Materiale compozite utilizate în confecționarea încălțămintei

Introducere

În general, materialele composite sunt amestecuri de două sau mai multe componenete, ale căror proprietăţi se completează reciproc, rezultînd un material cu proprietăţi superioare celor specific fiecărui component.

Desi sunt prezentate ca о noutate in lumea industrială, prin integrarea lor în diverse pro-duse finite sau semifabricate si aportul pe care il aduc la înbunatatirea anumitor proprietati, mate-rialele compozite sunt departe de a fi numite о noua inventie. Dimpotriva , conform definitiei, pu tem spune ca avem de-a face cu cele mai vechi materiale descoperite de om. Spre exemplu pri-mele caramizi facute din lut si paie, mixate si apoi uscate, formeaza un material compozit. Lem-nul este un exemplu de compozit natural ce se potriveşte foarte bine definitiei în termeni largi a compozitelor. Lemnul este о combinatie a fibrelor de celuloza si lignina. Fibrele de celuloza asi-gura resistenta iar lignina reprezinta liantul care leaga si stabilizeaza fibrele.

De-a lungul timpului compozitele au atras atentia multor grupuri de cercetatori din Tntreaga lume, fiind foarte des utilizate in mai toate ramurile industries acest lucru coroborat cu diversitatea extrem de mare de materiale a atras dupa sine si un numar mare de definitii care reflecta mai mult sau mai putin natura unui compozit.

Dintre toate variantele, in timp, o serie de structuri au ramas general valabile si le propun in lucrarea de fata.

• Def. dupa Larousse: Un material compozit este un material compus din mai multe mate-riale de naturi si compozitii diferite, ce are proprietati si caracteristici specifice.

• Def. in 3 puncte:

Materialul compozit consta din 2 sau mai multe materiale distincte din punct de vedere fizic.

Materialul compozit se realizeaza prin amestecarea componentelor individuale astfel incat dispersarea unui material in celalalt se poate face controlat pentru a obtine proprietati optime.

Materialul compozit are proprietati unice si mult mai bune decat componentele individu-ale.[1]

Raspandirea la nivel mondial a materialelor compozite, varietatea acestora, şi im-portanta lor pentru tot ceea ce inseamnă domeniul industriei fie aceasta uşoara, aeronautica, constructii militare, civile şi a.m.d. determina practic imposibilitatea de a acoperi într-un sin-gur document tot ceea ce se poate spune despre acest suport şi totodată, rampa de lansare pen-tru tehnologia viitorului. Totuşi la nivel national studiul compozitelor şi implicarea lor efectiva în procesele industriale, putem spune, ca este ре о panta ascendenta. In anumite circum-stante însă, cum ar fi materialele compozite utilizate in domeniul constructiilor civile, Romania, reprezinta un punct forte in studiul şi analiza aprofundata a acestor materiale la nivel universitar european.

1. Cum sau cine a descoperit compozitele. Şi raspîndirea la nivel global

Desi sunt prezentate ca o noutate in lumea industrial, prin integrarea lor in diverse produse finite sau semifabricate si aportul pe care il aduc la inbunatatirea anumitor proprietati, materialele compozite sunt departe de a fi numite o noua inventie. Dimpotriva , conform definitiei, putem spune ca avem de-a face cu cele mai vechi materiale descoperite de om. Spre exemplu primele caramizi facute din lut si paie, mixate si apoi uscate, formeaza un material compozit. Lemnul este un exemplu de compozit natural ce se potrive§te foarte bine definitiei in termeni largi a compozitelor.

Lemnul este o combinatie a fibrelor de celuloza si lignina. Fibrele de celuloza asigura resistenta iar lignina reprezinta liantul care leaga si stabilizeaza fibrele.[2]

Asadar putem afirma fara sa gresim ca materialele compozite stau la baza primelor sisteme de dezvoltare concepute de oameni. Fireste ca rolul compozitelor nu s-a oprit aici; permanenta aparitie de noi materiale cu proprietati mecanofizice din ce in ce mai spectaculoase a dus in timp la aparitia unor noi sisteme compozite care, odata cu trecerea timpului, au acaparat practic o serie de ramuri ale industriei. In domeniul aeronauticii, spre exemplu, dorinta de a obtine aparate de zbor cat mai usoare pentru a le asigura o autonomie de zbor cat mai mare dar in acelasi timp sa posede o rezistenta net superioara materialelor clasice, a dus in cele din urma la

incorporarea unui numar mare de tipuri de compozite in structura unui aparat de zbor.

Industria aeronautica a deschis practic drumul catre utilizarea compozitelor; si trebuie mentionat ca acest lucru s-a facut intr-o perioada de timp in care pretul acestor materiale era prohibitiv, lucru datorat in special pretului materiei prime si costului crescut al proceselor de fabricatie.

Pe masura ce noi grupuri de cercetare din diverse tari si-au indreptat atentia spre aceste noi materiale, au fost descoperite noi metode de obtinere alternative pentru compozite, metode care evident aveau un pret de cost mult mai redus erau concepute pentru a penetrea sistemele industriale si pentru a se integra nestingherite in cadrul fuxurilor tehnologice.

Toate aceste elemente, totalizate, au dus la aparitia diverselor materiale compozite in structura mult mai multor produse si implicit au fost utilizate in industrii din ce in ce mai diverse cum ar fi : industria constructoare de masini, industria textila s.a.m.d. Nu in cele din urma compozitele s-au impus si in medicina - laboratoarele stomatologice fiind cele care la ora actuala utilizeaza din plin astfel de materiale.Din punct de vedere cronologic evolutia materialelor se poate esalona ca in figura 1

Fie ca este vorba de caramizile compuse din paie si argila sau de ciment (foarte utilizat inca de la inceputurile imperiului roman) se distinge clar ca in componenta unui material compozit se vor regasi in permanenta doua sau mai multe materiale distincte. Avand in vedere rolul functional al fiecarei grupe de materiale constituentii unui compozit se pot cataloga in doua categorii: matricea si ranforsantui.

Matricea este componenta cu caracter continuu pe cand ranforsantui are caracter discontinuu dar este mai rezistent.

Acest punct de vedere corecteaza practic acceptiunea comuna - dar gresita - prin care matricea este componenta care confera rezistenta (eroare eel mai des intalnita cazul analizei betonului armat). Practic lucrurile sunt tocmai invers. Intr-un compozit rolul matricei este acela de a prelua si redistribui intr-un mod precalculat fortele asupra ranforsantului, acesta din urma preluand practic intraga incarcatura.

Acest lucru este foarte important deoarece sunt o serie de tipuri diferite de matrici care pot fi combinate in diverse moduri pentru a produce proprietatile dorite.

Studiul materialelor compozite a inceput sa se concretizeze ca subramura a stiinteloringineresti din 1939 cand Gordon si De Bryne au inclus fibre de in in rasina fenolica pentru a obtine GORDONAEROLITE o alternativa la aliajele din aluminiu. Ulterior intre 1942 - 1943 rasinile poliesterice au intalnit fibra de sticla, combinatie din care au rezultat materialele utilizate pentru a crea ecranele transparente ale radarelor. In 1966 au fost descoperite fibrele de Bor cu aplicatii in compozite de tipul Bor - Aluminiu sau B- epoxi pentru avioane militare si civile, biciclete cu greutate redusa (40%) si B-epoxi pentru fabricarea unditelor. In 1968 sunt introduse fibrele de carbon, in 1972 fibrele aramidice

iar in 1976 fibrele polietilenice iar din anul 2000 se inregistreaza la nivel global o productie de 60 milioane tone de materiale compozite. Spre exemplu naveta Apollo 11 era constituita in proportie de 75% din materiale compozite iar Discovery in proportie de 87%.[3]