Visninger: 94 Forfatter: Webstedsredaktør Udgivelsestid: 15-08-2024 Oprindelse: websted
Glasfiber, kulfiber og aramidfiber er alle meget udbredte forstærkningsmaterialer i øjeblikket.
Glasfiber
Kulfiber stof
Aramid(Kevlar®）Stof
Trækstyrke er den maksimale belastning, et materiale kan modstå, før det strækkes. Nogle ikke-skøre materialer deformeres før de går i stykker, men Kevlar ® (aramid) fibre, kulfiber og E-glasfibre er skrøbelige og knækker med lidt deformation. Trækstyrke måles som kraft pr. arealenhed (Pa eller Pascal).
Spænding er kraften og belastning er afbøjningen på grund af stress. Tabellen nedenfor viser en sammenligning af trækstyrken af tre almindeligt anvendte forstærkningsfibre: kulfiber, aramidfiber, glasfiber og epoxyharpiks. Det er værd at bemærke, at disse tal kun er til sammenligning, og de kan variere med fremstillingsprocessen, sammensætningen af epoxyharpiksen, formuleringen af aramiden, forstadiet til kulfiberen osv., og er udtrykt i MPa.
Når man sammenligner tæthederne af de tre materialer, kan der ses betydelige forskelle mellem de tre fibre. Hvis der laves tre prøver af nøjagtig samme størrelse og vægt, bliver det hurtigt tydeligt, at Kevlar®-fibre er meget lettere, hvor kulfibre kommer tæt på andet og E-glasfibre de tungeste. For den samme vægt af komposit kan der derfor opnås højere styrke med kulfiber eller Kevlar®. Med andre ord er enhver struktur lavet af kulfiber eller Kevlar®-kompositter, der kræver en given styrke, mindre eller tyndere end en struktur lavet af glasfiber. Efter at prøver er blevet lavet og testet, vil det vise sig, at glasfiberkompositter vejer næsten dobbelt så meget som Kevlar® eller kulfiberlaminater. Det betyder, at der kan spares meget vægt ved at bruge Kevlar® eller kulfiber. Denne egenskab kaldes styrke-til-vægt-forhold.
Youngs modul er et mål for stivheden af et elastisk materiale og er en måde at beskrive et materiale på. Det er defineret som forholdet mellem enakset (i én retning) spænding og enakset deformation (deformation i samme retning). Youngs modul = stress/strain, hvilket betyder, at materialer med et højt Youngs modul er stivere end dem med et lavt Youngs modul.
Stivheden af kulfiber, Kevlar® og glasfiber varierer betydeligt. Kulfiber er cirka dobbelt så stive som aramidfibre og fem gange stivere end glasfiber. Ulempen ved kulfibers fremragende stivhed er, at den har en tendens til at være mere skør. Når det fejler, har det en tendens til ikke at vise meget belastning eller deformation.
Både Kevlar® og kulfiber er modstandsdygtige over for høje temperaturer og har ingen af dem et smeltepunkt. Begge materialer er blevet brugt i beskyttelsesbeklædning og brandhæmmende stoffer. Glasfiber vil med tiden smelte, men er også meget modstandsdygtig over for høje temperaturer. Matede glasfibre, der bruges i bygninger, kan naturligvis også øge brandmodstanden.
Kulfiber og Kevlar® bruges til at lave beskyttende brandsluknings- eller svejsetæpper eller tøj. Kevlarhandsker bruges ofte i kødindustrien for at beskytte hænderne ved brug af knive. Varmebestandigheden af matrixen (normalt epoxy) er også vigtig, da fibrene sjældent bruges alene. Når den udsættes for varme, blødgøres epoxyharpiks hurtigt.
Kulfiber leder elektricitet, men Kevlar® og glasfiber gør det ikke. Kevlar® bruges til at trække ledninger i transmissionstårne. Selvom det ikke leder elektricitet, absorberer det vand, og vand leder elektricitet. Derfor skal der påføres en vandtæt belægning på Kevlar i sådanne applikationer.
Fordi kulfiber kan lede elektricitet, bliver galvanisk koblingskorrosion et problem, når det kommer i kontakt med andre metaldele.
Aramidfibre nedbrydes i sollys og høje UV-miljøer. Kul- eller glasfibre er ikke særlig følsomme over for UV-stråling. Nogle almindeligt anvendte matricer, såsom epoxyharpikser, tilbageholdes dog i sollys, hvor de vil hvidne og miste sin styrke. Polyester- og vinylesterharpikser er mere modstandsdygtige over for UV, men svagere end epoxyharpikser.
Hvis en del gentagne gange bøjes og rettes op, vil den til sidst svigte på grund af træthed. Kulfiber er noget følsomt over for træthed og har en tendens til at svigte katastrofalt, hvorimod Kevlar® er mere modstandsdygtig over for træthed. Glasfiber er et sted midt imellem.
Kevlar® er meget modstandsdygtig over for slid, hvilket gør det svært at skære. en af de almindelige anvendelser af Kevlar® er som beskyttelseshandsker til områder, hvor hænder kan skæres af glas, eller hvor der bruges skarpe knive. Kul- og glasfibre er mindre modstandsdygtige.
Aramidfibre er følsomme over for stærke syrer, baser og visse oxidationsmidler (f.eks. natriumhypochlorit), som kan forårsage fibernedbrydning. Almindelige klorblegemidler (f.eks. Clorox®) og hydrogenperoxid kan ikke bruges sammen med Kevlar®. Iltblegemidler (f.eks. natriumperborat) kan anvendes uden at beskadige aramidfibre.
Kulfibre er meget stabile og ufølsomme over for kemisk nedbrydning. Imidlertid vil epoxymatrixen nedbrydes.
For at kulfibre, Kevlar® og glas kan fungere optimalt, skal de holdes på plads i matrixen (normalt epoxyharpiks). Epoxyharpiksens evne til at binde sig til de forskellige fibre er derfor kritisk.
Både kul- og glasfibre kan sagtens klæbe til epoxy, men aramidfiber-epoxybindingen er ikke så stærk som ønsket, og denne reducerede vedhæftning tillader vandindtrængning. Som et resultat betyder den lethed, hvormed aramidfibre kan absorbere vand, kombineret med den uønskede vedhæftning til epoxy, at hvis overfladen af kevlar®-kompositten er beskadiget og vand kan trænge ind, så kan Kevlar® absorbere vand langs fibrene og svække kompositten.
Aramid er lys guld i sin naturlige tilstand, den kan farves og kommer nu i mange flotte nuancer. Glasfiber fås også i farvede udgaver. Kulfiber er altid sort og kan blandes med farvet aramid, men det kan ikke selv farves.
Efter at have sammenlignet ovenstående 11 punkter, har vi opnået en foreløbig forståelse af de tre materialer.
Det konkrete materialevalg vil afhænge af den konkrete anvendelse og økonomiske overvejelser for at nå frem til en tilfredsstillende løsning.
Hvis du har spørgsmål, bedes du kontakte JLON-teamet, som kan yde professionel teknisk support for at hjælpe dig med at optimere omkostningerne og spare tid og kræfter.
