Углевыжигательные печи своими руками: чертежи, видео

Углевыжигательные печи своими руками

Древесный уголь в домашнем хозяйстве непременно пригодится. То ли печь растопить, то ли камин зажечь, а еще угли используют при жарке шашлыков. Так или иначе, но добротный мешок угля расходится быстро. Как сэкономить деньги на его приобретении и получить уголь самостоятельно?

Для этого реально своими руками собрать углевыжигательную печь. В конструкции такое оборудование несложное, места может занимать немного. А вместе с тем из печи можно получить не просто уголь для своих нужд, но и утилизировать отходы из древесины, и, конечно же, во время работы такая печь хорошо согревает.

В общем, углевыжигательные печи, или УВП, как их еще называют, – полезное многофункциональное оборудование для домашнего хозяйства. Углю собственного производства непременно найдется применение.

Самая популярная модель углевыжигательных печей – это древесная, то есть такая, которая обеспечивает пиролиз древесины. Для получения угля никаких дополнительных топливных материалов не нужно, а это выгодно и экологично.

Пиролизная древесная печь элементарна по своему устройству. Необходимо две емкости, в одну из которых засыпается топливо, то есть древесина. Сквозь специальные отверстия тепло от теплоносителя в наружной емкости будет поступать внутрь, нагревать древесину и тем самым осуществлять ее пиролиз, древесина постепенно начнет превращаться в уголь.

Еще одна разновидность углевыжигательных печей – это ретортные. Они оснащены вертикальными ретортами. Благодаря такой конструкции в печах ретортного типа выжигание происходит быстрее, однако и засорение атмосферы будет активнее. Чаще всего такие модели требуют дополнительного оснащения конденсирующим элементом, тогда производство станет более экологичным.

Схема конструкции углевыжигательной печи чаще всего предполагает наличие следующих элементов: камера углесжигания и газовый туннель, определяющий направление для теплых поточных газов, непосредственно топочная камера, колосники, металлическая рама в качестве основы, загрузочный люк и дверцы поддувала, термометр и контрольная трубка, вытяжная труба и заслонка вытяжной трубы.

Фронтальная металлическая рама устанавливается на специальные полозья и крепится растяжками в необходимом для работы участке. Такая конструкция отличается мобильностью. Для постройки углевыжигательной печи обычно выбирают огнеупорный кирпич или металл, не лишней будет и термоизоляция. Чем лучше изоляция, тем больше тепла сохраняется внутри печи и тем выше будет ее производительность.

Углевыжигательные печи могут быть заводскими и самодельными. Большой популярностью пользуется голландская углевыжигательная печь – идеальное соотношение производительности, надежности, долговечности. Но и в самостоятельном сооружении печи для выжигания угля нет ничего сложного. Для своих дачных нужд многие собирают такие печки своими руками. В их основе простые угольные ямы, однако, прибавив усердия и изобретательности, их можно усовершенствовать, за счет чего получить небольшую, простую в обслуживании и невероятно производительную домашнюю самодельную угольную печку.

Что необходимо, чтобы смастерить углевыжигательную печь своими руками:

определите участок, подходящий для весьма глубокой ямы под печь;
подберите металлические бочки – либо одну около 200 литров, либо одну большую, одну меньшую (200 и 100 литров соответственно);
выкопайте яму на участке глубиной размером с бочку плюс зазор шириной с кирпич;
просверлите на бочке, около крышки, небольшое отверстие диаметром до 10 см;
поместите бочку в яму отверстием вниз, между стенками бочки и ямы уложите кирпичи, а верхние щели прикройте несгораемым материалом;
утеплите вверх при помощи минеральной ваты.

Более экологичный вариант сборки предполагаем установку большей бочки описанным выше образом, однако древесина будет сжигаться не в ней. Внутрь большей бочки устанавливают меньшую емкость (на 100 литров), а пространство между ними заполняют щепками, стружками или соломой – они и будут служить топливом, нагревать древесину, находящуюся внутри маленькой бочки и медленно превращающуюся в уголь. Как только пламя разгорелось, большую бочку тоже закрывают крышкой, в которую предварительно вставляют трубу. Доставать угли следует только после того, как все перегорит и бочка остынет.

Непременно, когда сооружаете углевыжигательную печь, позаботьтесь о пожаробезопасности получившейся конструкции. Для этого в конструкцию рекомендуется уложить теплоизоляционный материал. Самодельные печки устанавливаются исключительно на улице – ни дом, ни сарай для них не подходит. Зарывание в землю отчасти выполняет защитную функцию, однако добавление теплоизолирующих материалов увеличит и пожаробезопасность, и эффективность конструкции.

Такие элементарные самодельные печки не конкурируют с производительными заводскими моделями, однако свою задачу выполняют. Если вам необходим уголь в небольших количествах для приготовления шашлыка или растопки камина, это оптимальный способ его получить.

Углевыжигательные печи: проверено временем, улучшено наукой

Дешевые синтетические нефтепродукты всё активнее вытесняют проверенный временем древесный уголь. Однако, по статистике спрос на него совсем не падает, а стабильно растет. Благодаря технологии углежжения или по-научному пиролизу получают уксусную кислоту, ацетатные растворители, формалин и, конечно же, сам уголь, который используется в качестве топлива, а также в производстве сероуглерода, кристаллического кремния, активного угля, электроугольных изделий и т. д.

Процесс пиролиза был изучен ещё в 19 веке. В 20-м он был поставлен на широкую ногу, тогда же стали известны и основные проблемы, связанные с ним: не самый высокий процент выхода готового продукта и, плюс к этому, загрязнение окружающей среды. Однако в начале нового тысячелетия ученым не только удалось добиться максимального выхода древесного угля, но и сделать углевыжигание более экологичным.

Виды и устройство углевыжигательных печей

Половину производимого в России угля получают с помощью специальных печей. Как правило, это маломощные стационарные установки, устаревшей конструкции. Тем не менее, даже на них научились производить уголь первого и высшего сортов, имеющий продолжительное горение и ровный, высокий жар.

И всё же современное производство вынуждает углежогов переходить на более производительные, а главное – мобильные установки. Первые – вертикальные реторты непрерывного действия считаются наиболее прогрессивными и обычно дополнительно оснащаются линиями подготовки древесного сырья, а также утилизации и переработки жидких продуктов пиролиза. Вторые не отличаются производительностью, но их основное преимущество в возможности перемещения печи к месту хранения сырья. Да и начинающему, неопытному углежогу лучше осваивать данный бизнес, имея небольшую установку. Кстати, перевозить их можно на прицепе легкового автомобиля, либо в кузове небольшого грузовичка (типа ГАЗель).

Стационарные углевыжигательные печи по своей конструкции могут быть однокамерные и трехкамерные. Однокамерный аппарат – это вариант для углежога, решившего начать с малого и пока не задумывающегося о перспективе. Трехкамерные печи дороже, но экономичнее и долговечнее. Во-первых, тратят на 40% меньше дров, т. к. в каждой камере идет своя стадия углежжения: пиролиз-сушка-остывание. Во-вторых, снижается пиковая нагрузка на печь, да и работа обслуживающего персонала распределяется равномернее.

Производственный процесс пиролиза

В процессе пиролиза обычно используют древесину лиственных пород, реже – хвойных. При 15-процентной влажности сырья на выходе получается 25% готового древесного угля, жидких продуктов – 55%, остальное – газы. Лучше использовать большие древесные куски для улучшения качества угля. Но важно не переборщить, т. к. при усадке происходит растрескивание и образование мелких частиц. Их объем может достигать 20% от готового продукта. Качественным считается уголь, размер фракции которого не менее 12 мм.

При переработке жидких пиролизных остатков получают до 10% древесной смолы, а также различные её компоненты: 6-9% уксусной кислоты, до 4,5% метанола и 5-6 процентов прочих соединений (альдегидов, кетонов, эфиров и др.).

Обзор установок

Наибольшее распространение на российском рынке получили печи на базе ППУ (печь передвижная углевыжигательная). Так в Нижнем Новгороде выпускается модель УПП-2 М, в Северодвинске – «СОЛЗА», в Москве – ПУМ-6. Все установки похожи друг на друга: вес каждой – около 2,5 тонн; все узлы легкоразборны; производительность – порядка 80 тонн в год.

Общей особенностью моделей является реверсивное движение теплоносителя, что обеспечивает практически полное сжигание продуктов разложения древесины внутри печи до оксида углерода (II). Днище из толстого металла позволяет эксплуатировать установки практически на любом грунте, даже на торфяниках. Печи просты в эксплуатации и легко управляются. Есть, правда, и недостатки. К основным можно отнести: слабую теплоизоляцию и невысокий выход готового угля.

Кстати, аналогичную по производительности установку, но в мобильном исполнении выпускают на Украине. Углевыжигательная печь «Грильбон» способна выпускать до 6 тонн древесного угля ежемесячно. Один цикл пиролиза длится 3 суток. Весит установка всего 1800 кг, а обслуживают её три человека. Главным её достоинством является возможность получения угля ресторанного качества.

Теперь о мощных печах. Имеет смысл обратить внимание на серию российских установок «Поликор». Производительность – 400-2000 тонн/год, в сутки – до 5,2 тонн. Эти стационарные модели дешевы в строительстве и просты в обслуживании.

Однако для тех, кто думает о будущем, лучше сразу брать новейшую установку из семейства «Эколон». Отличает её суперэкологичность (0% выбросов), высокое энергосбережение и способность производить хороший уголь из древесины любой породы и даже древесных отходов. Доказательством этому является тот факт, что печь «Эколон» умеет изготавливать мечту владельцев каминов – «угольные поленья», полностью сохраняющие форму дров.

Аналогичную, но менее мощную углевыжигательную печь (выход – 1,5 т/сутки) выпускают в Вологде. Имя у неё фантастическое – «Фантастика». Комплекс оборудован системой дожига газов, системой удаления влаги. Процесс пиролиза идет всего 6 часов, благодаря быстрому прогреву сырья в камерах и удалению (а не стандартному выпариванию) влаги.

Углевыжигательная печь своими руками: конструкция и особенности сборки

Как сделать пиролизную печь своими руками? Как составить чертежи правильно? Какие виды пиролизной печки можно собрать самостоятельно? Схемы кладки печи.

VIP-объявления
Устройство и элементы
Выбор оборудования для производства древесного угля
Используем пиролизные печи для отопления дома или бани
Принцип работы
Наше производство
Видео-экскурсия на производство
Фотографии производства
Преимущества и недостатки
Углевыжигательное оборудование периодического цикла
Схема аппарата для производства угля
Изготовление своими руками
Чертеж
Материалы и инструменты
Инструкция по изготовлению
Как правильно выбрать готовую продукцию?
Средняя оплата труда выжигальщика древесного угля в России
Где применяется

VIP-объявления

Челябинская область, Златоустовский г.о., Златоуст

Оренбургская область, Асекеевский р-н, Асекеевский сельсовет, с. Асекеево

Кемеровская область, Кемеровский г.о., Кемерово

Московская область, г.о. Солнечногорск

Республика Дагестан, Кизилюрт

Цена не указана

Удмуртская Республика, Сарапул

Цена не указана

Свердловская область, Нижний Тагил

Нижегородская область, Лукояновский р-н, Лукоянов

Вологодская область, Вологда

Красноярский край, Красноярск

Воронежская область, Воронеж

Саратовская область, Калининский р-н, с. Александровка 3-я

Ростовская область, Ростов-на-Дону

Цена не указана

Амурская область, Благовещенск

Ленинградская область, Лодейнопольский р-н, Лодейнопольское городское поселение

Кемеровская область, Кемеровский г.о., Кемерово

Республика Татарстан, Казань

Нижегородская область, Павловский муниципальный округ, Павлово

Ставропольский край, Пятигорск

Челябинская область, Златоустовский г.о., Златоуст

Самарская область, Самара

Республика Марий Эл, Йошкар-Ола

Чувашская Республика, Чебоксары

Краснодарский край, Краснодар

Свердловская область, Екатеринбург

Хабаровский край, Хабаровск

Свердловская область, Екатеринбург

Челябинская область, Челябинск

Цена не указана

Челябинская область, Челябинск

Свердловская область, Екатеринбург

Краснодарский край, Краснодар

Источник: http://avito.ru/rossiya/oborudovanie_dlya_biznesa?q=печь по производству древесного угля

Устройство и элементы

Все устройства для производства древесного угля можно разделить на две основные группы – стационарные установки и передвижные печки. Первые используются на больших производствах для изготовления солидных объемов продукции, а вторые – в производстве небольших партий угля в частном порядке.

Также существуют печи-ямы для пиролиза угля, выкопанные ниже уровня земли, но они постепенно уходят в историю в промышленном производстве, но еще широко применяются в приусадебных хозяйствах и в частных домовладениях.

Основными отличиями подобных агрегатов друг от друга является способ подачи температуры на древесину. Древесное сырье может нагреваться как с помощью раскаленных газов (ретортные печи), так и передачей тепловой энергии от стенок металлического резервуара, где происходит основной процесс сухой перегонки дров в угольную фракцию.

Загрузка обрабатываемого сырья может быть как автоматической, так и ручной. Для этого применяются вагонетки, транспортеры, либо ручной труд человека. Чертеж углевыжигательной печи для производства древесного угля представлен ниже:

Выбор оборудования для производства древесного угля

Прежде чем выбрать устройство для получения конечного продукта, необходимо определиться с типом сырья. Можно выделить три основных вида угля:

Черный – получается путем обработки ольхи, тополя, осины.
Белый – изготавливают в основном из березы и дуба.
Красный – получают из хвойной древесины путем мягкого углежжения.

При выборе сырья необходимо использовать деревья одной породы.

В основном для различных сфер деятельности используется черный уголь.

Используем пиролизные печи для отопления дома или бани

Одним из вариантов экономного расходования топлива является использование печей или котлов долгого горения. На одном и том же количестве топлива они работают на много дольше, чем другие виды отопительных приборов. К печам длительного сгорания относятся и новые пиролизные печи.

В основе действия этих печей состоит принцип процесса пиролиза – термического разложения любых органических веществ на пиролизные горючие газы и твердые остатки. После данного процесса, при высокой температуре, полученный пиролизный газ перемешивается с кислородом. Согласно законам химических реакций, это способствует практически полному сгоранию и самого газа, и топлива.

Если на каком-то этапе отделить от состава твердые остатки, то, как не странно, получится кокс, а оборудование можно назвать углевыжигательной печью. При отоплении же основной обогрев воздуха получается за счет выхода тепла при сгорании пиолизного газа, смешанного с воздухом.

Преимущества пиролизных печей:

Высокая экономичность печи. Топлива здесь сгорает более тщательно, и тепла из него добывается на много больше.
Экологическая безопасность. Она достигается за счет того, что в выходящих из дымохода газах очень присутствует очень маленькое количество вредных веществ.
Достаточно быстрый разогрев.
Высокий КПД (до 85%), Который выгодно отличается от обычных котлов.
Большой интервал мощности (тепловой). Данная печь может работать и на 5 и на 100 процентов своей способности.
Возможность подключения к устройству любого из контуров отопления.
Дает возможность применения различных видов топлива, (вплоть до сырых дров, автопокрышек и мусора.
Требует минимальное участие человека в своей работе

К недостаткам можно отнести достаточно большие размеры, наличие площадки для запасов топлива, присутствие посторонних запахов при сжигании мусора, необходимость в вентиляции помещения, скапливание в выходном канале, а также дымоходе конденсата.

Принцип работы

Сухая перегонка дров в древесный уголь происходит при 450 – 500 градусах Цельсия. Этот процесс называется пиролизом. Основной принцип получения древесного угля заключается во внешнем нагревании печи с заложенной внутрь древесиной до температуры в 280 – 300 градусов Цельсия. При достижении заданного значения в дровах начинаются термические процессы, связанные со значительным тепловыделением. За счет этого и происходит процесс пиролиза, то есть обугливания дров без их полного сгорания.

Сначала запускается механизм сушки, удаления лишней влаги из древесины. В этот момент очень важно подавать дополнительное тепло внешней оболочке углесжигательной камеры. В дальнейшем, дополнительная подача тепловой энергии уже не требуется, так как во время основного разложения дров оно уже выделяется, в достаточном количестве для окончательного завершения всего процесса.

Существуют однокамерные и трехкамерные печи для изготовления древесного угля. В трехкамерных печах процессы сушки, основного пиролиза и остывания готовой продукции происходят в разных отсеках. Это позволяет удешевить и ускорить производство продукции, поставив ее на поток. Но такие установки стоят дороже и их монтаж по силам только специалистам. Они применяются на крупных производствах древесного угля.

Наше производство

Наш завод расположен в городе Вологде, рядом с основными транспортными магистралями на Москву и Санкт-Петербург. Наличие полного парка станков и собственной металлобазы гарантирует быстрые сроки исполнения заказов и низкие цены на продукцию.

Видео-экскурсия на производство

Фотографии производства

Преимущества и недостатки

Основными преимуществами агрегатов для получения древесного угля являются:

Доступное сырье.
Простота обслуживания.
Быстрая окупаемость установки.
Возобновляемость сырья.
Высокая экологичность конечного продукта.

Основные недостатки таких устройств:

Сложность в изготовлении трехкамерных агрегатов.
Труднодоступность дров в южных регионах.

Углевыжигательное оборудование периодического цикла

Простейшей конструкцией углевыжигательной печи является обычная двухсотлитровая металлическая бочка, в которую укладывается и поджигается древесина. Дополнительное тепло не подводится, а парогазы выводятся через специальное небольшое отверстие. Производство низкокачественного угля, причем выход продукции меньше пятнадцати процентов, грязное, но практически беззатратное.

Существуют сегодня конструкции углевыжигательных печей, в которых нагреваются теплоносителем стенки камеры, от которых тепло передается к дровам в ней. Это, как правило, углевыжигательные печи периодического цикла, где через определенные промежутки времени происходит весь процесс выжигания угля: дрова загружаются, переугливаются, готовый уголь выгружается, опять загружаются дрова, и так далее.

В аппаратах смешанного действия периодически производится загрузка древесины и выгрузка готового угля, но какая-то часть древесины все время находится в процессе пиролиза.

Печи могут выполняться тоже из металла или кирпича.

Схема аппарата для производства угля

Для продвинутых-аппарат для производства древесного угля

Изготовление своими руками

Небольшое устройство для получения малых объемов древесного угля можно изготовить самостоятельно. Для этого удобнее всего использовать небольшую бочку объемом 200 – 300 литров, либо другую железную емкость.

Чертеж

Для работы pechnoy.guru будет использовать обычные бочки, которые легко достать. Чертеж для такой печи не понадобится (ниже, в инструкции, будет понятно почему).

Но в качестве примера, ниже приведены 2 разных чертежа углевыжигательной печи, они достаточно большие (в домашних условиях их изготовить будет сложно):

Материалы и инструменты

Для изготовления подобной печи будут нужны следующие инструменты и материалы:

Бочка на 200 литров.
Бочка на 110 литров.
Труба 110 мм для дымохода.
Шамотные кирпичи.
Минеральная вата.
Лопата.
Электродрель с насадкой для сверления больших отверстий в металле.
Ножницы по металлу.

Инструкция по изготовлению

В 200 литровой бочке, в верхней части, по всей окружности делают отверстия (10-20мм). Снизу бочки делаются надрезы, далее их нужно вмять, как показано на фото ниже:
В днище 110л бочки нужно сделать отверстие с помощью гвоздя.
В этой же бочке, в верхней части, необходимо сделать отверстия (как на 200л. бочке).
Вставляем одну бочку в другую (меньшую “вверх ногами”). В дальнейшем, при эксплуатации туда будут закладываться дрова, из которых получится уголь.
Закрываем маленькую бочку крышкой.
Теперь осталось изготовить крышку для большой бочки с отверстием по центру и приварить дымоходную трубу.
В итоге у вас получится такая конструкция, в которой можно делать уголь.

Как правильно выбрать готовую продукцию?

Выбирать печь для получения древесного угля для нужд своего производства следует, исходя из вида топлива, на котором она будет эксплуатироваться, предполагаемой мощности и количества производимого продукта.

Чтобы точно соблюдать технологические режимы, необходимо тщательно ознакомиться с технической документацией на изделие, какую температуру и какое время печь может выдавать, насколько быстро или медленно происходит та или иная стадия обработки сырья или продукта.

Следует учитывать и финансовые возможности предприятия, а также прогнозируемый срок окупаемости нового оборудования.

Наиболее популярными модели типовых печей для производства древесного угля являются:

Углевыжигательная печь Чародейка. Объем ее рабочей камеры составляет 4.5 куб. метра. Работает на дровах, выход готовой продукции – 500 кг за один рабочий цикл. Обладает устройством дожига пиролизных газов, экологически безопасна. Стоимость ее равна 160000 – 180000 рублей.
Печь углевыжигательная «Клен-Э». Размеры ее рабочих камер варьируются от 10 до 15 куб. метров, в зависимости от модификации. Представляет собой металлический цилиндр с диаметром 2162 миллиметров и длиной в 4.5 метра. Она снабжена отдельной топкой и узлом газификации, выход готового продукта равен 1400 – 1500 кг за один рабочий цикл, длящийся 70 часов. Цена на углевыжигательные печи серии «Клен-Э» составляет 90000 – 100000 рублей.
Печи передвижные углесжигательные УПП-2М, «Солза», ПУМ-6. Это компактные установки, производительность их составляет 80000 кг угля в год, а вес всего 2.5 тонны. Они мобильны, легко устанавливаются на любой поверхности, оборудованы реверсивным движением теплоносителя внутри камеры. Недостатком их можно назвать плохую теплоизоляцию.
Установка «Поликор». Это мощная углевыжигательная печка, ее производительность – 5200 килограмм угля в сутки. Она проста в обслуживании, ее стоимость составляет 400000 – 500000 рублей.
Установка углевыжигательная «Заря – 50». Печь с внутренним теплоносителем, изготовлена из стали жаропрочных сортов. Выдает 4300 килограмм угля за один производственный цикл, объем загружаемых дров равен 25 – 28 куб. метров. Габариты ее составляют 12.4х2.45х2.5 метров. Цена ее составляет 800000 рублей.

Средняя оплата труда выжигальщика древесного угля в России

Труд любого низкоквалифицированного рабочего в России оплачивается не очень хорошо. Как правило, выжигальщики вынуждены выполнять эти обязанности на ставке обычного разнорабочего – это около 14000 рублей. Исключение составляют лишь специалисты 4 разряда. Оплата их труда немного повыше – в районе 20000 – 25000 рублей.

В итоге нельзя сказать, что профессия выжигальщик древесного угля является очень привлекательной для будущих рабочих.

( 2 оценки, среднее 4 из 5 )

Где применяется

Без древесного угля и сегодня не обходятся некоторые сферы производства.

Его используют, например, для изготовления:

электродов;
стекла и хрустальных изделий;
некоторых красок;
пороха;
ряда пластмасс;
фильтров;
для шлифовки деталей;
в качестве изоляционного материала…

Кроме того, это таблетки активированного угля, удобрение и добавка к корму скота. А из смол, выделяющихся параллельно, делают канифоль, уксусную кислоту, скипидар, растворители и метиловый спирт.

Среди обычных граждан, этот вид топлива получил распространение в основном в трёх областях:

Кузнецы всё так же его ценят (можно получить сталь лучшего качества).
Экологически чистый способ отопить баню, дачу, разжечь камин.
На пикниках, для грилей, мангалов и костров.

Вкус еды, приготовленной на костре, напрямую зависит от качества топлива. Древесный уголь в этом отношении идеален!

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Углевыжигательная печь своими руками

Люди все чаще используют уголь в своей повседневной жизни — в качестве топлива для домашнего камина или для приготовления шашлыков. Поэтому вопрос его производства в домашних условиях стоит достаточно остро, многие бы хотели без проблем получать столько угля, сколько им может понадобиться. Прекрасное решение данной задачи — это углевыжигательная печь своими руками, ведь это оборудование способно производить пиролиз древесины. Как это происходит, что влияет на эффективность процесса и какими рабочими характеристиками может похвастаться такая печь, мы разберем подробнее. Помимо этого, мы узнаем, как сделать углевыжигательную печь у себя во дворе без особых временных или финансовых затрат.

Углевыжигательные печи: устройство и конструкция, общие сведения

Сегодня, когда встает вопрос об углевыжигательном оборудовании, нам есть из чего выбрать. Разнообразие моделей и конструкций позволяют подобрать именно то, что требуется для конкретной ситуации, однако результат в любом случае будет достигнут, вопрос только во времени и эффективности. (См. также: Карта сайта)

Назначение углевыжигательных печей заключается в пиролизе древесины, проще говоря, в производстве угля. Но в зависимости от целей конструкции такой печи могут разниться. К примеру, передвижные печи используется на местах лесозаготовок или же на строительных площадках, тогда как стационарные модели лишены мобильности, но рассчитаны на более высокую производительность.

Но разнообразие вариантов не ограничивается лишь созданием мобильных моделей, в таких печных установках есть возможность использовать разные типы топлива. Чаще всего в роли топлива выступают отходы производства древесины — таким образом, удается убить сразу нескольких зайцев:

утилизация отходов производства;

Устройство углевыжигательной печи, как уже отмечалось, может быть самым разным. В самых простых вариантах в качестве топлива используется древесина. При этом никакого дополнительного топлива для протекания процесса не требуется, что в значительной степени способствует экономии. (См. также: Как подобрать предохранительный клапан)

Но что, помимо дерева и древесных отходов, может служить топливом для таких установок? Практически все что угодно, даже старые покрышки методом пиролиза преобразуются в жидкое топливо. Таким образом, эти печи — прекрасный инструмент для утилизации и повторной переработки, именно поэтому они широко используются и в наше время.

Принцип работы углевыжигательной печи

Если говорить о самых распространенных на сегодняшний день конструкциях, то это печи, где отсутствует соприкосновение древесины с газами топочного вида, благодаря которым и осуществляется гидролиз. Принцип работы такого устройства прост, он основывается на том, что все топливо (древесина) располагается в отдельной камере, в которой есть специальные отверстия, которые пропускают тепло, вырабатываемое теплоносителем. Именно под воздействием этого тепла древесина нагревается и постепенно превращается в уголь.

Есть и еще одна вариация, в которой процесс пиролиза осуществляется за счет работающих вертикальных реторт. В таких установках выжигание происходит гораздо быстрее, чем в первом варианте, но при этом и вредных веществ выделяется гораздо больше. Такое устройство сложно назвать экологичным, из-за чего на крупных производствах необходимо заняться установкой дополнительного конденсирующего оборудования, чтобы хоть как-то смягчить данный минус, иначе производство выйдет излишне грязным. (См. также: Делаем пиролизный котел своими руками)

Материал изготовления для углевыжигательной печи может быть самым разным, но чаще всего встречаются металлические установки либо печи, сложенные из кирпича (огнеупорного). Если печь металлическая, то металл необходимо обязательно термоизолировать при помощи специальных материалов — это единственный способ предотвратить тепловые потери, а значит, сохранить высокий КПД. А вот реторты для процесса пиролиза обычно делают из жаропрочных металлов.

Благодаря беспрерывной модернизации процесса углевыжигания современные печные конструкции позволяют устройству беспрерывно работать за счет собственных продуктов горения, что в значительной степени удешевляет все производство и делает такие печи привлекательным инструментом для получения прибыли или удешевления расходов.

Рассмотрим производственную конструкцию углевыжигательной печи на примере УВП-5А

Давайте подробней разберемся в конструкции производственной углевыжигательной печи. Составные части:

направление потока для нагретых поточных газов;

вытяжная труба и заслонка вытяжной трубы;

загрузочный люк для топлива;

Монтаж такой печи осуществляется на металлической раме, что установлена на полозьях, данная модель мобильна, поэтому к месту работы она крепится при помощи растяжек. Вся печь имеет цилиндрическую форму (камера) с выносной топкой и трубой. Сам процесс — периодический, обогрев древесины дымовыми газами — внутренний. Камера имеет вместимость в 11 м3 и двойные стенки. Внутренний цилиндр камеры сделан из пятимиллиметровой стали, а наружный, более тонкий, из трехмиллиметровых стальных листов. Между этими цилиндрами установлен каркас жесткости, изготовленный из угловой стали. Для нормализации внутреннее давление сообщается с атмосферным. Каркас топки приварен снизу к задней части камеры, сама же топка футеруется огнеупорным кирпичом. В принципе конструкция не очень сложная, но собрать такое устройство самостоятельно — непростая задача, поэтому мы рассмотрим еще более простые модели.

Делаем простую углевыжигательную печь самостоятельно

Многие дачники для личных нужд предпочитают использовать угольные ямы, но для получения более качественного угля лучше смастерить небольшую и простую углевыжигательную печку. Преимущество такой конструкции в том, что ответ на вопрос, из чего сделать, достаточно прост: нам понадобится две бочка объемом 200л.

Этапы изготовления углевыжигательной печи:

выройте яму достаточного диаметра для бочки. После того как вы поместите ее вовнутрь, между стенками бочки и стенками ямы должен быть просвет шириной с кирпич;

просверлите на бочке, около крышки, небольшое отверстие диаметром порядка 10 см;

поместите бочку в яму отверстием вниз, между стенками бочки и ямы уложите кирпичи, а верхние щели прикройте несгораемым материалом;

утеплите вверх при помощи минеральной ваты.

Вот, собственно, и вся конструкция. Как видите, установка углевыжигательной печи своими руками не такой уж и сложный процесс, особенно на улице. Главное — соблюдать правила пожарной безопасности при установке. Ну а что касается эффективности, конечно, такая элементарная конструкция не может тягаться с производственными моделями, но обеспечить вас углем для шашлыков и красным углем для камина ей вполне под силу.

Некоторые модернизуют эту конструкцию, устанавливая меньшую бочку( объемом в 100 л) в большую (объемом в 200 л). Это более экологичный вариант, который, естественно, потребует больших затрат в плане конструирования, но и эффективность его будет выше да и качество угля лучше. В меньшую бочку набирают дрова и закрывают ее крышкой, а пространство между стенками двух бочек засыпают опилками, щепками, соломой и другими горючими материалами и поджигают. Как только пламя разгорелось, большую бочку тоже закрывают крышкой, в которую предварительно вставляют трубу. Процесс пошел, останется только ждать. Для безопасности лучше всего положить такую конструкцию на теплоизоляционный материал — платформу или же зарыть в землю. После того как все прогорит и бочка остынет, останется только вытащить готовые угли и использовать их по своему усмотрению.

Мы рассмотрели лишь самые элементарные конструкции, которые может сделать каждый человек с минимальными вложениями. Как долго послужит такая печка для производства угля, неизвестно и зависит от качества бочек, но сезонные потребности обычного дачника она перекроет. Понятное дело, что пользоваться такой печкой дома опасно, существует как риск возгорания, так и риск отравиться газами, поэтому рассмотренные варианты подходят исключительно для улицы.

Углеткань (карбон) свойства и характеристики

ВВЕДЕНИЕ

Композитные (композиционные) материалы — это искусственные материалы, получаемые сочетанием компонентов с различными физическими и/или химическими свойствами, которые, в сочетании, приводят к появлению нового материала с характеристиками, отличными от характеристик отдельных компонентов. Одним из компонентов является матрица (основа), другим — упрочнители (волокна, частицы, нити, хлопья). В качестве матриц используют полимерные, металлические, керамические и углеродные материалы. Упрочнителями служат волокна — стеклянные, борные, углеродные, органические, нитевидные кристаллы (карбидов, берилов, нитридов и др.) и металлические проволоки, обладающие высокой прочностью и жесткостью. Примеры композиционных материалов: пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями на их основе; алюминий, армированный нитями стали, бериллия, клееная фанера и пр. Среди композиционных материалов можно выделить углепластики.

Впервые получение и применение углеродных волокон было предложено и запатентовано известным американским изобретателем — Томасом Алва Эдисоном в 1880 году в качестве нитей накаливания в электрических лампах. Эти волокна получались в результате пиролиза хлопкового или вискозного волокна и отличались хрупкостью и высокой пористостью и впоследствии были заменены вольфрамовыми нитями. В течение последующих 20 лет Эдисон же предложил получать углеродные волокна на основе различных природных волокон.

Понадобилось несколько десятков лет, прежде чем к углеродным волокнам вновь возник интерес. Поводом послужило получение углеродного волокна из искусственных волокон. В 1958 году волокна из вискозы уже вырабатывались в значительных количествах. В 1959 году союз химических объединений выпускает в продажу высокомодульное углеродное волокно, полученное путем высокотемпературной обработки целлюлозы. Это резко повысило интерес к нему.

Основные сведения

Углепластик (или карбон, карбонопластики, от англ. carbon — углерод) — это композиционный многослойный материал, представляющий собой полотно из углеродных волокон в оболочке из термореактивных полимерных (чаще эпоксидных) смол.

Международное наименование Carbon – это углерод, из которого и получаются карбоновые волокна carbonfiber.

В настоящее время к карбонам относят все композитные материалы, в которых несущей основой являются углеродные волокна, а вот связующее сможет быть разным. То есть карбон и углепластик объединились в один термин, привнеся путаницу в головы потребителей.То есть карбон или углепластик – это одно и то же.

Это инновационный материал, высокая стоимость которого обусловлена трудоемким технологическим процессом и большой долей ручного труда при этом. По мере совершенствования и автоматизации процессов его стоимость будет снижаться. Для примера: стоимость 1 кг стали — менее 1 доллара, 1 кг карбона европейского производства стоит около 20 долларов. Удешевление возможно только за счет полной автоматизации процесса.

Углепластик как относительно новый класс полимерных композитных материалов (ПКМ) получил в последние годы наиболее интенсивное развитие благодаря своим уникальным свойствам, а именно:

высоким значениям прочности и жесткости
низкой плотности
химической инертности
тепло- и электропроводности
высокой усталостной прочности
низкой ползучести
низким значениям коэффициента линейного термического расширения
высокой радиационной стойкости.

Популярность углепластика объясняется его уникальными эксплуатационными характеристиками, которые получаются в результате сочетания в одном композите совершенно разных по своим свойствам материалов — углеродного полотна в качестве несущей основы и эпоксидных компаундов в качестве связующего.

Основная составляющая часть углепластика — это нити углерода. Такие нити очень тонкие (примерно 0,005-0,010 мм в диаметре), сломать их очень просто, а вот порвать достаточно трудно.Углеродные волокна имеют важную особенность – они практически на 100 % состоят только из атомов углерода, благодаря чему имеют черный цвет.

Углеродные нити прекрасно работают на растяжение, но имеют низкую прочность на изгиб, то есть они анизотропны, прочны только в одном направлении, поэтому их использование оправдано только в виде полотна.

Из этих нитей сплетаются ткани. Они могут иметь разный рисунок плетения (ёлочка, рогожа и др.).

Для придания ещё большей прочности ткани из нитей углерода кладут слоями, каждый раз меняя угол направления плетения. Слои скрепляются с помощью эпоксидных смол.

Нити углерода обычно получают путем термической обработки химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Термическая обработка состоит из нескольких этапов:

Первый из них представляет собой окисление исходного (полиакрилонитрильного, вискозного) волокна на воздухе при температуре 250 °C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры.
После окисления следует стадия карбонизации — нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур.
Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при температуре 1600-3000 °C, которая также проходит в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %.

Помимо обычных органических волокон (чаще всего вискозных и полиакрилонитрильных), для получения нитей углерода могут быть использованы специальные волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных и нефтяных пеков. Кроме того, детали из карбона превосходят по прочности детали из стекловолокна, но, при этом, обходятся значительно дороже .

Виды волокон карбона. Полотно

Волокна могут быть короткими, резаными, их называют «штапелированными», а могут быть непрерывные нити на бобинах. Это могут быть жгуты, пряжа, ровинг, которые затем используются для изготовления тканого и нетканого полотна и лент. Иногда волокна укладываются в полимерную матрицу без переплетения (UD).

Так как волокна отлично работают на растяжение, но плохо на изгиб и сжатие, то идеальным вариантом использования углеволокна является применение его в виде полотна CarbonFabric. Оно получается различными видами плетения: елочкой, рогожой и пр., имеющими международные названия, наиболее распространены Plain, Twill, Satin. Иногда волокна просто перехвачены поперек крупными стежками до заливки смолой.Плотность ткани, или удельная масса, выраженная в [г/м2], помимо типа плетения зависит от толщины волокна, которая определяется количеством угленитей. Данная характеристика кратна тысячи. Так, аббревиатура 1К означает тысячу нитей в волокне. Правильный выбор полотна по техническим характеристикам волокна и виду плетения очень важен для получения качественного карбона.

В качестве несущей основы чаще всего используются эпоксидные смолы, в которых полотно укладывается послойно, со сменой направления плетения, для равномерного распределения механических свойств ориентированных волокон. Чаще всего в 1 мм толщины листа содержится 3-4 слоя.

Связующие

В качестве матриц (связующих) при изготовлении различных конструкций используются преимущественно эпоксидные и полиэфирные синтетические смолы.

Эпоксидные смолы используются двух типов: термопласты и реактопласты. Термопласты все еще находятся в стадии разработки из-за их высокой стоимости. Чаще всего используют смолы реактопласты, которыми пропитывают углеродистые волокна, а после подвергают нагреванию. Процесс затвердевания смолы называют полимеризацией.

До момента отверждения связующее остается вязкотекучей жидкостью. В определенных условиях (при повышении температуры, добавлении инициирующих реакцию веществ и т.п.) молекулы этой жидкости взаимодействуют между собой, образуя большие пространственные молекулы, вследствие чего вся масса связующего необратимо отверждается — затвердевает.

Сравнительно новым классом термостойких высокомолекулярных соединений являются полиамидные смолы. Их главное отличие от полиэфирных и эпоксидных смол заключается в более высоких механических характеристиках и большей стойкости к окислению при высоких температурах (после отверждения). Однако применение полиамидных смол требует разработки специальной технологии изготовления ПКМ.

В зависимости от формы и геометрических размеров детали применяются соответствующие методы формования: прессование, автоклавное формование, намотка, пултрузия, вакуумное или пресскамерное формование, пропитка под давлением. Главное в технологическом процессе — обеспечить выполнение требований к основным технологическим параметрам проведения режима формования (температура формования и скорость подъема температуры, величина и время приложения давления формования, время выдержки на отдельных режимах формования, скорость и температура охлаждения).

Технология изготовления углепластика

Углероное волокно является основой для производства углепластиков (или карбона, карбонопластиков).

Существуют следующие основные методы изготовления изделий из углеткани:

Прессование или «мокрый» способ. Полотно выкладывается в форму и пропитывается эпоксидной или полиэфирной смолой. Излишки смолы удаляются или вакуумформованием или давлением. Изделие извлекается после полимеризации смолы. Этот процесс может проходить или естественным путем или ускоряется нагревом. Как правило, в результате такого процесса получается листовой углепластик.
Формование. Изготавливается модель изделия (матрица) из силикона, гипса, алебастра, монтажной пены и пр., на которую выкладывается пропитанная смолой ткань. При прокатке валиками композит уплотняется и удаляются излишки воздуха. Затем проводится либо ускоренная полимеризация и отверждение в печи, либо естественная. Этот способ называют «сухим» и изделия из него прочнее и легче, чем изготовленные «мокрым» способом. Поверхность изделия, изготовленного «сухим» способом, ребристая (если его не покрывали лаком). К этой же категории можно отнести формование из листовых заготовок — препрегов. Препреги – (англ. pre-preg, сокр. от pre-impregnated – предварительно пропитанный) – это композитные материалы – полуфабрикаты. Готовый для переработки продукт предварительной пропитки связующим упрочняющих материалов тканой или нетканой структуры. Их получают путем пропитки армирующей волокнистой основы равномерно распределенными полимерными связующими. Смолы по своей способности полимеризоваться при повышении температуры разделяются на «холодные» и «горячие». Последние используют в технологии препрегов, когда изготавливают полуфабрикаты в виде нескольких слоев углеткани с нанесенной смолой. Они в зависимости от марки смолы могут храниться до нескольких недель в неполимеризованном состоянии, прослоенные полиэтиленовой пленкой и пропущенные между валками для удаления пузырьков воздуха и лишней смолы. Иногда предпреги хранят в холодильных камерах. Перед формованием изделия заготовку разогревают, и смола опять становится жидкой.
Намотка. Нить, ленту, ткань наматывают на цилиндрическую заготовку для изготовления труб. Кистью или валиком наносят послойно смолу и сушат преимущественно в печи.

Во всех случаях поверхность нанесения углепластика смазывается разделительными смазками, чаще всего восковыми составами для простого снятия получившегося изделия после застывания.

Применение углепластиков

Углепластик (карбон) имеет невероятно широкую сферу применения. Углеродные материалы и изделия из них можно встретить в самых разнообразных отраслях промышленности.

В строительстве: ремонт несущих конструкций (мостов, промышленных и гражданских зданий и сооружений).
В авиации: изготовление цельных деталей. Композитные детали, при их весе в 5 раз меньшем, чем аналогичных алюминиевых, обладают большой прочностью, гибкостью, устойчивостью к давлению и коррозионной стойкостью.
В атомной промышленности: создание энергетических реакторов обладающих стойкостью к высоким температурам, высокому давлению и радиации.
В автомобилестроении: используется для производства как отдельных деталей и узлов, так и для автомобильных корпусов целиком. Высокое отношение прочности к весу позволяет создавать безопасные, и в то же время экономичные автомобили: снижение веса автомобиля за счет углепластиков на 30 % позволяет снизить выброс CO2 в атмосферу на 16%, благодаря снижению расхода топлива в несколько раз.
В аэрокосмической отрасти: изготовление цельных деталей либо их отдельных компонентов (термозащита, двери грузового отсека и корпус твердотопливного ускорителя у космических кораблей) для работы в условиях высоких температур и давления, при высоких вибрационных нагрузках, низких температурах космического пространства, в вакууме, в условиях радиационного воздействия, а также воздействия микрочастиц и т.п.
В судостроении: изготовление корпусов и деталей с высокой удельной прочностью, коррозионной стойкостью, низкой теплопроводностью.
В ветроэнергетике: легкость и впечатляющие показатели прочности на изгиб углепластиков позволяют создавать более длинные лопасти, которые, в свою очередь, обладают большей энергопроизводительностью.

Композитные материалы интенсивно входят в привычный мир каждого человека. Из них создаются многие товары народного потребления: предметы интерьера, детали бытовых приборов, спортивная экипировка и инвентарь, модели, детали ЭВМ, военной промышленности и многое другое.

Достоинства и недостатки карбона

Более высокая цена карбона по сравнению со стеклопластиком и стекловолокном объясняется более сложной, энергоемкой многоэтапной технологией, дорогими смолами и более дорогостоящим оборудованием (автоклав). Но и прочность с эластичностью при этом получаются выше наряду со множеством других неоспоримых достоинств:

— Легкость: легче стали на 40%, легче алюминия на 20% (1,7 г/см3 — 2,8 г/см3 — 7,8 г/см3);

— Высокая термостойкость: карбон сохраняет форму и свойства до температуры 2000°С;

— Теплоемкость и хорошие виброгасящие свойства;

— Высокий предел прочности на разрыв и высокий предел упругости;

— Эстетичность и декоративность.

— Чувствительность к точечным ударам;

— Сложность реставрации при сколах и царапинах;

— Выцветание, выгорание под воздействием солнечных лучей, для защиты покрывают лаком или эмалью;

— Длительный процесс изготовления;

— В местах контакта с металлом начинается коррозия металла, поэтому в таких местах закрепляют вставки из стекловолокна,

— Сложность утилизации и повторного использования.

Список используемой литературы:

Статья. Что такое углепластик (карбон). Ирина Химич, технический консультант.
Реферат по дисциплине «Полимерные композиты»:Свойства и применение углепластиков Куценко Наталия Вадимовна

Все об углеволокне

Применение

УВ применяют для армирования композиционных, теплозащитных, химостойких и других материалов в качестве наполнителей в различных видах углепластиков. Наиболее ёмкий рынок для УВ в настоящее время — производство первичных и вторичных структур в самолетах различных производителей, в том числе таких компаний как «Boeing» и «Airbus» (до 30 тонн на одно изделие). По причине резко возросшего спроса в 2004—2006 гг. на рынке наблюдался большой дефицит волокна, что привело к его резкому подорожанию.

Из УВ изготавливают электроды, термопары, экраны, поглощающие электромагнитное излучение, изделия для электро- и радиотехники. На основе УВ получают жёсткие и гибкие электронагреватели, в том числе ставшие популярными т. н. «карбоновые нагреватели», обогревающие одежду и обувь. Углеродный войлок — единственно возможная термоизоляция в вакуумных печах, работающих при температуре 1100 °C и выше. Благодаря химической инертности углеволокнистые материалы используют в качестве фильтрующих слоёв для очистки агрессивных жидкостей и газов от дисперсных примесей, а также в качестве уплотнителей и сальниковых набивок. УВА и углеволокнистые ионообменники служат для очистки воздуха, а также технологических газов и жидкостей, выделения из последних ценных компонентов, изготовления средств индивидуальной защиты органов дыхания. Широкое применение находят УВА (в частности, актилен) в медицине для очистки крови и других биологических жидкостей. В специальных салфетках для лечения гнойных ран, ожогов и диабетических язв — незаменима ткань АУТ-М, разработанная в начале 80-х годов и опробованная при боевых действиях в Афганистане. Как лекарственное средство применяют при отравлениях (благодаря высокой способности сорбировать яды. Например препарат «Белосорб», или АУТ-МИ на основе светлогорского сорбента), как носители лекарственных и биологически активных веществ. УВ катализаторы используют в высокотемпературных процессах неорганического и органического синтеза, а также для окисления содержащихся в газах примесей (СО до CO₂, SO₂ до SO₃ и др.). Широко применяется при изготовлении деталей кузова в автоспорте, а также в производстве спортивного инвентаря (клюшки, вёсла, лыжи, велосипедные рамы и компоненты, обувь) и т. д.

Углеволокно применяется в строительстве в различных системах внешнего армирования (СВА) — при его помощи усиливают железобетонные, металлические, каменные и деревянные конструктивные элементы зданий и сооружений с целью устранения последствий разрушения материала и коррозии арматуры в результате длительного воздействия природных факторов и агрессивных сред в процессе эксплуатации, а также для сейсмоусиления. Суть данного метода заключается в повышении прочности элементов, воспринимающих нагрузки в процессе эксплуатации зданий и сооружений, с помощью углеродных тканей, ламелей и сеток. Усиление строительных конструкций углеволокном повышает несущую способность без изменения структурной схемы объекта.

Основные сведения

Основная составляющая часть углепластика — это нити углеродного волокна, состоящего в основном из атомов углерода. Такие нити очень тонкие (примерно 0,005-0,010 мм в диаметре), сломать их очень просто, а вот порвать достаточно трудно. Из этих нитей сплетаются ткани. Они могут иметь разный рисунок плетения (ёлочка, рогожа и др.).

Для придания ещё большей прочности ткани, нити углерода кладут слоями, каждый раз меняя угол направления плетения. Слои скрепляются с помощью эпоксидных смол.

Нити углерода обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Термическая обработка состоит из нескольких этапов:

Первый из них представляет собой окисление исходного (полиакрилонитрильного, вискозного) волокна на воздухе при температуре 250 °C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры.
После окисления следует стадия карбонизации — нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур.
Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при температуре 1600-3000 °C, которая также проходит в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %.

Дороговизна карбона вызвана, прежде всего, более сложной технологией производства и большей стоимостью производных материалов. Например, для проклейки слоёв используются более дорогие и качественные смолы, чем при работе со стеклонитью, а для производства деталей требуется более дорогое оборудование (к примеру, такое как автоклав).

Недостатки

При производстве углепластиков необходимо очень строго выдерживать технологические параметры, при нарушении которых прочностные свойства изделий резко снижаются. Необходимы сложные и дорогостоящие меры контроля качества изделий (в том числе, ультразвуковая дефектоскопия, рентгеновская, оптическая голография и даже акустический контроль).

Другим серьёзным недостатком углепластиков является их низкая стойкость по отношению к ударным нагрузкам. Повреждения конструкций при ударах посторонними предметами (даже при падении инструмента на неё) в виде внутренних трещин и расслоений могут быть невидимы глазу, но приводят к снижению прочности; разрушение повреждённой ударами конструкции может произойти уже при относительной деформации, равной 0,5 %.

Получение

Рис. 1. Структуры, образующиеся при окислении ПАН-волокна

УВ обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Температурная обработка состоит из нескольких этапов. Первый из них представляет собой окисление исходного (полиакрилонитрильного, вискозного) волокна на воздухе при температуре 250 °C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры, представленные на рис. 1. После окисления следует стадия карбонизации — нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур. Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при температуре 1600-3000 °C, которая также проходит в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %. Помимо обычных органических волокон (чаще всего вискозных и полиакрилонитрильных), для получения УВ могут быть использованы специальные волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных и нефтяных пеков.

Производство

Прессование. Углеткань выстилается в форму, предварительно смазанную антиадгезивом (например, мыло, воск, воск в бензине, Циатим-221, кремнийорганические смазки). Пропитывается смолой. Излишки смолы удаляются в вакууме (вакуум-формование) или под давлением. Смола полимеризуется, иногда при нагревании. После полимеризации смолы изделие готово.

Контактное формование. На примере изготовления бампера: берётся металлический исходный бампер, смазывается разделительным слоем. Затем на него напыляется монтажная пена (гипс, алебастр). После отвердевания снимается. Это матрица. Затем её смазывают разделительным слоем и выкладывают ткань. Ткань может быть предварительно пропитанной, а может пропитываться кистью или поливом непосредственно в матрице. Затем ткань прокатывается валиками — для уплотнения и удаления пузырьков воздуха. Затем полимеризация (если отвердитель горячего отверждения, то в печи, если нет, то при комнатной температуре — 25 °C). Затем бампер снимается, если надо — шлифуется и красится.
Вакуумная инфузия. На подготовленную матрицу выкладывается углеродная ткань (без пропитки), далее выкладываются технологические слои для равномерного распространения связующего. Под технологический пакет подаётся разрежение. После этого открывается клапан подачи связующего и оно, под действием вакуума заполняет пустоты и пропитывает углеродную ткань.
Вакуумное формование. Это изменение формы плоских заготовок (листов или плёнок) из термопластичного полимерного материала при повышенных температурах и воздействии вакуума в объёмные формованные изделия. За счёт относительно невысокой стоимости технологической оснастки, данная технология оказывается крайне привлекательной при изготовлении партий изделий от 10 до 5000 шт., а иногда и до 30.000 шт.
Пултрузия. Технология изготовления высоконаполненных волокном композиционных деталей с постоянной поперечной структурой. В настоящее время активно используется в производстве полимерных композиционных материалов, например, для производства углеродных ламелей (пластин).
Намотка. Суть технологии заключается в непрерывном наматывании предварительно пропитанного ровинга/ов (стеклянного, углеродного, базальтового, комбинированного) или ленты на предварительно подготовленную форму – мандрель. После намотки необходимого количества слоёв, мандрель с намотанными слоями помещается в нагревательную печь для дальнейшей полимеризации.
RTM. Сухой армирующий материал укладывается между двух частей герметично закрытой жёсткой оснастки. Связующее низкой вязкости подаётся под давлением в пресс-форму, вытесняя воздух в сторону дренажных каналов до тех пор, пока форма не будет полностью заполнена. Пресс-формы для этой технологии, как правило, изготавливаются из металла с низким КЛТР. Данная технология хорошо подходит для мелкосерийного и серий средних объёмов от 500 до 2 0000 изделий в год.
LFI. Технология LFI (Long Fiber Injection — длинноволоконная инжекция) была разработана немецкой фирмой Krauss Maffei в 1995 году. Характеристика производства: инжекция длинного волокна, процесс используемый для производства компонентов интерьера и экстерьера автомобилей, конструкция которых имеет сложную форму, крупные габариты и окрашенную поверхность класса А. В этом процессе рубленое волокно из ассемблированного ровинга, напыляется в форму (матрицу) с контролируемой температурой. В это же время смешивается жидкий изоцианат и полиол, подаётся совместно с рубленым волокном в матрицу. Все эти компоненты напыляются в форму (матрицу), форма смыкается и заполняются путём расширения полиуретановой пены в результате химической реакции введённых компонентов. Несколько минут спустя, полимеризация закончена и изделие может быть извлечено из матрицы.
SMC/BMC. Материал нарезается, в соответствии со схемой раскроя, и переносится в пресс-форму, нагретую до рабочей температуры. Пресс-форма смыкается, в результате чего под давлением материал растекается в полости формы и отверждается. В конце цикла изделие извлекается из пресс-формы, и производится его окончательная механическая обработка и окраска (если это необходимо).

Трубы и иные цилиндрические изделия производят намоткой. Форма волокна: нить, лента, ткань. Смола: эпоксидная или полиэфирная. Возможно изготовление форм из углепластика в домашних условиях, при наличии опыта и оборудования.

углепластиковая подставка под кофе.

Свойства, характеристики и преимущества углеродного волокна:

– высокая (непревзойденная) прочность,

– высокая предельная прочность на разрыв,

– химическая инертность, устойчивость к воздействию большинства химически агрессивных реагентов,

– высокий предел выносливости,

– низкий вес, низкий удельный вес (неувеличение веса конструкции),

Углеродное волокно, его свойства и применение

Углеродное волокно и композиционные материалы на его основе.

Углеродное волокно и композиционные материалы на его основе обладают высокой прочностью, химической инертностью, низким удельным весом, низкой теплопроводностью.

Углеродное волокно как материал – основа для производства композиционных материалов:

Углеродное волокно – материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 3 до 15 микрон, образованных преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает волокну большую прочность на растяжение и пр. свойства.

Углеродное волокно является основой для производства углепластиков (или карбона, карбонопластиков, от “carbon”, “carbone” – углерод). Углепластики – полимерные композиционные материалы из переплетенных нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных (чаще эпоксидных) смол.

На основе углеродного волокна производят:

– композитную (углеродную) арматуру. Углеродная арматура представляет собой материал, который состоит из основы в виде углеродного волокна и связующего: термореактивной синтетической смолы. Углеродная арматура изготовляется методом пултрузии — протяжкой пропитанных связующим армирующих волокон через нагретую формообразующую фильеру;

– двунаправленные ткани: комбинированную (углеродную и арамидную) ткани, стеклоткань саржевого или полотняного переплетения, углеродную ткань саржевого или полотняного плетения, углеродную ткань-сатин;

– дизайнерские ткани;

– мультиаксиальные ткани: биаксильные ткани, квадроаксильные ткани,

– углеродное нетканое полотно. Нити углеродного волокна в однонаправленных нетканых материалах располагаются строго параллельно друг другу. Нити фиксируются стеклянной сеткой и/или эпоксидным биндером;

– однонаправленные углеродные ленты. Однонаправленные углеродные ленты – это текстиль, где свыше 75% волокон расположены в одном направлении. В качестве утка используется стекловолокно или арамидное волокно;

– препреги. Препреги — композиционные материалы-полуфабрикаты. Их получают путем пропитки армирующей волокнистой основы равномерно распределенными полимерными связующими. Пропитка осуществляется таким образом, чтобы максимально реализовать физико-механические свойства армирующего материала. Методы с использованием пропитки волокна позволяют на 30% улучшить свойства материала;

– преформу-рукав;

– фибру . Фибра – нарезанное углеродное волокно. Используется в качестве усиливающей добавки в бетон, асфальтобетон;

– прочие материалы: жгуты, углерод-углеродные композиционные материалы, фибры и т.д.

Свойства, характеристики и преимущества углеродного волокна:

– высокая (непревзойденная) прочность,

– высокая предельная прочность на разрыв,

– химическая инертность, устойчивость к воздействию большинства химически агрессивных реагентов,

– отсутствие коррозии,

– высокий предел выносливости,

– низкий вес, низкий удельный вес (неувеличение веса конструкции),

– коэффициент температурного расширения

– линейно упругие до разрушения,

– легкая укладка,

– высокая жесткость,

– высокая жаропрочность,

– высокая стойкость к высоким и низким температурам (в т.ч. вакууме),

– стойкость к высокому давлению,

– радиационная стойкость,

– стойкость к высоким вибрационным нагрузкам,

– низкая теплопроводность,

– немагнитность,

– высокая ударостойкость,

– высокое вибро-, звуко- и радиопоглощение,

– высокая прочность на изгиб.

Применение углеродных волокон. Усиление углеродным волокном. Прочность углеродных волокон:

– строительство: углеродная композитная арматура, фибра в бетон, фибра в асфальт, системы внешнего армирования. Например, использование системы внешнего армирования на основе углеродного волокна увеличивает грузоподъемность несущих конструкций (мостов, промышленных, складских, жилых зданий) до 4 раз, сокращает время ремонта строительных сооружений и трудозатраты в 10 раз, срок службы конструкции увеличивается также в несколько раз;

– авиация. Например, создание цельных композитных деталей. Сочетание легкости и прочности получаемых изделий позволяет заменить алюминиевые сплавы углепластиковыми. Композитные детали, при их весе в 5 раз меньшем, чем аналогичных алюминиевых, обладают большей прочностью, гибкостью, устойчивостью к давлению и некоррозийностью. Использование композитов в конструкции авиалайнера позволяет снизить его вес на 15-30%, что позволяет сэкономить расход топлива и улучшить экологические показатели;

– атомная промышленность. Углеродное волокно используются при создании энергетических реакторов, где основным требованием к используемым материалам является их стойкость к высоким температурам, высокому давлению и радиационная стойкость. Кроме этого, в атомной отрасли особое внимание отдается общей прочности внешних конструкций, поэтому система внешнего армирования также имеет обширное применение;

– автомобилестроение. Карбон (или углепластик) используется для производства как отдельных деталей и узлов, так и для автомобильных корпусов целиком. Высокое отношение прочности к весу позволяет создавать безопасные, и в то же время экономичные автомобили: снижение веса автомобиля за счет углепластиков на 30 % позволяет снизить выброс CO2 в атмосферу на 16% (!), благодаря снижению расхода топлива в несколько раз;

– судостроение. Углеродное волокно является лучшим материалом для проектирования и создания новых материалов и конструкций из них различных видов гражданских судов. Низкий удельный вес углепластика позволяет увеличить скорость катера в 2-3 раза;

– ветроэнергетика. Углепластики позволяют создавать более длинные лопасти, которые, в свою очередь, обладают большей энергопроизводительностью;

– железнодорожная отрасль. Улепластики позволяют облегчить конструкцию железнодорожных вагонов, снизив тем самым общий вес составов, что позволяет в дальнейшем как увеличивать их длину, так и улучшать скоростные характеристики. В то же время углепластики могут использоваться и при строительстве железнодорожного полотна и прокладке железнодорожных проводов, сокращая необходимое количество опор и в то же время снижая риск их провисания;

– электроэнергетике. Например, композитный сердечник в 4,7 раза легче стального и в 2 – 2,5 раза прочнее;

– в быту. Углеродное волокно и композиционные материалы интенсивно входят в привычный мир каждого человека. Из них создаются многие товары народного потребления: предметы интерьера, детали бытовых приборов, спортивная экипировка и инвентарь, детали ЭВМ и многое другое.

карбоновая углеродная ткань
применение купить кабель нагревательное однонаправленное углеродное волокно производство в россии цена обогрев для обогрева инкубатора производитель из пропиленового волокна применение свойства карбон углеткань
производство оборудование изготовление технология получение пленка теплый пол сетка велосипед картридж ммв трубка стоимость автомобили удочка греющий нагревательный кабель из сырье для углеродного волокна в россии купить нагреватель
качество прочность использование композиционные материалы на основе оборудование для производства углеродных волокон ткань
усиление нить углеродным волокном
как клеить пластик нагревательный элемент углеродное волокно купить украина в москве обогрев киев
активированные углеродные волокна 3932
углеродное волокно что это производство Россия купить в москве для обогрева усиление ткань материал кабель получение производство теплый пол свойства пропитка применение нить композит карбон удочка технология велосипед пленка качество

Похожие записи:

Цена и размеры поликорбанатового листа

Эмаль ПФ-133: технические характеристики и ГОСТ, плотность материала, сертификат соответствия эмали, расход краски на 1 м2

Цвета натяжных потолков (58 фото): цветные потолочные покрытия, изделия разных расцветок в интерьере, цветовая гамма

Электронная крышка-биде для унитаза: функции, цены, установка