2.Σύνθετα Υλικά Flashcards
(47 cards)
Κατηγορίες ΣΥ
1) Ινώδη
2) Σωματιδίων
3) Πολύστρωτα
Ινώδη ΣΥ - Γενικά
συνδυασμός μήτρας (ρητίνης) και ινών (είτε άτακτα κατανεμη μένών, είτε με συγκεκριμένη πλέξη)
ίνες => υψηλές ιδιότητες μόνο σε εφελκυσμό
μήτρα => συνδετικό υλικό των ινών (αρχικά σε υγρή μορφή, στερεοποιείται στη συνέχεια με τη
διαδικασία στερεοποίησης)
Ιδιότητες και σκοπός Ινών
- Υψηλές ιδιότητες σε εφελκυσμό
- Πολύ καλύτερες ιδιότητες από υλικό σε ογκώδη μορφή (ευθυγράμμιση κρ. δομής)
- Φορείς φορτίου και κύριο μέσο ενίσχυσης
Ιδιότητες και σκοπός ρητίνης
- υποστηρίζει στη θέση τους και προστατεύει τις ίνες
- μέσο διανομής φορτίου ανάμεσα στις ίνες
- μεταφορά φορτίου από τη μία στην άλλη μέσω διατμητικών τάσεων (σημαντικό για θραύση)
Πολύστρωτα ΣΥ
-αποτελούνται από τουλάχιστον δύο στρώσεις σ.υ., που κολλιούνται μεταξύ τους
-πιθανός διαφορετικός προσανατολισμός τών στρώσεών => χαρακτηριστικά ορθοτροπικότητας ή
ανισοτροπικότητας του πολύστρώτου
Είδη ρητινών
- Θερμοπλαστικές
- Θερμοσκληρυνόμενες
Θερμοπλαστικές ρητίνες
- μαλακώνουν σε υψηλές θερμοκρασίες για μορφοποίηση
- λίγες εφαρμογές
Θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες
- σκληραίνουν μόνιμα κατά τον πολυμερισμό
- πολυεστερικές, βινυλεστερικές, εποξικές, φαινολικές
Πολυεστερικές ρητίνες
-χρησιμοποιούνται περισσότερο
-λογικό κόστος, ευκολία χρήσης, καλή συμπεριφορά
-ορθοφθαλικές (φθηνές, μικρά σκάφη)
-ισοφθαλικές (πιο ακριβές, καλύτερες ιδιότητες)
-εξώθερμη διαδικασία πολυμερισμού
ανεξέλεγκτα υψηλές θερμοκρασίες => καταστροφή της κατασκευής
-6 έως 12 μήνες shelf life
-λίγα λεπτά έως μερικές ώρες pot life
-έλεγχος του ιξώδους με προσθήκη fillers
Βινυλεστερικές ρητίνες
- καλυτερη αντίσταση στο νερό και σε χημικά
- καλυτερες ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες
- καλυτερη συμπεριφορά σε κρούση και κόπωση
- πιο όλκιμες
Εποξικές ρητίνες
-καλυτερη αντίσταση στο νερό
-καλυτερες μηχανικές ιδιότητες
-ανάγκη επιβολής αυξημένης θερμοκρασίας για πολυμερισμό => αυτοματοποιημένες μέθοδοι
παραγωγής
΄-υψηλό κόστος
Φαινολικές ρητίνες
-πολύ καλή συμπεριφορά σε φωτιά (υψηλή θερμοκρασία ανάφλεξης, μικρή διάδοση της φλόγας, χαμηλή
εκπομπή καπνού)
-χρήση σε καταστρώματα και φρακτές
-μεγάλη απορρόφηση νερού => μικρή μακροπρόθεσμη ανθεκτικότητα
-καλες μηχανικές ιδιότητες
συγκρίσιμο κόστος
Ίνες γυαλιού (είδη πλέξεων, χαρακτηριστικά ινών γυαλιού)
-νήματα 200 ινών μήκους 4-20 μm
Χαρακτηριστικά
- υψηλή αντοχή
- χαμηλή δυσκαμψία
- χαμηλό κόστος (τύπος Ε, ο S ειναι ακριβος)
-Μορφές
CSM,WR,woven clothes, UD
Chopped Strand Mat
- τυχαία διατεταγμένα νήματα γυαλιού 6-50 mm
- χαλαρό ύφασμα 300-900g/m2
Woven Roving
- πλεξίδες μη στριμμένων νημάτων
- πλεγμένες κάθετα->WR
- balanced or biased
- 200-900 g/m2
Υφάσματα πυκνής πλέξης
- νήματα με περιστροφή
- για ψηλές απαιτήσεις αντοχής
- 200-340 g/m2
- πιο ακριβό
Μονοαξονικά υφάσματα
- Παράλληλες ίνες συγκρατούμενες με συνδετικό υλικό
- Αντοχή σε μία μόνο διεύθυνση
Πεπλεγμένα υφάσματα
- ίνες και στη διεύθυνση του πάχους
- αντοχή σε αποχωρισμό των στρώσεων
- επίπεδες ίνες αντί για κατσαρωμένες
Ίνες άνθρακα και γραφίτη
- μεγάλο κόστος
- ίνες υψηλής αντοχής (HS) και υψηλού μέτρου ελαστικότητας (ΗΜ)
- σ: 1500- 4500 MPa Ε:200-830 GPa κόστος από £20 έως £3200/kg
- ίνες γραφίτη => C > 99%
- ίνες άνθρακα => 80% < C < 95%
- σε πολύ εξειδικευμένες εφαρμογές
- διαθέσιμες ως νήματα, πλεξίδες, υφάσματα πυκνής πλέξης και λωρίδες
Ίνες Aramid
- Kevlar 49: στα FRP
- Kevlar 29: σε καλώδια ή ενισχυτικά ελαστικού
- μικρό γ=>υψηλές ειδικές ιδιότητες
- χαμηλή αντοχή σε θλίψη και κάμψη
- καλή απόσβεση κραδασμών=>δυναμικά φορτιζόμενες κατασκευές
- κόστος λίγο μεγαλύτερο από ινών άνθρακα
Πυρήνες sandwich από PVC
χρησιμοποιείται ευρέως
linear PVC : μεγάλη ολκιμότητα αλλά χαμηλές ιδιότητες
cross-linked PVC :> υψηλές ιδιότητες αλλά ψαθυρός
πυκνότητες
-45 έως πάνω από 200 kg/m3
-μικρή απορρόφηση νερού, -καλή θερμική και ηλεκτρική μόνωση, καλά χαρακτηριστικά απόσβεσης
ήχου και κραδασμών
-κακή συμπεριφορά σε υψηλές θερμοκρασίες ( > 50 οC)
-διατίθεται σε μορφή πλακών ή ενωμένων μικρών τεμαχίων
Πυρήνες sandwich από PU
- χαμηλότερες μηχανικές ιδιότητες από τον PVC
- καλύτερη συμπεριφορά σε υψηλές θερμοκρασίες
- έχουν σχεδόν πλήρως αντικατασταθεί από τους αφρούς PVC
Πυρήνες sandwich από συντακτικούς αφρούς
- υψηλή αντοχή σε θλίψη
- ανάμιξη μικρών σφαιρών γυαλιού και ρητίνης
- υλικό άντωσης
- διατίθεται και σε ψεκάσιμη μορφή
Ξύλινοι πυρήνες sandwich (Ξύλο Balsa)
-πολύ αποτελεσματικό και σχετικά φθηνό υλικό πυρήνα
-μικρό βάρος και εξαιρετική δυσκαμψία
-καλή αντοχή δεσμών με τα περιβλήματα
-μεγάλο πρόβλη μα η πιθανή απορρόφηση νερού => φούσκωμα => αποκόλληση των περιβλημάτων
σάπισμα
-περιορίζεται από τα περιβλήματα
-δεν συνιστάται για την κυρίως γάστρα
-πολύ καλή λύση για εσωτερικές φρακτές και καταστρώματα
-διατίθεται με τη μορφή πλακών ή ενωμένων μικρών τεμαχίων
-ίδια χαρακτηριστικά και το κόντρα πλακέ θαλάσσης (plywood)