Výroba karbonových desek: Technologie a postupy

Karbonové desky se využívají v leteckém průmyslu, motorsportu, stavebnictví i ve sportovním vybavení díky své vysoké pevnosti, nízké hmotnosti a odolnosti vůči vnějším vlivům. Proces jejich výroby je precizní a zahrnuje pokládání vrstev karbonového prepregu (předimpregnované uhlíkové tkaniny) do přesně definovaných směrů. V tomto článku si podrobně popíšeme, jak se vyrábějí karbonové desky, kde krajní vrstvy tvoří 3K twill tkanina a vnitřní vrstvy jsou z unidirekcionálního (UD) prepregu orientovaného v různých směrech.

1. Výběr materiálů

Krajní vrstvy: 3K twill tkanina

K finálnímu vzhledu desky přispívají krajní vrstvy tvořené 3K twill tkaninou. Tento typ vazby je nejen esteticky přitažlivý, ale zároveň poskytuje rovnoměrné mechanické vlastnosti ve dvou směrech (0°/90°).

Vnitřní vrstvy: Unidirekcionální (UD) prepreg

Hlavní pevnost a tuhost desky zajišťují vnitřní vrstvy z UD prepregu, kde jsou uhlíková vlákna orientována v různých směrech (například 0°, 45°, -45°, 90°). Tato kombinace umožňuje optimalizovat mechanické vlastnosti desky podle konkrétních požadavků na pevnost a pružnost.

2. Proces výroby karbonové desky

Krok 1: Připrava forem a separační vrstvy

Před samotným kladením vrstev je nutné připravit formu, která definuje tvar a povrchovou kvalitu desky. Povrch formy se opatří separačním prostředkem, aby se zabránilo přilnutí pryskyřice.

Krok 2: Kladení vrstev prepregu

Každá vrstva prepregu je pečlivě položena podle předem stanoveného vzoru:

• První a poslední vrstva: 3K twill pro estetiku a rovnoměrné vlastnosti.

• Vnitřní vrstvy: UD prepreg s přesně definovanými směry vláken (např. 0°/90° nebo 0°/45°/-45°/90°) podle požadavků na pevnost a tuhost.

Krok 3: Komprese a vakuování

Po složení všech vrstev se materiál vloží do vakuového vaku a podrobí se odsávání vzduchu. Tento krok slouží k odstranění přebytečných plynů a rovnoměrnému slisování vrstev.

Krok 4: Autoklávová nebo lisovací polymerizace

Deska je poté vytvrzena v autoklávu nebo lisovací formě při řízené teplotě a tlaku. Tento proces zajišťuje dokonalé prosycení vláken pryskyřicí a minimalizuje vznik defektů.

Krok 5: Finální úpravy

Po vytvrzení je deska vyjmuta z formy a opracována na požadované rozměry. Hrany mohou být zbroušeny a povrch případně upraven lakováním nebo leštěním.

3. Výhody této konstrukce

• Vysoká pevnost a tuhost díky optimalizované orientaci UD vrstev.

• Nízká hmotnost při zachování mechanických vlastností.

• Estetický vzhled díky 3K twill tkanině na povrchu.

• Odolnost vůči vnějším vlivům, jako jsou vlhkost, chemikálie a mechanické namáhání.

Závěr

Výroba karbonových desek je komplexní proces vyžadující precizní kontrolu materiálů a podmínek výroby. Kombinace 3K twill tkaniny na povrchu a vnitřních UD vrstev v různých směrech umožňuje vytvořit desky s vynikajícími mechanickými vlastnostmi a atraktivním vzhledem. Tyto desky nacházejí uplatnění v širokém spektru průmyslových odvětví, kde je klíčová pevnost, lehkost a odolnost.