Ogniotrwałe materiały kompozytowe
Materiały kompozytowe, wzmocnione włóknem węglowym lub szklanym w matrycy z żywicy organicznej, są znaną technologią produkcji lekkich struktur w przemyśle lotniczym i astronautycznym i innych sektorach transportowych. Jednakże w przypadku pożaru ulegają one rozkładowi, generując dym, toksyczne związki chemiczne i ciepło. W ramach finansowanego przez UE projektu FIRE-RESIST (Developing novel fire-resistant high performance composites) opracowano rozwiązania pozwalające poprawić ich osiągi w przypadku kontaktu z ogniem. Konsorcjum projektu składające się z 18 partnerów dysponuje doświadczeniem w branży lotniczej, kolejowej i morskiej, a także zna wymagania tych sektorów. Prace przeprowadzone w ramach projektu obejmowały badania podstawowe pozwalające lepiej zrozumieć osiągi materiałów kompozytowych w warunkach wysokiej temperatury. Łącznie zoptymalizowano sześć nowych kompozytów polimerowych, w tym żywicę furanową połączoną z aglomeratem korkowym. Materiał ten, przeznaczony do pokrycia ścian, sufitów i podłóg, spełnił wymagania w zakresie ogniotrwałości. Poza ogniotrwałymi żywicami polimerowymi, przyjrzano się także nowym formom użytkowym materiałów kompozytowych na bazie wielowarstwowych laminatów metalowych oraz na technologii łączenia. Łączenie to polega na tworzeniu mat wzmocnionych mieszaniną włókien szklanych i polimerowych. Następnie taka mata umieszczana jest w formie i poddana działaniu ciśnienia i ciepła. Najbardziej obiecujące nowe materiały wykorzystano w komponentach w ramach analiz przypadków, zaprojektowano i zbudowano prototypy do zastosowania w przemyśle kolejowym, lotniczym i morskim. Komponenty te poddano testom ogniowym, a wydajność materiałów opracowanym w projekcie FIRE-RESIST zwalidowano. Zachowanie elementów konstrukcyjnych pod wpływem ognia przeanalizowano, biorąc pod uwagę wymianę ciepła i odchylenie, a także wytrzymałość na obciążenie cieplne. Badacze opracowali także specjalne ramy do symulacji liczbowych na polimerowych materiałach kompozytowych i analizy termomechanicznej. W ramach symulacji liczbowych połączono modelowanie ognia, płomieni i promieniowania cieplnego techniką obliczeniowej dynamiki płynów z analizą elementów skończonych reakcji strukturalnych. Starając się ulepszyć ogniotrwałość materiałów kompozytowych bez szkody dla ich właściwości konstrukcyjnych, zespół FIRE-RESIST wniósł cenny wkład w zwiększenie bezpieczeństwa pasażerów. Oczekuje się ponadto, że nowa technologia zmniejszy zużycie paliwa i emisji dwutlenku węgla, zwiększając przy tym konkurencyjność przemysłu europejskiego.
Słowa kluczowe
Ogniotrwały, kompozyty polimerowe, transport, żywica furanowa, laminaty metalowe, wzmocnienie włóknem