В течение долгого времени укрепленный волокнами натуральный камень предлагался для кухонных столешниц, отделки лифтов или роскошных ванных. Однако, последние исследования Мюнхенской компании TechnoCarbon расширяют спектр применений и могут сделать из натурального камня безвредный для окружающей среды строительный материал.
В течение последнего десятилетия инженер-электрик Колджи Кюз, его брат мраморщик Бьерн, и инженер, специализирующийся на пластмассе Зигфрид работали над чем-то абсолютно новым: натуральный камень как замена для алюминия? Натуральный камень вместо железобетона? Натуральный камень как альтернатива стальным ламинированным болтам в грузовиках? Натуральный камень как часть крыльев самолета или вертолетных роторов?
По сравнению с этим супертонкие кухонные столешницы с невидимыми накладками или подогреваемые стены в ванной, кажутся, довольно нормальными. Эти идеи, которые были предложены на выставках Materialica, EuroLite o Stone+tec, могут показаться довольно дерзкими, но они являются определенно не сумасшедшими. Они всего лишь инновационные. Укрепление материалов углеродным волокном было известно долгое время. Легкие и прочные рамы велосипеда, детали автомобилей, укрепление бетонных элементов в постройках, так же как укрепление тонких плит из натурального камня и т.д. связаны с этим материалом.
Высокая прочность на сжатие и давление
Каковы преимущества комбинации естественного камня и углеродистого волокна? Объяснение очень простое: камень с углеволокном обладает лучшими свойствами, поскольку натуральный камень очень устойчив под давлением, а углеродистое волокно гарантирует огромный предел прочности при натяжении. Если камень растягивают, а потом соединяется эпоксидной смолой, на него можно опирать тяжести или делать формы с невероятной степенью ломкости.
Секрет запатентованного метода состоит в том, что сжимается только камень, в то время как тяговая сила поглощается углеродистой тканью почти без растяжения. Это можно увидеть на примере гранитной плиты толщиной в 3 мм, размером 3,5 м2, укрепленной с нижней стороны. Если два человека поднимут ее, она прогнется на 30 см, но не сломается. Но если ее перевернуть, она тут же расколется.
На этом м строится вторая инновационная идея Кюза и его колле: что если покрыть обе стороны камня этими волокнами - получится строительный материал легкий и прочный, который расходует намного меньше энергии во время производств, чем сталь, алюминий и бетон, и, кроме того, предлагает множество технологических преимуществ, которые не были известны до сих пор.
Пространственная легкость и стабильность
Существуют дополнительные преимущества: удельный вес гранита соответствует удельному весу алюминия (трудно поверить, но это факт), но его реальный вес составляет лишь одну треть от веса стали. Это означает, что камень легче! Однако, способность выдерживать давление у гранита так же высока, как у стали и в четыре раза выше возможностей обычного строительного бетона.
Есть еще преимущества, связанные с температурой расширения натурального камня (которая низка, в любом случае) она компенсируется продольным расширением углеродистого волокна при отрицательной температуре. Она сжимается в длину, когда температура поднимается, но становится более широкой. Это означает, что камень, укрепленный углеволокном, можно изготавливать таким образом, что он не будет менять своих свойств при изменениях температуры, а это огромное преимущество по сравнению с металлом.
Эластичность и поглощение ударов
Конкретные особенности может определять выбор натурального камня (например, различия между гранитом и гнейсом значительны), и выравнивание углеродистого волокна. Чем больше волокно выровнено в продольном направлении строительного элемента, тем менее гибким он становится. И наоборот: если волокно выровнено по диагонали к оси строительного элемента, он становится более мягким и более эластичным. Именно так эластичность может быть приспособлена к большому диапазону применений, так же как соотношение камень – углеродистое волокно. Самое удивительное то, что можно избежать постоянного прогиба – как только груз удален, строительный элемент возвращается в его изначальную форму.
В то же самое время камень с углеволокном не показывает усталости: после миллиона постановок и снятий груза никакие структурные изменения испытательных элементов не были замечены или измерены.
Кроме того, камень с углеволокном гарантирует линейное поглощение удара. Это означает, что материал прекращает колебаться после воздействия, тогда как металлические структуры имеют тенденцию колебаться в течение долгого времени, и эта вибрация может, даже, расти при неблагоприятных условиях (частота резонанса) и вызвать саморазрушение. В настоящее время это может быть устранено при помощи сложных инженерных приборов, но в будущем этого можно будет полностью избежать при помощи камня с углеродистым волокном. В первую очередь это будет внедрено в сверхточное положение деталей станков.
Гибкость и уважение к окружающей среде
Посредством камня с углеволокном могут быть изготовлены строительные элементы и поддерживающие структуры, которые будут гибкими и одновременно стойкими к давлению, легкими и устойчивыми к выкручиванию, поглощающими вибрацию и резистентными к усталости, а также не подверженными химической коррозии. Также, строительные конструкции из этого материала можно сверлить и пилить при помощи техник, обычно применяемых в каменной промышленности, их можно будет соединять болтами и даже склеивать.
Если Вы открыты для возможностей, предлагаемых камнем с углеволокном, то у Вас скоро будут еще идеи: балки из такого материала могли бы полностью заменить стальные структуры или даже железобетон. Можно будет стоить сейсмостойкие здания, легкие крыши без дорогостоящей системы контроля колебаний. Крупный производитель солнечных ячеек заинтересовался заменой алюминиевых структур и стали менее проблематичным материалом.
Автомобильные корпуса были бы намного легче и более безопасными в случае несчастных случаев, если бы их делали из камня с углеволокном. В случае с кораблестроением этот материал объединил бы в себе высокое сопротивление к скручиванию с большой устойчивостью к ломке. В области машиностроения, где вибрация является большой проблемой, можно было бы производить детали прочные, стойкие к усталости и поглощающие вибраций. Это было бы очень важно для режущих станков и тяжелых ручных машин, которые много двигаются для производства продукции в больших количествах. Тонкие "листы", укрепленные с обеих сторон, уже используются как полуфабрикаты в легких постройках для машиностроения. Отсюда недалеко уже до использования подобного материала в роторах ветряных электростанций или крыльях самолета, поскольку они требуют высокой силы и упругости, малого веса и высокого поглощения вибрации, а так же чрезвычайно высокого сопротивления усталости – всем этим требованиям отвечает камень с углеволокном. Все это отвечает и другому требованию, которое является самым важным для Кюза: это сырье может быть получено и обработано, не нанося вреда окружающей среде и потребляя значительно меньше энергии, чем производство стали, алюминия и бетона. К тому же, сталь и алюминий теперь в дефиците и поэтому становятся все более дорогими.
Преимущества в классических применениях
Даже в классических применениях натурального камня существуют старые и новые идеи, как уже упоминалось, гранит, укрепленный углеволокном, толщиной 10 мм используется для кухонных столешниц, поверхностей встроенных электроплит или охлаждающих агломератов, как это было сделано, например, в гостинице Mariott в Париже, Цюрихе и Пилсене, где сочетается классическая красота натурального камня с современной техникой. У тех, кто может себе это позволить (такие изделия все еще производятся вручную, как опытные образцы, и поэтому весьма дороги) может быть изумительная плита с гранитной столешницей, на котором можно пожарить яичницу, как может показаться, «в любом месте» .
На выставке Stone+tec на стенде Rossittis была представлена ванная, с элементами из бразильского гранита со стекловолокном толщиной всего лишь 3 мм. С обратной стороны камня с углеволокном тонкое греющее покрытие 0.1 мм , который способное нагреть каменную поверхность до 26°C за 90 секунд. Этот метод нагревания является энергосберегающим, хотя и работает от электричества, так как он нагревается мгновенно и подключается к питанию только пока это необходимо. Из облицовочных материалов, которые не изгибаются во влажном состоянии, можно изготавливать предметы для любого использования в интерьере, уже есть планы по изготовлению садовой мебели стойкой к непогоде.
Возможности для каменной промышленности
В настоящее время, отдельные работы: калибровка, покрытие, отделение, размол и полировка так же как гидрорезка и отделка плит производятся в таких компаниях, как Grein, Becke, Augst, Tabarelli или Udo Huber в разных местах и поэтому весьма сложны. Именно поэтому запланированная сборка первой интегрированной поточной линии так важна, к тому же надо следовать другим технологическим путем.
Сотрудничество приветствуется. Наш девиз - "проект по требованию". Идея состоит в том, чтобы дать компаниям возможность открыть новые бизнес сегменты с помощью камня с углеволокном и развить собственные идеи для новых продуктов в сотрудничестве с TechnoCarbon. Могут возникнуть совершенно новые области применения, а также клиенты для каменной промышленности. Также, поскольку развитие этой инновации только начинается, необходимо изучить, какой вид камня больше подходит для того или иного применения.
Механики, строительные инженеры и архитекторы должны познакомиться с этим материалом и развить полностью новые проекты. Долгосрочное тестирование и практический опыт покажут не только новые возможности этого материала, но и его пределы. Необходимо просить разрешения на внедрение у строительных чиновников, также должны предоставляться требуемые свидетельства. Все это будет возможно в относительно короткий промежуток времени, только если новые партнеры и инвесторы из других отраслей промышленности присоединятся и помогут поддержать дальнейшее развитие и практическую реализацию, о чем и мечтают Кюз и его десять партнеров.
Возможности для климата
Торговая марка “CFSinside”- и есть цель компании(камень внутри). Однажды, камень, покрытый углеволокном, который продвигает компания TechnoCarbon, станет универсальным легким строительным материалом, уменьшающим эмиссию CO2 в нашу атмосферу, который будет применяться почти во всех областях жизни, так же как процессоры Интел стоят внутри каждого компьютера. “Как утверждает известный немецкий исследователь климата, мы должны уменьшить эмиссию CO2 в течение 100 лет менее чем на 20 % фактического значения, если мы хотим хоть на какую-то долю контролировать изменения климата ”, говорит Кюз с тревогой, но одновременно и с надеждой . “Это - амбициозная цель особенно для промышленно развитых стран, и камень с углеволокном мог бы поспособствовать значительно для достижения этой цели”. Поэтому мы пытаемся сделать его доступным во всем мире как можно быстрее и разработать продвижение этой идеи легким и дешевым насколько возможно. “Если возможно уменьшить использование стали и алюминия, сильно сократится расход энергии. Кроме того, камень с углеволокном предлагает широкий диапазон отдельных продуктов, которые могут быть произведены вручную, таким образом, создавая и гарантируя рабочие места. С другой стороны, массовые продукты, например, для машиностроения могут быть произведены более дешево в полностью автоматизированных поточных линиях, так, чтобы камень с углеволокном мог доказать свои экологические и технологические преимущества в большом масштабе”. Вот некоторые тезисы открытой стратегии Кюза.
В конце концов, не удивительно, что TechnoCarbon принял участие в международной климатологической конференции в Бали в ноябре 2007, представляя свои новаторские идеи высокопоставленным чиновникам со всех континентов. Как утверждает Коля Кюз, особенно так называемый "третий мир" проявлял максимальный интерес к новому материалу, потому что технологическое развитие этих стран находится под большим давлением из-за нехватки стали и алюминия, которые очень дороги.
Наконец, была основана новая организация: GRANIDUS (Гранит для Индустриального Использования) Он является международной ассоциацией, целью которого является, внедрение натурального камня, особенно гранита для международного индустриального использования в различных областях строительства. GRANIDUS - платформа для исследования и продвижения новых материалов с нейтральным CO2, основанных на натуральном камне (для получения дополнительной информации пройдите по ссылке: www.granidus.eu)
Технологии TechnoCarbon GbR,
D - 81925 München.
телефон 0049 89 929 54 22
www.technocarbon.com - kk@technocarbon.de
