Высокая стоимость высокоэффективных волокон может сдерживать их выбор




Высокоэффективное полипропиленовое (ПП) волокно — это довольно новый тип волокон на основе олефинов для композитов, который производится компанией Innegra Technologies (Гринвилл, Южная Каролина, США) и продается как волокно Innegra. Он находит применение в приложениях, в которых используются его легкий вес, высокая пластичность и вязкость, ударопрочность и свойства гашения вибрации. Innegra часто вплетается в гибридную ткань с другими высококачественными волокнами для повышения прочности материала.

Поли-п-фенилен-2,6-бензобисоксазол (PBO) , известный под своим торговым названием Zylon, представляет собой относительно новое волокно с модулем упругости и прочностью на разрыв почти вдвое выше, чем у арамидного волокна, и температурой разложения, которая почти на 100 ° C выше. Подходит для высокотемпературных применений, в настоящее время он используется в защитной баллистической броне, спортивных товарах, изоляционных материалах и усилении шин.

Высокая стоимость высокоэффективных волокон может сдерживать их выбор, если производители пренебрегают изучением того, как эта высокая стоимость снижается за счет более высоких характеристик, долговечности и свободы дизайна, которые эти материалы привносят в проект, и, как следствие, положительного эффекта, который эти преимущества оказывают. по ключевой метрике: стоимости жизненного цикла . Это особенно верно для углеродного волокна, выбор которого исторически осложнялся значительными колебаниями предложения и спроса на углеродное волокно. Углеродные и другие высокопроизводительные волокна неизменно вызывают высокий интерес к состоянию мировых рынков волокна, и эта тема ежегодно рассматривается в статье SourceBook «Спрос и предложение: современные волокна». Издатель SourceBook , CompositesWorld, также предлагает ежегодную конференцию по углеродному волокну , посвященную изучению этих рынков и приложений.

Другие варианты волокна

Кварцевые волокна , хотя и более дорогие, чем стекло, имеют более низкую плотность, более высокую прочность и большую жесткость, чем стекло E, и примерно вдвое большее удлинение до разрыва, что делает их хорошим выбором там, где приоритетом является долговечность. Кварцевые волокна также имеют почти нулевой коэффициент теплового расширения (КТР) и могут сохранять свои рабочие характеристики при постоянном воздействии температур от 1050 ° C до 1250 ° C в течение коротких периодов времени. Кварцевые волокна обладают значительно лучшими электромагнитными свойствами, чем стекло, что является плюсом при производстве таких деталей, как обтекатели самолетов, которые защищают радиолокационные системы и другое ключевое электронное оборудование.

Керамическое волокно обеспечивает термостойкость от высокой до очень высокой, но низкую ударопрочность и относительно плохие свойства при комнатной температуре. Как правило, более дорогие, чем другие волокна, керамическое волокно, как и кварц, является предпочтительным волокном, когда его преимущества оправдывают дополнительные затраты. Одно из применений керамических волокон — огнестойкий вуальный материал в ламинатах для салонов самолетов, который должен выдерживать 1093 ° C в течение не менее 15 минут без проникновения пламени. Керамические композиты, которые объединяют керамические волокна или волокна карбида кремния в керамическую матрицу, в настоящее время все более широко применяются для использования в некоторых высокотемпературных авиационных двигателях.

Базальтовые волокна — недорогие волокна золотисто-коричневого цвета, похожие на стекло, которые исторически производились в России и на Украине. Поставщиками базальтового волокна являются « Каменный Век» (Дубна, Россия), Sudaglass Fiber Technology Inc. (Хьюстон, Техас, США) и ООО «Технобазальт-Инвест» (Киев, Украина). Новый поставщик, Mafic (Келлс, графство Мит, Ирландия), предлагает базальтовые волокна как в непрерывной форме, так и в виде длинноволокнистых термопластичных гранул, а также добывает и производит свое базальтовое волокно в Ирландии.

Сообщается, что базальт демонстрирует несколько лучшую химическую и щелочную стойкость, чем стекло, и, как говорят, является альтернативой стекловолокну в композитной арматуре, используемой для армирования бетона в гражданской инфраструктуре и строительстве зданий. Доля базальта на рынке, однако, несколько снизилась за последние несколько лет из-за проблем с консистенцией продукта, поскольку состав базальтовой породы, из которой производятся волокна, варьируется в зависимости от карьера, из которого он добывается.

Гибриды волокон извлекают выгоду из лучших свойств более чем одного типа волокон и могут снизить затраты на сырье. Гибридные композиты, в которых сочетаются углерод / арамид или углерод / стекловолокно, успешно используются в ребристых реверсорах тяги авиационных двигателей, зеркалах телескопов, карданных валах наземных транспортных средств, а также на арене инфраструктуры в системах обертывания колонн, которые укрепляют бетонные элементы конструкции.