойкость делают PMC на основе термореактивных пластмасс, таких как стекловолокно, отличным материалом для деталей автомобилей, лодок и самолетов.Они также широко используются в спортивных товарах (например, теннисные ракетки, клюшки для гольфа, сноуборды и лыжи). Хотя PMC на основе эпоксидной смолы (термореактивных) широко распространены используемые в авиакосмической промышленности, ЧВК на основе термопласта, способные выжить высокие температуры также становятся все более важными в таких областях применения.

Композиты будущего

Фото: Нанокомпозит: Типичный Этот коричневый порошок, N-CAS (нанокомпозитный абсорбирующий растворитель), представляет собой пример PMC (композит с полимерной матрицей), предназначенный для удаления ядовитого мышьяка из питьевой воды.Это сделано путем встраивания наночастиц оксида металла, который поглощает мышьяк, в полимерной матрице. Фотография любезно предоставлена ​​Национальной лабораторией Айдахо и Министерством энергетики США.

Многие текущие исследования сосредоточены на улучшении композитов путем используя волокна примерно в 1000 раз меньше, что дает намного больше энергии. Эти так называемые нанокомпозиты — это пример нанотехнологии с использованием углерода нанотрубки или наночастицы в качестве армирования. Они скорее всего оказались дешевле и обладают лучшими механическими и электрическими свойствами чем традиционные композиты.Colt Hockey, например, теперь реклама хоккейной клюшки из углеродного волокна с никель-кобальтовым покрытием нанокомпозит, который утверждает, что он «в 2,8 раза прочнее и на 20% больше гибкий, чем сталь ».

Ламинат

Фото: Ламинирование бумажного плаката в термической машине. Фото Майкла Винтера любезно предоставлено ВМС США.

Прочитав все о композитах, вы, возможно, пришли к выводу что это не те материалы, с которыми могут столкнуться обычные люди очень часто — но вы ошибаетесь! Вы когда-нибудь наклеивали на книгу липкую пленку, чтобы защитить крышку? Или приклеил картон к бумаге, чтобы она была прочнее? Возможно, вы покрыли плакат, который распечатали на своем компьютере, пластик, чтобы сделать его устойчивым к атмосферным воздействиям? Если ты выполнив любое из этих действий, вы сделали себе ламинат : особый вид композитного материала, образованный путем соединения слоев двух или более других материалов с клеи.

Что такое ламинат?

Вы обнаружите, что в вашем словаре пластинка определяется как тонкий лист. или пластина из материала: другими словами, слой. Закрепите два или более листов материала вместе, и вы получите ламинат, который, по сути, просто материал, состоящий из слоев. Поскольку слои обычно различные материалы, ламинаты являются примерами композитов, хотя материалы не интегрируются вместе так же, как с другими (матричными) композитами. Также важно помнить, что ламинат — это не просто несколько слоев материалов: материалы должны быть постоянно склеены чем-то вроде клея, чтобы они вели себя как одно целое материал, а не несколько.Вы можете подумать о клее (или клеях — потому что их может быть больше одного) как дополнительный материал в ламинате.

Зачем вам делать ламинат? Как правило, поскольку материал, который вы обычно используете отдельно (например, бумага, дерево или стакан) недостаточно прочен или долговечен, чтобы выжить сам по себе. Бумага не водонепроницаемый, например, в то время как пластик относительно трудно печатать на. Но что, если вы печатаете на бумаге, а затем покрываете ее пластиком? В ламинированный композитный материал, который вы сделали, дает вам лучшее из обоих миры.

Для чего используются ламинаты?

Ламинат обычно состоит из четырех основных материалов: дерева, стекла, ткани и бумаги.

Дерево

Ламинированные полы очень популярны, потому что они очень твердые. носить. В отличие от традиционного деревянного пола, ламинатный пол обычно состоит из четырех слоев. Верх может быть чем-то вроде тонкого слой прозрачного пластика, устойчивый к появлению пятен и царапин. Под ним тонкий слой узорчатой ​​древесины (или даже бумаги с рисунком дерева), что придает полу привлекательный вид.Следующий слой — это сердцевина: основная масса материала, из низкосортного ДВП. Наконец, на основание — тонкий слой твердой влагостойкой плиты. Много недорогие мебельные изделия, напоминающие массив дерева, на самом деле ламинаты из низкосортных деревянных изделий (известные как ДСП или ДСП) с тонким покрытием из шпона, пластика или даже бумага. Главный недостаток ламинатных полов в том, что они могут расколоться и покоробиться. если они намокнут.

Стекло

Лобовые и бронестекла автомобилей на самом деле очень тяжелые ламинаты из нескольких слоев стекла и пластика.Внешний слои стекла устойчивы к атмосферным воздействиям и царапинам, а внутренние пластиковые слои обеспечивают прочность и небольшую гибкость для не дать стеклу разбиться. Подробнее читайте в нашем главном статья про пуленепробиваемые стекла. Как мы уже видели, стекло также ламинируют пластиком для изготовления таких композитов, как GRP (стеклопластик).

Фото: Пуленепробиваемое стекло — это энергопоглощающий сэндвич из стекла и пластика. Ты можешь думать из него как композит (потому что это комбинация материалов) или ламинат (потому что он включает в себя листы материал, соединенный вместе).Изображение предоставлено ВВС США.

Ткань

Большинство обуви и много верхней одежды сделаны из ламината. материалы. Обычный плащ обычно имеет водонепроницаемую мембрану. между износостойким внешним слоем и мягким комфортным внутренним слоем. Иногда мембрана непосредственно приклеивается к внутреннему и внешнему слоям, чтобы сделать очень прочный и прочный предмет одежды; это известно как 3-х слойный ламинат. Если мембрана приклеена к внешней ткани с помощью нет внутренней подкладки, это называется 2.5-слойный ламинат. Водонепроницаемый одежда, изготовленная таким образом, обычно более «дышащая», чем трехслойная. ламинат, так как влага может легче выходить.

Фото: взгляд внутрь ламинированной 2,5-слойной водонепроницаемой нейлоновой куртки. Он выглядит как однослойный нейлон, но на самом деле это два ламинированных слоя. Вы можете сказать это, потому что внутренняя и внешняя поверхности выглядят совершенно по-разному. Ультра-водонепроницаемый черный внешний слой изготовлен из нейлона рип-стоп. Внутренняя белая поверхность — это дополнительное покрытие, улучшающее циркуляцию воздуха и воздухопроницаемость.

Бумага

Многие люди владеют небольшими ламинаторами, которые покрывают бумага, открытки или фотографии в тонком, но прочном слое прочного пластик. Вы просто покупаете пачку пластиковых «мешочков», вставьте ваш бумажный предмет внутри, и пропустите этот «бутерброд» через машина. Он нагревает или склеивает пластик и плотно прижимает его сделать атмосферостойкое и прочное покрытие. Идентификационные (ID) карты и кредитные карты также ламинированы прозрачным пластиком, чтобы они могли выжить несколько лет использования.

Добраться до сердцевины композитных ламинатов

Источник: DIAB Древесина бальзы, отсортированная по плотности, распиливается для подготовки к склеиванию в основные листы.

Источник: DIABDIAB поставляет комплекты стержней, уже вырезанные и скошенные в соответствии со спецификацией заказчика, готовые к установке в форму.

Источник: DIAB Пенопласты с низкой плотностью сердцевины являются основой судостроения.

Источник: Plascore Сотовый наполнитель из полипропилена (ПП) нарезается до необходимой толщины.

Источник: Сердечники с сердечником и канавками DIABS широко используются для облегчения потока смолы в процессах инфузии смолы.

Источник: General Plastics. Экономичный пенополиуретан часто рекомендуется для транцев лодок, которые не выдерживают циклов тяжелых усталостных нагрузок.

Предыдущий Следующий

Хотя крупнейшим рынком для сердечника по-прежнему остается аэрокосмическая промышленность — где высокоэффективные алюминиевые и арамидные сотовые элементы используются в основной конструкции самолета, а также во внутренних панелях и полах — сотовые элементы, пенопласт и пробковое дерево играют значительную роль в конструктивных элементах для рынок морской, ветровой энергии и транспорта.Легкие, малоплотные и доступные по относительно низкой цене материалы сердцевины обеспечивают основу для невероятно прочных и жестких многослойных конструкций при размещении между обшивками, сделанными из армирующих волокон и смолы. При правильном сочетании сердечника, композитных покрытий и клея производители композитов могут поставлять экономичные многослойные конструкции клиентам практически на любом неавиационно-космическом рынке, где высокая жесткость и малый вес являются приоритетами дизайна.

Благодаря множеству доступных типов сердцевины, различной плотности и многих типов отделки поверхности, выбор сердцевины начинается с тщательного рассмотрения производственного процесса и желаемых характеристик ламината в целом, — говорит Алекс Гутьеррес, менеджер по развитию бизнеса DIAB Group ( Лахольм, Швеция) ДеСото, Техасское предприятие.«Это полностью спроектированное решение, которое должно учитывать сердцевину, а также оболочки и адгезию между ними», — объясняет он. «Вам необходимо проанализировать требования к общей структуре, чтобы принимать ключевые решения».

ПОЧЕМУ СЭНДВИЧ С ЯДРОМ?

Разработчики композитных материалов на раннем этапе определили, что размещение легкого материала сердцевины с низкой плотностью между тонкими лицевыми панелями может значительно повысить жесткость ламината с небольшим добавленным весом. Сэндвич-структура является рентабельной, поскольку относительно недорогая сердцевина заменяет более дорогой композитный армирующий материал и может быть соединена с оболочкой с помощью однократных процессов, таких как введение смолы.А более жесткая, но легкая сэндвич-панель требует меньше опорной конструкции, чем цельный ламинат.

В сэндвич-панели сердечник функционирует как соединительная перемычка двутавровой балки, разделяя лицевые оболочки на постоянном расстоянии, в то время как сами оболочки функционируют как полки двутавровой балки (см. Иллюстрацию, стр. 26). Жесткость сэндвич-панели на изгиб пропорциональна толщине сердцевины, точно так же, как двутавровая балка становится жестче при увеличении расстояния между фланцами. «Удвоение толщины сердцевины делает панель в шесть раз прочнее и в 12 раз жестче при очень небольшом увеличении веса», — говорит доктор.Брент Стронг из Университета Бригама Янга (Прово, Юта, США).

Core также помогает распределять нагрузки и напряжения на обшивке, что делает сэндвич с сердечником отличной конструкцией для поглощения ударных нагрузок. В то время как сотовые соты имеют более высокое отношение прочности к массе, сердцевины из твердой пены или бальзы контактируют со 100 процентами поверхности кожи, что позволяет распределять воздействие на большую площадь, чем соты. Прочность сердечника на сжатие предотвращает разрушение тонких обшивок (коробление), а его модуль сдвига предотвращает скольжение обшивок независимо друг от друга при воздействии изгибающих нагрузок.Не менее важным является клей, который связывает сердечник с обшивкой — он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать постоянные силы сжатия / растяжения при динамической нагрузке, такие как силы, действующие на корпус лодки. Коэффициенты теплового расширения (КТР) сердечника, ламината и клея должны быть совместимы, чтобы гарантировать, что термоциклирование не вызывает отслоения.

В связи с бурным развитием методов закрытого формования за последние несколько лет были разработаны новые формы сердцевины с канавками, которые можно использовать в качестве среды для инфузии смолы, без необходимости использования специальных жертвенных слоев текучей среды из смолы.Поскольку ламинаты обрабатываются и отверждаются за один раз, наплавление толстых монолитных ламинатов сопряжено с риском из-за возможности сильного экзотермического воздействия. Сердцевины помогают уменьшить толщину пропитанного ламината, давая производителям больший контроль над своими процессами. Кроме того, панели с сердечником обеспечивают отличную теплоизоляцию, шумоподавление, огнестойкость и гашение вибрации.

Также доступен ряд нетканых материалов с «объемным слоем» сердцевины, например, Coremat от Lantor Composites (Винедаал, Нидерланды), или нетканые материалы, содержащие микросферы, например, от Spheretex America Inc.(Пляж Пуэнт-Ведра, Флорида, США). Эти очень легкие, похожие на сердцевину маты, хотя и не рассматриваются в этой статье, могут предложить структурные характеристики, а также улучшенные косметические свойства (за счет предотвращения сквозной печати на тканых волокнистых ламинатах), гашение вибрации и шума, снижение веса и более низкие затраты на рабочую силу (потому что простоты обращения). Производители говорят, что им нравится повышенная ударопрочность и удлинение, а также снижение веса по сравнению с традиционными сердечниками, в зависимости от конструкции, и они, безусловно, являются очень жизнеспособной альтернативой сердечникам, обсуждаемым ниже.

ПЕНА

Сердечники из структурной пены изготавливаются из ряда термореактивных и термопластичных полимеров, включая поливинилхлорид (ПВХ), полиуретан (ПУ), полистирол (ПС), стиролакрилонитрил (SAN), полиэфиримид (PEI) и полиметакрилимид (PMI). Пены (за исключением полиуретанов) производятся путем смешивания жидких полимеров и вспенивающих агентов, затем заливки смеси в металлические формы и частичного отверждения при высоких температурах и давлении.Полученную каучуковую массу, которую иногда называют амебой или зародышем, извлекают из формы, затем помещают во вторую форму и снова нагревают (горячей водой или паром) в камере расширения, которая активирует вспенивающий агент и регулирует давление расширения газа. В результате получается пенопластовый блок размером примерно 4 на 8 футов на несколько дюймов, содержащий закрытые, заполненные газом пузырьки или ячейки. Пены могут производиться с плотностью от 2 фунтов / фут3 (30 кг / м3) до 20 фунтов / фут3 (300 кг / м3) путем изменения соотношения ингредиентов полимера и вспенивающих агентов и регулирования давления газа.Пенополиуретан, термореактивный материал, который выделяет газ при смешивании изоцианата с полиолом, производится либо партиями («отливка булочки»), либо в процессе непрерывного вспенивания.

Из различных типов наполнителей из структурной пены, пожалуй, наиболее часто используется ПВХ, который на самом деле представляет собой гибрид ПВХ и полимочевины. Доступны два типа вспененного ПВХ. Сшитые или полужесткие пены относительно жесткие и прочные, могут работать при температурах до 120 ° C / 250 ° F и устойчивы к стиролу, поэтому их можно использовать с полиэфирными и винилэфирными смолами.Линейные или пластичные пены ПВХ, изготовленные из другого полимерного состава, более эластичны, чем сшитые разновидности, и широко используются в морских приложениях, где они обеспечивают высокий прогиб перед разрушением и отличную ударопрочность. В то время как линейный ПВХ легче термически формовать вокруг сложных кривых, компромисс заключается в несколько более низких механических свойствах и пониженной термостойкости по сравнению с версией с поперечными связями. Оба обладают хорошими свойствами сопротивления усталости.

Поскольку пены, такие как ПВХ, содержат газ под давлением, со временем может происходить дегазация, то есть газ выходит из закрытых ячеек и мигрирует в пустоты или несвязанные области в ламинате.В некоторых случаях дегазация была обвинена в расслоении и пузырях в морском строительстве, особенно в деталях, изготовленных при повышенных температурах отверждения с помощью систем эпоксидной смолы или отделанных в темных тонах. Но основные эксперты утверждают, что проблема вызвана в первую очередь неправильной техникой ламинирования и плохим сцеплением между кожей и сердцевиной. Большинство производителей сердечников предлагают «стабилизированные» продукты, которые сводят к минимуму проблему.

DIAB — крупнейший производитель наполнителей из структурного пенопласта с производственными мощностями в Швеции, Италии и США.S. Он производит Divinycell и Klegecell, полужесткие, сшитые пены ПВХ. Оба они широко используются на рынках морской, транспортной, ветровой и общепромышленной продукции, — говорит Гутьеррес. Компания также производит линейный вспененный ПВХ Divinycell HD, используемый в основном в военных целях.

Упрочненный материал Divinycell HD с высокой плотностью недавно был выбран в качестве основного материала ниже ватерлинии для военного корвета класса Visby, построенного шведским производителем морской пехоты Kockums для Королевского военно-морского флота Швеции.Судно для минных охотников / противолодочных кораблей длиной 300 футов полностью сконструировано из композитных панелей с наполнителем из углеродного волокна и винилового эфира, пропитанных смолой, что обеспечивает чрезвычайно легкий вес и характеристики скрытности. Разработчики композитов Kockums выбрали ПВХ продукт Divinycell за его высокое удлинение и ударопрочность, чтобы противодействовать ударным нагрузкам высокоскоростного корабля, возникающим в бурном море, а также силам подводных минных взрывов.

Компания DIAB, специализирующаяся на обработке инфузией смолы, предлагает линейку сердечников с насечками, канавками и перфорацией для использования в качестве инфузионных сред.Каналы в ядре увеличивают проницаемость материала ядра и делают возможным инфузию без необходимости использования отдельных жертвенных проточных сред. Гутьеррес говорит, что производители деталей в последние несколько лет начали использовать вливание, потому что оно может производить неизменно более качественные детали с меньшими затратами. DIAB имеет штат инженеров, которые поддерживают продажи инфузионных продуктов компании, посещая клиентов и обучая операторов правильному применению продуктов и методов обработки.

DIAB в настоящее время строит новый производственный объект в Ред-Оук, штат Техас, США, который удвоит производство пенопласта в Америке. По словам Гутьерреса, рост производства является прямым ответом на быстрорастущий рынок ветроэнергетики, а также на постоянный спрос в других секторах, таких как транспорт и аэрокосмическая промышленность. Областью роста для DIAB, как и для других производителей сердечников, являются комплекты сердечников, которые представляют собой сердечники, вырезанные по индивидуальному заказу, специально для деталей клиента. Комплектация позволяет заказчику изготавливать детали практически без потерь материалов.

Alcan Airex AG (Синс, Швейцария), еще один крупный европейский производитель пенопласта, уже более четырех десятилетий предлагает свои линейные и сшитые ПВХ пены Airex для судостроения, транспорта, ветроэнергетики и промышленности. Airex R63, линейный ПВХ, хорошо известен своей пластичностью и ударопрочностью.

В дополнение к своему стандартному Airex C70 компания недавно разработала новый сшитый ПВХ Airex C71 с более высокой термостойкостью для обработки до 121 ° C / 250 ° F, совместимый с нагретыми формами и системами препрега, часто используемыми в лопастях ветряных турбин. производителям для более быстрого ремонта деталей.Он также поддается термоформованию для более сложных форм лезвия (по сравнению с плоской панелью).

Alcan Airex также предлагает Airex R82, термопластичный вспененный продукт из полиэфиримида (PEI) с очень высокой температурой обработки — «намного выше», чем у сшитого ПВХ или SAN, говорит Джордж Дон, директор по промышленным продуктам Alcan Baltek Corp. Благодаря диэлектрическим свойствам и термоформованию пенополиэтилен часто используется для высокоэффективных применений, таких как обтекатели для военных и коммерческих самолетов.По словам Дона, его также можно использовать для обработки кромок алюминиевых и арамидных сотовых панелей в аэрокосмической отрасли. Превосходные огнестойкие / дымовые / токсические свойства PEI превышают большинство мировых стандартов для автомобильных и железнодорожных транспортных систем и интерьеров коммерческих самолетов. Это привело к ее выбору для панелей пола, передней части и юбок скоростного поезда на магнитной подвеске, который обслуживает аэропорт Шанхая, Китай.

ДРУГАЯ ПЕНА

Сердцевина из пенопласта из стиролакрилонитрила (SAN)

— относительно новый продукт, представленный в 1990-х годах канадской фирмой ATC Chemicals Inc., недавно приобретенная SP Systems (Ньюпорт, остров Уайт, Великобритания, компания Gurit Composite Technologies). Линейная термопластичная пена SAN с закрытыми порами, торговая марка Core-Cell, сочетает в себе хорошие статические механические свойства с высоким удлинением, что приводит к ударной вязкости и сопротивлению усталости — по сути, обеспечивая лучшие свойства как сшитого, так и линейного ПВХ. Core-Cell очень химически стабильна и устойчива к системам смол, используемых в композитных конструкциях.

Core-Cell можно обрабатывать при температурах до 85 ° C / 185 ° F, что выше, чем у линейных пен ПВХ.По словам Джефа Бенкельмана, эксперта по технической поддержке SP Systems North America, преимуществом такой термостойкости является то, что SAN хорошо работает с системами эпоксидного препрега, которые требуют термического отверждения. «Там, где некоторые ПВХ выделяются при нагревании отверждения препрега и мешают склеиванию, химический состав пены SAN позволяет сердцевине прочно связываться с препрегом», — объясняет Бенкельман. По этой причине Core-Cell был рекомендован для больших роскошных яхт высокого класса, изготовленных из эпоксидных препрегов.

Компания

SP недавно завершила строительство второго завода по производству SAN в Магоге, Квебек, чтобы удовлетворить спрос на свой ассортимент продукции, который включает новую линейную пену S-серии с высокой прочностью на сжатие (S Foam) и продукт T Foam.S Foam обладает превосходной прочностью, плавучестью и изоляционными качествами в подводных конструкционных слоистых материалах, подвергающихся гидростатическим нагрузкам, например, в транспортных средствах с дистанционным управлением для морской нефтяной промышленности. T Foam обеспечивает высокую жесткость и термическую стабильность при температурах процесса до 110 ° C / 230 ° F.

Degussa Röhm GmbH & Co. KG, Performance Plastics (Дармштадт, Германия) производит линию пеноматериалов PMI, известную как ROHACELL. По словам Дирка Роузена, менеджера сегмента рынка железнодорожных и судовых приложений, пенопластовые наполнители PMI, доступные в 11 различных классах, демонстрируют самые высокие механические свойства среди всех типов пенопластов при сопоставимой плотности.Например, модуль упругости при сдвиге и растяжении для PMI на 20 процентов выше, чем для сшитого ПВХ. Диапазон температур теплового деформирования составляет от 177 ° C / 350 ° F до 235 ° C / 455 ° F, что является самым высоким показателем для любого вспененного наполнителя, что делает его пригодным для ламинатов с высокими температурами отверждения, а также для высокотемпературных применений.

Благодаря своим высокотемпературным характеристикам, низкой плотности дыма и химическому составу, не содержащему галогенов, ROHACELL заняла нишу в транспортных приложениях, таких как высокоскоростные морские суда и поезда, где противопожарные характеристики являются проблемой.Марки ROHACELL были включены в ряд междугородних трамваев и более новых высокоскоростных поездов (например, в сложную переднюю часть японского поезда Синкансэн E4) как для внутренних, так и для наружных конструкций. Пенопласт PMI был подвергнут термоформованию, чтобы он соответствовал сложной форме детали, и был залит препрегами, отверждаемыми при 125 ° C / 250 ° F, которые использовались в конструкции поезда.

Сердечники

ROHACELL RIST (Resin Infusion STructural) предназначены для использования при обработке сэндвич-ламинатов путем инфузии смолы.Новый продукт PMI с низкой плотностью, названный RIMA (Resin Infusion Manufacturing Aid), предназначен для использования в качестве оправки для деталей сложной формы. Очень маленький размер ячеек RIMA обеспечивает минимальное поглощение поверхностной смолы пеной. Degussa также предлагает сердечники в комплекте под названием ROHACELL Shapes. На новом предприятии в Дармштадте пенопласт обрабатывается на станке с ЧПУ и / или термоформовывается до точных размеров, требуемых заказчиком. Формы поставляются во влагонепроницаемой алюминиевой упаковке для предотвращения поглощения влаги перед производством.

General Plastics Manufacturing Co. (Такома, Вашингтон, США) производит конструкционные пенопласты как из полиуретана (ПУ), так и из полиизоцианурата (производного полиуретана) для внутренних работ. Жесткие пенопласты с закрытыми порами марки LAST-A-FOAM широко используются в палубах и фрамугах лодок, а также для изготовления шаблонов и оснастки, а также в интерьерах самолетов.

Пенополиуретан

, как правило, является наиболее экономичным из вспененных наполнителей, поскольку производительность производственного процесса выше, чем у других пен, таких как ПВХ.При пакетной обработке можно производить очень большие булочки, которые затем нарезаются на листы для использования покупателем. General Plastics предлагает пенополиуретан различной плотности, от 3 фунтов / фут3 до 50 фунтов / фут3.

Тед Хиле, менеджер по развитию рынка General Plastics, отмечает, что пенополиуретаны относительно жесткие, с довольно хорошими механическими свойствами и могут быть адаптированы (в зависимости от смеси изоцианатов и полиолов в полимерной смеси) для повышения прочности на сжатие и большей прочности. термостойкость.Поскольку ПУ представляет собой термореактивный полимер, его можно использовать при температурах до 135 ° C / 275 ° F, что выше, чем у термопластичных пен. Но полиуретан имеет тенденцию быть несколько хрупким и менее устойчивым к усталости, чем ПВХ и SAN. По этой причине LAST-A-FOAM обычно используется в транцах и палубах лодок, где структурные нагрузки отличаются от более динамически нагруженных корпусов.

Другим производителем пенополиизоцианурата является компания Elliott Co. of Indianapolis Inc. (Индианаполис, Индиана, США). Линия пенопласта Elfoam используется для изготовления шаблонов оснастки и структурного ядра для морского строительства.Марка Elfoam T600 (6 фунтов / фут3) имеет диапазон рабочих температур до 149 ° C / 300 ° F.

ДЕРЕВЯННЫЕ ЯДЕРЫ BALSA

Бальзовое дерево с низкой плотностью является еще одним популярным выбором стержней из-за его относительно низкой стоимости в сочетании с высокой прочностью на сжатие и сдвиг, а также отличными усталостными характеристиками. Деревья бальзы созревают примерно за семь лет, достигая высоты 27,5 м / 90 футов. По сути, бальза представляет собой природный композит — пучки целлюлозных волокон скрепляются лигнином и под микроскопом напоминают соты.

Заготовленные пиломатериалы из бальзы сначала сушат на воздухе, а затем сушат в печи, чтобы максимально снизить влажность. В зависимости от условий окружающей среды средняя влажность бальзы колеблется от 10 до 14 процентов. Высушенный пиломатериал строгается, разрезается по длине, затем точно измеряется и взвешивается для определения плотности. После сортировки пиломатериалы склеивают, прессуют на большие блоки и разрезают на листы, при этом древесные волокна ориентируются перпендикулярно поверхности основного листа. Такая ориентация торцевых зерен демонстрирует высочайшие характеристики сжатия и сдвига, необходимые для хорошей многослойной конструкции.Листы шлифуются, а затем подготавливаются по спецификации заказчика. Хотя бальза может поставляться в виде жестких панелей, многие производители предпочитают гибкий листовой материал, в котором панель разрезается на небольшие квадраты, удерживаемые вместе тканевой основой из холста, которая позволяет сердцевине соответствовать изогнутой поверхности формы.

Распространенное возражение против сердцевин из бальзового дерева, особенно в морской промышленности, состоит в том, что материал гниет в присутствии пресной воды. Но морские специалисты говорят, что поглощение влаги происходит только тогда, когда промежутки между вырезанными квадратами сердцевины не полностью герметизированы ламинатной смолой или компаундом для подстилки, или если крепежные детали палубы, которые проникают в ламинат с сердцевиной, не имеют надлежащей прокладки и герметизации от проникновения дождевой воды.При формовании смолой методом инфузии воздух удаляется под вакуумом, обеспечивая заполнение всех пустот смолой. Правильно подобранный внутренний изоляционный материал также может помочь противостоять скоплению воды от конденсата, вызванного разницей температур внутри и снаружи корпуса.

Старейшим и крупнейшим производителем стержней из бальзы является Baltek Corp. (Нортвейл, Нью-Джерси, США). Основанная семьей Кон, компания начала импортировать тропические лиственные породы в Европу еще в 1880-х годах.Первые лесопильные заводы и предприятия были созданы до Второй мировой войны и поставляли бальзовую древесину военным заказчикам, таким как De Havilland в Великобритании, которая использовала сердцевину из бальзы с торцевым слоем, ламинированную фанерой, для своего бомбардировщика Mosquito. Сегодня у компании пять заводов в Эквадоре и более 17 000 акров плантаций бальзы. Компания Baltek была недавно приобретена канадской компанией Alcan Inc. и теперь известна как Alcan Baltek Corp.

.

Baltek разработал первый гибкий сердечник на основе холста, который он назвал ContourKore.За последние несколько лет компания разработала новый продукт из бальзы с контролируемой плотностью конечного зерна под названием SuperLite. На основе тщательного отбора и сбора генетически модифицированных деревьев с очень небольшими вариациями содержания влаги (и, следовательно, плотности), значения плотности сердцевины доступны от 4,5 фунтов / фут3 до 16 фунтов / фут3 с шагом в 1 фунт. «Это первые бальзовые деревья, выращенные с единственной целью — стать основным материалом», — говорит Дон из Alcan Baltek. Как и другие поставщики, компания поставляет основные комплекты для упрощения изготовления ламината и сокращения отходов для клиентов.

Хотя это может показаться нелогичным, бальзовое дерево на самом деле очень хорошо работает в пожароопасных областях. По словам Дона, доступная энергия сгорания продукта зависит от его плотности; Типичная легкая бальза не очень горючая и горит нетоксичным белым дымом. Если древесина все же вступает в контакт с пламенем, образуется однородный слой обугливания, который защищает неиспользованную целлюлозу от источника тепла. Напротив, пены и, в частности, пенополиуретаны производят черный дым, который, в зависимости от их химического состава, может содержать токсичные побочные продукты.По этим причинам бальза одобрена для использования в большинстве транспортных средств. Это одна из причин того, что панели с наполнителем из бальзового волокна и стекловолокном заменили фенольные ламинаты с сотовым заполнением в полах поездов Bay Area Rapid Transit (BART), которые курсируют в столичном районе Сан-Франциско, из-за более низкой стоимости и лучшего качества. «Долговечность», — говорит Дон.

DIAB также производит бальзу, ее плантации и фабрики расположены в Эквадоре. Линия продуктов ProBalsa предлагается в трех вариантах плотности: легкая (90 кг / м3), стандартная (155 кг / м3) и высокопрочная тяжелая (220 кг / м3).ProBalsa Plus — это стандартный продукт, подвергнутый микрошлифовке и обработанный грунтовкой для минимизации поглощения смолы в процессе формования.

Производитель стержней Nida-Core (Порт-Сент-Люси, Флорида, США) недавно вышел на рынок бальзы, предлагая стержни из бальзы марки Balsalite по более низкой цене, чем у конкурентов, говорит директор по маркетингу Nida-Core Джек Лугус. Предлагаются два класса прочности: от 6 до 7,6 фунт / фут3 и от 9 до 10 фунтов / фут3, в жестких панелях или панелях с насечками, с нанесенной облицовкой, если это необходимо. Бальзалит имеет покрытие (как и продукция конкурентов) для снижения расхода смолы при ламинировании.

МЕДОВЫЕ ШАШКИ

Недорогие соты являются третьим основным выбором для морских и коммерческих приложений. Несмотря на то, что его характеристики сдвига и сжатия ниже, чем у некоторых плотностей и марок пенопласта или заполнителей из бальзы, его плотность также ниже, что позволяет снизить вес. Соты из термопластичного полипропилена (ПП) прочны и устойчивы к повреждениям, что позволяет им лучше поглощать и рассеивать удары. Сотовые конструкции из полипропилена с полыми ячейками обеспечивают превосходное гашение звука и вибрации.Его естественная гармоника 125 Гц подобна низкочастотным колебаниям судовых дизельных двигателей, поэтому корпус лодки с ПП-сердцевиной эффективно гасит дизельный шум. Хотя полипропилен размягчается и теряет некоторые из своих свойств при температуре выше 94 ° C / 200 ° F, эти свойства вернутся, когда температура упадет ниже 49 ° C / 120 ° F — напротив, пена или бальза испортятся безвозвратно.

По сравнению с другими материалами сердцевины, обработка кромок сотовой структуры сложна, поскольку этот материал не так легко поддается обработке, как пенопласт или дерево.Кроме того, крепежные детали требуют специальной обработки, так как сотовая конструкция имеет незначительную фиксацию винтов.

Nida-Core предлагает линейку экструдированных структурных сотов из полипропилена, произведенных во Франции и импортированных на завод компании в Порт-Сент-Люси. По словам Лугуса, полипропилен компании является сополимером с добавлением нейлона для повышения термостойкости. Сердечник выдавливается через шестигранную металлическую матрицу в форме соты в форме ячеек шириной 8 футов и высотой 4 дюйма, создавая сердцевину с размером ячеек 8 мм / 0,32 дюйма и толщиной стенки 0.005 мм / 0,0002 дюйма. Экструдированные основные листы укладываются друг на друга и термически свариваются друг с другом для создания больших блоков, которые нарезаются до заданной заказчиком толщины в диапазоне от 4,7 мм до 450 мм / от 0,1875 дюйма до 18 дюймов.

Чтобы предотвратить попадание смолы в ячейки во время изготовления детали, пластиковая сердцевина доступна с термосварной облицовкой, состоящей из нетканой полиэфирной вуали и барьерной пленки из полипропилена. Покрытие представляет собой сплошную основу, которая увеличивает площадь сцепления сердечника с материалом обшивки сэндвич-панели.Полиэфирная вуаль также совместима с большинством смол для ламинирования.

Гибкий и приспосабливаемый к изогнутым формам, сердечник из полипропилена Nida-Core широко используется в широком спектре морских применений, от корпусов до палуб и переборок. Для применений, требующих более высокой прочности на сдвиг и сжатие, сердцевина может быть заполнена пенополиуретаном (TecnoCore). По словам Лугуса, пена внутри сотовых ячеек увеличивает прочность сердечника, но за счет некоторой ударопрочности и звукоизоляции.

Plascore Inc.(Зеландия, штат Мичиган, США), производитель аэрокосмических сотовых элементов из алюминия, арамида и нержавеющей стали, также производит экономичные экструдированные сотовые элементы из полипропилена с круглыми трубчатыми ячейками, а не с традиционными шестиугольниками. Различные плотности ядра и размеры ячеек производятся по собственному процессу. Сердечник может поставляться в сыром виде (без облицовки) или с облицовкой из полиэфирной вуали, а также может иметь бороздки для лучшей драпируемости при формовании. Для обработки вливанием смолы в облицовку входит более прочный барьер из полиэфирной пленки для предотвращения проникновения смолы в отверстия ячеек.Продукция Plascore использовалась для изготовления корпусов, настилов, переборок, дверей и морской мебели, от легких лодок до коммерческих паромов.

Компания Hexcel Composites (Дублин, Калифорния, США), более известная своей высокоэффективной аэрокосмической продукцией, предлагает сотовые конструкции HexWeb ACG (алюминиевый товарный сорт) для архитектурных панелей, стеллажей, напольных панелей и других коммерческих и промышленных применений. Алюминиевые соты изготавливаются путем склеивания листов алюминиевой фольги со смещением точек соединения на чередующихся листах.После отверждения клея листы расширяются, образуя открытые соты. На изделие АЧГ наносится покрытие, минимизирующее коррозию металла. При плотности 5 фунтов / фут3 (размер ячейки 6,35 мм / 0,25 дюйма) HexWeb ACG имеет прочность на сжатие 630 фунтов на квадратный дюйм / 4,3 МПа по сравнению с типичной сотовой структурой из полипропилена с прочностью на сжатие около 200 фунтов на квадратный дюйм / 1,38 МПа. .

Пожалуй, наиболее экономичное решение с сотовой сердцевиной предоставлено Tricel Honeycomb Corp. (Герни, Иллинойс, США).А.). Компания Tricel производит треугольные сотовые изделия из крафт-бумаги (плотная оберточная бумага, используемая для изготовления картонных и прочных бумажных пакетов для покупок) с различными покрытиями. Хотя конструкция Tricel не такая прочная, как у обсуждаемых выше сердечников — прочность на сжатие составляет около 100 фунтов на квадратный дюйм / 0,69 МПа, при размере ячейки 0,25 дюйма и плотности около 3 фунтов / фут3 — Tricel обеспечивает жесткость и прочность, достаточную для морских переборок и конструкции. -в шкафах.

«Все производители стержней пытались оптимизировать свои стержни для новых процессов формования и более крупных приложений», — резюмирует Дон из Alcan Baltek.В результате дизайнеры композитов за пределами аэрокосмического рынка имеют обширное меню доступных вариантов сэндвичей с сердечником — один, который, по утверждению основных производителей, будет расти по мере их совершенствования и дифференциации своих основных материалов в соответствии с развивающимися потребностями и процессами производителей, а также для удовлетворения потребностей требования морских классификационных обществ, таких как Американское бюро судоходства (ABS).

Исследование демпфирующих характеристик и прочности композитного ламината

Анализ влияния объемного содержания стекловолокна Е на демпфирование

Основной вклад демпфирования ламината из стекловолокна Е / полиуретана вносит полиуретановая матрица, но не стекло Е Волокно представляет собой полимерный материал, а сам материал имеет относительно высокое демпфирование.Следовательно, необходимо учитывать влияние стекловолокна Е на демпфирование композитных ламинатов. В этом разделе образцы 1, 2 и 3 с углом укладки волокна 0 ° отбираются для сравнительных экспериментов по демпфированию композитного ламината, а кривые ослабления свободных колебаний трех образцов показаны на рис. 4. Согласно формуле ( 3) рассчитанный коэффициент демпфирования образца 1 составляет 1,45%, коэффициент демпфирования образца 2 составляет 1,36%, а коэффициент демпфирования образца 3 равен 1.15%. Когда объемная доля стекловолокна E увеличивается с 50 до 55%, коэффициент демпфирования образца уменьшается на 6,2%. Когда объемная доля стекловолокна E увеличивается с 50 до 60%, коэффициент демпфирования образца уменьшается на 20,7%. Результаты испытаний показывают, что объемная доля E-стекловолокна влияет на демпфирование композитного ламината, и существует нелинейная зависимость между коэффициентом демпфирования образца и объемной долей E-стекловолокна.При одинаковом угле укладки коэффициент демпфирования образца с более низкой объемной долей стекловолокна Е большой, а коэффициент демпфирования образца с более высокой объемной долей мал. Основная причина вышеупомянутого явления заключается в том, что при высокой объемной доле стекловолокна Е содержание полиуретана будет уменьшаться, а вязкоупругость композитного материала впоследствии ухудшится. Следовательно, композитные ламинаты с более низкой объемной долей E-стекловолокна обладают лучшими характеристиками гашения вибрации.

Рисунок 4

Эксперимент по демпфированию образцов с различной объемной долей волокна.

Анализ влияния угла укладки стекловолокна Е на демпфирование

Угол укладки стекловолокна Е влияет на общую жесткость ламината. Когда жесткость слишком высока, это повлияет на деформационную способность полиуретановой матрицы, затруднит относительное скольжение между арматурой и границей раздела и снизит демпфирующие характеристики ламината 27 .В этом разделе образцы 1, 4 и 7 с объемной долей волокна 50% отбираются для сравнительных экспериментов по демпфированию композитного ламината, а кривые свободного затухания колебаний трех образцов показаны на рис. 5. Коэффициент демпфирования образец 1 составляет 1,45%, коэффициент демпфирования образца 4 составляет 1,73%, а коэффициент демпфирования образца 7 составляет 2,42%. Коэффициент демпфирования образца 4 на 19,3% выше, чем у образца 1, коэффициент демпфирования образца 7 равен 66.На 9% выше, чем у образца 1. Результаты испытаний показывают, что влияние угла укладки на коэффициент демпфирования очень очевидно, особенно в диапазоне 45–90 °, а увеличение угла укладки может значительно улучшить демпфирование. коэффициент композитного ламината.

Рисунок 5

Эксперимент по демпфированию образцов с разными углами укладки.

Образец 1 принимает метод укладки 0 °. Слой волокна играет важную роль в сопротивлении внешним силам. Структура ламината отличается большой жесткостью.При тех же условиях возбуждения композитный материал имеет меньшее рассеяние внутреннего трения и небольшой коэффициент демпфирования. Образец 7 использует метод укладки под углом 90 °. Слой полиуретана играет важную роль в сопротивлении внешним силам, что приводит к низкой жесткости ламинатной структуры. При тех же условиях возбуждения композитный материал имеет большее рассеивание внутреннего трения и большой коэффициент демпфирования. Образец 4 использует метод альтернативной укладки ± 45 °, а его структурная жесткость составляет от 0 ° до 90 °.

Анализ влияния воздушного демпфирования на демпфирование композитных ламинатов

Поскольку композитные материалы обладают характеристиками низкой плотности и относительно небольшого демпфирования, если эксперимент по демпфированию композитных материалов проводится в естественной среде, то влияние воздушное демпфирование в эксперименте нельзя игнорировать, особенно когда выполняется низкочастотное и высокоамплитудное возбуждение, влияние воздушного демпфирования будет более очевидным 28,29 .В этом разделе образцы 1 и 2 с углом укладки 0 ° выбираются для испытаний на демпфирование в воздухе и в вакууме соответственно, а кривые ослабления свободных колебаний двух образцов показаны на рис. 6. Результаты испытаний показывают, что демпфирование воздухом ускорит ослабление вибрации образца. Коэффициент демпфирования образца 1 в вакууме составляет 1,45%, а коэффициент демпфирования на воздухе 1,73%. Воздушное демпфирование увеличивает коэффициент демпфирования образца на 19,1%. Коэффициент демпфирования образца 2 в вакууме равен 1.36%, а коэффициент демпфирования на воздухе составляет 1,78%, а воздушное демпфирование увеличивает коэффициент демпфирования образца 2 на 24,7%. Следовательно, в эксперименте по демпфированию в естественной среде демпфирование воздухом имеет очень очевидное влияние на демпфирование композитного ламината, но затухание воздухом не изменяет частоту колебаний ламината. Сравнивая степень влияния воздушного демпфирования на коэффициенты демпфирования образцов 1 и 2, можно также обнаружить, что, когда композитный ламинат имеет меньшее самозатухание, воздушное демпфирование будет иметь большее влияние на экспериментальные результаты.

Рисунок 6

Испытание на демпфирование рассматриваемого воздуха.

Анализ прочности композитных ламинатов

Результаты сравнения коэффициентов демпфирования для 9 групп образцов показаны на рис. 7. Анализ данных показывает, что объемная доля стекловолокна E оказывает большее влияние на демпфирование ламинат, причем чем больше объемная доля, тем меньше коэффициент демпфирования. Угол укладки стекловолокна E находится в диапазоне от 45 ° до 90 °, и увеличение угла укладки может значительно улучшить коэффициент демпфирования ламината.Максимальный коэффициент демпфирования образца 7 составляет 2,42%; минимальный коэффициент демпфирования образца 3 составляет 1,15%.

Рисунок 7

Сравнительная таблица коэффициентов демпфирования.

При проектировании демпфирования композитных ламинатов необходимо одновременно учитывать конструктивную прочность, и нельзя жертвовать структурной прочностью в обмен на структурное демпфирование. Следовательно, необходимо провести эксперименты по прочности на разрыв на 9 наборах образцов, чтобы проанализировать влияние изменения объемной доли стекловолокна Е и угла укладки на структурную прочность ламината.В этой статье двусторонний прикрепляемый экстензометр используется для проверки прочности образца на разрыв, как показано на рис. 8а. На рис. 8b представлена ​​фотография испытательного образца ламината из стекловолокна / полиуретана при растяжении. В процессе растяжения образцов 1, 2 и 3 продольные трещины сначала появились в относительно влажных областях полиуретана, а продольные концы трещин расширились, что привело к разрыву между стеклянными волокнами и неравномерными поперечными сечениями, а также большей частью секции были зубчатыми.Начальные трещины образцов 4, 5 и 6 чередуются положительными и отрицательными, причем трещины распространяются в направлении ± 45 °, стекловолокно не отрывается от матрицы, а поперечное сечение имеет форму ласточкина хвоста. . Образец 7, 8 и 9 будет иметь поперечные трещины во время процесса растяжения, и трещины будут расширяться с обеих сторон в продольном направлении, которые будут ломаться около армирующего листа, и сечение будет относительно плоским.

Рисунок 8

Испытание образцов на прочность.( a ) Оборудование для испытания на растяжение. ( b ) Фотографии разрушения образцов. ( c ) Квазистатическая кривая растяжения.

Уровень напряжения и деформации ламината из стекловолокна Е / полиуретана находится между напряжением и деформацией стекловолокна Е и полиуретана, и его значение связано с размером структуры ламината, объемной долей стекловолокна Е и угол укладки 30 . Кривые напряжение-деформация образцов показаны на рис. 8c, а кривые показывают, что напряжение и деформация образцов являются линейно-упругими до разрушения.Разрушение образцов при растяжении — это мгновенное разрушение. Угол укладки стекловолокна E оказывает очевидное влияние на растягивающее напряжение ламината. При той же объемной доле волокна максимальное растягивающее напряжение, которое могут выдерживать образцы, уменьшается с увеличением угла укладки. Это связано с тем, что когда образец, ламинированный под углом 0 °, подвергается растягивающей нагрузке, поскольку направление растягивающего усилия параллельно направлению стекловолокна, количество волокон, участвующих в нагрузке, является наибольшим, а предел прочности на разрыв самый большой.Направление стекловолокна образца, уложенного под углом 90 °, перпендикулярно направлению растягивающего усилия, которое в основном переносится полиуретановой матрицей, и предел прочности на разрыв самый слабый. Допустимая нагрузка ± 45 ° попеременно уложенных образцов составляет от 0 ° до 90 ° уложенных образцов.

Кривые на рис. 8c также показывают, что образцы поочередно ламинированы под углом 0 ° и ± 45 °, и увеличение объемной доли волокна повысит предел прочности образцов на растяжение, и это происходит потому, что когда объем волокна E-glass увеличивается количество стекловолокон, участвующих в нагрузке, и увеличивается прочность на разрыв.Однако увеличение объемной доли волокна приведет к снижению прочности на разрыв образца, уложенного под углом 90 °, и это связано с тем, что образцы, уложенные под углом 90 °, в основном переносятся матрицей, и когда объемная доля волокна увеличивается, содержание полиуретановой матрицы будет уменьшаться. , и прочность на разрыв уменьшится.

Максимальный предел прочности образца 3 составляет 1093,4 МПа, а минимальный предел прочности образца 9 составляет 129,1 МПа. Предел прочности образца 3 в 8,5 раз превышает предел прочности образца 9.С точки зрения повышения прочности наиболее выгодна комбинация слоя 0 ° и высокой объемной доли волокна; с точки зрения улучшения демпфирования наиболее выгодным является сочетание слоя под углом 90 ° и низкой объемной доли волокна; Следовательно, при демпфирующей конструкции ламинатов из стекловолокна Е / полиуретана необходимо всесторонне учитывать условия использования и прочность, а также подбирать оптимальное сочетание угла укладки стекловолокна Е и объемной доли.

Удар по ламинированным композитным материалам | Прил.Мех. Rev.

Ламинированные композитные материалы широко используются в аэрокосмической и других областях. Благодаря высокому модулю упругости, высокой удельной прочности и способности адаптироваться к конкретному применению, эти материалы обладают определенными преимуществами по сравнению с более традиционными материалами. Однако их поведение при ударе вызывает беспокойство, поскольку удары действительно происходят во время производства, нормальной эксплуатации или технического обслуживания. Ситуация является критической для ударов, которые вызывают значительные внутренние повреждения, не обнаруживаемые при визуальном осмотре, что приводит к значительному снижению прочности и устойчивости конструкции.Динамику удара, включая движение ударника и цели, а также силу, развиваемую на границе раздела, можно точно предсказать с помощью ряда моделей. Напряженное состояние в непосредственной близости от места удара очень сложное и требует детального анализа. Точные критерии для прогнозирования начального отказа обычно недоступны, а анализ после начального отказа вызывает сомнения. По этим причинам можно сказать, что общий метод оценки типа и размера повреждений от удара в настоящее время недоступен.Тем не менее, было опубликовано большое количество экспериментальных данных, и были идентифицированы несколько важных особенностей ударных повреждений. В частности, известно, что на границе между слоями с различной ориентацией волокон происходит взаимное расслоение. Их форма обычно удлинена в направлении волокон нижнего слоя на этой границе раздела. Известно, что площадь отслоения увеличивается линейно с кинетической энергией ударного элемента после достижения определенного порогового значения. Влияние ударных повреждений на свойства ламината имеет очевидные последствия для проектирования и проверки реальных конструкций.Доступны экспериментальные результаты, касающиеся остаточной прочности образцов, поврежденных ударом, при растяжении, сжатии, сдвиге, изгибе, а также статической и усталостной нагрузке. Анализ сосредоточен в первую очередь на прогнозировании остаточной прочности на растяжение и сжатие. Чтобы полностью понять эффект повреждения от удара посторонним предметом, необходимо понимать динамику удара и уметь предсказать местоположение, тип и размер вызванного повреждения, а также остаточные свойства ламината.Данная статья организована в соответствии с этими принципами и представляет собой всесторонний обзор литературы о влиянии слоистых композитов с учетом как экспериментальных, так и аналитических подходов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *