Carbon jest włóknem węglowym powstającym w wyniku suchej
destylacji poliakrylonitrylu oraz innych organicznych polimerów. Włókno węglowe
składa się prawie wyłącznie z rozciągniętych struktur węglowych podobnych
chemicznie do grafitu. Jest to materiał bardzo wytrzymały i lekki posiadający
jedyny w swoim rodzaju prestiżowy wygląd.
Włókno węglowe występuje zazwyczaj w postaci tkanin plecionych z pojedynczych
włókien. Każde z tych włókien składa się z tkaniny od 3k (3 tysięcy nitek) do
do tkaniny 12k (12 tysięcy nitek). Grubość pojedynczej nitki włókna węglowego
wynosi 1/10 grubości ludzkiego włosa i wynosi około 0.005 – 0,010 mm. Każda z
nitek zbudowana jest z setek tysięcy atomów węgla. Wyróżniamy następujące
rodzaje tkanin włókna węglowego, w zależności od rodzaju splotu mającego wpływ
na wygląd końcowy oraz wytrzymałość produktu. Jednym z rodzajów są tkaniny
jednokierunkowe, które zapewniają bardzo dużą wytrzymałość wzdłuż włókien, ale
ich minusem jest mała wytrzymałość przy przyłożeniu siły prostopadłej do
włókien. Tkanina jednokierunkowa sprawdzi w przypadku detali, które obciążane
są tylko i wyłącznie w kierunku równoległym do włókien (wzdłuż włókien). W celu
uzyskania dużej wytrzymałości na zginanie w każdym z wymiarów konieczne będzie
ułożenie kilku tkanin pod różnym kątem, przykładowo -45, 0, 45, 90 stopni.
Tkaniny jednokierunkowe nie zapewnia efektywnego i prestiżowego wyglądu, w
związku z tym jest stosowana na początkowe warstwy kompozytu (nie jest używana
na wierzchnie, widoczne warstwy).
Kolejnym rodzajem jest splot 2/2 („twill”), którego włókna przecinają się pod kątem 90 stopni. Dzięki jego zastosowaniu zapewniona zostaje wytrzymałość w różnych kierunkach oraz atrakcyjny wygląd kompozytu.
Następny rodzaj to splot 1/1 („plain”). Tkanina węglowa „plain” wykorzystywana jest do prostych kształtów z uwagi na jej małą rozciągliwość. Proces technologiczny wykonywania kompozytów wymaga nasączenia tkaniny żywicą (np. epoksydową). W innym wypadku tkaniny będą wiotkie niczym kawałek miękkiego i cienkiego materiału. Produkcja elementu z włókna węglowego polega na włożeniu i ukształtowaniu tkaniny w formie, a następnie na przesączaniu jej żywicą przy użyciu metody ręcznej, worka próżniowego lub infuzji. Na ogół przyjmuje się, że im mniej żywicy w danym kompozycie tym większa jest jego wytrzymałość przy danej masie elementu.
Zastosowanie włókna węglowego znacząco zwiększa wytrzymałość, ponieważ Carbon
jest materiałem 5 – cio krotnie wytrzymalszym od stali przy zachowaniu tej
samej wagi danego elementu. Dodatkowym atutem Carbonu jest jego bardzo duża
wytrzymałość na obciążenia zmęczeniowe polegające na cyklicznym pojawianiu się
pewnych obciążeń. Zaletą carbonu jest jego niska rozszerzalność cieplna w
porównaniu do materiałów takich jak aluminium, czy stal. Włókno węglowe jest
materiałem kompozytowym, który umożliwa dowolne dobranie wytrzymałości elementu
w każdym z jego obszarów, w różnych kierunkach. Wadą zastosowania włókna
węglowego jest dosyć mała odporność na uderzenia. W przypadku wykonywania elementów
narażonych na uderzenia do ich produkcji stosuje się włókna aramidowe
(kevlarowe).
Zapraszamy na www.wlmcustoms.pl