Комбинированные материалы | Товароведение

Для улучшения защиты и сохранения качества продукта на всю поверхность упаковочного материала или на ее часть наносят другие компоненты, комбинации двух или трех материалов с различными свойствами (бумаги, картона, алюминиевой фольги, искусственных материалов), используют каширование различными материалами.

Для мягких и полужестких упаковок комбинирование осуществляется тремя способами: нанесением покрытия, кашированием и экструзией.

Широкий ассортимент комбинированных упаковочных материалов не позволяет дать их полное описание, и ниже приводится обзор наиболее типичных комбинаций.

Бумага — искусственный материал. Такой материал является самой распространенной комбинацией. Бумага обеспечивает прочность и восприимчивость печати, пленка — малую проницаемость и возможность термической сварки. Комбинация бумага — полиэтилен, наносимый экструзией, обладает хорошей способностью к термической сварке.

Комбинация бумага — поливинилиденхлорид, которая производится методом дисперсии, обладает повышенной водо-, паро-, газо- и ароматостойкостью, прочно сваривается при высокой температуре.

В комбинации бумага — полиэтилен — поливинилиденхлорид сочетаются легкая обрабатываемость полиэтилена и высокая герметичность дорогого поливинилиденхлорида при минимальном расходе последнего.

Бумага с покрытием горячим наплавом. Для покрытия используются самые различные материалы, включая горячие наплавы с большим содержанием синтетических материалов. Высокая степень непроницаемости парафинированных бумаг резко ухудшается из-за ломкости в местах изгиба, но гибкость и низкая стоимость изготовления не снижают их значения в упаковке. Большинство комбинаций с горячими наплавами (hot-melt) обеспечивает хорошую термосвариваемость и непроницаемость.

Во всех перечисленных комбинациях бумаги с искусственным материалом бумага может быть заменена картоном. Такой комбинированный материал используется для производства полужесткой и жесткой упаковки. Наибольшее распространение получила комбинация картон-полиэтилен, но применяется также и картон с полипропиленом.

Комбинации с вискозной пленкой. Наиболее распространенным способом снижения чувствительности вискозной пленки к влаге, повышения ее непроницаемости и термосвариваемости является нанесение лакированного покрытия. В качестве материала покрытия используются нитроцеллюлоза и поливинилиденхлорид. Лак наносится с одной или с обеих сторон.

Вискозная пленка с нитроцеллюлозным лаком хорошо сваривается с лакированной стороны. Устойчивость этого материала против пара и влаги значительно выше устойчивости чистой пленки.

Вискозная пленка, покрытая поливинилиденхлоридом, безопасно сваривается, обладает высокими водо-, паростойкостью и газонепроницаемостью.

Покрытие вискозной пленки производится экструзией, но она может кашироваться многими искусственными материалами. Среди комбинаций вискозная пленка — искусственный материал наиболее широкое применение получило сочетание вискозная пленка — полиэтилен, обладающее хорошей способностью к обработке. Этот материал надежно защищает продукт и имеет сравнительно невысокую стоимость.

Комбинации с алюминиевой фольгой. При использовании в качестве мягкой упаковки фольга слабо противостоит механическим воздействиям, реагирует с отдельными пищевыми продуктами, не поддается термосварке, поэтому ее часто комбинируют с другими материалами.

Наиболее простой способ комбинирования — покрытие лаком с одной или двух сторон, что повышает химическую стойкость, герметичность фольги, обеспечивает возможность термической сварки.

При необходимости защиты продукта от более сильных механических нагрузок алюминиевую фольгу комбинируют с бумагой или синтетической пленкой. В этой комбинации фольга хорошо защищает продукт, бумага обеспечивает жесткость и прочность упаковки, клеящие средства (силикатный клей, водная дисперсия, горячий наплав) повышают герметичность, термо- и влагостойкость упаковки.

Для соединения алюминиевой фольги с фольгой из искусственного материала используется преимущественно полиэтилен. Эта комбинация обладает способностью к термической сварке, средней механической прочностью и химической стойкостью и применяется в самых различных областях.

При использовании в качестве искусственного материала полипропилена значительно повышается термическая стойкость. Такая упаковка пригодна для стерилизации. Тонкий алюминиевый лист, кашированный полипропиленом, является основным материалом при изготовлении полужестких стерильных упаковок для глубокозамороженных изделий.

В последние годы все шире используются трехслойные комбинации: искусственный материал — алюминий — искусственный материал. Пленка внешнего слоя увеличивает механическую прочность и герметичность комбинации, защищает чувствительную алюминиевую фольгу от повреждений и позволяет наносить печать между слоями.

Для этих целей наиболее пригодны пленки из полиэстера или полипропилена, реже из поливинилхлорида или полиамида. Для внутреннего слоя, который соприкасается с продуктом, наиболее пригодной является полиэтиленовая пленка, поддающаяся термической сварке.

Высокая герметичность трехслойных комбинаций соответствует требованиям, предъявляемым при проведении упаковки под вакуумом и с инертным газом, особенно жидких продуктов и продуктов, чувствительных к воздействию света. При правильном выборе искусственного материала можно получить упаковку для стерилизации продуктов.

В отдельных случаях целесообразно применение четырехслойной комбинации: пленка — алюминиевая фольга — бумага — термосвариваемое покрытие. В этом сочетании слой из бумаги увеличивает механическую прочность упаковки, причем бумага может иметь любое покрытие.

Снижение расхода металла при сохранении положительных свойств алюминиевой фольги достигается нанесением металлизированного слоя. Для этих целей в качестве основы наиболее пригодными являются полиэстер, полипропилен и лакированная вискозная пленка. Такое покрытие сохраняет свойства применяемых пленок.

Сходное воздействие достигается металлизацией, например, бумаги: пигментизацией алюминия водной дисперсией (например, поливинилиденхлорида) или жидким покрытием. Светозащитная способность в зависимости от количества диспергированного алюминия и количества нанесенных слоев может достигнуть 95-99 %. Другие свойства покрытия определяются дисперсионным слоем.

Комбинация искусственный материал — искусственный материал. Наиболее распространена комбинация, при которой одним из компонентов является полиэтилен, обладающий способностью к обработке. Как правило, на полиэтилен наносится экструзией полиамид. Такая комбинация обеспечивает высокую газонепроницаемость, жиростойкость, способность к глубокой вытяжке и необходимую гибкость упаковочного материала и поэтому широко используется для производства упаковок под вакуумом. Более высокой термостойкостью при тех же свойствах обладают комбинации полиэстер — полиэтилен и полиэстер — полипропилен. Последняя комбинация пригодна и для стерилизации.

Биаксиально ориентированный полипропилен (БОПП) в комбинации с полиэтиленом получает дополнительные положительные свойства, особенно повышается способность к термической сварке. Увеличение герметичности и обеспечение хорошей термосвариваемости можно достигнуть при покрытии БОПП поливинилиденхлоридом.

Комбинированные материалы такого типа, а следовательно, и упаковки из них обладают многими свойствами, необходимыми для упаковывания самых разных пищевых продуктов, это:

• прочность — защита пищевого продукта от механических повреждений при технологической обработке, транспортировании, хранении, реализации. Устойчивость упаковки к изменению давления внутри нее и извне;
• непроницаемость — исключение проникновения из окружающей среды к пищевому продукту атмосферных газов, паров воды, ароматических веществ, микроорганизмов;
• экономичность — низкая стоимость в сравнении с традиционными видами упаковки вследствие дешевого сырья;
• теплостойкость — способность выдерживать нагревание в течение 1-2 час при температуре до 120-135 ºС в среде пара, воды и горячего воздуха;
• санитарно-гигиеническая безупречность — отсутствие миграции вредных веществ из упаковки в пищевой продукт, посторонних привкусов и запахов, превышающих предельно допустимые концентрации;
• высокие потребительские свойства — удобство при использовании продуктов в самых различных условиях. Легкость извлечения продукта, возможность нагревания его в упаковке перед употреблением и даже использования упаковки в качестве посуды;
• высокие экологические свойства — возможность утилизации сравнительно простыми способами без выделения веществ, загрязняющих атмосферу;
• экономические свойства — затраты на изготовление упаковок из комбинированных материалов в 2-3 раза ниже по сравнению с традиционными.

виды, плюсы и минусы, примеры тары

Комбинированная упаковка представляет собой тару, изготавливаемую из материалов с различными свойствами и характеристиками, что позволяет в значительной мере улучшить качество, в том числе эстетическую привлекательность, а также придать большую надежность изделию.

Комбинированные материалы для упаковки

Композитные

Представляют собой сочетание различных видов сырья. Среди наиболее часто встречающихся комбинаций можно отметить следующие варианты: картон-полимерная пленка, фольга-полимерное полотно, бумага-фольга и т. д. Основным целевым направлением композитных материалов является изготовление жесткой тары, пакетов, упаковочных рукавов.

Многослойные

При изготовлении используется сырье одной группы, но с разными техническими характеристиками. Основным материалом в данном случае являются синтетические полимеры. Структура упаковки подобного типа обычно включает в себя 6 слоев, среди которых: полиэтилен, картон, связующий полиэтилен, фольга из алюминия, связующий полиэтилен, пищевой полиэтилен.
Основным направлением применения многослойной тары является хранение жидкостей, за исключением газированных напитков.

Состав комбинированной тары

Полимерная комбинация

Комбинации полимеров используются при изготовлении двух- или трехслойных пленок и полотен. Так, комбинация из целлофана и полиэтилена позволяет получить материал, подходящий для упаковки пищевой продукции.
К основным преимуществам такого сочетания материалов, можно отнести: достаточно высокую прочность, в том числе паро-, газо- и влаго- непроницаемость, а также, возможность применения к материалу термической сварки. В качестве обозначения данного полимерного полотна используются название Вискотен, Ламитен, Целотен и т.д) и маркировка ПЦ-2, или ПЦ-4. Еще одним получившим популярность материалом является полиэфир (Лавсан, ЛП-1, СП-2). Данный материал отличается хорошими прочностными и адгезивными показателями, достаточно высокой влагоустойчивостью, а также, допускает использование в температурном диапазоне от -70 до + 100градусов. В случаях, когда речь идет об упаковке пищевой продукции, требующей вакуумизации, оптимальным решением будет использование материала, получившего название Алкорон. Изготовление данного материала осуществляется путем комбинации полиамида и полиэтилена. К наиболее термоустойчивым материалам (до +135 градусов) относят сочетание полиамид-полипропилен. Стоит отметить, что воздействие указанной температуры не приводит к изменению характеристик материала.
При производстве трехслойных пленок в качестве добавки может быть использован слой ПДВХ, обеспечивающий повышение барьерных качеств.

Бумага

В качестве основы используются бумага, или картон с плотностью от 40 до 500 г/м2. В случае необходимости, на поверхность может быть нанесена печать, которая в дальнейшем закрывается полимерной пленкой. Как дополнение к составу используется полимерное полотно.

Фольга

Использование фольгированной основы, толщина которой может составлять от 7 до 14 мкм, позволяет улучшить барьерные свойства материалов из пленки.
К основным материалам на основе фольги относятся: буфлен (для хранения сухих продуктов), лафолен (для жидкостей), цефлен (для случаев, в которых используются скоростные линии упаковки), ламистер (для продукции, подлежащей пастеризации, или стерилизации).

Сферы применения

Комбинированные материалы для упаковки используются в случаях, когда необходимо соблюдение ряда условий.

• Хранение и транспортировка продукции, подлежащей пастеризации, стерилизации, или вакуумизации. К такой продукции относятся как продукты питания, так и различные лекарственные средства.
• Хранение и транспортировка продукции, требующей мер повышенной защиты от: температурных воздействий, влажности, проникновения света и кислорода.
• Перемещение и складирование хрупких предметов. В этом случае помимо самой упаковки используются амортизирующие наполнители.

Примеры комбинированной упаковки

К основным видам комбинированной тары относятся: многослойные пакеты, коробки для пищевой продукции, а так же комплексная упаковка, включающая в себя жесткую основу из картона и пакет-вкладыш.

Преимущества

• Обеспечивает лучшую сохранность продукции.
• Устойчива к коррозии наружной поверхности тары и воздействию сульфидов.
• Обеспечивает хорошую адгезию.

Недостатки

• Анзиотропность, снижающая устойчивость к нагрузкам как внешним, так и внутренним.
• Недолговечность. По сути данный вид упаковки относится к одноразовой таре.
• Сложность изготовления. Прежде всего имеются ввиду серьезные трудовые затраты.

Комбинированная тара обрела большую популярность, но как любая упаковка она имеет свои плюсы и минусы, связанные прежде всего с характеристиками материала, используемого при ее изготовлении. Тем не менее, с учетом удобства и целесообразности ее применения, присутствующие недостатки в своем большинстве можно расценивать как относительные.

Наука и технология композитных материалов

В таком развитом обществе, как наше, мы все зависим от композитных материалов в некоторых аспектах нашей жизни.
Стекловолокно

ГЛОССАРИЙ
Стекловолокно Композитный материал, изготовленный из тонких стеклянных волокон, сплетенных в ткань, а затем соединенных синтетическим пластиком или смолой.

был разработан в конце 1940-х годов и стал первым современным композитом. Он по-прежнему остается самым распространенным, составляя около 65 процентов всех производимых сегодня композитов. Он используется для изготовления корпусов лодок, досок для серфинга, спортивных товаров, облицовки бассейнов, строительных панелей и кузовов автомобилей. Вы вполне можете использовать что-то из стекловолокна, не подозревая об этом.

Лодки, доски для серфинга, автомобили и многое другое: стекловолокно и другие композитные материалы окружают нас. Источник изображения: sobri/Flickr.

Что делает материал композитным

Композитные материалы образуются путем объединения двух или более материалов, обладающих совершенно разными свойствами. Различные материалы работают вместе, чтобы придать композиту уникальные свойства, но внутри композита вы можете легко отличить разные материалы — они не растворяются и не смешиваются друг с другом.

Композиты существуют в природе. Кусок дерева представляет собой композит, состоящий из длинных волокон целлюлозы (очень сложной формы крахмала), скрепленных гораздо более слабым веществом, называемым лигнином. Целлюлоза также содержится в хлопке и льне, но именно связывающая способность лигнина делает кусок древесины намного прочнее пучка хлопковых волокон.

Это не новая идея

Человечество использует композитные материалы тысячи лет. Возьмем, к примеру, глиняные кирпичи. Если вы попытаетесь согнуть лепешку из засохшей грязи, она легко сломается, но будет прочной, если вы попытаетесь раздавить или сжать ее. С другой стороны, кусок соломы обладает большой силой, когда вы пытаетесь его растянуть, но почти не имеет силы, когда вы его смываете. Когда вы смешиваете глину и солому в блоке, свойства двух материалов также объединяются, и вы получаете кирпич, который устойчив как к сжатию, так и к разрыву или изгибу. Говоря более технически, у него есть как хорошие
прочность на сжатие

ГЛОССАРИЙ
прочность на сжатие Максимальное напряжение, которое может выдержать материал, когда он подвергается нагрузке, которая сжимает его.

и хорошо
предел прочности

ГЛОССАРИЙ
Прочность на растяжение Максимальное напряжение, которое выдержит материал, когда он подвергается растягивающей нагрузке.

.

Мужчина восстанавливает древнюю цитадель из сырцового кирпича в Иране после ее повреждения в результате землетрясения. Глиняные кирпичи — это те же материалы, которые использовались для его строительства около 2500 лет назад. Источник изображения: OXLAEY.com/Flickr.

Еще одним известным композитом является бетон. Здесь заполнитель (мелкие камни или гравий) связан цементом. Бетон обладает хорошей прочностью при сжатии, и его можно сделать более прочным при растяжении, добавив в композит металлические стержни, проволоку, сетку или тросы (таким образом создавая железобетон).

Композиты были изготовлены из формы углерода, называемой графеном, в сочетании с металлической медью, в результате чего получается материал, в 500 раз прочнее, чем медь сама по себе. Точно так же композит графена и никеля имеет прочность, превышающую прочность никеля более чем в 180 раз.

Что касается стекловолокна, то оно изготовлено из
пластик

ГЛОССАРИЙ
пластик Твердый материал, состоящий из органических полимеров.

армированный нитями или стеклянными волокнами. Эти нити можно либо связать вместе и сплести в мат, либо иногда нарезать на короткие отрезки, которые произвольно ориентированы в пластиковой матрице.

Больше, чем просто прочность

В настоящее время многие композиты производятся не только для повышения прочности или других механических свойств, но и для других целей. Многие композиты предназначены для того, чтобы быть хорошими проводниками или изоляторами тепла или обладать определенными магнитными свойствами; свойства, которые являются очень специфическими и специализированными, но также очень важными и полезными. Эти композиты используются в огромном количестве электрических устройств, включая транзисторы, солнечные элементы, датчики, детекторы, диоды и лазеры, а также для изготовления антикоррозионных и антистатических покрытий поверхностей.

Композиты, изготовленные из оксидов металлов, также могут обладать особыми электрическими свойствами и используются для производства кремниевых чипов, которые могут быть меньше и более плотно упакованы в компьютер. Это увеличивает объем памяти и скорость компьютера. Оксидные композиты также используются для создания высокотемпературных сверхпроводящих свойств, которые теперь используются в электрических кабелях.

Изготовление композита

Большинство композитов состоит всего из двух материалов. Один материал (матрица или связующее) окружает и связывает вместе группу волокон или фрагментов гораздо более прочного материала (армирования). В случае сырцовых кирпичей две роли выполняют глина и солома; в бетоне цементом и заполнителем; в куске дерева, целлюлозой и лигнином. В стекловолокне армирование обеспечивается тонкими нитями или волокнами стекла, часто вплетенными в своего рода ткань, а матрица представляет собой пластик.

Примеры различных форм армирования стекла для использования при создании стеклопластика. Источник изображения: Cjp24/Викисклад.

Стеклянные нити в стекловолокне очень прочны при растяжении, но они также хрупкие и ломаются при резком изгибе. Матрица не только удерживает волокна вместе, но и защищает их от повреждений, разделяя любые
стресс

ГЛОССАРИЙ
стресс Сила на единицу площади. Измеряется в тех же единицах, что и давление, а именно в паскалях (Па). Материалы обычно имеют прочность в диапазоне мегапаскалей (МПа) (1 МПа = 1 000 000 Па).

среди них. Матрица достаточно мягкая, чтобы ее можно было формировать с помощью инструментов, и ее можно смягчить подходящими растворителями, чтобы можно было произвести ремонт. Любая деформация листа стеклопластика обязательно растягивает часть стеклянных волокон, а они способны этому противостоять, поэтому даже тонкий лист очень прочен. Он также довольно легкий, что является преимуществом во многих приложениях.

За последние десятилетия было разработано много новых композитов, некоторые из которых обладают очень ценными свойствами. Тщательно выбирая армирование, матрицу и производственный процесс, который объединяет их, инженеры могут адаптировать свойства в соответствии с конкретными требованиями. Они могут, например, сделать композитный лист очень прочным в одном направлении, выровняв таким образом волокна, но более слабым в другом направлении, где прочность не так важна. Они также могут выбрать такие свойства, как устойчивость к теплу, химическим веществам и атмосферным воздействиям, выбрав соответствующий матричный материал.

Выбор материалов для матрицы

Для матрицы во многих современных композитах используются термореактивные или термопластичные пластики (также называемые смолами). (Использование пластика в матрице объясняет название «армированный пластик», обычно данное композитам). Пластмассы
полимеры

ГЛОССАРИЙ
полимеры Крупные молекулы, состоящие из множества звеньев (мономеров), связанных друг с другом в цепь. Существуют природные полимеры (такие как крахмал и ДНК) и синтетические полимеры (такие как нейлон и силикон).

которые скрепляют арматуру и помогают определить физические свойства конечного продукта.

Термореактивные пластмассы жидкие при приготовлении, но затвердевают и становятся жесткими (т.е. отверждаются) при нагревании. Процесс схватывания необратим, поэтому эти материалы не становятся мягкими при высоких температурах. Эти пластмассы также устойчивы к износу и воздействию химических веществ, что делает их очень прочными даже в экстремальных условиях.

Термопластические пластмассы, как следует из названия, являются твердыми при низких температурах, но размягчаются при нагревании. Хотя они используются реже, чем термореактивные пластмассы, у них есть некоторые преимущества, такие как более высокая вязкость разрушения, длительный срок хранения сырья, способность к переработке и более чистое и безопасное рабочее место, поскольку для процесса отверждения не требуются органические растворители.

Керамика, углерод и металлы используются в качестве матрицы для некоторых узкоспециализированных целей. Например, керамика используется, когда материал будет подвергаться воздействию высоких температур (например, теплообменники), а углерод используется для продуктов, подверженных трению и износу (например, подшипники и шестерни).

Электронно-микроскопическое изображение в искусственном цвете композита с магниевой матрицей, армированного титана-алюминиевым карбидом. Источник изображения: микроскопия ZEISS / Flickr.

Выбор материалов для армирования

Хотя стекловолокно является наиболее распространенным армирующим материалом, во многих передовых композитах теперь используются тонкие волокна из чистого углерода. Можно использовать два основных типа углерода — графит и углеродные нанотрубки. Оба они представляют собой чистый углерод, но атомы углерода расположены в разных кристаллических конфигурациях. Графит — очень мягкое вещество (используется в «графитовых» карандашах) и состоит из листов атомов углерода, расположенных в виде шестиугольников. Связи, скрепляющие шестиугольники вместе, очень прочные, но связи, скрепляющие листы шестиугольников, довольно слабые, что и делает графит мягким. Углеродные нанотрубки изготавливаются путем скручивания одного листа графита (известного как графен) в трубку. Получается чрезвычайно прочная конструкция. Также возможно иметь трубки, состоящие из нескольких цилиндров — трубки внутри трубок.

Композиты из углеродного волокна легче и намного прочнее стекловолокна, но и дороже. Из этих двух графитовые волокна дешевле и проще в производстве, чем углеродные нанотрубки. Они используются в конструкциях самолетов и высокоэффективном спортивном оборудовании, таком как клюшки для гольфа, теннисные ракетки и гребные лодки, и все чаще используются вместо металлов для ремонта или замены поврежденных костей.

Нити из бора еще прочнее (и дороже), чем углеродные волокна. Нанотрубки из нитрида бора имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они намного более устойчивы к теплу, чем углеродные волокна. Они также обладают пьезоэлектрическими свойствами, что означает, что они могут генерировать электричество при воздействии на них физического давления, такого как скручивание или растяжение.

Полимеры также могут использоваться в качестве армирующего материала в композитах. Например, кевлар, изначально разработанный для замены стали в радиальных шинах, но наиболее известный своим использованием в пуленепробиваемых жилетах и ​​шлемах, представляет собой полимерное волокно, обладающее чрезвычайной прочностью и повышающее ударную вязкость композита. Применяется в качестве армирования в композитных изделиях, требующих легкой и надежной конструкции (например, конструкционные детали корпуса самолета). Еще более прочным, чем кевлар, является вещество, изготовленное из комбинации графена и углеродных нанотрубок.

Источник: NASA Goddard/YouTube. Посмотреть детали видео и расшифровку.

Выбор производственного процесса

Изготовление объекта из композиционного материала обычно включает в себя ту или иную форму. Армирующий материал сначала помещается в форму, а затем напыляется или закачивается полужидкий матричный материал для формирования объекта. Можно приложить давление, чтобы вытеснить любые пузырьки воздуха, а затем форму нагреть, чтобы матрица затвердела.

Процесс формования часто выполняется вручную, но автоматическая обработка на машинах становится все более распространенной. Один из этих методов называется
пултрузия

ГЛОССАРИЙ
пултрузия Непрерывный процесс формования, при котором длинные армирующие пряди механически выравниваются для композитного материала, а затем пропускают их через ванну с термореактивной смолой. Затем нити с покрытием собираются с помощью механической направляющей перед процессом отверждения.

(термин, образованный от слов «тянуть» и «экструзия»). Этот процесс идеально подходит для изготовления прямых изделий с постоянным поперечным сечением, таких как мостовые балки.

Во многих тонких конструкциях сложной формы, таких как изогнутые панели, композитная структура строится путем наложения листов тканого волокнистого армирования, пропитанных пластиковым матричным материалом, на базовую форму соответствующей формы. Когда панель изготовлена ​​до необходимой толщины, матричный материал отверждается.

Сэндвич-композиты

Многие новые типы композитов производятся не методом матрицы и армирования, а путем укладки нескольких слоев материала. Структура многих композитов (например, используемых в панелях крыльев и корпусов самолетов) состоит из сот из пластика, зажатых между двумя обшивками из композитного материала, армированного углеродным волокном.

Сэндвич-структура из сотового композита от НАСА. Источник изображения: НАСА/Викисклад.

Эти сэндвич-композиты сочетают в себе высокую прочность и особенно жесткость на изгиб с малым весом. Другие методы включают простое наложение нескольких чередующихся слоев различных веществ (например, графена и металла) для получения композита.

Зачем использовать композиты?

Самым большим преимуществом композитных материалов является прочность и жесткость в сочетании с легкостью. Выбирая подходящую комбинацию армирующего и матричного материала, производители могут добиться свойств, точно соответствующих требованиям к конкретной конструкции для конкретной цели.

• Композиты в Австралии

  Австралия, как и все развитые страны, проявляет большой интерес к композитным материалам, которые многие считают «материалами будущего». Основная задача состоит в том, чтобы снизить затраты, чтобы композиты можно было использовать в продуктах и ​​приложениях, которые в настоящее время не оправдывают затрат. В то же время исследователи хотят улучшить характеристики композитов, например, сделать их более устойчивыми к ударам.

  Один из новых методов включает «текстильные композиты». Вместо того, чтобы укладывать армирующие волокна по отдельности, что медленно и дорого, их можно связать или сплести вместе, чтобы сделать своего рода ткань. Это может быть даже трехмерным, а не плоским. Пространства между текстильными волокнами и вокруг них затем заполняются матричным материалом (например, смолой) для изготовления изделия.

  Этот процесс можно легко выполнить с помощью машин, а не вручную, что делает его быстрее и дешевле. Соединение всех волокон вместе также означает, что композит с меньшей вероятностью будет поврежден при ударе.

  В связи со снижением затрат другие варианты использования композитов становятся все более привлекательными. При изготовлении корпусов и надстроек лодок из композитов используется их устойчивость к коррозии. У минных охотников ВМС Австралии композитный корпус, поскольку магнитный эффект стального корпуса будет мешать обнаружению мин.

  Также в разработке находятся вагоны для поездов, трамваев и других «движителей людей», изготовленных из композитов, а не из стали или алюминия. Здесь привлекательность заключается в легкости композитов, поскольку в этом случае транспортные средства потребляют меньше энергии. По той же причине мы будем видеть все больше и больше композитов в автомобилях в будущем.

Ярким примером является современная авиация, как военная, так и гражданская. Без композитов было бы гораздо менее эффективно. Фактически, потребность этой отрасли в легких и прочных материалах была главной движущей силой разработки композитов. В настоящее время часто можно встретить секции крыла и хвостового оперения, пропеллеры и лопасти несущего винта, изготовленные из передовых композитов, а также большую часть внутренней конструкции и фурнитуры. Планеры некоторых небольших самолетов полностью сделаны из композитных материалов, как и крылья, хвостовое оперение и панели корпуса больших коммерческих самолетов.

Размышляя о самолетах, стоит помнить, что композиты менее склонны к полному разрушению под нагрузкой, чем металлы (например, алюминий). Небольшая трещина в куске металла может очень быстро распространиться с очень серьезными последствиями (особенно в случае с самолетом). Волокна в композите блокируют расширение любой небольшой трещины и распределяют напряжение вокруг.

Подходящие композиты также хорошо противостоят нагреву и коррозии. Это делает их идеальными для использования в продуктах, которые подвергаются воздействию экстремальных условий, таких как лодки, оборудование для обработки химикатов и космические корабли. В целом композитные материалы очень прочны.

Еще одним преимуществом композитных материалов является то, что они обеспечивают гибкость конструкции. Композитным материалам можно придавать сложные формы, что очень удобно при производстве чего-то вроде доски для серфинга или корпуса лодки.

Кроме того, большая работа в настоящее время направлена ​​на разработку композитных материалов, изготовленных из отходов, таких как сельскохозяйственные отходы, строительные материалы или пластиковые контейнеры для напитков.

Недостатком композитов обычно является их стоимость. Хотя производственные процессы часто более эффективны при использовании композитов, сырье стоит дорого. Композиты никогда полностью не заменят такие традиционные материалы, как сталь, но во многих случаях это именно то, что нам нужно. И, несомненно, по мере развития технологии будут найдены новые применения. Мы еще не видели всего, на что способны композиты.

Современная авиация стала основной движущей силой развития композитов. Источник изображения: Пол Нелхамс / Flickr.

Комбинирование материалов в модуле комбинирования

Перейти к основному содержанию

1. Home
2. Tekla PowerFab
3. Комбинирование
4. Комбинирование материалов в модуле Комбинирование

Текла PowerFab

2023

Текла PowerFab

Tekla PowerFab GO

Вы можете мультировать и вкладывать материалы, используя
команда «Объединить». Затем вы можете сохранить и просмотреть результаты объединения.

1. В диалоговом окне «Выбор комбинированного задания» откройте задание.
2. Перейдите на вкладку ленты «Объединение» и выберите «Объединить».

   Откроется диалоговое окно «Выбрать прогон объединения». Когда вы выполняете первый комбинированный прогон для
   объединение заданий, список в диалоговом окне пуст.

3. Щелкните нужный вариант объединения
   чтобы выбрать его.

   Откроется диалоговое окно «Объединение фильтров выполнения».

   Примечание. Фильтрация элементов
   необязательно, поэтому вы можете пропустить шаги с 4 по 7, если не хотите отфильтровывать
   предметы из комбинированного цикла.

4. Чтобы комбинировать только определенные типы
   материалов, выберите тип фильтра в списке Тип и нажмите Выбрать.
5. В диалоговом окне «Фильтр» выполните одно из следующих действий в зависимости от типа фильтра:
   • Нажимайте кнопки со стрелками, чтобы переместить элементы, которые вы хотите объединить, в список Включено.
   • Тип
     максимальные и минимальные значения для элементов, которые вы хотите объединить.
6. Нажмите
   ОК, чтобы применить фильтр.

   Повторите шаги с 4 по 6 для каждого
   тип фильтра, который вы хотите установить.

7. Чтобы убедиться, что вы используете
   правильные настройки, нажмите кнопки «Оптимизация», «Фильтр INV» и «Поставщики».

   Вы можете изменить настройки.

8. В диалоговом окне «Объединение фильтров выполнения» нажмите «ОК».
9. Чтобы объединить материалы, нажмите
   кнопку в нижней части диалогового окна «Объединение фильтров выполнения» или нажмите клавишу F4.

Текла
PowerFab объединяет материалы. После завершения процесса объединения открывается диалоговое окно «Объединение результатов выполнения».

• Элементы маркировки деталей, включенные в выбранную длину заготовки, отображаются на
  левой нижней части диалогового окна.
• Результаты объединения отображаются как в области отображения, так и в сводной сетке в
  нижней правой части диалогового окна.
• Стоимость материалов представляет собой расценки на материалы в ценообразовании.
  база данных, которая использовалась при объединении.

Совет: Вы можете сохранить
комбинированный прогон, чтобы просмотреть его позже и сравнить с другим комбинированным прогоном. Для этого
нажмите «Сохранить прогон объединения» в нижней части диалогового окна «Результаты прогона объединения». При сохранении комбинированного прогона списки вырезов не создаются.