Карбон (от англ. carbon — углерод) — это полимерный материал с композитным составом, изготовленный из переплетенных нитей углеродного волокна (сarbon fibers). Эти нити изготавливаются с использованием эпоксидных смол. Средняя плотность материала от 1450 кг/м³ до 2000 кг/м³. Главным отличием карбона от других полимеров применяемых при изготовлении ножей является очень небольшой вес. Именно вес в совокупности с исключительной прочностью дает карбону преимущество перед другими материалами рукояток: полимером G10, микартой, пластиком FRN и т.д. При этом по удельным характеристикам прочности карбон превосходит конструкционные стали. Основными качествами карбона являются: высокая прочность на разрыв, стойкость к высоким температурам, агрессивным средам, незначительное расширение при нагреве, высокая электропроводимость. Также важной чертой карбона является его естественный, получаемый при производстве черный цвет, который придает ему благородный и элитарный внешний вид.
Источник фото: https://ua-marine.com.ua/katalog/tkani-i-vinili-vyva/vinili-vyva/carbon-fiber/
Основу материала составляют нити углеродистого волокна, средней толщиной 0,005-0,010 мм в диаметре. Углеродные волокна изготавливаются в результате сложного процесса термообработки. Основное волокно (полиакрил, вискоза) изначально подвергается окислению на воздухе при температуре 250 °C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры (полимеры, макромолекулы которых попарно сшиты регулярными химическими связями). Затем происходит карбонизация (процесс обогащения нитей углеродом), который проходит при нагреве волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур (аллотропных модификаций углерода). Процесс термической обработки заканчивается графитизацией (образованием графита в материалах, в которых углерод содержится в растворенном состоянии или в виде карбидов), она проходит при температуре 1600-3000 °C, в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %. Помимо обычных органических волокон, для получения нитей углерода могут быть использованы специальные волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных и нефтяных пеков.
Источник фото: http://surl.li/wdqi
Углеродные ткани в свою очередь получают путем плетения нитей или лент. При производстве этих нитей за основу взят углеродный ровинг - жгут из тонких непрерывных нитей углеродного волокна толщиной от 3-х микрон, образованных атомами углерода. После переплетения они составляют каркас углепластика. Количество углеродного волокна в нити оценивается числом «К» — количеством тысяч элементарных углеродных волокон. Самое тонкое и самое дорогое углеродное волокно — 1К, наиболее распространенное углеродное волокно 3К, существуют также нити из углеродного волокна с К = 6, 12, 24, 48.
Ткань, изготовленная из нитей, может иметь разнообразный рисунок плетения (ёлочка, рогожа, саржевое плетение и др.). Для придания ещё большей прочности ткани, нити углерода кладут слоями, каждый раз меняя угол направления плетения. Слои скрепляются с помощью эпоксидных смол. Такая структура карбона дает возможность армировать волокно дополнительными элементами, упрочняющими его структуру и придающими ему разные цвета и фактуру поверхности. Этими материалами могут быть различные нити, блестки, полимерные материалы разных цветов.
Источник фото: https://compoly.ru/produktsiya/uglerodnye-pan-materialy/uglerodnaya-tkan.html
Основными методами изготовления карбоновых пластин являются:
Прессование, при котором ткань выстилается в форму, предварительно смазанную так называемым антиадгезивом, предназначенным для уменьшения сцепления поверхностей друг с другом. Им может быть мыло, воск и т.д. Затем ткань пропитывается смолой, а ее излишки удаляются в вакууме (вакуум-формование) или под давлением. После полимеризации смолы изделие приобретает законченный вид.
Вакуумная инфузия, позволяет создавать ламинатный пакет наложением слоев ткани друг на друга и под слои подается вакуумное разряжение. Затем через клапан подается связующие вещество и под действием вакуума оно заполняет пустоты и пропитывает углеродную ткань.
Вакуумное формование, представляет собой склеивание слоев при высоких температурах и затем воздействие вакуумом для формирования объема изделия. Этот способ является одним из самых дешевых.
Метод намотки, который заключается в наматывании пропитанного ровинга на предварительно подготовленную форму. После намотки нужного числа слоев, форма с намотанной тканью помещается в нагревательную печь и полимеризуется.
Метод SMC/BMC заключается в помещении ткани в пресс-форму, нагретую до рабочей температуры. Пресс-форма смыкается, в результате чего под давлением материал растекается в полости формы и затвердевает. В конце цикла изделие извлекается из пресс-формы, и производится его окончательная механическая обработка и окраска.
Источник фото: https://www.zr.ru/content/news/538358-bmw_vstupajet_v_eru_avtomobilej_iz_karbona/
Карбоновое волокно применяется в различных сферах. В частности, в авиа и ракетостроении, при производстве деталей корпуса автомобилей и мотоциклов, бытовой техники и высокотехнологичных исследовательских приборов. И уже порядка 20 лет карбон широко применяется в изготовлении рукояток ножей среднего и премиального сегмента. При этом на складных ножах карбон может быть как в виде накладок на стальные лайнеры, так и в виде единственного материала рукояти, закрепленного винтами через бонки.
Карбон, идущий на изготовление ножей, помимо своих основных прочностных характеристик, должен иметь еще и достаточно привлекательный внешний вид. Именно этот фактор увеличивает его стоимость, осложняя технологию производства и требуя самых качественных исходных материалов. Для проклейки слоёв используются самые дорогие и качественные смолы, и более дорогое оборудование, в частности химические реакторы (автоклавы). Кроме того, для повышения сцепления с рукой карбон подвергают пескоструйной обработке, что также увеличивает затраты на производство. Необходимо также помнить, что работа с карбоном требует обязательной защиты органов дыхания и специальных помещений с хорошей вентиляцией, и это также ведет к росту цены.
Цветовая палитра и текстура карбона, используемого на ножах, может быть разнообразной. Среди разновидностей карбона применяются:
Мозаичный карбон, который может быть как однотонным, так и разноцветным. Такой карбон применяется для радиусных проставок на ножах со сложными многосекционными рукоятками. В данном карбоне могут применяется несколько технологий окрашивания.
Источник фото:https://drwinter-knives.livejournal.com/285748.html
Мраморный карбон - представляет собой хаотичное сплетение карбоновых нитей, каждая из которых по-разному отражает свет, что дает ему возможность блестеть под разными углами обзора.
Источник фото: https://guns.allzip.org/topic/189/2411436.html
Карбон Lightning Strike («удар молнии») с медной нитью в виде сетки, вплетённой в углеткань по всему её объёму. Внешне аналогичный применяемому в фюзеляжах американских самолетов для защиты от ударов молний. Это тонкий карбон, толщиной 3,2 мм саржевого плетения. Обладает глубоким и ярким рисунком.
Источник фото:http://knife-making.ru/index.php?route=product/product&product_id=1475
Как и любой дорогостоящий, и при этом сложный в изготовлении материал, карбон имеет ряд недостатков. При производстве углепластиков необходимо очень строго выдерживать технологические параметры, при нарушении которых прочностные свойства изделий резко снижаются. Для контроля качества изделий могут применяться ультразвуковая дефектоскопия, рентгеновская и оптическая голография, а также акустический контроль. Без них производитель работает «наощупь» и может не заметить скрытых дефектов. Другим серьёзным недостатком углепластиков является их низкая стойкость по отношению к ударным нагрузкам. Также необходимо помнить, что со временем карбон выцветает и может существенно терять свое главное преимущество – привлекательный внешний вид. Однако несмотря на эти недостатки карбон по праву является премиальным материалом для лучших ножей.
Читайте также:
Киринит на рукоятках ножей
