Obecnie materiały kompozytowe stosuje w wielu dziedzinach, począwszy od budownictwa,
aż po specjalistyczne zastosowania medyczne. Początek rozwoju krajowego rynku kompozytów nastąpił wraz z przystąpieniem Polski do EWG. Napływ inwestycji związanych z przemysłem motoryzacyjnym, energetycznym i innymi przyczynił się do wzrostu zapotrzebowania na elementy kompozytowe.
Kompozyty są materiałami konstrukcyjnymi składającymi się z co najmniej dwóch połączonych materiałów. W jednym z nich, zwanym lepiszczem, "zatopione" są włókna konstrukcyjne. Szczególnym rodzajem kompozytów
są laminaty, których główną cechą jest
anizotropowość mechaniczna. Od kierunku ułożenia włókien zależy w dużym stopniu, wytrzymałość mechaniczna i sztywność laminatu. Wykorzystując te zależności możemy otrzymywać materiały konstrukcyjne, znacznie lżejsze i bardziej
wytrzymałe od większości materiałów jednorodnych. Również bardzo pomocną
cechą laminatów jest możliwość formowania przestrzennego, co znakomicie
wykorzystują projektanci w zakresie wzornictwa przemysłowego.
Materiały kompozytowe znane są ludzkości od tysięcy lat. W Chinach technologie laki orientalnej oparte byty na przesycaniu cienkich warstw papieru i tkanin
żywicznym sokiem z drzewa sumaka
Rhus. Oprócz wyrobów dekoracyjnych, ze
względu na wysoką wytrzymałość i odporność laka używana była do wytwarzania
elementów uzbrojenia (zbroje, tarcze,
tuki). Przykładem stosowania kompozytów w technice wojskowej (w czasach nam
bliższych) jest wykonana z klejonych włókien polska kopia husarska; bardzo lekka,
pusta w środku (jedyne zachowane
egzemplarze znajdują się na zamku
w Kórniku).
Zbrojenia kompozytów
Wykorzystując wzorce zaczerpnięte z przyrody, jak np. trzcina, zaczęto wytwarzać
materiały, w których wykorzystuje się niezwykłą cienkość włókien. Zespolenie wielkiej liczby włókien, jednorodną, polimerową, usztywniającą osnową sprawia, że pęknięcie jednego włókna nic prowadzi do destrukcji całej konstrukcji i zapewnia
wysoką sztywność i wytrzymałość. Tym
sposobem otrzymuje się bardzo korzystny
stosunek sztywności do ciężaru właściwego. Współczesne wyroby kompozytowe
oparte są na zbrojeniu z włókien mineralnych i sztucznych. Powszechnie stosowanym włóknem mineralnym jest włókno
szklane, rzadziej włókno bazaltowe. Przykładem włókien sztucznych są włókna
węglowe (tzw. karbon) i włókna aramidowe (kewlar, twaron). Włókna te organizowane są w postaci rowingu (sznur o określonej liczbie włókien elementarnych).
Rowing służy do produkcji kompozytów
o własnościach mechanicznych jednokierunkowych (izotropowych). Kompozyty
o własnościach mechanicznych wielokierunkowych wytwarza się z mat (cięty
rowing z lepiszczem) lub tkanin.
Spoiwa chemoutwardzalne
Ważnym elementem wyrobów kompozytowych są spoiwa, które stanowią polimerową osłonę zbrojenia, a ich właściwości decydują o własnościach użytkowych
spoiw. Aby uzyskać charakterystyczne właściwości spoiw stosuje się modyfikatory,
takie jak np. wypełniacze, plastyfikatory
czy dodatki chemiczne.
Żywice poliestrowe
Są to styrenowe roztwory poliestrów. Nie
utwardzone są toksyczne, a po utwardzeniu polegającym na kopolimeryzacji poliestru ze styrenem przechodzą w sposób nieodwracalny w stan stały. Dzięki niskiej
cenie i dobrym własnościom przetwórczym
i użytkowym stosowane są praktycznie we
wszystkich technikach przetwarzania.
Żywice epoksydowe
Żywice epoksydowe produkowane są na
bazie bisfenolu A; są zdecydowanie droższe. Ze względu na małe skurcze, stosuje się je do produkcji oprzyrządowania
(formy kompozytowe). Tego rodzaju żywice znalazły również szerokie zastosowanie
w produkcji kompozytów hi-tech.
Żywice winyloestrowe
Łączą w sobie cechy żywic epoksydowych (wysoka chemoodporność) i poliestrowych
(łatwość przetwarzania, dobra przesycalność zbrojenia i zwilżalność wypełniaczy).
Są stosowane do budowy aparatury chemicznej (rury, zbiorniki i itp.). Ze względu
na dobre własności dielektryczne stosowane są w generatorach, na osłony końcówek
uzwojeń i osłony aerodynamiczne.
Żywice fenolowe
Utwardzają się w procesie polikondensacji. Ze względu na dużą odporność na wysokie temperatury, palenie oraz bardzo
niską emisję substancji szkodliwych są stosowane chętnie w produkcji taboru kolejowego np. wagonów metra.
|