From Wikipedia, the free encyclopedia
Vláknový kompozit (anglicky fibre-reinforced plastic (FRP) či fibre-reinforced polymer) je umělý materiál sestávající z vláknové výztuže (převážně orientované v jednom směru) a z plastického pojiva zvaného matrice.
Ke kompozitům patří jen materiály s podílem výztuže nad 5 %. Vláknové kompozity obsahují ve výztužích z velké části textilní materiály, nedají se však považovat za textilie, protože podíl výztuže dosahuje jen zcela výjimečně 80 %.[1]
Kompozit ve vlákenné formě má podstatně vyšší pevnost než pevná látka ze stejného materiálu. Čím tenčí vlákno, tím vyšší je jeho relativní pevnost.
Skutečná pevnost jednotlivých vláken v kompozitech je mnohem nižší než pevnost teoreticky vypočítaná, kompozit jako celek však snáší i zatížení, pod kterým by se jednotlivá vlákna trhala.
Výztuž je tvrdší, tužší a podstatně pevnější, nespojitá složka kompozitu. Vlákna zpevňují kompozitní materiál jen v tom směru, ve kterém jsou uložena.
Matrice je spojitá, poddajnější složka, s jejíž pomocí se vlákna impregnují a tak se stabilizuje jejich poloha, adhezí mezi vláknem a matricí se přenáší zatížení kompozitu a matrice chrání vlákna před vnějšími vlivy.
Nejpoužívanější jsou umělá textilní vlákna, na kterých se podílela v posledních letech (2009) s cca 80 % skleněná.
Významné je použití uhlíkových a polymerních materiálů (např. aramid, UHMW, vlákno PBO, PIPD).
Výztuže pro speciální účely se vyrábí např. z karbidu křemíku, křemenných, čedičových nebo borových vláken a z některých lýkových vláken.
Méně známé je použití kovových (piezoelektrických), proteinových vláken, whiskerů a nanovláken.
Pro výběr vhodného materiálu je vedle fyzikálních vlastností důležitá také jejich cena. V roce 2006 stál např. 1 kg skleněných vláken 2–3 €, aramidy 20–30 €, borová vlákna 350 € a nejdražší uhlíková 1000 €.[2]
Podle geometrie a orientace výztuže se vláknové kompozity obvykle dělí na jednovrstvé a vícevrstvé.
Jednovrstvé kompozity se pak tvoří
a) z kontinuálních vláken jako
b) z diskontinuálních vláken (cca 5–50 mm dlouhých) s náhodnou nebo preferovanou orientací (rouna, netkané textilie)
(Na nákresu vpravo jsou naznačeny různé způsoby uložení výztuží[3])
K vícevrstvým kompozitům patří
Polymerní matrice
Velká většina polymerních matric se vyrábí z duroplastů (např. nenasycená pryskyřice nebo epoxid), které se původně používaly výhradně.
Termoplasty zkapalňují většinou teprve při teplotách nad 200 °C. Matrice z termoplastů se obvykle zpevňují vlákny o délkách od 0,2 mm až po filamenty (kontinuální vlákna). Zatímco množství používaných duroplastů stagnuje, výroba termoplastů se v posledních cca 20 letech nepřetržitě zvyšuje. K termoplastům se často přidávají vlákenné vločky (sklo) nebo duté kuličky (sklo, plasty, kovy, keramika).
Elastomerové matrice se dají kvůli nízké tuhosti použít jen jako konstrukční díly na ohebné výrobky, např. hnací klínové nebo ozubené řemeny.
Mimo polymerních jsou známé také kovové, keramické, skleněné a uhlíkové matrice.[2]
Volba technologie je závislá především na způsobu použití kompozitu, počtu požadovaných výrobků a geometrických měr vyráběných dílců.
K nejznámějším patří:
V Evropě bylo v roce 2005 nejpoužívanější ruční laminování, lisování ve formě a vstřikování pryskyřice.
Ruční laminování může být rentabilní i při kusové výrobě, naproti tomu u lisování ve formě se vyplatí teprve série nad 50 000 kusů.[2]
Hodnota celosvětové produkce polymerních vláknových kompozitů (FRP) dosáhla v roce 2016 114,13 miliard USD s podíly cca 65 % na bázi skleněných vláken, 17 % z uhlíkových a 18 % ostatních (aramidů, čediče, karbidu křemíku).
Použití: cca 40 % automobilyx, 25 % stavební konstrukce, 15 % elektronika, 10 % letectví, astronautika[4]
x (Např. firma BMW vyrábí od roku 2015 automobily řady 7 s použitím kompozitů s uhlíkovými vlákny, celková váha vozidla se tam snižuje o 130 kg.[5])
Kompozity jsou směsové materiály, jejichž třídění a dělení na jednotlivé složky je velmi nákladné.
V odborné literatuře jsou popisovány 4 technicky proveditelné metody recyklace:
Z praktického, komerčního využití jsou (v roce 2015) známé jen různé procesy sestávající z třídění kompozit, mletí a (příp. termální) úpravy k použití recyklovaného materiálu. Metody spalování, pyrolýzy ani chemického rozkladu se dosud neprosadily z ekonomických důvodů.[6]
K důležitým datům patří např.:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
