Натуральные волокна могут быть включены в формованные или экструдированные детали




Натуральные волокна — абака, бамбук, кокос, лен, конопля, джут, кенаф и сизаль являются наиболее распространенными — получают из луба или внешнего стебля определенных растений. Натуральные волокна находят все более широкое применение из-за их очень малого веса, адекватных структурных характеристик и их «зеленых» характеристик, включая возможность вторичной переработки. К последним относятся более низкая стоимость (на их производство расходуется меньше энергии), экологичность (они биоразлагаемые и возобновляемые) и нейтральность к диоксиду углерода. Они также имеют самую низкую плотность среди всех структурных волокон, но обладают достаточной жесткостью и прочностью для некоторых применений.

В частности, автомобильная промышленность использует эти волокна в традиционно неармированных пластиковых деталях и даже использует их в качестве альтернативы стекловолокнам в салонах автомобилей. Термореактивные пластмассы и термопласты, армированные натуральными волокнами, чаще всего встречаются в дверных панелях, упаковочных лотках, спинках сидений, обшивке потолка и обшивке багажника легковых и грузовых автомобилей.

Европейские производители являются лидерами в использовании этих материалов, отчасти потому, что теперь правила требуют, чтобы их автомобильные компоненты были почти полностью переработаны, но компания Ford Motor Co. (Детройт, штат Мичиган, США) в США разработала множество натуральных волокон и детали для автомобилей на основе биосмол.

Натуральные волокна могут быть включены в формованные или экструдированные детали, и в последнее время они использовались в процессе прямого впрыска длинных волокон (D-LFT), где кенаф, Гибриды льна и натурального волокна / стекла используются для усиления полипропилена. В настоящее время проводятся исследования для определения пригодности длинных композитных материалов из натурального волокна для использования в строительстве.

Критический размер волокна

Для достижения желаемых свойств композитных компонентов необходимо оптимизировать адгезию между волокном и матрицей. Это соединение на границе раздела волокно / матрица требует насыщения пучка волокон смолой (так называемое смачивание ). Чтобы обеспечить хорошую адгезию, необходимо уделить внимание подготовке поверхности волокна, например, использованию поверхностного покрытия или связующего агента, называемого проклейкой. Проклейка, применяемая к волокнам сразу после их формирования, на самом деле служит двум целям: она не только улучшает связь волокна с матрицей, но также обеспечивает сухую смазку на поверхности волокна, которая защищает волокно от истирания и поломки во время последующей обработки, такой как ткачество или препреггирование. Хотя на его долю приходится всего 0,25-6,0% от общего веса волокна, проклейка является динамической силой в характеристиках армирования волокна.

Калибровочная химия — это один из основных атрибутов, который отличает волоконную продукцию каждого производителя от продукции его конкурентов. Его можно настроить для оптимизации характеристик волокна в определенных производственных процессах, таких как пултрузия, намотка волокон и ткачество. Например, разработка составов проклейки по-разному привела к более чистому рубленому стеклу с уменьшенным «пухом» (вызванным истиранием) и к более эффективному смачиванию стекла.

Исторически размер углеродного волокна был рассчитан только на совместимость с эпоксидной смолой. Сегодня производители волокна реагируют на требования производителей и производителей оборудования для производства углеродных волокон, совместимых с более широким спектром смол и процессов, поскольку использование углеродного волокна увеличивается за пределами аэрокосмической арены. Многие производители высокопроизводительных волокон теперь предлагают оптимизированные размеры, совместимые с термопластичными смолами, особенно для высокоскоростной обработки автомобильных деталей.