A-1 UD uhlíkové vlákno prepreg

Jednosměrný prepreg z uhlíkových vláken (UD prepreg z uhlíkových vláken)

Úvod do produktu

Jednosměrný prepreg z uhlíkových vláken, běžně označovaný jako UD prepreg z uhlíkových vláken, je vysoce výkonný kompozitní materiál tvořený uhlíkovými vlákny uspořádanými v jednom směru a předem nasycenými pryskyřicovou matricí. Tato specializovaná struktura je navržena tak, aby maximalizovala mechanické vlastnosti materiálu ve směru vláken, čímž se stává preferovanou volbou pro vysokozátěžové aplikace napříč různými odvětvími.

Klíčovou výhodou tohoto produktu je jeho flexibilita a možnost přizpůsobit provozní parametry: modul vlákna je k dispozici ve třech vysokovýkonnostních třídách – 24 GPa, 30 GPa a 40 GPa (běžně označované jako třídy TON), které pokrývají širokou škálu požadavků na pevnost od běžného průmyslového použití až po aplikace v leteckém průmyslu. Co se týče plošné hustoty, nabízí se rozsáhlé spektrum od 10 g/m² do 1000 g/m², což umožňuje přesnou kontrolu hmotnosti a tloušťky dílů podle konkrétních návrhových požadavků.

Šířka prepregu je standardizována na hodnoty mezi 1 metrem a 1,5 metru, čímž vyhovuje jak linkám pro sériovou výrobu, tak i výrobním scénářům na míru. Nejvýznamnější je, že matrice pryskyřice může být plně přizpůsobena požadavkům zákazníka, včetně epoxidových, polyesterových a dalších speciálních pryskyřic, aby vyhovovala různým zpracovatelským podmínkám (např. teplota a doba tuhnutí) a požadavkům na provozní prostředí (např. odolnost proti vysokým teplotám nebo chemikáliím).

Výkonnostní vlastnosti

UD prepreg z uhlíkových vláken vykazuje komplex výjimečných vlastností, které jej odlišují od tradičních materiálů.

● Za prvé, vykazuje mimořádnou vysoká pevnost spolu s nízkou hustotou, což umožňuje vyrábět lehké komponenty bez ohrožení strukturální integrity – jeho měrná pevnost je několikrát vyšší než u oceli, díky čemuž je ideální pro aplikace citlivé na hmotnost.

● Zadruhé, disponuje vynikající odolnost proti únavě a tlumení vibrací schopnostmi; jednosměrné uspořádání vláken a smolařská matrice společně efektivně pohlcují a rozptylují vibrační energii, čímž zajišťují dlouhodobou strukturální stabilitu i za opakovaných cyklických zatížení, což je rozhodující pro komponenty jako letmická křídla nebo automobilové podvozky, které jsou vystaveny stálému namáhání.

● Za třetí, má nízký koeficient tření a vysoká odolnost proti opotřebení ; hladký povrch uhlíkových vláken ve spojení s ochrannou vrstvou pryskyřice snižuje tření mezi materiálem a stykovými plochami, čímž minimalizuje opotřebení a prodlužuje životnost pohyblivých částí.

● Za čtvrté, ukazuje vynikající odolnost proti korozi —na rozdíl od kovů náchylných k rezavění a chemické erozi jsou uhlíková vlákna zásadně inertní a pryskyřicová matrice dále izoluje materiál od vlhkosti, chemikálií a nepříznivých prostředních vlivů, čímž zajišťuje dlouhou životnost v námořních, průmyslových a venkovních podmínkách.

● Dále nabízí dobrou tvárnost , což umožňuje přizpůsobení jakémukoli tvaru formy; během procesu tvrzení lze prepreg snadno tvarovat do složitých forem, což umožňuje výrobu integrovaných dílů se složitými strukturami, které by bylo obtížné nebo nemožné dosáhnout tradičními výrobními metodami.

● Nakonec je snadno se zpracovává —ve srovnání s čistými uhlíkovými vlákny, která vyžadují samostatnou impregnaci pryskyřicí, je UD prepreg dodáván již předimpregnovaný, což zjednodušuje pracovní kroky jako řezání, pokládání a tvrzení, zkracuje výrobní čas a zvyšuje výrobní efektivitu.

Aplikace produktu

Díky své vynikající tvárnosti a komplexním mechanickým vlastnostem je UD prepreg z uhlíkových vláken široce využíván při výrobě uhlíkových trubek, uhlíkových desek a různých komponent složitých tvarů, a to v mnoha průmyslových odvětvích vysoké technologie.

V letecký průmysl v tomto odvětví je klíčovým materiálem pro nosné konstrukce letadel, jako jsou křídla, ocasní plochy a stěny kabiny. Použitím UD prepregu mohou výrobci výrazně snížit hmotnost letounů při zachování vysoké tuhosti – tato redukce hmotnosti se přímo promítá do nižší spotřeby paliva, delšího doletu a zlepšené celkové letové výkonnosti, čímž jsou splněny přísné požadavky leteckého průmyslu na bezpečnost a účinnost.

V automobilový průmysl, je stále častěji používán u karoserií sportovních automobilů, včetně dveří, podvozků a rámů karoserie. Vysoká pevnost UD prepregu zvyšuje odolnost automobilových komponentů proti nárazům, což zlepšuje bezpečnost pasažérů, zatímco jeho nízká hmotnost snižuje celkovou hmotnost vozidla, čímž se zlepšuje palivová účinnost a snižují emise, v souladu s globálním trendem lehké konstrukce automobilů a ochrany životního prostředí.

V oblasti luxusní sportovní vybavení , je preferovaným materiálem pro golfová dříví, udice a lyžařské hůlky. Vysoká pevnost a pružnost UD prepregu umožňují navrhovat sportovní vybavení s optimalizovanou tuhostí a pružností – například golfová dříví vyrobená z UD prepregu nabízejí lepší přenos síly, zatímco udice mají zvýšenou pevnost v tahu a pružnost, což pomáhá sportovcům zlepšit jejich výkon.

V průmyslové zařízení , používá se v konstrukcích vystavených vysokému tlaku, jako jsou tlakové nádoby a potrubí. Procesem vinutí lze jednosměrný prepreg nanést ve směru odpovídajícím hlavnímu namáhání konstrukce, čímž se dosáhne bezšvového návrhu s vysokou pevností, odolného extrémnímu tlaku, což jej činí vhodným pro průmyslové aplikace, jako je doprava ropy a zemního plynu a chemické zpracování. Mimo tyto klíčové oblasti nachází jednosměrný karbonový prepreg uplatnění také ve větrné energii (pro lopatky větrných turbín, kde jeho nízká hmotnost a vysoká pevnost zvyšují účinnost přeměny energie), v železniční dopravě (pro karoserie a podvozky vlaků, čímž snižuje hmotnost a zlepšuje provozní stabilitu) a v dalších oblastech vyžadujících lehké, pevné a odolné proti povětrnostním vlivům karbonové komponenty. Jak budou průmysly dále usilovat o vyšší výkon a efektivitu, lze očekávat další rozšíření aplikačního spektra jednosměrného karbonového prepregu.