Что такое утеплитель Карбон и его характеристики
Экструдированный пенополистирол зарекомендовал себя как оптимальный выбор теплоизоляции зданий. Технические характеристики и свойства утеплителя позволяют решить проблему потери энергии на любом участке строительства от фундамента до кровли. Компания Технониколь предлагает XPS CARBON — теплоизоляционный материал, рассчитанный на применение в частом и промышленном строительстве, а также при устройстве аэродромов, автомобильных и железных дорог.
Особенности и производство экструдированного пенополистирола
Изготовление материала происходит в экструдере, где смесь полистироловых гранул и вспенивающего агента подвергается нагреванию и выдавливанию. Добавкой к полимеру является двуокись углерода, позволяющая получить качественный и экологически чистый утеплитель. Пенополистирол, подвергшийся экструзии, получает равномерную конструкцию с закрытыми ячейками размером 0,1-0,2 мм.
Утеплитель с мелкими порами и жестким каркасом отличается прочностью и долговечностью, он не дает усадку в процессе эксплуатации. Его теплопроводность и водопоглощение характеризуются коэффициентами, низкими даже для материалов аналогичного назначения.
Недостатком Карбона является горючесть, но при этом утеплитель не выделяет опасных токсичных веществ.
Характеристики и свойства XPS CARBON
- теплопроводность при 25º C — 0,029-0,031 Вт/м*К;
- водопоглощение составляет — 0,2;
- паропроницаемость в пределах — 0,011-0,005;
- модуль упругости — 17;
- рабочая температура — от −70º до +75º C;
- плотность — 26-60 кг/м3;
- класс горючести — Г3-Г4;
- продолжительность эксплуатации — до 50 лет.
Закрытые ячейки в структуре материала обеспечивают минимальное водопоглощение, утеплитель не разбухает, находясь во влажной среде. Карбон не гниет, химически стоек, не подвержен биологическому воздействию. Утеплитель имеет небольшой вес, он не нагружает конструкцию и прост в монтаже. Выпускается в виде плит толщиной от 3- до 100 мм.
Обзор ассортимента XPS CARBON от ТЕХНОНИКОЛЬ
Для создания теплоизоляции, оптимально соответствующей запросам потребителей, компания изготовила экструдированный пенополистирол нескольких видов.
- CARBON SOLID — плиты для транспортных развязок, кровли и фундамента. Материал обеспечивает прочное и жесткое основание, не поглощающее влагу. Плотность 50-60 кг/м3, прочность на сжатие 700 МПа.
- CARBON PROF — в процессе изготовления в пенополистирол добавлены наночастицы графита, которые придают материалу особую прочность и обеспечивают самую низкую теплопроводности среди модификаций Карбона. Утеплитель используется профессиональными строителями при изоляции кровли торговых центров и жилых комплексов. Материал применяется при монтаже фундамента и пола по грунту. Добавление маркировки RF означает обработку плит антипиренами, улучшающими пожарную безопасность.
- CARBON PROF SLOPE — набор плит, рассчитанных на создание уклона кровли от 1,7 до 8,3%. Использование утеплителя позволяет обеспечить сток воды и изменить ее направление около вентиляционных шахт и светильников. Клиновидные плиты исключают «мокрые» процессы под стяжку и ускоряют монтаж кровли.
- CARBON ECO — материал обеспечивает качественную теплоизоляцию и защиту от влаги и пара. Благодаря экологической чистоте он распространен в частном строительстве. Безопасность утеплителя подтверждена в лаборатории. При производстве экструзионный пенополистирол насыщается наноуглеродом, что придает плитам серебристый оттенок и дополнительную эффективность при изоляции объектов. Материал с маркировкой FAS имеет шероховатую поверхность, которая обеспечивает улучшенную адгезию со слоем штукатурки. Выемка по периметру плиты облегчает монтаж и исключает мостики холода. Добавка антипирена снижает возможность возгорания теплоизоляции. Этот тип утеплителя используется для фасадов коттеджей.
Продукция под маркой SP является специальной разработкой для конструкции под названием «шведская плита». Использование материала ECO SP позволяет ускорить монтаж и снизить теплопотери фундамента. Значительная толщина плит, составляющая 100 мм, дает возможность обеспечить качественное утепление основания и выровнять пол под финишное покрытие. Чтобы материал выдержал предполагаемую нагрузку, его прочность на сжатие составляет 400 кПа. XPS DRAIN — продукция Технониколь, созданная для изоляции фундамента. Плиты с нулевым водопоглощением используются для устройства дренажа и отвода грунтовых и дождевых вод.
Основные области применения теплоизоляции Карбон
- Защита фундаментов от промерзания и пучения грунта.
- Звукоизоляция пола и перекрытий.
- Изоляция кровли от влаги и потерь тепла.
Монтаж облегченных насыпей и защита дорожного покрытия от сезонного движения грунта.
Утепление резервуаров и септиков автономной канализации.
Особенности монтажа экструзионного пенополистирола компании Технониколь
Для утепления фундамента оптимальный вариант плиты CARBON DRAIN. С внешней стороны материала имеются бороздки для стекания воды. Теплоизоляция крепится на слой битумной мастики, не имеющей в составе растворителей. До уровня земли утеплитель не нуждается в покрытии, но цокольный этаж потребует нанесения декоративного слоя штукатурки.
Монтаж изоляционных плит на стены здания происходит при помощи клея, наносимого точечно или полосами. Дополнительную фиксацию обеспечивают тарельчатые пластиковые дюбеля. Их берется 4-5 штук на плиту. Укладывание листов изоляции выполняется в шахматном порядке, швы задуваются пеной. Утеплитель требует защиты слоем штукатурки. Для прочной адгезии под раствор крепится армирующая сетка.
Утепление пола изделиями CARBON ECO особенно актуально для первого этажа здания. Укладывание плит производится после создания песчано-щебневой отсыпки и покрытия ее слоем гидроизоляции. Материал в области стыков проклеивается скотчем или полностью накрывается полиэтиленом. Эта процедура предотвращает попадание цементного раствора между листами XPS. Сверху теплоизоляции крепят в два слоя гипсокартон или выполняют бетонную стяжку под финишное покрытие. При монтаже «теплого пола» греющий кабель раскладывается на плитах утеплителя, и заливается цементным раствором.
Теплоизоляция плоской кровли плитами Карбон начинается с предварительного наплавления гидроизоляции. Плиты укладываются на рулонное полотно с разбежкой швов. Сверху материал накрывается балластом, например, гравием.
характеристики, разнообразие материалов, область применения
Содержание статьи:
Экструдированный пенополистирол Карбон — лучший выбор для тепловой изоляции сооружений любого предназначения. Конструктивные параметры и свойства материала позволяют эффективно решить задачу сбережения энергии на всех участках строительства: начиная с основания и до кровли. Утеплитель рассчитан как на частное использование, так и промышленное.
Специфика производства и свойства
Карбон Технониколь отличается длительным сроком эксплуатации – более 50 лет
Материал производится в экструдере: гранулы полистирола вместе со вспенивающим веществом нагревают, а затем подвергают выдавливанию. В качестве добавки служит газовая смесь, что позволяет в результате получить экологический высококачественный строительный материал. В результате экструзии получается материал с равномерной конструкцией в виде закрытых ячеек размера 0,1 – 0,2 мм.
Утеплитель с каркасом и малыми в размерах порами отличается отменной прочностью, имеет долгий срок эксплуатации. Спустя время он не уплотняется. Нужно помнить, что степень теплопроводности и поглощения влаги утеплителя определяются коэффициентами. Последние, в сравнении с аналогичными по назначению материалами, имеют низкие значения. Основной недостаток Карбона — горючесть, хотя в результате возгорания не выделяются вредоносные токсичные вещества.
Закрытые ячейки утеплителя способствуют минимальному водопоглощению, поэтому материал во влажной среде не распухает. Пенополистирол Карбон не поддается процессу гниения, выделяется химической стойкостью, не повреждается при биологическом воздействии. В связи с небольшим весом он не создает нагрузки на конструкцию, с ним легко работать. Выпускают в виде плит, толщина которых 3 – 100 мм.
Технические характеристики
Благодаря прочности материала карбон применяется для утепления фундамента и перекрытий
Утеплитель Carbon славится высокой механической прочностью, благодаря которой он успешно применяется для теплоизоляции фундамента, первого этажа, кровель.
Технические параметры:
- коэффициент теплопроводности – 0,029 Вт/мк;
- коэффициент паровой проводимости – 0,01 мг/мчПа;
- уровень влагопоглощения при погружении в полном объеме на 1 сутки – 0,2% от всего размера утеплителя;
- модуль упругости – 17 Мпа;
- плотность – 25-32 кг/м³;
- класс горючести — Г3-Г4;
Исходя из гарантий производителя срок службы утеплителя Карбон — 50 лет. При этом в течение периода эксплуатации сохраняются теплоизоляционные свойства.
Преимущества утеплителя Карбон
Карбон подходит для заливки стяжкой при обустройстве теплого пола
Материал широко применяется в строительстве, что объясняется его многочисленными достоинствами:
- значительная теплоизоляционная эффективность;
- экологичность;
- сохранение свойств при эксплуатации;
- долговечность;
- прочность;
- минимальный уровень поглощения влаги;
- стойкость к биологическому и химическому влиянию;
- низкий вес.
Плиты XPS Технониколь можно хранить под навесом, предохраняющим от солнечных излучений, сильных осадков. Этот материал должен быть сложен на подставки. Допускается кратковременное нахождение на открытом участке в упаковке для защиты от внешнего воздействия.
Область применения
Плиты из экструдированного пенополистирола успешно используют для утепления отдельных частей здания.
Защита фундамента
Система изоляции основания сооружения значительно увеличивает его надежность и долговечность. Основная проблема, оказывающая отрицательное действие на фундамент, – промерзание и пучение грунта. Она решается после утепления грунта по всему периметру построения. Использование экструзионного пенополистирола Карбон Проф в конструкции отмостки позволяет избавиться от промерзания грунтов у основания, так как подобный теплоизоляционный материал имеет стабильные теплотехнические показатели и чрезвычайно высокую прочность на сжатие.
Звукоизоляция пола и перекрытий
Для утепления кровли карбон должен покрываться защитным слоем, так как разрушается от солнечных лучей
Среди утеплителей Карбон есть материалы с плотностью выше 250 кг/м³. Такой пенополистирол подходит для звукоизоляции любых полов, а также перекрытий. Неплохим вариантом для таких целей является утеплитель XPS Технониколь Сarbon Eco.
Изоляция кровли
Термоизоляция крыши позволяет избежать проникновения холода по стропилам, создать уютные условия в доме. Термоизоляционные плиты рекомендуется настилать поверх стропил. Возможны варианты, когда плиты из экструзионного пенополистирола прикрепляются к стропилам изнутри, но тогда также заполняется межстропильное пространство. Толщина изоляционного слоя определяется местными климатическими условиями.
Утеплитель из экструдированного пенополистирола Карбон является оптимальным вариантом изоляционного материала для помещений, для которых важна экономия свободного пространства.
Особенности монтажа
Швы карбона заделывают монтажной пеной или скотчем
Использование экструдированного пенополистирола Карбон будет эффективным, если при монтаже придерживаться следующих правил:
- Для термоизоляции фундамента считается идеальным вариантом применение пенополистирола Carbon Drain, так как на его внешней стороне имеются бороздки, по которым может стекать вода. Утеплитель крепится на слой мастики. Плиты, расположенные в земле, не нуждаются в покрытии. Для нижнего этажа требуется декоративная штукатурка.
- Монтаж теплоизоляционных плит на стенки здания происходит с потреблением клея, который выдавливают в виде точек или полосок. Добавочная фиксация делается дюбелями. Расход – 4-5 штук на плиту Карбон. После выкладки утепляющих листов швы необходимо задуть пеной, позднее нанести защитный слой шпаклевки. Для прочности под раствор устанавливают армирующую сетку.
- Утепление пола зачастую применяется для цокольного этажа домов. Плиты укладывают после прессования песчано-щебневой основы и укрытия последней слоем гидроизоляции. Стыки проклеиваются скотчем, что исключает попадание цементного раствора в промежутки листов XPS. На последнем этапе крепят два слоя гипсокартона или делают стяжку.
- Тепловую изоляцию крыши плитами Карбон начинают с гидроизоляции. Утеплитель укладывают на подготовленное полотно, а потом обкладывают балластом, в качестве которого часто используют гравий.
Транспортировка плит XPS Технониколь разрешается только на дистанцию до 500 км. Для этого применяются открытые автотранспортные средства, которые обязательно имеют защиту от атмосферных осадков и воздействия солнца.
Разнообразие материалов Карбон
Карбон “Шведская плита” предназначен для утепления фундамента в каркасных и сип-домах
Для оперативного сооружения качественной теплоизоляции, исходя из главных требований пользователей, известная компания Технониколь выпускается экструдированный пенополистирол нескольких типов.
- Carbon Solid — плиты предназначены для развязок транспорта, утепления фундамента, крыш. Такой материал не поглощает влажность. Показатель плотности — 50-60 кг/м3, надёжности на сжатие — 700 МПа.
- Carbon Prof — во время изготовления в пенопласт включены графитные частицы, что придает материалу надежность и несущественную тепловую проводимость (среди видов Карбона). Пенополистирол XPS Carbon Prof 300 используется профессионалами для термоизоляции торговых центров, жилых домов. Такие плиты также применяют для изоляции грунтового пола, фундамента. Если в названии присутствует маркировка RF, такие изделия дополнительно обработаны антипиренами, которые повышают пожарную защищенность.
- Carbon Prof Slope — с помощью комплекта подобных плит можно создать кровельный уклон 1,7 – 8,3%. Использование теплоизолятора предоставляет возможность наладить слив воды помимо осветительных устройств, системы вентиляции.
- Утеплитель Технониколь Carbon Eco — обеспечивает прекрасную тепловую изоляцию, отменную защиту от влажности. Экологическая чистота способствует его широкому применению в монтажных работах. Безопасность материала доказана в лабораторных условиях. В процессе изготовления такой вид экструдированного пенопласта наполняется наноуглеродом, который придаёт изделиям серебряный цвет и дополнительные преимущества при изолировании объектов. У строительных изделий с дополнительным обозначением FAS поверхность шероховатая, что значительно повышает качество соединения со шпаклевкой. Аккуратная выемка по периметру плит в некоторой мере упрощает монтаж, устраняет мостики холода. Включение в составную смесь антипирена устраняет вероятность воспламенения теплоизоляции. Утеплитель нередко применяют для работ по утеплению фасадов загородных особняков.
Продукция с маркировкой SP считается сложной разработкой для создания конструкций «шведская плита». Изолятор ECO SP создает возможность оперативно сделать монтаж, в результате чего понизить тепловые потери фундамента. Толщина плит утеплителя Карбон Технониколь позволяет выполнить долговременную тепловую изоляцию основания. С целью выдерживания возможной нагрузки предусмотрена надёжность на сжатие 400 кПа. Строительные изделия с нулевым поглощением влаги подходят для благоустройства дренажа, перенаправления грунтовых вод после обильных осадков.
Экструдированный пенополистирол Карбон – качественная и эффективная теплоизоляция, которая позволяет сэкономить расходы на отопление, обеспечивает надежное и долгосрочное утепление почти всех строительных конструкций.
Утеплители XPS CARBON ECO для фасада
Посмотреть все товары раздела
Металлический сайдинг- Посмотреть все товары раздела
- Блок-хаус
- Блок-хаус new
- Вертикаль
- Корабельная доска
- Корабельная доска XL
- Стальная штукатурка
- Фасадная панель
- ЭкоБрус
- ЭкоБрус Gofr
Стеновой профнастил
Металлические доборные элементы
Утеплитель для фасада
Виниловые доборные элементы Grand Line
Виниловые доборные элементы Brauni
Виниловый сайдинг Grand Line
Фальцевые картины
Фасадные панели
Подсистема для фасада Grand Line
Декоративная система GL Я-Фасад
Фасадная плитка HAUBERK
Фиброцементный сайдинг
Цокольные панели Vox
Древесно-полимерный композит
Профилированные мембраны Planter
Декоративные фасадные элементы mid-America
Адресные таблички
«Технониколь Карбон ЭКО»: характеристики и отзывы
Если вы ищете идеальное решение для теплоизоляции вашего дома, следует обратить внимание на «Технониколь Карбон ЭКО». Этот материал является одним из высокоэффективных утеплителей на современном строительном рынке.
Почему стоит выбрать именно его
Он имеет низкий показатель теплопроводности и высокую прочность, что и объясняет его популярность в частном и коттеджном строительстве. При изготовлении материала используются наноразмерные частицы углерода. Теплопроводность снижается наноуглеродом, который способствует еще и повышению прочности.
Отзывы об основных особенностях
«Технониколь Карбон ЭКО» не впитывает воду, не дает усадки, не набухает, не подвергается гниению и проявляет химическую стойкость. Как утверждают потребители, этот материал является идеальным решением для тех, кто ищет теплоизоляцию с высокими характеристиками. А в основе утеплителя лежит экструзионный пенополистирол, являющийся одним из высокоэффективных теплоизоляторов.
Плиты насыщены наноуглеродом, благодаря чему имеют темно-серебристый оттенок и обладают высокой энергоэффективностью. Потребителям нравится, что «Технониколь Карбон ЭКО» предлагается к продаже в широком ассортименте. Среди прочих предложений следует выделить ECO SP, представляющие собой теплоизоляционные плиты с высокой прочностью. Их толщина составляет 100 мм. Используется материал в качестве части систем мелкозаглубленных оснований с системой готовых коммуникаций и теплого пола. В основе материала лежит технология «Утепленная шведская плита».
«Технониколь Карбон ЭКО» можно приобрести еще и в разновидности FAS, которая представляет собой современное решение для штукатурных фасадов в частном строительстве. Продукция обладает антипиренами, способствующими снижению риска возгорания. Полотна имеют шероховатую поверхность, что говорит о лучшей адгезии штукатурного слоя. Эта линейка специально создана для использования в малоэтажном и коттеджном строительстве. Она включает специальный материал для дренажа, штукатурных систем изоляции фасадов и материал, использующийся в конструкции утепленной шведской плиты. Потребителям нравится, что материалы этой серии подвергаются сертификации в стенах экологической лаборатории и обладают соответствующими заключениями.
Технические характеристики
«Технониколь Карбон ЭКО» обладает выдающимися техническими характеристиками. Например, прочность на сжатие составляет 250 кПа, что верно при 10 % линейной деформации. Теплопроводность не превышает 0,029 Вт/(м*К) при 25˚ С. Материал относится к Г4, Г3* группам горючести. Его водопоглощение не превышает 0,2 %. Модуль упругости эквивалентен 17 Мпа, а коэффициент паропроницаемости равен 0,011 мг/(м.ч.Па). Удельная теплоемкость — 1,45 кДж/(кг.оС). Плотность может составлять от 26 до 32 кг/м3. Предел прочности при изгибе не может быть ниже 0,25 МПа. Температура эксплуатации может варьироваться от -70 до +75˚ С.
Что касается размеров «Технониколь Карбон ЭКО», толщина по краю может составлять от 30 до 80 мм. Длина — от 2360 до 3040 мм. Ширина составляет 600 мм. Поверхность является фрезерованной. Изгиб плит не превышает 2 мм. Если рассмотреть «Технониколь Карбон ЭКО», характеристики которого были описаны выше и должны быть изучены вами перед приобретением товара, вы увидите, что материал не имеет наплывов, на его поверхности не должно быть утолщений. Если вас не устраивают плиты вышеупомянутых размеров, по согласованию с поставщиком возможно изготовление полотен с другими параметрами. На поверхности теплоизоляции могут быть специальные канавки.
Отзывы об ECO SP
Экструдированный пенополистирол «Технониколь Карбон ЭКО» предлагается к продаже в разновидности SP. Она предназначена для малоэтажного строительства, в частности домов без подвала. Широко применяется утеплитель при возведении каркасных домов и зданий из газобетона, а также построек из бруса с последующей внутренней отделкой. Применяться этот материал может и для других типов легких домов. Особенно удобна теплоизоляция для участков застройки, на территории которых следующие виды грунта:
- супесь;
- песок;
- суглинок;
- водонасыщенные слабонесущие почвы;
- глина.
С помощью материала «Технониколь Карбон ЭКО Г4» вы, по мнению потребителей, сможете устроить фундамент по технологии «Утепленная шведская плита». Полотна содержат в себе отверстия для прокладки коммуникаций, например монтажа системы теплого пола. Покупателям нравится, что подход с использованием таких плит получается комплексным, ведь в короткие сроки вы можете получить утепленное основание с встроенными системами. Поверхность при этом будет выровнена, готова для укладки ламината, плитки и любого другого подходящего покрытия.
Пенополистирол «Технониколь Карбон ЭКО» состоит из экструзионного пенополистирола, не впитывающего воду и химически устойчивого. Он высокопрочен на сжатие и позволяет использовать материал в загружаемых конструкциях. Под нагрузкой толщина остается стабильной. Как подчеркивают потребители, этот материал является единственным в России специализированным продуктом для устройства фундамента по технологии «Утепленная шведская плита». Теплопроводность слоя является довольно низкой, прочность на сжатие — высокой, что и обуславливает популярность материала при устройстве таких фундаментов.
Отзывы о разновидности ECO FAS
Этот материал представляет собой теплоизоляционную плиту на основе экструзионного пенополистирола. Поверхность является фрезерованной, что, как утверждают покупатели, очень удобно при монтаже. Подходит материал для утепления цоколя и штукатурных фасадов. Использовать полотна можно и для других конструкций, к которым предъявляются высокие требования к адгезии плит к основанию. Прочность при изгибе в данном случае составляет 150 кПа. Прочность на сжатие варьируется от 100 до 150 кПа. Теплопроводность равна цифре от 0,03 до 0,032 Вт/(м•К).
Почему стоит выбрать «Карбон ЭКО». Мнения потребителей
Современные технологии строительства шагнули далеко вперед. Уже сегодня можно построить дом, фасад которого будет готов прослужить около полувека, не требуя ремонта. Цоколь и фундамент не пострадают при этом от сил морозного пучения. Все неприятности обойдут постройку стороной, если использовать «Карбон ЭКО». Такого мнения придерживаются и потребители.
Дополнительные мнения
С их слов, наиболее важной характеристикой материала является высокая теплосберегающая способность. При установке слоя в 10 см вы обеспечите дому оптимальное утепление в большинстве климатических зон России. Домашние мастера подчеркивают, что материал проявляет исключительную прочность, благодаря чему он не оседает и не меняет форму в течение срока эксплуатации. Это указывает на то, что финишное покрытие цоколя, стен и отмостки, которые утеплены этим материалом, сохранят первоначальное состояние на протяжении довольно длительного срока.
Теплоизоляция Технониколь Carbon Eco 1180x580x100 мм 4 плиты в упаковке, цена
Теплоизоляция Технониколь Carbon Eco 1180x580x100 мм 4 плиты в упаковке Технониколь Carbon Eco применяется в коттеджном и малоэтажном строительстве для устройства теплоизоляции фундаментов, крыш, полов, утепления фасадов. Технониколь Carbon Eco – идеальное решение для утепления вашего коттеджа. Он не впитывает воду, не набухает и не дает усадки, химически стоек и не подвержен гниению. Это отличный теплоизоляционный материал для тех, кто ищет качественную теплоизоляцию с …
Читать далее- Группа горючести
?
Условная характеристика определенного материала, отображающая его способность к горению. По горючести строительные материалы делятся на негорючие (НГ) и горючие (Г):
- Слабогорючие (Г1)
- Умеренногорючие (Г2)
- Нормальногорючие (ГЗ)
- Сильногорючие (Г4)
Подробнее о классах пожарной опасности можно прочитать здесь
- Г4
- Серия
?
Группа товаров, объединенные одним или несколькими характерными параметрами.
- Carbon
Теплоизоляция Технониколь Carbon Eco 1180x580x50 мм 8 плит в упаковке, цена
Теплоизоляция Технониколь Carbon Eco 1180x580x50 мм 8 плит в упаковке Технониколь Carbon Eco применяется в коттеджном и малоэтажном строительстве для устройства теплоизоляции фундаментов, крыш, полов, утепления фасадов. Технониколь Carbon Eco – идеальное решение для утепления вашего коттеджа. Он не впитывает воду, не набухает и не дает усадки, химически стоек и не подвержен гниению. Это отличный теплоизоляционный материал для тех, кто ищет качественную теплоизоляцию с вы…
Читать далее- Группа горючести
?
Условная характеристика определенного материала, отображающая его способность к горению. По горючести строительные материалы делятся на негорючие (НГ) и горючие (Г):
- Слабогорючие (Г1)
- Умеренногорючие (Г2)
- Нормальногорючие (ГЗ)
- Сильногорючие (Г4)
Подробнее о классах пожарной опасности можно прочитать здесь
- Г4
- Серия
?
Группа товаров, объединенные одним или несколькими характерными параметрами.
- Carbon
XPS ТехноНИКОЛЬ CARBON ECO 1180х580х50-L (0,274м3)
Посмотреть все товары раздела
Металлический сайдинг- Посмотреть все товары раздела
- Блок-хаус
- Блок-хаус new
- Вертикаль
- Корабельная доска
- Корабельная доска XL
- Стальная штукатурка
- Фасадная панель
- ЭкоБрус
- ЭкоБрус Gofr
Стеновой профнастил
Металлические доборные элементы
Утеплитель для фасада
Виниловые доборные элементы Grand Line
Виниловые доборные элементы Brauni
Виниловый сайдинг Grand Line
Фальцевые картины
Фасадные панели
Подсистема для фасада Grand Line
Декоративная система GL Я-Фасад
Фасадная плитка HAUBERK
Фиброцементный сайдинг
Цокольные панели Vox
Древесно-полимерный композит
Профилированные мембраны Planter
Декоративные фасадные элементы mid-America
Адресные таблички
углеродный след | Определение, примеры, расчет, эффекты и факты
Углеродный след , количество выбросов углекислого газа (CO 2 ), связанных со всеми видами деятельности физического или другого лица (например, здания, корпорации, страны и т. Д.). Он включает прямые выбросы, например, в результате сжигания ископаемого топлива при производстве, отоплении и транспорте, а также выбросы, необходимые для производства электроэнергии, связанной с потребляемыми товарами и услугами.Кроме того, концепция углеродного следа также часто включает выбросы других парниковых газов, таких как метан, закись азота или хлорфторуглероды (ХФУ).
Концепция углеродного следа связана с более старой идеей экологического следа, изобретенной в начале 1990-х годов канадским экологом Уильямом Рисом и уроженцем Швейцарии, региональным планировщиком Матисом Вакернагелем из Университета Британской Колумбии. Экологический след — это общая площадь земли, необходимая для поддержания деятельности или населения.Он включает в себя воздействие на окружающую среду, такое как использование воды и количество земель, используемых для производства продуктов питания. Напротив, углеродный след обычно выражается в виде меры веса, например, в тоннах CO 2 или эквивалента CO 2 в год.
Расчет углеродного следа
Углеродный след отличается от данных о выбросах на душу населения, зарегистрированных в стране (например, тех, которые указаны в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата). Вместо выбросов парниковых газов, связанных с производством, углеродный след фокусируется на выбросах парниковых газов, связанных с потреблением.Они включают выбросы, связанные с товарами, которые импортируются в страну, но производятся в другом месте, и обычно учитывают выбросы, связанные с международными перевозками и морскими перевозками, которые не учитываются в стандартных национальных кадастрах. В результате углеродный след страны может увеличиваться, даже если выбросы углерода в пределах ее границ уменьшаются.
Самый высокий углеродный след на душу населения приходится на Соединенные Штаты. По данным Информационного аналитического центра по двуокиси углерода и Программы развития Организации Объединенных Наций, в 2004 году средний уровень выбросов углерода на душу населения в США составлял 20 человек.6 метрических тонн (22,7 коротких тонн) эквивалента CO 2 , что примерно в пять-семь раз превышает средний мировой показатель. Средние показатели сильно различаются по всему миру, при этом более высокие следы обычно встречаются у жителей развитых стран. Например, в том же году во Франции углеродный след на душу населения составлял 6,0 метрической тонны (6,6 короткой тонны), тогда как в Бразилии и Танзании углеродный след составлял 1,8 метрической тонны (около 2 коротких тонн) и 0,1 метрической тонны (0,1 короткой тонны). CO 2 эквивалента соответственно.
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодняВ развитых странах транспорт и потребление энергии в домашних условиях составляют самый большой компонент углеродного следа человека. Например, примерно 40 процентов общих выбросов в Соединенных Штатах в течение первого десятилетия 21 века приходилось на эти источники. Такие выбросы включаются в состав «первичного» углеродного следа человека, представляющего собой выбросы, над которыми человек имеет прямой контроль.Остальная часть углеродного следа человека называется «вторичным» углеродным следом и представляет собой выбросы углерода, связанные с потреблением товаров и услуг. Вторичный след включает выбросы углерода в результате производства продуктов питания. Его можно использовать для учета диет, которые содержат больше мяса, для производства которого требуется большее количество энергии и питательных веществ, чем для овощей и зерна, а также продуктов, которые перевозились на большие расстояния. Производство и транспортировка потребительских товаров вносят дополнительный вклад во вторичный углеродный след.Например, углеродный след бутылки с водой включает эквивалент CO 2 или CO 2 , выделяемый во время производства самой бутылки, плюс количество, выделяемое во время транспортировки бутылки потребителю.
Существует множество различных инструментов для расчета углеродного следа для частных лиц, предприятий и других организаций. Обычно используемые методологии расчета углеродного следа организации включают Протокол по парниковым газам от Института мировых ресурсов и Всемирного совета предпринимателей по устойчивому развитию, а также ISO 14064, стандарт, разработанный Международной организацией по стандартизации и касающийся конкретно выбросов парниковых газов.Некоторые организации, такие как Агентство по охране окружающей среды США, Nature Conservancy и British Petroleum, создали в Интернете калькуляторы углерода для частных лиц. Такие калькуляторы позволяют людям сравнивать свои собственные предполагаемые углеродные следы со средними национальными и мировыми показателями.
Снижение углеродного следа
Частные лица и корпорации могут предпринять ряд шагов для уменьшения своего углеродного следа и тем самым внести свой вклад в смягчение глобального климата. Они могут приобрести компенсацию выбросов углерода (в широком смысле слова, инвестиции в деятельность или технологию по сокращению выбросов углерода), чтобы частично или полностью компенсировать свой углеродный след.Если они покупают достаточно, чтобы компенсировать свой углеродный след, они фактически становятся углеродно-нейтральными.
Углеродный след можно уменьшить за счет повышения энергоэффективности и изменения образа жизни и покупательских привычек. Изменение использования энергии и транспорта может повлиять на основной углеродный след. Например, использование общественного транспорта, такого как автобусы и поезда, снижает углеродный след человека по сравнению с вождением. Частные лица и корпорации могут уменьшить свой углеродный след, установив энергоэффективное освещение, добавив теплоизоляцию в здания или используя возобновляемые источники энергии для выработки необходимой им электроэнергии.Например, производство электроэнергии с помощью энергии ветра не приводит к прямым выбросам углерода. Дополнительные варианты образа жизни, которые могут снизить вторичный углеродный след человека, включают сокращение потребления мяса и переключение покупательских привычек на продукты, для производства и транспортировки которых требуется меньше выбросов углерода.
Ноэль Экли СелинУзнайте больше в этих связанных статьях Britannica:
,carbonfootprint.com — Снижение углеродного следа
Советы, которые помогут вам уменьшить занимаемую площадь
Советы и рекомендации, которые помогут вам сократить расходы на выбросы углерода и энергию
Топ-5 мероприятий по экономии затрат
1. Вывешивайте белье вместо сушки в барабане
Подвешивание белья вместо сушилки для белья позволит сэкономить около 153 кг CO. 2 в год — это 52 фунта стерлингов (68 долларов США) в год , исходя из 150 циклов в год.
2. Уменьшите нагрев на 1 ° C
Снижение нагрева на 1⁰C может снизить потребление энергии на 8% . Для среднего домашнего счета за газ в 12 500 кВт / ч это r снизит выбросы CO 2 на 184 кг — это 42 фунта стерлингов (55 долларов США) в год .
3. Наполните чайник только тем количеством воды, которое необходимо для кипячения
Только кипячение воды для горячего напитка сэкономит 72 кг CO 2 в год — это 23 фунта стерлингов ( 30 долларов США) в год
4.Проводите меньше времени в душе
Проведение в душе на 1 минуту меньше может сэкономить 23 кг CO 2 и 8 фунтов стерлингов (10 долларов США) в год (из расчета один душ в день и душ мощностью 9 кВт).
5. Выключайте электрическое оборудование, когда оно не используется.
Полное выключение всего одного ЖК-телевизора (вместо того, чтобы оставлять его в режиме ожидания) на 18 часов в день, сэкономит около 5 кг CO 2 в год — экономия 2 фунта стерлингов в год (2,64 доллара США) . Отключайте все остальное электрическое оборудование, когда оно не используется, чтобы увеличить экономию.
Общая потенциальная экономия составляет 437 кг CO 2 и 127 фунтов стерлингов ежегодно
Экономия энергии на основе технологий
Ниже приводится список предметов, которые могут потребовать первоначальных инвестиций, но должны окупиться за счет экономии на счетах за электроэнергию.
- Fit энергосберегающие лампы — светодиоды могут сэкономить 90% затрат на электроэнергию для освещения
- Установите термостатические клапаны на радиаторы
- Изолируйте резервуар для горячей воды
- Установить установку в полой стене
- Установить изоляцию чердака толщиной 180 мм
- Замените старый холодильник / морозильник (если ему больше 15 лет) на новый с рейтингом энергоэффективности «A ++».
- Замени свой старый котел на новый энергоэффективный конденсационный котел
Путешествуй меньше, путешествуй больше Экологически безопасен
- Автопрокат на работу или в детскую школу
- Используйте автобус или поезд, а не машину
- Для коротких поездок; пешком или на велосипеде
- Попытайтесь сократить количество рейсов
- Узнайте, разрешит ли вам ваш работодатель работать из дома один день в неделю
- При следующей замене автомобиля убедитесь, что вы выбрали автомобиль с низким уровнем выбросов.Если у вас есть бюджет, подумайте о покупке гибридного или полностью электрического автомобиля.
- При проживании в отеле — выключайте свет и кондиционер, когда выходите из номера в отеле, и просите стирать полотенца в номере через день, а не каждый день
Помимо вашего основного углеродного следа, существует также вторичный след, вызванный вашими покупательскими привычками
- Не покупайте воду в бутылках, если вода из-под крана пригодна для питья
- Купите местные фрукты и овощи или даже попробуйте выращивать свои собственные
- Покупайте сезонные местные продукты
- Не покупайте свежие фрукты и овощи вне сезона, возможно, они были доставлены самолетом
- Уменьшите потребление мяса
- Старайтесь покупать только изделия, сделанные недалеко от дома (берегитесь и избегайте товаров, сделанных в дальних странах)
- Покупайте органические продукты
- Не покупайте больше упакованных продуктов
- Утилизируйте как можно больше
- Тщательно подумайте о том, чем вы занимаетесь в свободное время.Вызывает ли что-либо из этого увеличение выбросов углерода? например Сауны, клубы здоровья, рестораны и пабы, картинг и т. Д. И т.д …
Offset Ваши выбросы
Очень сложно снизить выбросы до нуля, поэтому подумайте о компенсации выбросов, которые вы не можете уменьшить в дальнейшем, или выбросов, которые вы уже вызвали.
Пластиковые отходы
Взгляните на нашу страницу «Пластиковые отходы», где вы найдете советы о том, как уменьшить объем пластикового мусора, используя четыре «r» — отказ, сокращение, повторное использование, переработка.
Определите свой пластиковый след с помощью нашего бесплатного калькулятора пластика
Уже рассчитали свой углеродный след и готовы к компенсации? |
Подписаться на @carbonacademy
,Алюминий и углеродное волокно — сравнение материалов
Какой материал может заменить алюминий и обеспечить повышенную прочность, а также меньший вес?
Можно ли изготавливать компоненты, которые весят на 50% меньше алюминия, но обладают такой же или большей прочностью?
Алюминий — широко используемый материал, но углеродное волокно представляет собой новое решение для многих инженеров-строителей. В этой статье указаны различия между этими материалами и описаны их сильные и слабые стороны.
Каковы сильные и слабые стороны этих материалов?
Прочтите эту статью, чтобы узнать больше о сильных и слабых сторонах алюминия и углеродного волокна.
Введение
Углеродное волокно используется в отраслях, где требуется высокая прочность и жесткость по отношению к весу. например в авиации, автоматизированные машины, гоночные автомобили, профессиональные велосипеды, реабилитационное оборудование.
Благодаря своему уникальному дизайну углеродное волокно также используется в производстве предметов роскоши, включая часы, кошельки и т. Д.Этот материал делает продукт уникальным в мире роскоши и элегантности и помогает ему быть на шаг впереди конкурентов.
Сопоставить свойства углеродного волокна со сталью или алюминием непросто. В отличие от углеродного волокна, металлы обычно однородны. — изотропны, что обеспечивает одинаковые свойства во всех направлениях.
Прочность и жесткость компонента из углеродного волокна достигается за счет определенного расположения тканей. Это открывает возможности для производителя, но также требует больших знаний и опыта.
В этом исследовании анализируются 10 наиболее важных свойств для инженеров-строителей:
- Жесткость и прочность материала по отношению к весу.
- Жесткость и прочность материала одинаковой толщины.
- Вес / плотность.
- Механическая обработка.
- Тепловое расширение.
- Теплопроводность.
- Температурная стойкость
- Долгосрочная работа.
- Осуществление производственного процесса.
- Сводка
Обратите внимание, что любые ссылки на углеродное волокно и его характеристики в этой статье относятся к композиту, сделанному из углеродного волокна и эпоксидной смолы.
1. Жесткость и прочность материала по отношению к весу
Чтобы объяснить жесткость по отношению к весу, представьте плиту шириной 5 см, длиной 50 см и толщиной 2 мм. Когда вы подвешиваете груз весом 5 кг к концу плиты, нагрузка приведет к изгибу, а степень изгиба будет соответствовать жесткости.Для разных материалов плита одинаковой толщины будет иметь разные свойства изгиба. Чем жестче материал, тем меньше будет изгибов. После снятия нагрузки плита примет первоначальную форму.
А теперь представьте, что полоса материала подвергается более высокой нагрузке — это вызовет текучесть полосы, и после снятия нагрузки полоса восстанавливает свою первоначальную форму. Это сила делает это возможным. Чем выше прочность материала, тем большую нагрузку ему потребуется, прежде чем последует постоянная текучесть.
Помимо прочности и жесткости, еще одним важным свойством для инженеров-проектировщиков является вес элемента, который определяется плотностью.
Жесткость материала измеряется модулем Юнга. Однако одного этого параметра недостаточно для определения жесткости материала без учета веса данного элемента.
Например, в случае рамы велосипеда (размеры, геометрия, толщина стенки), изготовленной из двух разных металлов: стали и алюминия, стальная будет иметь в 3 раза большую жесткость, чем алюминиевая. Но если учитывать еще и вес элементов, то стальная рама, хотя она имеет в 3 раза большую жесткость, чем алюминиевая, она также будет в 3 раза тяжелее .
Эти числа являются приблизительными, поскольку на практике инженер-конструктор указывает геометрию для выбранного материала, например в случае алюминиевой рамы велосипеда чаще всего увеличивают диаметр рамы и толщину стенок. В случае рамы велосипеда жесткость и прочность напрямую связаны с геометрией и толщиной стенок (увеличение толщины стенки в 2 раза приводит к увеличению жесткости примерно в 8 раз).
Прочность зависит не только от материала и толщины секции, но и от ее геометрии.На самом деле существует много разных факторов, но именно отношение жесткости материала к его весу является общим знаменателем и упрощает сравнение и анализ различных материалов.
Отношение жесткости к весу (а именно удельный модуль) на практике является наиболее эффективным для определения жесткости материала , поскольку для большинства инженеров-проектировщиков жесткость и вес являются наиболее важными параметрами.
Углеродное волокно — это материал, который обеспечивает жесткость и прочность при низкой плотности. — он легче алюминия и стали, что дает много практических преимуществ.
Вес к весу, углеродное волокно обеспечивает от 2 до 5 раз большую жесткость (в зависимости от используемого волокна) , чем алюминий и сталь . В случае конкретных компонентов, которые будут подвергаться нагрузке только в одной плоскости, изготовленных из однонаправленного углеродного волокна, его жесткость будет в в 5-10 раз больше, чем у стали или алюминия (того же веса).
В следующих таблицах сравниваются жесткость и устойчивость к повреждениям для различных материалов одинакового веса . Для целей анализа было использовано двунаправленное углеродное волокно — одно из них чаще всего используется для производства композитов, а одно-направленное углеродное волокно — иногда используется, в основном для продуктов, где напряжение ожидается только в одной плоскости.
Анализ алюминия, стали и двунаправленного углеродного волокна на жесткость по отношению к весу и прочность по отношению к весу:
| Алюминий | Сталь | Углеродное волокно в двух направлениях — общий модуль | Углеродное волокно с двухсторонним направлением — улучшенный модуль | Углеродное волокно в двух направлениях — максимальный модуль | |
| Жесткость против веса (Удельный модуль) | 26 | 25 | 56 | 83 | 120 |
| Устойчивость к повреждениям (Удельная прочность) | 214 | 254 | 392 | 211 | 126 |
Анализ алюминия, стали и однонаправленного углеродного волокна на жесткость по отношению к весу и прочность по отношению к весу:
| Алюминий | Сталь | Углеродное волокно с одним направлением — общий модуль | Углеродное волокно с односторонним направлением — улучшенный модуль | Углеродное волокно, однонаправленное — наивысший модуль | |
| Жесткость против веса (Удельный модуль) | 26 | 25 | 113 | 166 | 240 |
| Устойчивость к повреждениям (Удельная прочность) | 214 | 254 | 785 | 423 | 252 |
Приведенные выше данные для листов из углеродного волокна относятся к образцу, изготовленному с использованием технологии вливания эпоксидной смолы (соотношение углеродного волокна к смоле 70/30%).
Приведенное выше утверждение демонстрирует множество преимуществ, которые дает углеродное волокно, а также элементы, разработанные и изготовленные из углеродного волокна. Ткани с улучшенным и самым высоким модулем относятся к специальным материалам (к сожалению, очень дорогостоящим), которые обладают характеристиками жесткости в 2 или 3 раза больше, чем стандартное углеродное волокно, и используются в основном в военных приложениях и в аэрокосмической промышленности.
Чтобы интерпретировать результаты, представленные в таблице, представьте, что инженер-конструктор собирается построить прочный и легкий лист из углеродного волокна толщиной 1 м 2 с максимальным весом 10 кг , и он рассматривает алюминий, сталь и углеродное волокно.
Помня о предельном весе в 10 кг , инженер-конструктор может выбрать:
- Стальная плита толщиной около 1,5 мм.
- Алюминиевая плита около толщиной 4 мм.
- Плита из углеродного волокна около толщиной 7 мм.
Углеродное волокно обеспечивает 2 важных преимущества.
Углеродное волокно обеспечивает большую жесткость (как описано выше) при более низкой плотности, и, следовательно, продукт того же веса может быть толще, что приведет к повышению жесткости только за счет увеличения толщины.Проще говоря, увеличение толщины материала в 2 раза обеспечивает жесткость 2 3 — то есть примерно в 8 раз больше. Это дает много возможностей для снижения веса благодаря использованию углеродного волокна.
2. Жесткость и прочность материала при одинаковой толщине стенки элемента
Очень часто инженеры-конструкторы ищут материал, который позволил бы им изготовить компонент, идентичный алюминиевому по всем размерам, включая толщину .В таблицах ниже показаны сравнения жесткости и прочности компонентов одинаковой толщины, изготовленных из алюминия, стали и углеродного волокна. Обратите внимание, что деталь из углеродного волокна тех же размеров будет на 42% легче алюминиевой и более чем в 5 раз легче стальной. Подробнее читайте в разделе 3. Вес / плотность материала .
Жесткость и прочность при одинаковой толщине стенки: для алюминия, стали и двунаправленного углеродного волокна:
| Алюминий | Сталь | Углеродное волокно в двух направлениях — общий модуль | Углеродное волокно с двухсторонним направлением — улучшенный модуль | Углеродное волокно в двух направлениях — максимальный модуль | |
| Жесткость (модуль Юнга) Единица: ГПа | 69 | 200 | 90,5 | 132 | 190 |
| Предел прочности (Предел прочности на разрыв) Единица кН · м / кг | 500 | 1000 | 800 | 368 | 126 |
Жесткость и прочность при одинаковой толщине стенки: для алюминия, стали и однонаправленного углеродного волокна:
| Материал | Алюминий | Сталь | Углеродное волокно с одним направлением — общий модуль | Углеродное волокно с односторонним направлением — улучшенный модуль | Углеродное волокно, однонаправленное — наивысший модуль |
| Жесткость (модуль Юнга) Единица: ГПа | 69 | 200 | 181 | 264 | 380 |
| Предел прочности (Предел прочности на разрыв — Предел прочности ) Единица измерения кН · м / кг | 500 | 1000 | 1600 | 736 | 252 |
Компонент, сделанный из стандартного углеродного волокна той же толщины, что и алюминиевый, будет иметь на 31% большую жесткость, чем алюминиевый , и в то же время вес на 42% меньше и на 60% прочнее.
Использование углеродного волокна с более высоким модулем упругости и однонаправленной ткани может обеспечить в 4 раза большую жесткость по сравнению с алюминием при аналогичной или улучшенной предельной прочности.
Обратите внимание, что на практике сталь и алюминий имеют предел прочности ниже указанного в таблице.Это связано с тем, что до полного разрушения (расчет предела прочности был основан на этом моменте) металлический элемент подвергнется остаточной деформации (не восстановит свои первоначальные размеры).
Момент возникновения остаточного изгиба (без разрушения) относится к пределу текучести. Для устойчивости к повреждению в приведенных выше данных применяли предел прочности на разрыв, который относится к сопротивлению полному разрушению (растрескиванию).
Например, при гибке листового алюминия до полного разрушения и растрескивания образец сначала сломается (без возможности восстановить свои первоначальные размеры).Данные, представленные в таблице, относятся к полностью разрушенным образцам (растрескиванию) с предположением, что изгиб приведет к полному разрушению (что не совсем правильно). Углеродное волокно имеет другие характеристики — в случае нагрузки, которая вызывает постоянный изгиб алюминия без восстановления исходных размеров, углеродное волокно будет демонстрировать большую эластичность и после кратковременного изгиба восстановит свою форму после снятия нагрузки (эффект возврата пружины). Полное разрушение элемента из углеродного волокна произойдет внезапно и без какого-либо предупреждения — в отличие от алюминия, который имеет некоторые предупреждения, связанные с постоянным изгибом.Всегда помните вышеизложенное при проектировании компонента из углеродного волокна, чтобы предусмотреть некоторый допуск.
В ролике ниже сравнивается устойчивость к повреждениям карданного вала из углеродного волокна и стального, а также описывается процесс разрушения материала:
Что касается интерпретации результатов в таблице, очевидно, что углеродное волокно с наивысшим модулем упругости обеспечивает исключительную жесткость. Однако устойчивость к повреждениям снижается с увеличением жесткости (более высокий модуль).
Другой пример: плита из углеродного волокна с максимальной жесткостью, изготовленная из тканей с самым высоким модулем упругости, будет иметь меньшую устойчивость к повреждениям. Чем больше компонент армирован тканями с наивысшим модулем упругости, тем больше он будет подвержен разрушению при изгибе.
Дальнейший анализ будет проводиться с углеродным волокном со стандартным модулем упругости, и композиты, сделанные из тканей с наивысшим модулем упругости, предоставят возможности благодаря углеродным композитам.
Обратите внимание, что и алюминий, и углеродное волокно могут использоваться в качестве «гибридов», которые придают детали другие рабочие характеристики. В случае алюминия это относится к сплавам наряду с другими металлами, а в случае углеродного волокна — к одновременному использованию арамидных, стеклянных, базальтовых или вектроновых волокон.
Очень распространены композиты кевлар и арамид-кевлар-углерод, которые обеспечивают жесткость и высокую устойчивость к повреждениям. , но это будет предметом другого исследования.
3. Вес / плотность материала
Вес важен для многих продуктов.Например, снижает вес рукояти / улавливателя автоматизированной машины для тяжелых условий эксплуатации, которая работает со скоростью 10 м / сек. позволит увеличить его скорость и продлить срок службы. В промышленных масштабах это может привести к увеличению производственных мощностей и значительной экономии.
Другим примером может быть инвалидная коляска, уменьшение веса которой облегчает подъем в машину и выход из нее, а также обеспечивает лучший контроль. Это очень очевидно в случае гоночных автомобилей Формулы-1, где замена алюминия на углеродное волокно привело к снижению веса, что имеет решающее значение в этом виде спорта.
Автоматическая стрела KUKA из углеродного волокна позволяет увеличить рабочую скорость и в то же время уменьшить ее вес, что приводит к уменьшению нагрузки на подшипники и другие детали, подверженные износу.Автоматическая стрела KUKA из углеродного волокна позволяет увеличить рабочую скорость и в то же время уменьшить ее вес, что приводит к уменьшению нагрузки на подшипники и другие детали, подверженные износу.
Из сравнения алюминия с углеродным волокном мы знаем, что плотность материала напрямую влияет на его вес.
Композиты из углеродного волокна имеют плотность 1,55 г / см 3 (эпоксидная смола 30%, углеродное волокно 70%), что в случае алюминия составляет 2,7 г / см 3 и 4,5 г / см 3 для титана или 7,9 г / см 3 для стали.
Композит из углеродного волокна имеет плотность почти в 2 раза меньше, чем у алюминия, и более чем в 5 раз меньше, чем у стали. Следовательно, в компоненте тех же размеров замена алюминия углеродным волокном снизит его вес на ~ 42% . Замена стали углеродным волокном снизит вес в 5 раз.
Чтобы проиллюстрировать это, представьте себе плиты толщиной 6 мм и площадью 1 м 2 .
Один квадратный метр листа углеродного волокна толщиной 6 мм имеет вес:
- 47,4 кг для стального листа
- 16,2 кг для алюминиевого листа
- 9,3 кг для листа углеродного волокна.
При проектировании изделий и при выборе материала необходимо учитывать жесткость, а также прочность данного материала, как описано в разделах 1 и 2 настоящего исследования. На практике возможности снижения веса компонентов за счет замены алюминия углеродным волокном потребовали дополнительных испытаний и экспериментов. Каждый элемент относится к индивидуальному случаю уникальной геометрии и параметров. Обычно можно снизить вес на 20-40%, используя углеродное волокно.
Карбоновый кузов позволил BMW снизить вес модели IS на 300 кг.BMW запустила производство полных кузовов из углеродного волокна для своей модели I3.Кузов машины из углеродного волокна позволил снизить вес каждой машины на 300 кг. Ежегодно компания выпускает десятки тысяч таких автомобилей. На самом деле эта модель интересует больше клиентов, чем первоначально прогнозировала BMW.
Уменьшение веса за счет использования углеродного волокна возможно и выгодно, особенно для продуктов, для которых важна направленная сила. В отличие от металлов, композиты не демонстрируют одинаковой прочности в любом направлении (не однородны). Фактически именно в процессе производства принимаются решения относительно направления тканей (при использовании однонаправленных тканей) и направления, обеспечивающего наибольшую прочность за счет снижения прочности в других местах.Это решение позволяет еще больше снизить вес компонентов из углеродного волокна.
4. Обработка / резка
Углеродное волокно из-за его низкой плотности является материалом, который легко обрабатывается станками с ЧПУ или ручными инструментами, включая угловую шлифовальную машину или дремель.
Углеродное волокно — это материал, который можно легко обработать на станке с ЧПУ — на фото показан тату-станок, сделанный из углеродного волокна.Хотя высококачественные конструкции из углеродного волокна, полученные вакуумным методом (введение смолы, препрег), могут иметь резьбу, там, где требуется много резьбовых соединений, вместо них используются специальные вставки.
Алюминиевые элементы соединяют чаще всего сваркой, клепкой или вставками. С углеродным волокном чаще всего применяется склейка, при необходимости с армирующими заклепками и вставками. Современные Эпоксидные клеи обеспечивают прочность склеивания, аналогичную сварке.
Интересно, что Ferrari постепенно внедрила новую технологию, которая заменила сварку алюминия склеиванием с использованием эпоксидных клеев . В настоящее время Ferrari 458 Italia имеет 70 м сварных швов и 8 м клея .Главный инженер Ferrari Moruzzi ожидает, что в будущем в связи с изменением производственных процессов в кузовах автомобилей будет больше склеивания, чем сварки. Для Ferrari это возможность использовать другие алюминиевые сплавы, которые обладают улучшенными характеристиками, но не поддаются сварке.
Сравнивая склеивание со сваркой, обратите внимание, что склеивание требует простого внедрения технологии (хотя требуются ноу-хау и опыт).
Технология склеивания широко применяется в авиационной промышленности для снижения веса и, в то же время, снижения расхода топлива.
Однако склеивание имеет некоторые недостатки, в том числе подготовку поверхности или время, необходимое для приклеивания клеевого покрытия. Во многих случаях компоненты, которые могут подвергнуться ударам (например, в автомобильной аварии), усилены специальными вставками для противодействия внезапной разрушающей нагрузке.
Технология склеиваниябудет использоваться чаще в связи с разработкой более мощных клеев и повышением осведомленности о ее преимуществах и возможных возможностях.
5.Тепловое расширение
Каждый материал имеет разные характеристики теплового расширения.
Тепловое расширение связано с изменением размеров материала из-за изменения температуры. Углеродное волокно на практике показывает почти нулевое тепловое расширение и поэтому широко используется в устройствах, включая 3D-сканеры.
Поскольку на практике углеродное волокно демонстрирует почти нулевое тепловое расширение, оно широко используется в устройствах, включая 3D-сканеры.Поскольку на практике углеродное волокно показывает почти нулевое тепловое расширение, оно широко используется в устройствах, включая 3D-сканеры .
Инженеры-конструкторы все чаще убеждаются во многих преимуществах углеродного волокна благодаря низкому тепловому расширению по сравнению с традиционными материалами, такими как сталь или алюминий. Углеродное волокно демонстрирует исключительные параметры в этом отношении и подходит, в частности, для высокоточных элементов, таких как оптические устройства, 3D-сканеры, телескопы и другие, где крайне важно минимальное низкое тепловое расширение.
Углеродное волокно (композит из углеродного волокна и эпоксидной смолы) — это материал с тепловым расширением в 6 раз меньше алюминия и более чем в 3 раза меньше стали.
Приведенная ниже таблица включает анализ теплового расширения различных материалов с учетом отношения дюйм / градус Фаренгейта. Указанные единицы предназначены только для справки в отношении различий между материалами.
| Материал | Тепловое расширение |
| Алюминий | 13 |
| Сталь | 7 |
| Стекловолокно — эпоксидный композит | 7-8 |
| Кевлар / арамид — эпоксидный композит | 3 |
| Углеродно-эпоксидный композит | 2 |
6.Теплопроводность
Углеродное волокно — это материал с низкими характеристиками теплопроводности.
Углеродное волокно — идеальный изолятор — на фото выше показан вход турбины из углеродного волокна.Теплопроводность в основном зависит от передачи / проводимости энергии из областей с высокой температурой в области с низкой температурой. Материалы с высокой теплопроводностью переносят температуру легче, чем материалы с низкой теплопроводностью.
Композит из углеродного волокна и эпоксидной смолы — это материал с теплопроводностью в 40 раз меньше, чем у алюминия, и в 10 раз меньше, чем у стали. Таким образом, можно предположить, что углеродное волокно является очень хорошим изолятором.
В этой таблице сравнивается теплопроводность различных материалов, включая углеродное волокно (единица измерения Вт / м *)
| Материал | Теплопроводность |
| Углеродно-эпоксидный композит | 5-7 |
| Сталь | 50 |
| Алюминий | 210 |
7.Устойчивость к температуре
Алюминий — это материал, устойчивый к высоким температурам, и в этом отношении он имеет преимущества перед композитами из углеродного волокна.
Характеристики и устойчивость углеродного волокна к высоким температурам зависят от структуры композита и технологии выпечки. Это правда, что композит из углеродного волокна устойчив к высоким температурам , но, к сожалению, часто это не так. Фактически это происходит из-за использования неподходящих материалов, неправильного обжига композита или недостаточного ноу-хау и опыта в этом отношении многих поставщиков композитов.
Для обеспечения устойчивости к высоким температурам во время производства могут использоваться только материалы, демонстрирующие такую стойкость, при условии, что обжиг композита выполняется надлежащим образом в диапазоне температур, близком к желаемой стойкости композита. Использование смол, устойчивых к высоким температурам, без дополнительного отверждения внутри духовки не обеспечит требуемой стойкости.
Стандартные эпоксидные композиты из углеродного волокна, прошедшие надлежащую устойчивость к выпечке при температурах до 70–100 ° C (160–210 ° F).
Если требуется устойчивость к температурам выше 100 ° C, чаще всего подходит препрег из углеродного волокна , часто вместе с отверждением композита при температурах около 150 ° C / 300 ° F, что обеспечивает повышенную стойкость до температур 200 ° С / 400 ° F. Например, Prepreg Gurit EP127 обладает стойкостью до 230 ° C / 445 ° F.
Если требуется устойчивость к более высоким температурам, используются фенольные смолы, и эти композиты обладают кратковременной стойкостью до 500 ° C / 930 ° F.
Хотя такое сопротивление может быть обеспечено для композитов, обратите внимание, что эти специальные материалы являются дорогостоящими и требуют не только закалки в печи при высокой температуре, но и ноу-хау. Поэтому все это приводит к высокой цене на композиты, устойчивые к очень высоким температурам.
8. Долгосрочная деятельность
Углеродный композит при строительстве должен изготавливаться вакуумным методом — настаиванием смолы или препрега.Такая технология обеспечивает долгий срок службы углеродного композита. Углеродный композит, изготовленный вручную «валиком и кистью», имеет низкую прочность и небольшой срок службы.
Углеродное волокно обладает коррозионной стойкостью, что дает еще одно преимущество по сравнению с алюминием.
Углеродно-эпоксидный композит имеет недостаток, связанный с пониженной стойкостью к УФ-излучению, поэтому композит, подвергающийся воздействию УФ-излучения, следует защищать путем нанесения верхнего покрытия, что в качестве дополнительного процесса приводит к более высоким производственным затратам.
9. Внедрение производства
Почему углеродное волокно не широко используется в производственных циклах, хотя оно имеет много преимуществ по сравнению с очень популярным алюминием?
Чаще всего это связано с ценой: элементы из углеродного волокна стоят дороже алюминиевых, потому что углеродное волокно стоит дороже, а производство углеродных изделий требует больше времени.
С другой стороны, при сравнении затрат, связанных с реализацией производства алюминия и углеродного волокна, во многих случаях именно производство элемента из углеродного волокна будет дешевле и, что более важно, доступно в случае небольшого тиража, для которого внедрение производства алюминиевых элементов было бы нерентабельным.
В следующем фильме показано производство элементов из углеродного волокна с использованием технологии препрега.
Наконец, мы должны упомянуть широко распространенное отсутствие осведомленности о преимуществах и преимуществах углеродного волокна по сравнению с традиционными материалами, включая алюминий или сталь. Мы надеемся, что эта статья дает больше информации об углеродном волокне и о том, чем этот материал отличается от алюминия, а также о том, какие преимущества возможны при замене алюминия углеродным волокном.
10. Резюме
Мы надеемся, что это исследование предоставило больше информации о свойствах углеродного волокна по сравнению с алюминием. Со временем все больше и больше инженеров-конструкторов будут использовать этот материал, поскольку углеродное волокно предлагает множество преимуществ, включая легкий вес, практически нулевое тепловое расширение, простоту обработки и высокую жесткость.