Pregleda: 94 Autor: Urednik stranice Vrijeme objave: 2024-08-15 Izvor: stranica
Staklena vlakna, karbonska vlakna i aramidna vlakna danas su široko korišteni materijali za ojačanje.
Stakloplastika
Tkanina od karbonskih vlakana
Aramid (Kevlar®) Tkanina
Vlačna čvrstoća je maksimalno naprezanje koje materijal može izdržati prije istezanja. Neki nelomljivi materijali deformiraju se prije loma, ali Kevlar ® (aramidna) vlakna, karbonska vlakna i E-staklena vlakna su krhka i lome se s malom deformacijom. Vlačna čvrstoća mjeri se kao sila po jedinici površine (Pa ili Paskali).
Naprezanje je sila, a naprezanje je otklon uzrokovan naprezanjem. Donja tablica prikazuje usporedbu vlačne čvrstoće triju uobičajeno korištenih vlakana za ojačanje: karbonskih vlakana, aramidnih vlakana, staklenih vlakana i epoksidne smole. Vrijedno je napomenuti da su ove brojke samo za usporedbu i da mogu varirati ovisno o proizvodnom procesu, sastavu epoksidne smole, formulaciji aramida, prekursorskom vlaknu karbonskih vlakana itd., a izražene su u MPa.
Uspoređujući gustoće triju materijala, mogu se uočiti značajne razlike između triju vlakana. Ako se naprave tri uzorka potpuno iste veličine i težine, brzo postaje očito da su Kevlar® vlakna mnogo lakša, s ugljičnim vlaknima na drugom mjestu, a E-staklena vlakna najteža. Stoga, za istu težinu kompozita, veća čvrstoća može se postići s karbonskim vlaknima ili Kevlar®-om. Drugim riječima, svaka struktura izrađena od karbonskih vlakana ili Kevlar® kompozita koja zahtijeva određenu čvrstoću je manja ili tanja od one izrađene od staklenih vlakana. Nakon što su uzorci napravljeni i testirani, ustanovit će se da su kompoziti od staklenih vlakana gotovo dvostruko teži od Kevlar® ili laminata od karbonskih vlakana. To znači da se korištenjem Kevlar® ili karbonskih vlakana može uštedjeti puno težine. Ovo se svojstvo naziva omjer čvrstoće i težine.
Youngov modul mjera je krutosti elastičnog materijala i način je opisa materijala. Definira se kao omjer jednoosnog (u jednom smjeru) naprezanja i jednoosne deformacije (deformacije u istom smjeru). Youngov modul = naprezanje/deformacija, što znači da su materijali s visokim Youngovim modulom tvrđi od onih s niskim Youngovim modulom.
Čvrstoća karbonskih vlakana, kevlara® i staklenih vlakana znatno varira. Ugljična vlakna su otprilike dva puta čvršća od aramidnih vlakana i pet puta čvršća od staklenih vlakana. Loša strana izvrsne krutosti ugljičnih vlakana je ta da su obično lomljivija. Kada se pokvari, ne pokazuje mnogo naprezanja ili deformacija.
I Kevlar® i karbonska vlakna otporni su na visoke temperature i niti jedno nema talište. Oba materijala korištena su u zaštitnoj odjeći i tkaninama otpornim na vatru. Staklena vlakna će se s vremenom rastopiti, ali su također vrlo otporna na visoke temperature. Naravno, matirana staklena vlakna koja se koriste u zgradama također mogu povećati otpornost na požar.
Karbonska vlakna i Kevlar® koriste se za izradu zaštitnih deka ili odjeće za gašenje požara ili zavarivanje. rukavice od kevlara često se koriste u mesnoj industriji za zaštitu ruku pri uporabi noževa. Otpornost matrice na toplinu (obično epoksi) također je važna jer se vlakna rijetko koriste sama za sebe. Kada je izložena toplini, epoksidna smola brzo omekša.
Ugljična vlakna provode struju, ali Kevlar® i staklena vlakna ne. Kevlar® se koristi za povlačenje žica u prijenosnim tornjevima. Iako ne provodi struju, upija vodu, a voda provodi struju. Stoga se u takvim primjenama na kevlar mora nanijeti vodootporni premaz.
Budući da karbonska vlakna mogu provoditi struju, korozija galvanske spojke postaje problem kada dođe u dodir s drugim metalnim dijelovima.
Aramidna vlakna će se razgraditi na sunčevoj svjetlosti i visokom UV okruženju. Karbonska ili staklena vlakna nisu jako osjetljiva na UV zračenje. Međutim, neke često korištene matrice kao što su epoksidne smole zadržavaju se na sunčevoj svjetlosti gdje će izbijeliti i izgubiti snagu. Poliesterske i vinil esterske smole su otpornije na UV zračenje, ali slabije od epoksidnih smola.
Ako se dio više puta savija i ispravlja, na kraju će otkazati zbog zamora. Karbonska vlakna su donekle osjetljiva na zamor i sklona su katastrofalnom kvaru, dok je Kevlar® otporniji na zamor. Staklena vlakna su negdje između.
Kevlar® je vrlo otporan na abraziju, što otežava rezanje. jedna od uobičajenih upotreba Kevlar®-a je kao zaštitne rukavice za područja gdje se ruke mogu posjeći staklom ili gdje se koriste oštre oštrice. Karbonska i staklena vlakna manje su otporna.
Aramidna vlakna osjetljiva su na jake kiseline, lužine i određena oksidirajuća sredstva (npr. natrijev hipoklorit), što može uzrokovati degradaciju vlakana. Uobičajeni klorni izbjeljivači (npr. Clorox®) i vodikov peroksid ne mogu se koristiti s Kevlar®-om. Kisikova izbjeljivača (npr. natrijev perborat) mogu se koristiti bez oštećenja aramidnih vlakana.
Karbonska vlakna su vrlo stabilna i neosjetljiva na kemijsku degradaciju. Međutim, epoksidna matrica će se razgraditi.
Kako bi karbonska vlakna, Kevlar® i staklo radili optimalno, moraju se držati na mjestu u matrici (obično epoksidnoj smoli). Sposobnost epoksidne smole da se veže za različita vlakna stoga je kritična.
I ugljična i staklena vlakna mogu se lako zalijepiti za epoksid, ali veza aramidnih vlakana i epoksida nije jaka koliko bi se željelo, a ovo smanjeno prianjanje omogućuje prodor vode. Kao rezultat toga, lakoća s kojom aramidna vlakna mogu apsorbirati vodu, zajedno s nepoželjnim prianjanjem na epoksid, znači da ako je površina kevlar® kompozita oštećena i voda može ući, tada Kevlar® može apsorbirati vodu duž vlakana i oslabiti kompozit.
Aramid je svjetlo zlatno u svom prirodnom stanju, može se bojati i sada dolazi u mnogo lijepih nijansi. Staklena vlakna dostupna su i u varijantama u boji. Ugljična vlakna su uvijek crna i mogu se miješati s obojenim aramidom, ali se ne mogu sama obojiti.
Nakon usporedbe gornjih 11 stavki, stekli smo preliminarno razumijevanje tri materijala.
Konkretan izbor materijala ovisit će o specifičnoj primjeni i ekonomskim razmatranjima kako bi se došlo do zadovoljavajućeg rješenja.
Ako imate bilo kakvih pitanja, obratite se timu JLON-a koji vam može pružiti profesionalnu tehničku podršku kako bi vam pomogao optimizirati troškove i uštedjeti vrijeme i trud.
