Материал композит что это такое

Композит объединяет в своем составе несколько различных материалов в единое целое.

Основу композитных панелей составляет пластичная матрица, армированная различными наполнителями. Внешне они представляют собой прямоугольные многослойные листы.

На строительном рынке представлены композитные материалы, различающиеся по составу наполнителей, количеству слоев, виду отделочных и защитных покрытий.

Структура и характеристики композита

Все слои листов композита соединены между собой по особой технологии, создающей прочную, надежную, устойчивую к расслаиванию конструкцию.

Лицевая поверхность может окрашиваться в разные цвета, быть однотонной или иметь различные рисунки.

Панели представляют собой прямоугольные листы с металлической или полимерной основой и теплоизоляционной прослойкой.

Внутренний слой покрывается антикоррозийным покрытием. На тыльную сторону панелей наносятся знаки в виде стрелок, указывающие направление резки при раскрое листов.

Внешний лицевой слой имеет декоративные и защитные слои из полиэстера или PVDF, защищающие материал от ультрафиолетовых лучей и неблагоприятных погодных факторов. Лицевая поверхность панелей может окрашиваться в разные цвета, иметь рисунок под древесину или кирпич, природный камень или декоративную штукатурку, быть матовой или глянцевой.

Для придания прочности, жесткости и укрепления панелей применяются алюминиевые, стальные или синтетические листы.

Основу композита составляет полимерный наполнитель, отвечающий за технические свойства материала.

Скрепляет многослойную конструкцию слой клея или смолы PVDF.

Рис.1. Структура алюминиевого композита.

Материал не подвержен коррозии, устойчив к агрессивным природным воздействиям, не поражается плесенью и микроорганизмами. Относится к слабо горючим.

Нормами пожарной безопасности материал допускается к применению в облицовке индивидуальных жилых домов и общественных зданий.

Виды композитных панелей

На строительном рынке композитные панели представлены в нескольких разновидностях, отличающихся по составу и количеству слоев, размерам и цветовой палитре:

Алюминиевые

Состоят из тонких алюминиевых пластин. Характеризуются высокой прочностью и жесткостью при небольшом весе. Алюминиевые панели не боятся ветровых нагрузок. Стоят дороже аналогов. Могут устанавливаться на фасадах высотных зданий и не стабильных несущих ограждающих, рекламных и декоративных конструкциях.

Минеральные

Имеют в своем составе вспененный полиэтилен и антипиреновые соединения, снижающие горючесть материала. Под действием открытого огня материал не плавится. В процессе горения выделяется незначительное количество дыма

Полимерные

Основу материала составляет поликарбонат. Отличаются небольшим весом и доступной стоимостью. Уступают по прочности, жесткости и несущей способности алюминиевым и минеральным аналогам. Применяются для внутренней отделки помещений.

В качестве декоративного и защитного покрытия используются прочные и устойчивые составы:

Палитра цветов композитных панелей составляет более 200 позиций по каталогу RAL, из них более 17 — металлических оттенков.

Рис.2. Выбор оттенков композитных панелей.

Типовые размеры

Возможны и другие размеры панелей по индивидуальному заказу.

Преимущества панелей

Композитные материалы экологичны и безопасны. Отличаются хорошими теплозащитными качествами. Не выгорают на солнце. Сочетают в себе прочность, жесткость и пластичность.

Композитные плиты обладают высокими эксплуатационными показателями:

Широкая цветовая гамма и отличная гибкость позволяет создавать уникальные конструкции фасадов и внутренние интерьеры зданий.

Вентилируемые фасады можно навешивать на любые стены без предварительной подготовки, что значительно экономит затраты на строительство или ремонт.

К отрицательным свойствам относятся низкая ремонтопригодность. При повреждении композитного листа отремонтировать его практически невозможно.

Риск появления царапин на облицовке повышает требования к монтажу, складированию и транспортировке материала.

Область применения

Одна из самых распространенных сфер использования композитных листов — устройство навесных вентилируемых фасадов.

Листы композита получили широкую популярность при строительстве и реконструкции зданий.

Рис.3. Использование композита при строительстве нестандартных объектов.

Листы из композита применяются при создании различных сооружений и конструкций:

Композитные листы широко применяются в дизайне зданий. Легко имитируют кирпичи и натуральные камни, зеркала и металл.

Рис. 4. Фасад торгового центра из композитных кассет.

Композитные кассеты не рекомендуется монтировать на детские дошкольные и образовательные учреждения и больницы.

Особенности выбора

Для самостоятельного монтажа композитных конструкций стоит приобретать материал в комплекте с кронштейнами, направляющими профилями, крепежными деталями и другими приспособлениями.

От качества панелей зависит надежность монтажа и срок эксплуатации конструкций.

При выборе композитных панелей нужно руководствоваться следующими рекомендациями:

На защитной пленке указывается направление расположения композитных листов на фасаде, чтобы избежать разнотона при монтаже.

Рис.5. Маркировка материала на защитной пленке.

Технология монтажа навесных вентилируемых фасадов

Навесные вентилируемые фасады пользуются большой популярностью при отделке не только общественных зданий, но и современных частных домов.

Они монтируются по современным технологиям и подходят для стен из кирпича и газобетона, железобетонных панелей и дерева.

Конструкция вентфасада включает в себя:

Между утеплителем и облицовочным слоем устраивается воздушный зазор.

Благодаря воздушной прослойке, работающей по принципу вытяжной трубы, конденсирующая под фасадной облицовкой влага вытягивается с восходящим воздушным потоком в атмосферу.

Кроме того, прослойка из воздуха является дополнительным теплоизолятором. Она сглаживает термические деформации, возникающие при температурных перепадах, тем самым предотвращает преждевременное разрушение несущих и ограждающих конструкций.

ия можно использовать стекло матовое или более темных тонов. В продаже имеется поликарбонат в широкой гамме цветов: опал, бронзовый, бирюзовый, голубой, оранжевый.

Весь ассортимент >>>

Устройство навесных вентилируемых фасадов производится в определенной последовательности:

Для изоляции металла от стены под каждым кронштейном устанавливаются терморазрывные прокладки из изолирующего материала.

Рис. 6. Монтажный узел навесного вентилируемого фасада.

Источник

Что такое композитный материал и что такое ламинат?

Главная страница » Что такое композитный материал и что такое ламинат?

Нелогичным видится результат для математики, если складывая две единицы, получают в сумме три. Однако подобная логика приобретает смысл, когда речь заходит о композитах. Но что это такое — композитный материал, именуемый сокращённо «композит»? Если взять два разных материала и объединить каким-либо образом, в результате получится третий объект. В ущерб математике, это будет уже совершенно другая структура, отличная от двух сложенных. В некотором смысле, такая структура превосходит любой из оригинальных составляющих компонентов.

Раскрыть тайну композитных структур

Композитные материалы изначально воспринимаются незнакомыми вещами. Но подобного рода вещи распространены достаточно обширно в окружающем мире. На основе композитных материалов делаются многие знакомые вещи:

Корпуса автомобилей, самолётов, катеров традиционно производят из композитных материалов, подобных стекловолокну или карбону. Поэтому характеризовать композитный материал суперсовременным продуктом не стоит.

Корпус автомобиля, сделанный на основе карбона – композитного волокна, обладающего уникальными свойствами, в которых нуждается современная техника на колёсах

Проще оглянуться вокруг: бетон, дерево, костяшки — всё это композитные материалы. Ламинат, кстати, тот же самый композит, где слои разных материалов склеены один с другим, с целью придания дополнительной прочности, долговечности и других преимуществ.

Что представляет собой структура композитных материалов?

Цели изготовления композитных материалов путём объединения двух или более разных структур, видится очевидной. Таким способом стремятся достичь улучшения структуры при условии сохранения чётких и разных идентичностей в конечном продукте. Поэтому композитный материал не следует представлять:

Рассматривать композитный материал логичнее в рамках сравнения, например, с бетоном, где между цементом распределяются камни разных размеров.

Железобетон также представляет собой композитный стройматериал, изготовленный из стальных арматурных стержней, помещенных в жидкий бетон, за счёт чего фактически образуется композит из композита. Стекловолокно представляет собой смесь крошечных стеклянных частиц, склеенных внутри пластика.

Внутри бетона, железобетона, стекловолокна и т.п., оригинальные ингредиенты достаточно легко обнаружить. Так, в структуре бетона явно просматриваются камни в окружении цемента – эти компоненты не исчезают и не растворяются.

Для чего нужны композитные материалы?

Необходимость в композитном материале объясняется главным моментом – конечный продукт должен быть лучше составляющих, из которых изготовлен. Иначе необходимость в надобности полностью отпадает.

Рассматривая тот же бетон, можно отметить силу продукта в случае использования для сооружения вертикальных балок. Чтобы держать вес здания или конструкции с нагрузкой вниз, бетон удачно работает на сжатие. Но бетон демонстрирует явную слабость и тенденцию к разрушению, если используется горизонтально, когда превалируют силы на растяжение.

Структура композиционного бетона – как пример создания продукта, наделённого более выраженными эксплуатационными свойствами в том или ином варианте

Последним случаем формируется серьёзная проблема для зданий, где много горизонтальных бетонных балок. Решением проблемы является заливка плотных стальных стержней (арматурных стержней) жидким бетоном, создавая, таким образом, композитный материал — железобетон.

Сталь натягивает бетон и сопротивляется силам растяжения, а бетон защищает сталь от ржавчины и гниения. В итоге получается композитный материал, удачно работающий на растяжение и на сжатие.

Усиление структуры — наиболее распространенная причина создания композитных материалов, но не единственная. Иногда стремятся сделать структуру, обладающую другими свойствами.

Например, требуется деталь самолёта, обладающая более высоким сопротивлением усталости по сравнению с металлом. Такая деталь не ломается от многократных напряжений, присутствующих в процессе полёта.

Или, допустим, нужна деталь двигателя, способная сохранять целостность структуры при более высоких температурах, чем обычная керамика. Возможно, потребуется пластик, более жёсткий и прочный, но лёгкий, или пластик с лучшими тепловыми изоляционными свойствами, чем даёт обычный пластик. Композитный материал способствует решению задач в таких ситуациях.

Как изготавливается композитный материал?

Структура композита, как правило, изготавливается на основе двух составляющих (но не исключены добавки):

Не следует рассматривать армирование исключительно волоконной структурой (подобно стекловолокну). Такая конфигурация поддерживается не всегда. Структура железобетона, к примеру, содержит «волокна», которые по факту являются крупногабаритными витыми стальными стержнями.

Структура стекловолокна состоит из крошечных «стеклянных усов». Иногда арматурный элемент изготавливается на основе гранул, частиц или усов, не исключается исполнение на основе сложенного текстиля.

Армированные волокном композитные конструкции на основе термопластичных матриц со встроенными пьезокерамическими модулями: 1, 4 – термопластичная несущая плёнка; 2 – поверхностно-металлизированная пьезокерамическая пластина; 3 – опорная конструкция электрода; 5 – гребенчатый электрод; 6 – пьезокерамический пластинчатый композит

Расположением частиц армирования в матрице определяются механические свойства композитного материала в каждом направлении (изотропные) или свойства в разных направлениях (анизотропные).

Все волокна, направленные одинаково, делают состав анизотропным — более сильным в одном направлении, чем в другом. С другой стороны, частицы, усы или волокна, случайно ориентированные в структуре композита, сделают продукт одинаково прочным во всех направлениях.

Какую бы форму не принимал композитный материал, работа подкрепления состоит в том, чтобы противостоять внешним силам. Работа матрицы заключается в жёстком креплении арматуры на месте и защите арматуры от вредных воздействий окружающей среды.

Какие существуют типы композитных материалов?

Разнообразие типичного исполнения достаточно обширное. Рассматривая это разнообразие, можно выделить наиболее часто попадающиеся на практике экземпляры.

Натуральные композиты

Как правило, представляются композиты прочными, лёгкими, ультрасовременными изделиями. Такие изделия тщательно спроектированы для конкретных применений, например в конструкциях космических ракет и реактивных самолётов. Но если рассматривать исключительно такие продукты, легко забыть природные композитные материалы, существующие изначально и всегда.

Структура натурального дерева: 1 – годичное кольцо; 2 – лучи; 3 – возрастной индикатор; 4 – заболонная древесина; 5 – слой камбия; 6 – кора; 7 – береста; 8 — сердцевина

Древесина – пример натурального композита, состоящего из целлюлозных волокон (армирование), растущего внутри лигнина (матрица из органических полимеров на основе углерода). Кость – пример другого натурального композита, где коллагеновые волокна усиливают матрицу гидроксиапатита (кристаллический минерал на основе кальция).

И даже созданные искусственно композиты не обязательно должны выступать высокотехнологичными и современными. Бетон и кирпич – стройматериалы, сделанные из глины, усиленные соломой, являются примерами композитов, сделанными искусственно. Такие материалы активно использовались в течение тысяч лет.

Классические композиты

Первым современным композитным материалом считается стекловолокно (первоначальное название «фибреглас»). Время изобретения — 30 годы XIX столетия.

Современное стекловолокно обычно выпускается в виде лент, которые допустимо наклеивать на поверхности. Пластмассовая защитная лента — это матрица, удерживающая стеклянные волокна на месте, но именно волокна обеспечивают высокую прочность матрицы.

Пластик имеет относительно мягкую и гибкую структуру, а стекло прочную, но хрупкую. Если же соединить две структуры вместе, получается прочный, долговечный продукт, подходящий для производства, к примеру, кузова автомобиля или корпуса лодки.

Структура конструкции речного (морского) катера, корпус которого изготовлен на основе композита: 1 – корпус судна; 2 – структурная сетка; 3 – основа (подошва) кабины (рубки); 4 – палуба; 5 – центральная консоль

Стекловолокно легче металлов или сплавов, из которых допустимо производить те же самые вещи, но стекловолокно не подвержено коррозии. Углепластик похож на стекловолокно, но вместо стеклянных волокон структура углепластика включает углеродное волокно.

Современные композиты

Современные композитные материалы, как правило, основаны на металле, пластике (полимере) или керамике. Это даёт три основных типа современных композитных материалов:

Металлические матричные композиты (ММК)

Этот вид композитных материалов имеют матрицу из легкого металла — алюминия или сплава магния, усиленного керамическими или углеродными волокнами. Примеры включают алюминий, армированный карбидом кремния, и сплав меди и никеля, армированный графеном (тип углеродного волокна). Включением графена в металлы на несколько порядков усиливается свойство прочности по отношению к обычному виду.

Металлические матричные композиты:

но, как правило, дорогостоящие продукты и трудно поддаются обработке. ММК широко используются в авиакосмической промышленности (детали реактивных двигателей), для военных целей (нитрид бора используется для усиления резервуаров), в автомобильной промышленности (поршни дизельных двигателей) и в режущих инструментах.

Керамические матричные композиты (КМК)

Эта разновидность построена на керамической основе (боросиликатное стекло), выступающей в качестве фоновой матрицы, с углеродными или керамическими волокнами (карбид кремния).

Волокна усиливают и помогают преодолеть ключевую слабость обычной керамики. Примеры включают карбид кремния, армированный углеродным волокном (C/SiC), и карбид кремния, армированный карбидом кремния (SiC/SiC).

Пример керамического матричного композита – вариант продукта, который достаточно часто можно встретить на строительстве специальных объектов

Первоначально КМК разрабатывались для аэрокосмического и военного применения, где очень важны легкость и высокотемпературные характеристики (газотурбинные установки, выхлопные сопла реактивных двигателей).

Однако в последующем КМК также нашли применение в производстве автомобильных тормозов и сцепления, подшипников, теплообменников и ядерных реакторов.

Поскольку керамические матричные композиты обычно используются для высокотемпературных применений, полимерные волокна и обычные легкоплавкие стеклянные волокна не используются в качестве армирующих элементов.

Полимерные матричные композиты (ПМК)

Композиты с полимерной матрицей (ПМК) имеют свои отличающие особенности. В то время как волокна КМК делают материал более жестким и менее хрупким, внутри структуры ПМК керамические или углеродные волокна повышают прочность и жёсткость фонового пластика. Такие свойства, как:

делают полимерные матричные композиты (стекловолокно и др.), отличными материалами для производства деталей автомобилей, лодок, самолётов и т.д. Полимерные матричные композиты также широко используются в производстве спортивных товаров (теннисные ракетки, клюшки для гольфа, сноуборды, лыжи и т.п.).

Композитные материалы будущего

Многие современные исследования направлены на совершенство композитных материалов с использованием волокон примерно в 1000 раз меньше традиционных. Такой подход обещает дать гораздо больший эффект.

Эти так называемые нанокомпозиты являются примером нанотехнологий, где используются углеродные нанотрубки (наночастицы) в качестве подкрепления.

Проверка на прочность хоккейной клюшки конструкции «Colt Hockey» показала удивительные результаты. Таких результатов помогла достичь уникальная композитная структура

Композитные материалы будущего представляются более дешёвыми, обладающими лучшими механическими и электрическими свойствами по сравнению с традиционными композитами.

Яркий пример композитного материала будущего: продукт «Colt Hockey» — хоккейная клюшка из углеродного волокна, покрытого никель-кобальтовым нанокомпозитом. Согласно утверждениям производителей, эта хоккейная клюшка в 2,8 раза прочнее и на 20% более гибкая, чем стальной вариант.

Что такое ламинат?

Своего рода особый вид композитного материала, сформированного путём сращивания слоев двух или более других материалов при помощи клея – называется ламинатом.

Поскольку слои ламината обычно составлены разными материалами, ламинаты являются очевидными примерами композитных материалов, несмотря на отсутствие технологии объединения подобно другим (матричными) композитам.

Важно отметить: ламинат — это не просто несколько отдельно взятых слоёв материалов. Все составляющие ламината постоянно склеены, поэтому представлены как единый материал. Клей (или несколько различных клеев) также выступает составляющей частью ламината.

Структура несложного ламината: 1 – упругий высоко-износостойкий верхний слой; 2 – декоративное покрытие высокой чёткости; 3 – влагостойкая доска сердечника типа HDF, сделанная из натуральных волокон древесины; 4 – обработанное смолой балансное покрытие

Почему существует необходимость ламината? Объясняется потребность просто. Например, бумага, дерево, стекло, — материалы недостаточно прочные и долговечные в их натуральном виде.

Так, бумага легко пропитывается водой, а выполнить печать на пластике достаточно сложно. Между тем, печать можно выполнить на бумаге, после чего покрыть бумагу пластиком. Ламинированный композитный материал приобретает дополнительные свойства.

Примеры использования ламинирования

Примеров для разъяснения этого вопроса можно набрать больше чем достаточно. Рассмотрим некоторые из реальных примеров, которые встречаются на практике.

Ламинированная древесина

Полы из натуральной древесины пользуются высокой популярностью, демонстрируют яркий пример износостойкости. Здесь логично рассмотреть обычный пол из твёрдой древесины и пол ламинированный. В отличие от традиционного пола из твердой древесины, ламинированный пол обычно состоит из четырех слоев:

Многие недорогие мебельные изделия, напоминающие твёрдую древесину, реально представляют ламинаты, изготовленные из древесных материалов более низкого качества (ДСП, ДВП) с тонким покрытием из шпона, пластика или даже бумаги. Основным недостатком ламинированных полов является неспособность противостоять влаге.

Ламинированное стекло

Ветровые и пуленепробиваемые стёкла — фактически тяжёлые ламинаты, собранные из нескольких слоёв стекла и пластика. Наружные слои стекла устойчивы к атмосферным воздействиям и царапинам, в то время как внутренние слои пластика обеспечивают прочность и некоторый процент гибкости, предотвращая разрушение стекла. Стекло также ламинируется пластиком для изготовления композитов, подобных, например, стеклу, армированному пластиком.

Тканевые ламинированные материалы

Большая часть обуви и верхней одежды, как правило, сделаны из ламинированных материалов. Типичный плащ обычно имеет водонепроницаемую мембрану между износостойким наружным слоем и мягким, комфортным внутренним слоем. Иногда мембрана непосредственно связана с внутренним и внешним слоями.

Таким способом делается прочная и долговечная одежда на основе 3-слойного ламината. Если мембрана связана с внешней тканью без внутренней подкладки, это называется 2,5-слойным ламинатом. Водонепроницаемая одежда, изготовленная таким способом, видится более «дышащей», чем трехслойные ламинаты, так как используется лёгкий вариант удаления влаги.

Бумажные ламинированные материалы

Часто в бытовой и хозяйственной практике пользуются портативными машинами для ламинирования. Такой техникой покрывают кусочки бумаги, карты или фотографии тонким, но прочным слоем пластика. Достаточно приобрести пакет пластиковых «мешочков», вставить внутрь бумажный предмет и пропустить набор через машину.

Ламинирующая машина нагревает, склеивает пластик и плотно прижимает два разных структуры, создавая атмосферостойкое и долговечное покрытие. Идентификационные (ID) карты и кредитные карты также ламинированы прозрачным пластиком. Поэтому карты используются без проблем несколько лет.

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Источник