Применение экзотических материалов для оклейки корпуса
Источник : How to fiberglass boats . 2nd edition .
Автор :Ken Hankinson
Перевод С.Б.
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 .
|