Применение экзотических материалов для оклейки корпуса


Источник : How to fiberglass boats . 2nd edition .
Автор :Ken Hankinson   
Перевод - Сергей Баркалов   www.t22.nm.ru

Быстрый технологический прогресс привел к росту информированности относительно того , что является "современным" на данном этапе , а занимающиеся лодками люди всегда быстро берут на вооружение последние достижения в области так называемых  "высоких технологий" . По причине невиданных ранее свойств , присущим некоторым из этих материалов ( включая стоимость ) , их еще называют "экзотическими" .

Два таких материала - это арамидное волокно , более известное как Кевлар (продукт DuPont) и угольное волокно (также известное под именем "карбона" или графита) . Несмотря на то , что оба эти материала отличаются высокой прочностью (при равном весе они прочнее алюминия и стали) и сфера их применения постоянно расширяется , - могут ли они найти применение в области оклейки корпуса ? Давайте рассмотрим их по отдельности .

Кевлар

Нет никаких сомнений в превосходных свойствах этого волокна . Кевлар обладает в 2.5 раза большей прочностью и в 3 раза большей жесткостью , чем электротехническое стекловолокно , при этом его плотность составляет всего 43% от плотности стекловолокна . Он лучше противостоит разрушению , вибрации и распространению трещин , великолепно держит ударные нагрузки . Ткань из кевларового волокна по конструкции похожа на стеклоткань , но в отличие от нее не требует какой-либо специальной обработки . Как может показаться поначалу , кевлар является просто идеальным материалом для оклейки корпуса , однако на самом деле не все тут так гладко .

Главным препятствием применению кевлара для наружной защиты корпуса является его довольно посредственная стойкость к абразивным воздействиям , а именно это свойство стоит на первом месте в ряду требований к материалу оклейки. Как только кевлар начинает подвергаться истиранию , его прочность моментально падает . Плюс ко всему , при значительно большей , чем у стекловолокна прочности на разрыв , он проигрывает ему при изгибе и в два раза слабее на сжатие . Кевлар можно использовать при оклейке для повышения прочности корпуса к ударным нагрузкам , однако рекомендуется дополнительно защитить его снаружи от истирания стеклотканью или подобным материалом , тем самым еще и облегчив последующие шпаклевание и шлифовку .

Поведение кевлара при сжатии сильно отличается от стекловолокна . Если стекловолоконный ламинат при высокой нагрузке разрушается резко и обширно , то поведение кевларового ламината при сжатии напоминает поведение вязкого металла - он прогибается и образует вмятины . Хотя оно может показаться и ценным качеством , следует добавить , что такое происходит при сравнительно малых нагрузках , в связи с чем имеет место разрушение смолы с образованием трещин и расслоения .

Эту слабую сторону кевлара можно в некоторой степени компенсировать рядом способов . Во-первых , слой кевлара можно оклеить сверху другим материалом - например , стеклотканью . Однако в случае оклейки корпуса фактор прочности материала является вторичным и подобная практика ведет к ненужному удорожанию и увеличению веса . Тем не менее этот материал можно использовать для местных усилений - например , по швам . Во-вторых , существуют "гибридные" ткани , содержащие помимо кевлара еще стеклянные и (или) угольные волокна , компенсирующие слабые стороны кевлара , однако для целей оклейки в них также мало пользы .

Это не единственные трудности , связанные с кевларом . Материал разрушается под действием ультрафиолета и не должен находиться на солнце без защиты пигментированной смолой или иным покрытием ,содержащим ингибитор ультрафиолета . В отличие от стеклоткани и ей подобных материалов , кевлар не становится прозрачным при пропитывании смолой и сохраняет желтый оттенок . Это не только придает лодке неопрятный вид (в случае натуральной отделки его применение вовсе лишено смысла) , но и не позволяет (по крайней мере для непрофессионала) определить степень пропитки материала смолой .

Прочие свойства кевлара говорят сами за себя . Из-за своей прочности кевлар очень тяжело режется , как в виде ткани , так и в виде ламината , для работы с ним необходим твердосплавный режущий инструмент . Шлифование оклеенной кевларом поверхности практически бессмысленно - материал при этом образует обильный ворс . При работе с кевларом необходимо следить , чтобы не образовывались жесткие складки - это ведет к повреждению волокон и потере прочности .
Как правило , кевларовая ткань не предполагает ламинирование в несколько слоев . Причина кроется в том , что между двумя слоями кевлара могут возникнуть проблемы с адгезией и в случае необходимости такого ламината между ними должен находиться тонкий слой стекломата . Поскольку стеклянное и кевларовое волокно имеют примерно одинаковое (3%) растяжение под нагрузкой , в данной конструкции они уместны .

Кевлар производится без использования разного рода эмульсий и его можно применять с различными типами смол , включая полиэфирные , винилэфирные и эпоксидные . Однако , чтобы реализовать высокую ударопрочность и прочие высокие характеристики материала в пластике , обычно рекомендуются винилэфирная и эпоксидная смолы . Но даже при этом прочность на раздирание и отрыв оказывается меньше , чем у той же ткани Vectra при использовании их одних в качестве материала оклейки корпуса .

Сравнивая все плюсы и минусы кевлара , можно сделать вывод , что негативные стороны все же преобладают , во всяком случае когда речь идет об оклейке . Стоимость кевларовой ткани во много раз выше стеклоткани , даже несмотря на то , что материал становится все более доступен благодаря прочим сферам его применения .

Ткань из кевларового волокна обычно называется Кевлар-49 и продается разной плотности в рулонах шириной 95 и 125 см . Для оклейки корпуса рекомендовать его можно навряд ли , однако местные усиления в паре с защитой стеклотканью могут иметь практическую пользу .

Углеволокно

Угольное волокно в комбинации с эпоксидной смолой часто применяется для армирования участков , где необходима повышенная прочность и жесткость , и при правильном подходе дает хорошие результаты . По своей прочности на разрыв уголь уступает кевлару , однако значительно превосходит его при работе на сжатие . Одновременно угольное волокно обладает очень низкой стойкостью к ударным нагрузкам . Для компенсации слабых мест того и другого , оба материала часто применяют в виде "гибрида" . Как и в случае с кевларом , углеволокно не переносит небрежного обращения и требует для своей защиты другого материала типа стеклоткани .

Помимо малой прочности при ударных нагрузках , углеволокно плохо преносит нагрузки на сдвиг и его следует чем-либо защищать сверху от абразивных воздействий . Хотя из углеволокна можно изготовить ткань в обычном или "гибридном" виде и использовать ее для целей оклейки корпуса , следует иметь в виду , что угольные волокна (как , впрочем , и другие) в процессе переплетения теряют прочность . Если ставится цель добиться от материала максимальной прочности , углеволокна должны быть совершенно прямыми , без извилин и сгибов . Таким образом , с учетом высокой стоимости углеволокна (оно дороже Кевлара) представляется пустой тратой использование его в любом тканом виде , где нарушена прямолинейная ориентация нитей.

Существуют большие разногласия по поводу смол , пригодных для применения с углеволокном . С чисто технической точки зрения полиэфирные , винилэфирные и эпоксидные смолы хорошо пропитывают данный материал , однако некторые считают , что для достижения наилучших результатов необходимо применять более эластичные смолы типа винилэфирных или эпоксидных . С точки зрения прочности клеевого соединения , когда речь идет о применении углеволокна поверх материала-основы , наилучшим вариантом будут эпоксидные смолы .

Материалы из углеволокна имеют черный цвет , сохраняя его и после пропитки смолой , что не позволяет применять их при натуральной отделке . Углеволоконная пыль опасна при вдыхании внутрь , поэтому при работе с материалом необходим респиратор . При контакте с металлами в соленой воде углепластик вызывает сильнейшую коррозию и подобные контакты следует исключать . В свете вышеприведенной информации , углеволокно как материал для оклейки корпуса даже более нежелательно чем кевлар .

 

 

бесплатный счетчик Рейтинг@Mail.ru

bigmir)net TOP 100