Технологии карбона: Технология Carbon

Технология производства современного композитного материала – карбон.

Главная Полезно знать

Современные технологии требуют появления все новых и новых композитных материалов со специальными свойствами, находя им широкое применение в различной продукции. Одним из таких композитный материалов является – карбон.
Уникальные свойства карбона позволяют использовать его для производства и тюнинга различных транспортных средств, яхт и морских судов, в авиастроении и космической техники.
Свое рождение карбон начал с исследований Эдисона, именно он в 1880 году ведя поиск материала для спирали лампы накаливания исследовал уклеволокно являющееся основой карбона. Слабое развитие технического прогресса в то время не дало возможности полностью раскрыть свойства нового материала и найти ему достойное применение. Только выход человечества в космос и использование карбонового углеволокна при строительстве космических кораблей NASA раскрыло перед карбоном все двери.

Основу композитного материала карбон тонкие углеродные нити сломать практически невозможно это гарантирует высокая прочность, износостойкость и жесткость углеродной нити. Используя нить уклеволокна в качестве одного армирующего элемента и нити резины или кевлара в качестве второго армирующего элемента связав их эпоксидными смолами можно получить карбоновое полотно.
Особенностью углепластика является разнонаправленность физических свойств поэтому для получения однородного композитного материала армирующие волокна переплетают, образуя специальную сетку именно она и придает привлекательный вид карбону. Создавая армирующую сетку нити, всегда переплетают под заданным углом, при создании следующего слоя угол меняют. Для получения карбона толщиной 1 мм применяют 3-4 слоя переплетенных армирующих нитей, придавая композитному материалу заданную прочность и твердость.
Технология получения непосредственно самих нитей углеволокна довольно сложна, можно получить органические волокна углепластика используя

автоклав высокого давления методом химической осадкой углерода или выращивать кристаллы нити углепластика в световой дуге. Современный автоклав промышленный более производителен и метод автоклавного формирования углеволокна более технологичен.
В качестве исходного материала для получения нитей углеволокна берут волокна полиакрилонитрила, их окисляют при температуре 250°C в течение 24 часов в воздушной среде. Далее волокна помещают в автоклав горизонтальный с рабочим объемом, заполненным инертным газом, автоклав электрический производит длительный высокотемпературный нагрев волокон в пределах 800-1500°C обеспечивая карбонизацию углеволокна. Такая термическая обработка обеспечивает пиролиз углеволокна в нем убывают летучие соединения, а сами волокнах образуют новые связи. Такая дилительная термическая обработка при автоклавировании исходный материал полностью обугливается и получается готовый продукт — нитей углеволокна. Далее проходит насыщение углеродом — графитизация при температурах 1600-3000 °C тоже же в среде инертного газа.
Собрать армирующие нити в готовое карбоновое полотно можно двумя способами сухим и мокрым
Мокрый способ WET — наиболее распространен. Сетка из армирующих волокон укладывается в специальную форму, пропитывается связывающим элементом — эпоксидными смолами. Современный автоклав высокого давления производит автоклавирование при давлении выше 10 атм производя отверждение материала и горячую полимеризацию при температурке150 °C.
При сухом способе DRY автоклав для карбона использует еще более высокое давление до 32 атм, подача вакуума в рабочую зону при температуре 200°С позволяет получить очень тонкий слой карбона около 0,5 мм и гарантирует высокую точность изделий.
Высокие давления требуют использовать наиболее надежное устройство автоклав с байонетным затвором, таким же высоким уровнем надежности отличается и автоклав для триплекса.
Сегодня карбон можно производить, используя автоклав Российского производства.

Основные методы изготовления деталей из карбона

Качество деталей из карбона в первую очередь зависит от правильного выбора и качества смолы и углеродного полотна. При ошибках в выборе плотности полотна карбона и смолы для карбона вы не сможете аккуратно выложить заготовку в форме, плотно прижать и полностью удалить пузырьки воздуха.

Содержание

Основные методы изготовления деталей из карбона

К основным методам изготовления можно отнести:

• формование из препрегов, то есть полуфабрикатов,
• метод аппликации,
• формование непосредственно в форме с вакуумом,
• формование давлением (ручная прикатка).

Изготовление карбона дома не требует сложного оборудования, и при определенных навыках можно получить детали достойного качества. Поэтому сделать углепластик удовлетворительного качества самому вполне реально.

Карбон для автотюнинга

Внимание! Так называемый 3D-карбон, автовинил или пленка «под карбон» никакого отношения к карбону не имеет, кроме отличной имитации поверхности карбона. Это разноцветные виниловые и ПВХ-пленки с визуальными эффектами только для декоративной отделки поверхности, но не для упрочнения.

А вот для изготовления некоторых облегченных элементов, где требуется высокая прочность, например, для бамперов, капотов, мелких деталей кузова, может использоваться дорогостоящий настоящий карбон. Можно попробовать даже сделать обтяжку карбоном своими руками некрупных элементов.Но необходимо помнить, что этот материал очень чувствителен к точечным ударам и есть риск повреждения мелкими камнями и щебнем из-под колес.

И здесь определяющую роль играет мастерство автомастера, насколько совершенно он владеет навыками подбора полотна, смолы и толщины слоев. А ремонт карбоновых деталей — тоже дорогостоящий процесс.

Если же для вас главную роль играют эстетические параметры, а не облегчение веса автомобиля или мотоцикла, то присмотритесь к ПВХ-пленкам «под карбон», аква-печати или аэрографии.

Изготовление деталей из карбона методом препрегов

Промышленный процесс формования изделия из препрега (заготовок для формования) в автоклаве представляет собой одновременное протекание сложных процессов:

• полимеризацию компаунда,
• вакуумное удаление воздуха и излишков смолы,
• высокое давление ( до 20 атм) прижимает все слои к матрице, уплотняя и выравнивая их.

Это дорогостоящий процесс, поэтому для мелкосерийного тюнинга в домашних условиях малопригодный.

Но разделение этих процессов удешевляет и удлиняет всю процедуру самостоятельного получения карбона. Изменения при этом вносятся в технологию подготовки препрега, поэтому всегда нужно обращать внимание, для какой технологии предназначена заготовка.

В этом случае препрег готовится в виде сэндвича. После нанесения смолы заготовка с обеих сторон покрывается полиэтиленовой пленкой и пропускается между двух валов. При этом лишняя смола и нежелательный воздух удаляются.

Препрег вдавливается в матрицу пуансоном, и вся конструкция помещается в термошкаф. То есть в данном случае препрег представляет полностью готовую к формованию заготовку, с обжатыми слоями и удаленным воздухом.

Этот метод чаще всего и используют автомастерские, покупая заготовки карбона, а матрицы изготавливаются из алебастра или гипса, иногда вытачиваются из металла или в качестве модели используется сама деталь. которую вы хотите повторить из карбона. Иногда модели вырезаются из пенопласта и остаются внутри готовой детали.

Углепластик своими руками проще всего сделать методом «обтяжки» или аппликации углеполотна на заготовку.

Метод аппликации (ручная оклейка)

Сделать карбон своими руками можно методом оклейки, который включает пять основных этапов:

1. Тщательная подготовка оклеиваемой поверхности: зашкуривание, обезжиривание, скругление углов.
2. Нанесение адгезива.
3. Приклеивание углеткани с пропитыванием эпоксидной смолой с отвердителем.
4. Сушка.
5. Покрытие защитным лаком или краской.

Наполнители для смолы используют как для придания декоративности, так и для предотвращения стекания смолы с вертикальных поверхностей.

Необходимые материалы

1. Адгезив для фиксации углеткани на поверхности.
2. Ткань из углеволокна, которую укладывают на смолу послойно, с прикатыванием твердым валиком.
3. Эпоксидная смола средней вязкости с отвердителем (иногда она используется в качестве адгезива).
4. Защитный лак. Лучше всего для защиты от царапин подходит полиуретановый. Нужно выбирать водостойкий и светостойкий. Он не помутнеет. Для высокого блеска в качестве финишного покрытия можно использовать акриловый лак.

Смолу наносят 2-3 раза с промежуточной сушкой и шлифовкой.

Этот метод отличается от традиционного изготовления карбоновых изделий по моделям нанесением адгезива, а не разделителя для легкого съема получившегося полуфабриката.

Компания 3М предлагает даже самоклеющееся углеполотно, но работа с ним требует хороших навыков.

И карбон остается на оклеиваемой детали, упрочняя ее. Такое производство карбона чаще всего используется для оклеивания бампера, приборной панели и пр.

Метод формования карбона в форме с вакуумом

Для этого метода требуется специальное оборудование и хорошие навыки.

1. Нанесение разделительного состава на поверхность модели. Для матовых и полуглянцевых поверхностей обычно применяется разделительный воск, а для глянцевых поверхностей(пластик и металл) — разделитель типа WOLO и растворы для грунтования, которые используются при мелкосерийном призводстве.
2. Выкладывание углеткани в матрицу, без морщин и пузырей.
3. Пропитка углеткани смолой.
4. Слоев может быть несколько. В некоторых случаях углеткань можно чередовать со стеклотканью.
5. Наложение перфорированной пленки для отжима излишков смолы и выхода воздуха. Желательно укладывать внахлест.
6. Прокладка впитывающего слоя.
7. Установка вакуумной трубки и порта для подключения вакуумного насоса.
8. Помещение всей конструкции в прочную вакуумную пленку, приклеивание герметизирующим жгутом к оснастке.

Вся процедура напоминает помещение какого-либо предмета в вакуумный пакет, которые продаются в магазинах для хранения вещей, с последующей откачкой из него воздуха. Можно поэкспериментировать с такими вакуумными пакетами. Они очень прочные и продаются разных размеров. А вакуумный насос для домашнего использования обойдется в среднем в 150-200$.

Еще один вариант вакуумной технологии — процесс формования включает в себя наложение слоев углеродного волокна на пресс-форму, упаковывание в мешки всей сборки и удаление лишнего воздуха с помощью вакуумной системы. Смоляная смесь затем подается с одного конца и затем всасывается в пакетированный узел под действием вакуума внутри. После периода охлаждения формованная деталь отделяется от пресс-формы, а избыток материала обрезается.

Метод формования карбона с помощью давления (ручная прикатка)

Применяется для самостоятельного изготовления деталей из карбона и аналогичен методу формования вакуумом, но без использования дорогостоящей оснастки. Наборы включают кисти для нанесения смолы и валики для выдавливания воздуха и прикатки слоев.

Для простого тюнинга автомобиля понадобятся:

• углеполотно плотностью 200-300 г/м,
• эпоксидная смола,
• отвердитель,
• жесткий валик и кисть.

На Alibaba.com углеполотно плотностью 200 г/м.кв. плетения twill предлагается по цене от 10 до 25 долларов за квадратный метр. Правда, и покупать нужно от 10 метров. Но можно договориться о получении образцов, которые позволят самостоятельно изготовить небольшие изделия из карбона.

В общих чертах процесс изготовления углепластика своими руками выглядит так:

1. На поверхность формы наносится разделительный воск, гелькоат для формирования защитно-декоративного слоя на поверхности готового изделия. 
2. После его высыхания наносится тонкий слой смолы, на который прикатывается или прижимается углеткань, для выхода пузырьков воздуха.
3. Затем наносится еще один слой смолы  для пропитки. Можно нанести несколько слоев ткани и смолы, в зависимости от требуемых параметров изделия.
4. Смола может полимеризироваться на воздухе. Это происходит обычно в течение 5 дней. Можно поместить заготовку в термошкаф, нагретый до температуры 140 – 180 ◦С, что значительно ускорит процесс полимеризации.

Затем изделие извлекаем из формы, шлифуем, полируем, покрываем лаком, гелькоутом или красим.

Каждый слой прокатывается валиком для удаления пузырьков воздуха и получения максимального сцепления. 

При таком методе получается высокий расход смолы (в три раза выше плотности углеполотна), но зато именно таким способом можно изготовить любую деталь из карбона своими руками.

Автор Ирина Химич

О компании — Carbon Technologies, LLC

Компания Carbon Technologies занимается исключительно всеми аспектами платформы Apple. Carbon специализируется на предоставлении решений для графического дизайна, здравоохранения, фармацевтики, издательского дела, права и образования. Однако наш уровень опыта и знаний выходит за рамки традиционных рынков Macintosh и охватывает развивающиеся рынки биологических наук, высокопроизводительных вычислений и мобильных устройств. Если вы используете продукты Apple, Carbon может интегрироваться в ваше предприятие, управлять вашим парком, оптимизировать рабочие процессы и расширять возможности использования.

Компания Carbon может предоставить консультационные услуги по всем аспектам ваших технологических потребностей. От брандмауэров и сетей до обучения и разработки приложений, Carbon может решить самые сложные задачи и управлять самыми сложными средами.

У каждого клиента есть уникальные задачи, требующие уникальных решений. Carbon Technologies гордится своей способностью понимать уникальные проблемы каждого клиента. Именно благодаря этому пониманию мы можем предоставить целевые решения, соответствующие индивидуальным потребностям каждого клиента. По мере того, как потребности вашего бизнеса меняются, а Apple продолжает выходить на новые рынки, Carbon Technologies будет лидировать и направлять ваш бизнес к эффективному и действенному использованию ваших технологических решений.

Если вы используете продукты Apple на работе или в учебном заведении, обратитесь в компанию Carbon, чтобы получить помощь в управлении парком устройств и максимальном их использовании.

Сертификаты показывают приверженность своему ремеслу; приверженность продуктам, которые мы рекомендуем и поддерживаем. Компания Carbon верит в получение и поддержание сертификатов. Технологии быстро меняются. От нового релиза до эксплойта нулевого дня — мы должны быть в курсе постоянно меняющихся условий, чтобы обеспечить нашим клиентам обслуживание на максимально возможном уровне.

В дополнение к нашей преданности Apple и Jamf, компания Carbon имеет сертификаты многих поставщиков, включая SonicWall, Extreme Networks и Ubiquiti. Компания Carbon также имеет сертификаты соответствия отраслевым стандартам, таким как CompTIA Network+, CompTIA Server+ и CWNP Certified Wireless Technician.

Технические специалисты по углероду имеют сертификаты в Apple (системный администратор, Xsan, технический координатор, Support Essentials, Mobility и др.), Jamf (100, 200, 300, 350 и 400), Jamf Now, SonicWall, Ubiquity, Extreme Networks, Network+, Server+, Office365 и сертифицированный CWNP специалист по беспроводной связи.

Компания Carbon активно поддерживает платформу Apple. Мы считаем, что нет лучшей платформы для продуктивной работы. От исключительного оборудования до мощных и безопасных операционных систем, от лучшей в отрасли простоты интеграции до потрясающих инструментов повышения производительности сторонних производителей — платформа Apple готова ко всему, что требует от нее ваш бизнес или школа. Пусть Carbon станет продолжением вашего бизнеса. Мы стремимся понять ваши рабочие процессы и поставить себя на ваше место. Ваши болевые точки — это наши проблемы, которые мы должны решить. Кроме того, благодаря нашим предложениям управляемых услуг и облегченных управляемых услуг служба развертывания Apple позволяет нашей команде эффективно управлять значительным количеством устройств без чрезмерных затрат на другие консультации.

Главная — Volt Carbon Technologies

Solid Ultrabattery

Узнайте больше о нашей дочерней компании, занимающейся разработкой аккумуляторов с твердым электролитом.

Посетите веб-сайт Solid Ultrabattery

Оборудование для исследований и разработок

Прочтите об оборудовании Volt Carbon Technologies для исследований и разработок.

Узнать больше

Воздушный классификатор

Volt Carbon Technologies разрабатывает новые собственные системы воздушной классификации для разделения крупночешуйчатого графита.

Узнайте больше

Презентация для инвесторов, сентябрь 2022 г.

Загрузите нашу презентацию для инвесторов за сентябрь 2022 г. Д-р Чжунвэй Чен, Volt Carbon Technologies продолжает превращаться в ведущую в отрасли компанию в области углеродных наук и аккумуляторных технологий. В дополнение к нашему текущему интересу к добыче полезных ископаемых, Volt продолжит разработку новых продуктов для конечного использования, которые включают в себя опыт в выделении полезных ископаемых на рудниках, последующую переработку полезных ископаемых для изготовления новых аккумуляторов. Эта уникальная договоренность ускоряет разработку важнейших полезных ископаемых, что соответствует цели Северной Америки по разработке важнейших ресурсов…

Уильям (Билл) Пфаффенбергер
Главный исполнительный директор

Продолжить чтение

Оборудование для исследований и разработок

Оборудование для исследований и разработок предназначено для подготовки коммерческих образцов и производственных циклов любого сырья, в процессе измельчения которого используется флотация. Основное назначение оборудования — модернизация до высокотехнологичных приложений, таких как аноды литий-ионных аккумуляторов, элементы солнечных батарей и т. д.

Узнать больше

Volt Carbon Technologies возглавляет опытная команда менеджеров с портфолио передовых геологоразведочных проектов .

Главный исполнительный директор и президент Уильям Пфаффенбергер

Уильям — профессор математики на пенсии в Университете Виктории (проработал 38 лет).

Подробнее

Технический директор Ви-Бонд Ли

Ви-Бонд — профессиональный инженер с более чем 30-летним опытом разработки передовых продуктов и управления инженерными разработками.

Подробнее

Временный финансовый директорDr. Дэвид В. Мэдилл, доктор медицинских наук

Доктор Мэдилл 30-летний опыт работы в горнодобывающей промышленности, особенно в области ее финансирования и развития.

Читать дальше

Подкаст The Dales Report

Volt’s Solid Ultrabattery Lithium Ion Battery Technology

«Как один крошечный кусочек интеллектуальной собственности может сэкономить вам много денег на бензин? Вы узнаете в этом выпуске The Dales Report, и как компания под названием Volt Carbon Technologies осуществляет вертикальную интеграцию, производя литий-ионную батарею прямо в Канаде, откуда они надеются получить материалы». — The Dales Report

The Dales Report Podcast

Процесс воздушной классификации компании Volt Carbon Technology играет большую роль в поставках анодов для аккумуляторных батарей, — поясняет V-Bond Lee

«Ли говорит, что никогда не было такого высокого спроса на материалы для аккумуляторных батарей, как сейчас. Мы рады поприветствуйте его снова в The Dales Report. Послушайте подкаст, чтобы узнать, почему Volt Carbon Technologies может быть вариантом для инвесторов». — The Dales Report

Proactive

Volt Углеродные файлы Патент на конструкцию воздушного классификатора компании

«Генеральный директор Volt Carbon Technologies Билл Пфаффенбергер присоединился к Стиву Дарлингу из Proactive, чтобы поделиться новостями о компании, которая работает с 3 вертикалями, включая новый процесс очистки графита, разработку твердотельной литиевой батареи и свойства минералов, включая графит, медь и молибден». — Proactive

Дочерняя компания Volt Carbon Technologies

Solid Ultrabattery Inc

Посмотреть веб-сайт Solid Ultrabattery Inc

Будьте в курсе новостей Volt Carbon Technologies через наш список рассылки.