Бывает ли цветной карбон?

И всё-таки он существует! ©

Можно ли из дорогого черного материала (интересно, о каком речь?..) создать оригинальное цветное изделие?

Конечно, можно! Ведь на помощь завсегда готова подоспеть синяя изолента, которой можно обмотать любое готовое творение и таким образом получить изделие желаемой синевы. Если же эстетические воззрения и имеющиеся ресурсы требуют лучшего, то всегда можно залить всё красной эмалевой краской с чердака или, на худой конец, аккуратно покрыть супругиным лаком для ногтей.

Казалось бы, варианты действительно оригинальные и безумные до гротеска. Но не является ли подобным безумием, и сама идея придавать стильному, элегантному, а главное, показательному черному цвету карбона какой-то другой оттенок?

Может, и является, но, судя по запросам пользователей, безумие это охватило многих. Поэтому лучше последовательно разобраться с тем, почему углепластик черный и что всё-таки можно сделать, чтобы получить цветной карбон.

Почему карбон черный?

Такой вопрос, как правило, задают лишь те, кто впервые сталкивается с углепластиком. Действительно, почему бы не создать синий или, например, красный карбон — то-то «Формула-1» была бы рада! Забегая вперед, можно сказать, что создать такой углепластик действительно возможно, но для этого производителю нужно будет приложить немало усилий, а заказчику — средств. Потому что по природе своей карбон — это углерод. И углерод, конечно, может быть во многих аллотропных модификациях — в виде угля и сажи, графита и графена, алмаза и карбина. И алмазы, конечно, могут быть многих цветов и оттенков. Но если б речь сейчас шла об алмазах, то это была бы совсем другая история. А готовые волокна углерода в первоначальном своем виде могут быть только черными. Поэтому самое правильное, что можно делать с изделием из карбона — это пользоваться им, любуясь глянцевым рисунком плетения, который как бы намекает, что рассматривается прочное, надежное и легкое изделие из современного и дорогого материала.

Почему же эта модификация представлена именно черным цветом?

На самом деле она тут ни при чем. Доминирующую роль здесь играет технология.

Как известно, само волокно, которое в процессе обработки становится углепластиком, производится на основе полимеров самых разных типов. В основном это или PAN (полиакрилонитрил), или пек (pek с голландского — смола).

Использование полиакрилонитрила

И тут можно было бы радостно подумать: так вот откуда берется черный цвет — из исходного материала. Однако ПАН сам по себе имеет белый цвет!

Почему же не получается белый карбон?

Дело в том, что перед тем как превратиться в классический углепластик, из полиакрилонитрила изготавливается волокно, основой которого будет нить или жгут. Число нитей в волокне обычно находится в диапазоне 1 000–10 000. Если же это жгут, то число нитей намного больше. После того, как получено это волокно, оно подвергается суровой термической обработке. Воздух вокруг него на первоначальном этапе прогревается примерно до 300 градусов Цельсия (но не ниже 200). Именно на этой стадии волокно и приобретает черный цвет.

Следует отметить, что прогревается оно вовсе не для получения фирменного оттенка — это скорее побочный результат. Просто именно благодаря данному этапу производства волокно приобретает важное качество термоустойчивости.

Применение пека

А как же пек? Есть ведь вариант производства и из этой смолы. На самом деле производство из пека точно такое же по своей технологии. Только при той же температуре определяются (устанавливаются) показатели не термоустойчивости, а неплавкости — вот и всё. Но побочный эффект в виде классического смоляного цвета тоже приобретается.

А далее волокно прогревается и до более высоких температур, величина которых позволяет по-разному управлять процессом их окисления, что в конечном счете приводит к получению углеволокна либо графитизированного, либо карбонизированного типа.

Какие могут быть методы создания цветного карбона?

После знакомства с описанной выше технологией изготовления композитов можно понять, что оригинальный углепластик имеет исключительно черный цвет. А, следуя законам логики, можно даже сделать вывод, что нельзя из черного материала получить цветное изделие.

Однако надежда у тех [странных людей], кто очень хочет цветной карбон, всё же есть. Ведь из уже сделанного вывода можно вывести и следствие: если нельзя изменить цвет углеродных нитей, то, может быть, возможно изменить оттенок других ингредиентов, из которых состоит карбон, — например, компауда?..

Можно. Но желаемого результата вы вряд ли добьетесь. Потому что добавление любого красящего элемента к связующему негативно влияет на качество углепластика — это обусловлено несколькими нюансами, основные из которых технологические. Ведь классический карбон — это углеродные волокна, размещенные особым образом друг относительно друга и пропитанные компаудом, специальная матрица которого надежно защищает эти самые волокна от воздействий окружающего жестокого мира.

Так что же делать???

Следовать той же логике и вспомнить о других составляющих углепластика.

Подмешивание к лаку разноцветных частиц

Итак, методом исключения остается лишь лак — самое последнее вещество, которое наносится на изделие из карбона и которое по большому счету не является составной частью углепластика, но выступает неотъемлемым его элементом. Вот к нему-то и можно подмешивать различные вещества для придания карбону разных оттенков. В роли таких цветных добавок могут выступать блестки, специальная мелкая крошка (порошок) или, собственно, краситель.

На сегодняшний день наиболее красивым и популярным решением стало добавление к лаку перламутра. Это позволяет получить необычный оттенок и вместе с тем сохранить видимую глазу характерную структуру углепластика.

То есть преимущества такого способа просты:

• сберегаются все прочностные свойства композита;

• сохраняется структура, которой славится карбон;

• имеется возможность придать карбоновому изделию более красивый и интересный оттенок, что позволяет подчеркнуть его индивидуальность.

А недостаток таков:

• если переусердствовать с добавлением цветных элементов, то, хотя качества углепластика и сохранятся, его характерная структура перестанет бросаться в глаза. Поэтому если есть желание продемонстрировать всем наличие такого дорогого материала, то вариант с красителями, вероятнее всего, не подойдет.

Вплетение в карбоновые волокна цветных нитей

После такого замечательного метода с подмешиванием цветных ингредиентов к ингредиентам карбона, может возникнуть закономерный вопрос: а что же сами волокна? К ним можно добавлять разноцветные элементы?

Да! И восклицательный знак тут неспроста. Потому что способов для этого есть целых два.

И первый таков: вплести в углеволокно нити из арамида или стекловолокна нужной окраски. И не только таковых.

Например, одним из наиболее крутых вариантов сегодня стало вплетение в углеволокно нитей золота — кстати, это как раз достойная партия для углерода.

Преимущества такого способа в следующем:

• сохраняется фирменная текстура углепластика. Особенно эффектно она смотрится на солнце;

• цвет остается глубоким, со временем не теряет своей яркости.

Но есть тут и недостаток:

• снижение прочности итогового изделия — ведь только «неразбавленное» углеволокно демонстрирует высочайшие прочностные характеристики. Чем меньше в процентном соотношении будет в нем карбона (то есть чем больше красоты или цвета), тем ниже будет его показатель прочности. Правда, это не особо ощутимо, но из педантичности лучше учитывать

Смешивание карбоновых волокон с разноцветными

Второе решение связано не с вплетением посторонних волокон в углеродные, а с хаотичным их смешением — и просвещенные читатели сразу могут догадаться, что это возможно только при технологии кованного карбона.

А непросвещенным следует знать, что в этом случае смолой заливается не цельное полотно углеткани, а груды коротких нитей углеволокна. При заливке они размещаются случайным образом, формируя характерный рисунок, который никогда не повторяется.

В данном случае получить цветной углепластик можно, подмешав к карбоновым волокна другие, после чего пропитать всё смолой, поместить полученную массу в горячую пресс-форму, сжать под высоким давлением, нагреть — и дело сделано! И на всё это уйдет каких-то несколько минут, в то время как изготовление изделий из карбона посредством других технологий — например, автоклавирования — потребует нескольких часов.

В общем, преимущество способа очевидно:

• простота в изготовлении — штамповка деталей из цветного кованного углепластика не занимает слишком много времени и сил.

Недостаток тут тот же, что и у предыдущего варианта, но и не только:

• снижение прочностных показателей. Как и в случае с аккуратным вплетением инородных нитей, примешивание иных нитей к кованному композиту, безусловно, несколько снизит его прочность. Но, в отличие от прошлого варианта, тут есть одно большое «НО». Дело в том, что сам кованный карбон по прочности превосходит обычный. Поэтому добавление к нему посторонних волокон уменьшит прочность лишь до уровня обычного углепластика — то есть изделие будет радовать обладателей и неповторимой красотой, и вполне высокой прочностью;

• необходимо также учитывать, что такой способ подходит лишь для массового производства, так как здесь требуется специальное оснащение. Так что, если речь идет о каких-то сложных деталях, то без опыта и тщательного анализа не обойтись, иначе есть высокий риск получить в итоге никому не нужный брак в большом количестве.

Наружное нанесение красителя

Если приоритетом является сугубо долговечность и прочность, то вполне применимы и те варианты, что были изложены в самом начале, — в частности, покраска. После всего вышеперечисленного это может показаться уже не таким безумным, особенно если для ее реализации использовать не бытовые средства, а специальные красители. Например, велосипедисты иногда сами красят карбоновые рамы своих байков, потому что для них неважно, какой цвет будет исходным — важен конечный оттенок и изначальная прочность.

Преимущество тут понятно:

• сохраняется прочность и долговечность, присущие углепластику.

Недостаток, собственно, тоже:

• слишком толстый слой наружного нанесения приводит к потере или к снижению видимости характерного рисунка карбона.

Применение имитации карбона (пленки)

Конечно, в контексте цветного карбона никак нельзя не вспомнить о «карбоновой» пленке, которая представляет из себя виниловое рельефное покрытие. Нельзя не вспомнить не только потому, что именно она бывает всех цветов радуги, но и потому что это изделие почти такое же абсурдное, как и сама идея цветного углепластика. Если же отбросить эмоции и рассуждать по существу, то следует признать, что в этом случае полет фантазии ничем не ограничивается — пленка, имитирующая карбон, представлена в широкой цветовой палитре.

Конечно, о прочности и других выдающихся характеристиках композита в этом случае можно забыть (лучше даже забыть о здравом смысле и совести) — во главе угла будет исключительно красивая картинка. Этой картинкой можно оклеить, например, весь автомобиль, чтобы показать свое богатство (но не вкус!). Правда, у тех, кто знает стоимость подлинного карбона, возникнут оправданные сомнения. Также не следует забывать, что чем выше качество имитации, тем сложнее технология создания и, соответственно, цена такой пленки.

Преимущества такого «цветного карбона» известны:

• доступная стоимость;

• богатая цветовая палитра.

Недостатки же вопиющи:

• полное отсутствие выдающихся свойств углепластика. Такой вариант нацелен исключительно на создание внешнего лоска, который, к тому же, будет оценен лишь в кругах несведущих лиц;

• необходимость бережного обращения. Например, если обклеенный такой пленкой автомобиль пригнать на автомойку, то следует заранее предупредить обслуживающий персонал о факте имитации, иначе излишний напор струи или неверный угол ее наклона смогут привести к отслоению и повреждению этого карбонового муляжа.

Так что всем желающим сэкономить стоит задуматься над окончательным результатом и всё-таки сделать выбор в пользу ламинации настоящим карбоном. Пусть его будет немного — но так он будет смотреться еще выигрышней и эффект использования будет более действенным.

Какого же цвета заказать карбон?

Черного.

Если этого ответа недостаточно, то лучше перечитать статью и осознать наконец, что да, цветной карбон действительно можно создать, но, какой бы ни был использован для этого метод, в конечном итоге это всё равно будет уже не чистокровный углекомпозит. Потому что оригинальный углепластик… Всегда. Только. Черный.

На этом всё.

С любовью к своим читателям и заказчикам,
компания Carbon Composites