Karbon, kevlar, aramid karbon - teorie

[Vicky7]

Zdravím,
nedávno jsem se s kamarádem bavil na téma materiály pro výrobu lodí. Dostalo se i na high tech materiály jako je karbon, kevlar a podobné... a oba jsem dospěli vlastně k závěru, že naše znalosti v oblasti těchto materiálů celkem pokulhávají.
Proto jsem chtěl založit toto téma, kde by se daly shrnout informace o těchto High-Tech materiálech (výhody, nevýhody, výroba a postupy při výrobě..., vaše zkušenosti)

Osobně si myslím, že je to velmi zajímavé téma v oblasti lodní techniky, jelikož dnešní lodě se snaží být co nejpevnější a nejrychlejší (viz Milan Koláček s lodí pro Transat 6,50).

Předem díky za Vaše příspěvky

Vicky

[andrej]

Ahojte.
Myslím že nás je viac , takých čo by sme sa o tom chceli niečo dozvedieť .
Tak prosím tých čo majú akú-takú skúsenosť nech prihodia nejaký príspevoček.
S pozdravom A

[Denis]

Karbon a Kevlar sú materiály ktoré obchádzajú amatérov, pretože takmer nie je dôvod ich používať. Používajú ich profíci a tí neprezradia nič, maximálne tak dajú dezinformáciu.
Karbon sa používa vtedy, ak sa hraje o každý gram váhy, ale jeho pevnosť nie je až tak zázračne vysoká a podla informácií kde tade na nete sú pevosti od bežného lepšieho sklotextilu vyšiie o cca 30-40%, pričom cena v násobkoch prekračuje cenu sklotextilu. Naviac sa pri stavbe trupu využíva v spojitosti s penovým jadrom Herex a podobnými a to je zasa finančne extra náročné. Navyše k tejto kombinácii aby dosiahli špičkových výsledkov ,tak večšinou používajú vákuovú technológiu, čo je laminovanie zamerané prioritne na použitie optimalného množstva epoxidu, alebo polyesteru. Preto amatéri stavajú v skladbe epoxilaminát, preglejka a laminujú válčekom. Ak postavím takto 7m dlhý trup široký 2,5 m, tak váha bude prekvapivo nízka, možno len 500-600 kg a pri stavbe s karbónu+Herexu bude 400-450. Ale cena trupu bude niekolkonásobne vyššia ako pre epoxi+preglajky. Ak si chce amatér závodník postaviť lahkú loď na závodenie, tak nepotrebuje extrémne vela odlišných skúseností ako má z bežného laminovania. Ak nepoužíva vákuovanie. To sa ale nebavíme o dimenzovaní. To je na projektantovi a ak si kúpite projekt lode vo verzii s karbónu, tak tam isto bude predpis na laminovanie a kladačský plán.
Kevlar sa takisto používa velmi málo, pretože laminát ma dostatočnú pevnosť voči prierazu. Ale ak by ho amatér chcel použiť na citlivé časti trupu, tak sa zapracuje ako bežný sklotextil. Profíci ho kombinujú s karbonom, pretože karbon tak ako je pevný, tak je aj krehký a kevlar je použitý ako bezpečnostná poistka.

[karf]

Karbon najde uplatnění i jinde než na trupu - kování, kulatiny nebo ploutve a kormidla. Typicky na sportovních katamaranech i těch "rekreačních".
Třeba takový 9metrový stěžeň z hliníku (slitina) může vážit 25-30kg zatímco karbonový 8-12kg. Cenově nemusí ani vycházet nijak dráž než hliníkový...řádově desítky tisíc. Třeba Comlet prodává kompozitový stěžeň 8metrů délky, hmotnost do 10kg a jestli si pamatuju cenu...16 tisíc kč včetně kování.

[bahno]

Na havel-composites.cz v sekci technologie se neco malo najit da. A neprijde mi to amatersky nezvladnutelny, ta technologie je sice trochu narocnejsi, ale ne upne zasadne. Spis co je horsi, jak takovy veci navrhovat. Uz jenom efektivni navrh ze skelnyho laminatu je peklo - kam a jak cpat jednosmerny vyztuze, o vypoctech sendvicu nemluve - kolikrat se to jevi jako obycejnej I nosnik - jedna slupka na tah druha na tlak a jadro taky na tlak. Jenze pak se zacne tlacena vrstva(pac je tenka) bortit, odseparuje se od jadra a cela hracka selze na 30% vypocteny pevnosti. Par veci sem si takhle trenigove doma rozlamal a pocitat to furt neumim.

[Vicky7]

Díky moc... já vím, že je tu i sekce ohledně sendviče... ale dohledal jsem se také na netu, že je možná kombinace skelných tkanin s aramidovými a aramido-uhlíkovými...
Situace: skelná tkanina s naneseným epoxidem ve vnitřní straně, poté výmplň sendviče a na obale aramid uhlík.. nepřipadá mi jeho cena příliš vysoká, otázkou je, jak je to s výrobou trupu...
A když jsme u rozdílných vah karbonu a laminátu... například když stavěl Milan Koláček Gabon Follow Me... tak sám říká, že tou technologií (finančně nedostupná) vážil celý trup jen něco málo přes 100 kilo.. a to je to Class Mini... pravda, nemohu porovnat se sklolaminátem.. neznám nikoho, kdo ji má z laminátu a řekl mi váhu trupu...
A nemyslím si, že jde jenom o tu váhu lodě, ale také o tuhost... ono možná nemá karbon tak extrémně větší tuhost než sklolaminát.. ale nezapomínejme na další reakce jako je ohyb, tlak a tah! V těchto ohledech je karbon a spol neocenitelný...

Spíše by jsem se rád dozvěděl více o výrobních postupech, myslím,ž e všichni víme, jak je to s výrobou profilů a stěžňů atd... plachet a dalších... ale v oblasti trupů je toho málo

[bahno]

Zrovna na tuhost bude uhlik o dost lepsi - pretrzeni vlakna nastava uz pri protazeni o 1%, zatimco sklo az pri 4%. Ono ty vlakna muzes namahat vicemene jenom na tah, na tlak to drzi pryskyrice a ta zas tak moc neda. Ale zase - treba tenka trubka namahana na vzper - ty uhlikovy vlakna drzi stabilitu ty tyce, poskozeni tlakem je daleko, vzper je stabilitni porucha. Ohyb je na zase slozenina, kdy horni cast tyce je namahana tahem a spodni tlakem(a spis bych problem hledal v tyhle casti).
Cim vic si o tom ctu, tim min mam pocit ze tomu rozumim a jsem schopnej neco opravdu verohodne spocitat. A ostatne i treba vyrobci vetronu si nejdriv jedno kridlo rozlamaj a pak podle vysledku ten design upravujou(a lamou dalsi), protoze opravdu spolehlivy vypocetni metody nejsou znamy.

[Denis]

Karfe, tak to by som chcel vidieť karbonový sťažeň za cenu hliníkového.

Bahno, čím je technológia laminovania s karbónom zložitejšia od laminovanbia so skleným vláknom? Asi som nepochopil ako to myslíš.

Vicky7, váhu kombinácií rôznych materialov si môžeš cvične lahko spočítavať na jednom m2. 1,6 kg epoxidu na 1 kg vlákna. a potom lahko porovnáš.
K tej cene, 300g biaxialna tkanina v karbóne stojí 1m2 540 Kč a sklená stojí 62,50 Kč. Ak dáme karbonu o 30% menej , tak bude stáť 1m2 378,00Kč a k tomu adekvátne epoxid 60,50 kč, spolu za 1m2 438,50. Epoxilaminát zo sklenej biaxialnej tkaniny bude stáť 62,50 sklo + 86,4 epoxid, spolu za 1m2 148,90 kč. Teda karbónový laminát je asi 3x drahší ako zo sklotextilu. Epoxid som počítal vrátene tužidla pri odbere nad 30 kg, cena 180 kč/kg.
Ak je povrch trupu malej 7 m lode 35m2 tak cena použitého epoxikarbonu bude asi 61000,-kč a epoxilaminátu zo sklených vlákien asi 21000,00 kč.

[Vicky7]

Děkuji za finanční rozbor...
Bylo mi ihned jasné, že cena bude několikrát vyšší...
proto se zeptám jinak ještě.. jaký typ materiálu by jsi mi doporučil pro stavbu 6,50 trupu pro rekreačně závodní využití... Protože pořád se mi nechce jít do překližky.. mám za to, že je to dnes již zastaralá technologie... ještě jsem uvažoval o 3D tkanině od Parabeam...

[Denis]

Čo to je rekreačo závodné využitie. To budeš závodiť sám zo sebou? Alebo to myslíš tak že nebudeš profesionálny závodník a chceš jazdiť nejaké miestne majstrovstvá, alebo skorej srandaregaty?
Ficus si postavil a už aj vyskúšal malú športovú plachetničku postavenú klasickou metódou z preglejky. Asi by už bol schopný dať nejaké informácie. Málokto si uvedomuje že už samotná preglejka je vlastne kompozit. Na 6,5 m loď musíš mať najskorej projekt. Ja osobne by som robil trup ,ak by to bola lomená šarpia, jadro z preglejky a z oboch strán epoxilaminát zo sklených vlákien a biaxialnej sklenej tkaniny. Ak by bol trup okrúhly, tak jadro z Herexu narezané ho na pásy, alebo predrezaného na štvorčeky a epoxi laminát s biaxialnou sklenou tkaninou z oboch strán.

[Denis]

Tu máš perfektný projekt na sendvičovú konštrukciu, je tam rozpis materialu, váhy.
http://www.yachtdesign.com.br/02_ingles ... mast26.htm

[bahno]

Bahno, čím je technológia laminovania s karbónom zložitejšia od laminovanbia so skleným vláknom? Asi som nepochopil ako to myslíš.

Jsem se blbe vyjadril. Slo mi spis o to, ze nez se clovek pusti do karbonu, mel by nejdriv opravdu zvladnout technologii laminace. Takze vakuum + odsati prebytecne pryskyrice, kladeni povrchovych vrstev, dotvrzeni za zvysenych teplot a tak. Aby nedosel k tomu, ze stetcem vopatla kus uhlikovy tkaniny a pritom druhej machr poradne udela ten samej dil ze skla a pevnostne i vahove na tom bude lip- protoze on tam nebude mit o 50% pryskyrice navic a vzhledem k abseci povrchovych uprav si omylem na dvou mistech neprobrousi vlakna.

[Vicky7]

Zdravím,
předem díky moc za vaše příspěvky!
No co se týče projektu, už před časem jsem začal uvažovat o malé závodní plachetnici.. aby jsem si mohl zajét pár závodů místních (Polsko, my, Německo či Francie) a nejvíce se mi líbí Class Mini třída...
Co se týče projektů, nejvíce se mi asi zamlouvá projekt Didi Mini Cruiser Mk3. Vím, že ji tu někdo taky staví, ale staví Mk2 a podle všeho mají trochu odlišný trup.
Co se týče těch závodů.. chci spíše menší závody a fanregaty.. na Fastnet či Transat to nevidím...