پوشش کربن (CFRP)

پلیمرهای مسلح شده با الیاف کربن یا در اصطلاح متداول تر الیاف کربن CFRP، موادی با مدول الاستیسیته و مقاومت کششی بسیار بالا می‌باشند.

از جمله خصوصیات الیاف CFRP  کربن میتوان به :

خواص مکانیکی بالا

چگالی پایین

مقاومت در برابر اصطکاک و دمای بالا

 دوام و عمر طولانی در برابر مواد شیمیایی

نفوذ ناپذیری در برابر اشعه X از بارزترین خصوصیات الیاف CFRP  کربن به شمار می­رود.

الیاف CFRP در مدول ها و مقاومتهای مختلف و با بافت های الیاف یک جهته و دو جهته توسط شرکت توسعه هنرمتین برای صنایع مختلف هوا فضا، خودرو، دریایی، نفت و گاز و پتروشیمی، ساختمانی و مقاوم سازی انواع سازه های بتنی عرضه می گردند.

با توجه به نیاز صنعتهای مختلف کشور ایران، الیاف کربن در طیف گسترده ای از انواع فیبر از ۳K تا ۵۰K و با وزن های مختلف و عرض های مختلف ارائه می‌شوند.

کربن عنصری با دانسیته 2.27 گرم بر سانتی متر مکعب است و اشکال بلوری مختلفی دارد. الیاف کربن الیافی به مراتب نازک تر از موی انسان در قطری بین 6-10میکرومتر می باشند.

از مزایای الیاف کربن  :

1-      نسبت بسیار زیاد استحکام به وزن

2-      نسبت بالای مدول کششی به وزن

3-      استحکام مناسب در برابر خستگی

4-      ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین

5-      مقاومت بالا در برابر خوردگی

الیاف کربن از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی رفتاری ناهمسان از خود نشان می دهند. به همین دلیل مدول آنها در جهت صفحات اصلی حدود 1000 گیگا پاسکال و در جهت عمود بر این صفحات حدود 35 گیگا پاسکال می باشد. لذا جهت دهی صفحات اصلی در جهت محور طولی الیاف باعث تولید الیافی با مدول بالا می شود که با توجه به دانسیته کم این مواد (حدود 2 گرم بر سانتی متر مکعب )در نهایت الیافی با مدول ویژه بسیار بالا حاصل می گردد.

الیاف کربن در دمای معمولی محیط تحت تاثیر رطوبت هوا، حلال ها، بازها و اسیدهای ضعیف قرار نمی گیرند اما در دماهای بالا مانند 350تا 450 درجه سانتی گراد امکان ظهور اکسیداسیون وجود دارد.

مزیت عمده الیاف کربن بر پایه قیر مدول بسیار بالای آنها است. لذا در کاربردهایی که به  مدول بالا نیاز دارند از آنها استفاده می شود. صفحات فیبر کربن مورد نیاز تعیین نوع رزین پس از ایجاد طرح های اجرایی با توجه به شرایط منطقه، شکل، نیروی کار، کار، و زمان پخت انجام می پذیرد. در الیاف تجاری آنهایی که از خانواده PAN هستند. بالاترین کرنش پذیری را دارند و با توجه به شکننده بودن کامپوزیت ها، استفاده از الیاف با کرنش زیاد در هنگام شکست بسیار حائز اهمیت است. لذا در کاربردهای حساس، توصیه می شود که از الیاف کربن بر پایه  PAN که در لحظه ی شکست کرنشی برابر 2 در صد دارد استفاده شود.

برش ورق فیبر کربن به طول مناسب (معمولا 3 ~ 4M) با استفاده از یک قیچی و برش انجام می پذیرد. (استفاده از جعبه محصول برای ذخیره سازی ورق های برش) پایه رزین و عامل پخت با استفاده از یک همزن برقی به مدت دو تا سه دقیقه تا این که  تبدیل به یک رنگ شود  در نسبت وزن از 2 به 1 مخلوط کنید. رزین مخلوط را به یک ظرف مناسب انتقال دهید و به طور مساوی با یک غلتک پوشش به آن اعمال کنید. این رزین کت اول نامیده می شود.  که بر اساس مقدار استاندارد آن است. مقاله پایگاه برای تثبیت تنگ ورق در سطح را با یک کاردک مخصوص پهن کردن منتشر شده است. ورق با  10cm یا بیشتر به صورت overlap در جهت طول فیبر ضمیمه کنید. همانطور که در بالا ذکر شد فشار اعمال می شود. در جهت عرض  overlapp مورد نیاز نمی باشد. پوشش سطح کربن با فرو بردن رزین مخلوط در عرض 30 دقیقه تا سه ساعت و تحت فشار قرار دادن آن که به آن  رزین کت بالا گویند. مقدار استاندارد به صورت زیر است: نیازهای کت بالا به طور مساوی بر روی سطح ورق فیبر کربن با حرکت غلتک ها در جهت طول الیاف کاربردی اعمال می شود. هنگامی که دو یا چند لایه ورق فیبر کربن به کار روند، اجازه دهید اولین پوشش  بالا قبل از اقدام به لایه بعدی به طور کامل خشک شود. قبل از اعمال لایه دوم مناطق معیوب لایه اول باید اصلاح شود.این کار  در دمای محیط 5oC و یا پایینتر و رطوبت خاص از  85٪ و یا بالاتر نباید اعمال می شود. مخلوط کردن پایه رزین و مواد پخت برای عمل آوری  موفقیت حیاتی است. لزوم  توجه ویژه به مواد مخلوط شده روی  دیواره و کف الزامی است. رزین مخلوط شده در زمان عمل آوری و یا  در طول عمر مفید اضافه می شود. اعمال رزین مخلوط قبل از سخت شدن موثر است. یک دسته از مخلوط رزین وقتی که درجه حرارت بالا و یا غلظت ان با مشکل مواجه میشود به این معنی که عمر مفید آن به پایان رسیده است، اعمال می شود. تمیز کردن مخلوط و توزیع عروق و یا محتویات آن با استن یا حلال های دیگر برای استفاده مجدد بعد از هر استفاده انجام می پذیرد. پوشش روی غلتک ها قابل تمیز کردن نیست. بنابراین از قبل باید به خوبی اماده گردد.(فیبر کربن بسیار رسانا است). دسته ورق برش با مراقبت  باید از جابجایی بافت فیبر جلوگیری کند. ذخیره سازی و حمل و نقل یکسان  نیست. اصلاح و رفع تمام مناطق معیوب پس از استفاده از ورق فیبر کربن انجام پذیر است. مناطق معیوب با رزین های اپوکسی پر می شود.  ضمیمه کردن ورق فیبر کربن دوباره پس از بین بردن هر گونه مناطق متورم انجام می پذیرد(حفظ 10cm همپوشانی در جهت طول فیبر). مکمل های غذایی رزین به برش ساخته شده روی  بخش های کوچکتر متورم اعمال می شود.