केवलर, कार्बन फाइबर और ग्लास फाइबर के लाभ और नुकसान

सुदृढीकरण फाइबर सामग्री गुण पीके

1 तन्यता ताकत

तन्यता ताकत अधिकतम तनाव है जो एक सामग्री स्ट्रेचिंग से पहले झेल सकती है। कुछ गैर-भंगुर सामग्री तोड़ने से पहले विकृत हो जाती है, लेकिन केवलर ® (अरामिद) फाइबर, कार्बन फाइबर और ई-ग्लास फाइबर नाजुक होते हैं और थोड़ा विरूपण के साथ टूट जाते हैं। तन्य शक्ति को प्रति यूनिट क्षेत्र (पीए या पास्कल्स) के बल के रूप में मापा जाता है।

तनाव बल है और तनाव तनाव के कारण विक्षेपण है। नीचे दी गई तालिका में तीन आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले फाइबर की तन्यता ताकत की तुलना दिखाई देती है: कार्बन फाइबर, अरामिड फाइबर, ग्लास फाइबर और एपॉक्सी राल। यह ध्यान देने योग्य है कि ये आंकड़े केवल तुलना के लिए हैं और वे विनिर्माण प्रक्रिया, एपॉक्सी राल की संरचना, अरामिड का निर्माण, कार्बन फाइबर के अग्रदूत फाइबर, आदि के साथ भिन्न हो सकते हैं, और एमपीए में व्यक्त किए जाते हैं।

2। घनत्व और शक्ति-से-वजन अनुपात

तीन सामग्रियों के घनत्व की तुलना करते समय, तीन फाइबर के बीच महत्वपूर्ण अंतर देखे जा सकते हैं। यदि बिल्कुल एक ही आकार और वजन के तीन नमूने बनाए जाते हैं, तो यह जल्दी से स्पष्ट हो जाता है कि केवलर® फाइबर बहुत हल्के होते हैं, कार्बन फाइबर एक करीबी दूसरे और ई-ग्लास फाइबर सबसे भारी होते हैं। इसलिए, समग्र के समान वजन के लिए, कार्बन फाइबर या केवलर® के साथ उच्च शक्ति प्राप्त की जा सकती है। दूसरे शब्दों में, कार्बन फाइबर या केवलर® कंपोजिट से बनाई गई कोई भी संरचना जिसे दी गई ताकत की आवश्यकता होती है, ग्लास फाइबर से बने एक से छोटी या पतली होती है। नमूनों को बनाए जाने और परीक्षण करने के बाद, यह पाया जाएगा कि ग्लास फाइबर कंपोजिट लगभग दोगुना वजन केवल® या कार्बन फाइबर लैमिनेट्स से अधिक होता है। इसका मतलब है कि Kellar® या कार्बन फाइबर का उपयोग करके बहुत अधिक वजन बचाया जा सकता है। इस संपत्ति को शक्ति-से-वजन अनुपात कहा जाता है।

3। यंग का मापांक यंग का मापांक

यंग का मापांक एक लोचदार सामग्री की कठोरता का एक उपाय है और एक सामग्री का वर्णन करने का एक तरीका है। इसे uniaxial (एक दिशा में) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, जो कि एक ही दिशा में तनाव (एक ही दिशा में विरूपण) है। यंग का मापांक = तनाव/तनाव, जिसका अर्थ है कि एक उच्च यंग के मापांक के साथ सामग्री कम यंग के मापांक वाले लोगों की तुलना में कठोर है।

कार्बन फाइबर, केवलर® और ग्लास फाइबर की कठोरता काफी भिन्न होती है। कार्बन फाइबर लगभग दोगुना है, जो कि एरामिड फाइबर के रूप में कठोर है और ग्लास फाइबर की तुलना में पांच गुना अधिक है। कार्बन फाइबर की उत्कृष्ट कठोरता का नकारात्मक पक्ष यह है कि यह अधिक भंगुर हो जाता है। जब यह विफल हो जाता है, तो यह बहुत अधिक तनाव या विरूपण नहीं दिखाता है।

4। ज्वलनशीलता और थर्मल स्पष्टीकरण

केवलर® और कार्बन फाइबर दोनों उच्च तापमान के लिए प्रतिरोधी हैं और न ही एक पिघलने बिंदु है। दोनों सामग्रियों का उपयोग सुरक्षात्मक कपड़ों और अग्नि-प्रतिरोधी कपड़ों में किया गया है। ग्लास फाइबर अंततः पिघल जाएगा, लेकिन उच्च तापमान के लिए भी अत्यधिक प्रतिरोधी है। बेशक, इमारतों में उपयोग किए जाने वाले फ्रॉस्टेड ग्लास फाइबर भी आग प्रतिरोध को बढ़ा सकते हैं।

कार्बन फाइबर और केवलर® का उपयोग सुरक्षात्मक अग्निशमन या वेल्डिंग कंबल या कपड़े बनाने के लिए किया जाता है। चाकू का उपयोग करते समय हाथों की रक्षा के लिए मांस उद्योग में अक्सर केरर दस्ताने का उपयोग किया जाता है। मैट्रिक्स (आमतौर पर एपॉक्सी) का गर्मी प्रतिरोध भी महत्वपूर्ण है क्योंकि फाइबर का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। गर्मी के संपर्क में आने पर, एपॉक्सी राल तेजी से नरम हो जाता है।

5। विद्युत चालकता, चालकता

कार्बन फाइबर बिजली का संचालन करता है, लेकिन केवलर® और ग्लास फाइबर डू नॉट.केवलर® का उपयोग ट्रांसमिशन टावरों में तारों को खींचने के लिए किया जाता है। यद्यपि यह बिजली का संचालन नहीं करता है, यह पानी को अवशोषित करता है और पानी बिजली का संचालन करता है। इसलिए, ऐसे अनुप्रयोगों में केवलर पर एक वाटरप्रूफ कोटिंग लागू की जानी चाहिए।

क्योंकि कार्बन फाइबर बिजली का संचालन कर सकता है, गैल्वेनिक युग्मन संक्षारण एक समस्या बन जाता है जब यह अन्य धातु भागों के संपर्क में आता है।

6। यूवी गिरावट

Aramid फाइबर सूर्य के प्रकाश और उच्च यूवी वातावरण में नीचा होगा। कार्बन या ग्लास फाइबर यूवी विकिरण के प्रति बहुत संवेदनशील नहीं हैं। हालांकि, कुछ आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले मैट्रिस जैसे कि एपॉक्सी रेजिन को सूरज की रोशनी में बरकरार रखा जाता है, जहां यह सफेद हो जाएगा और अपनी ताकत खो देगा। पॉलिएस्टर और विनाइल एस्टर रेजिन यूवी के लिए अधिक प्रतिरोधी हैं, लेकिन एपॉक्सी रेजिन की तुलना में कमजोर हैं।

7। थकान प्रतिरोध

यदि एक हिस्सा बार -बार मुड़ा हुआ और सीधा हो जाता है, तो यह अंततः थकान के कारण विफल हो जाएगा। कार्बन फाइबर कुछ हद तक थकान के प्रति संवेदनशील होता है और विनाशकारी रूप से विफल हो जाता है, जबकि केवलर® थकान के लिए अधिक प्रतिरोधी है। ग्लास फाइबर बीच में कहीं है।

8। घर्षण प्रतिरोध

Kellar® घर्षण के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी है, जिससे कटौती करना मुश्किल हो जाता है। Kellar® के सामान्य उपयोगों में से एक उन क्षेत्रों के लिए सुरक्षात्मक दस्ताने के रूप में है जहां हाथों को कांच द्वारा काटा जा सकता है या जहां तेज ब्लेड का उपयोग किया जाता है। कार्बन और ग्लास फाइबर कम प्रतिरोधी होते हैं।

9। रासायनिक प्रतिरोध 

अरामिड फाइबर मजबूत एसिड, क्षारीय और कुछ ऑक्सीकरण एजेंटों (जैसे सोडियम हाइपोक्लोराइट) के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिससे फाइबर गिरावट हो सकती है। सामान्य क्लोरीन ब्लीच (जैसे क्लोरोक्स®) और हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग केवलर® के साथ नहीं किया जा सकता है। ऑक्सीजन ब्लीच (जैसे सोडियम पेरबेट) का उपयोग एरामिड फाइबर को नुकसान पहुंचाए बिना किया जा सकता है।

कार्बन फाइबर रासायनिक क्षरण के लिए बहुत स्थिर और असंवेदनशील होते हैं। हालांकि, एपॉक्सी मैट्रिक्स नीचा होगा।

10। शरीर संबंध गुण 

कार्बन फाइबर, केवल® और ग्लास के लिए बेहतर प्रदर्शन करने के लिए, उन्हें मैट्रिक्स (आमतौर पर एपॉक्सी राल) में जगह में आयोजित किया जाना चाहिए। विभिन्न फाइबर के लिए बांड करने के लिए एपॉक्सी राल की क्षमता इसलिए महत्वपूर्ण है।

कार्बन और ग्लास फाइबर दोनों आसानी से एपॉक्सी से चिपक सकते हैं, लेकिन अरामिड फाइबर-एपॉक्सी बॉन्ड वांछित के रूप में मजबूत नहीं है, और यह कम आसंजन पानी में प्रवेश करने की अनुमति देता है। नतीजतन, जिस आसानी से अरामिद फाइबर पानी को अवशोषित कर सकते हैं, एपॉक्सी के लिए अवांछनीय आसंजन के साथ मिलकर, इसका मतलब है कि यदि केवलर® कम्पोजिट की सतह क्षतिग्रस्त हो जाती है और पानी प्रवेश कर सकता है, तो केवल® फाइबर के साथ पानी को अवशोषित कर सकता है और समग्र को कमजोर कर सकता है।

11। रंग और बुनाई

अरामिद अपनी प्राकृतिक स्थिति में हल्का सोना है, यह रंगीन हो सकता है और अब कई अच्छे रंगों में आता है। ग्लास फाइबर रंगीन संस्करणों में भी उपलब्ध है। कार्बन फाइबर हमेशा काला होता है और इसे रंगीन अरामिड के साथ मिश्रित किया जा सकता है, लेकिन इसे खुद ही रंगीन नहीं किया जा सकता है।