Կևլարի, ածխածնի և ապակե մանրաթելի առավելություններն ու թերությունները

Ամրապնդող մանրաթելային նյութերի ներդրում:

Ապակե մանրաթելերը, ածխածնային մանրաթելերը և արամիդային մանրաթելերը ներկայումս լայնորեն օգտագործվում են ամրացնող նյութեր:

Ամրապնդող մանրաթելային նյութի հատկությունները PK

1 առաձգական ուժ

Առաձգական ուժը առավելագույն սթրեսն է, որը նյութը կարող է դիմակայել մինչև ձգվելը: Որոշ ոչ փխրուն նյութեր կոտրվելուց առաջ դեֆորմացվում են, բայց Kevlar ® (aramid) մանրաթելեր, ածխածնային մանրաթելեր և Էլեկտրոնային ապակու մանրաթելերը փխրուն են և կոտրվում են փոքր դեֆորմացիաներով: Առաձգական ուժը չափվում է որպես ուժ միավոր տարածքի վրա (Pa կամ Pascals):

Սթրեսը ուժն է, իսկ լարվածությունը՝ սթրեսի հետևանքով առաջացած շեղումը: Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս երեք սովորաբար օգտագործվող ամրապնդող մանրաթելերի առաձգականության համեմատությունը՝ ածխածնային մանրաթել, արամիդային մանրաթել, ապակե մանրաթել և էպոքսիդային խեժ: Հարկ է նշել, որ այս թվերը միայն համեմատության համար են և դրանք կարող են տարբերվել արտադրության գործընթացից, էպոքսիդային խեժի բաղադրությունից, արամիդի ձևակերպումից, ածխածնային մանրաթելի պրեկուրսորային մանրաթելից և այլն, և արտահայտված են MPa-ով:

 

2. Խտություն և ուժ-քաշ հարաբերակցություն

Երեք նյութերի խտությունները համեմատելիս կարելի է նկատել երեք մանրաթելերի միջև զգալի տարբերություններ: Եթե ​​պատրաստվում են ճիշտ նույն չափի և քաշի երեք նմուշներ, ապա արագորեն պարզ է դառնում, որ Kevlar® մանրաթելերը շատ ավելի թեթև են, ածխածնի մանրաթելերը երկրորդ տեղում են, իսկ E-glass մանրաթելերը՝ ամենածանրը: Հետևաբար, կոմպոզիտի նույն քաշի համար ավելի բարձր ամրություն կարելի է ձեռք բերել ածխածնային մանրաթելով կամ Kevlar®-ով: Այլ կերպ ասած, ածխածնային մանրաթելից կամ Kevlar® կոմպոզիտներից պատրաստված ցանկացած կառույց, որը պահանջում է որոշակի ամրություն, ավելի փոքր կամ բարակ է, քան ապակե մանրաթելից պատրաստվածը: Նմուշների պատրաստումից և փորձարկումից հետո կպարզվի, որ ապակե մանրաթելային կոմպոզիտները կշռում են գրեթե երկու անգամ ավելի, քան Kevlar® կամ ածխածնային մանրաթելային լամինատները: Սա նշանակում է, որ շատ քաշ կարելի է խնայել՝ օգտագործելով Kevlar® կամ ածխածնային մանրաթել: Այս հատկությունը կոչվում է ուժ-քաշ հարաբերակցություն:

 

3. Յանգի մոդուլը Յանգի մոդուլը

Յանգի մոդուլը առաձգական նյութի կոշտության չափն է և նյութը նկարագրելու միջոց է։ Այն սահմանվում է որպես միակողմանի (մեկ ուղղությամբ) լարվածության հարաբերակցությունը միակողմանի լարվածությանը (դեֆորմացիա նույն ուղղությամբ): Յանգի մոդուլ = լարվածություն/լարվածություն, ինչը նշանակում է, որ Յանգի բարձր մոդուլով նյութերն ավելի կոշտ են, քան ցածր Յանգի մոդուլով նյութերը:

Ածխածնի, Kevlar®-ի և ապակե մանրաթելի կոշտությունը զգալիորեն տարբերվում է: Ածխածնի մանրաթելը մոտ երկու անգամ ավելի թունդ է, քան արամիդային մանրաթելը և հինգ անգամ ավելի կոշտ, քան ապակե մանրաթելը: Ածխածնային մանրաթելի գերազանց կոշտության բացասական կողմն այն է, որ այն ավելի փխրուն է: Երբ այն ձախողվում է, այն հակված է չցուցաբերել մեծ լարվածություն կամ դեֆորմացիա:

 

4. Դյուրավառություն և ջերմային բացատրություն

Ե՛վ Kevlar®-ը, և՛ ածխածնային մանրաթելերը դիմացկուն են բարձր ջերմաստիճանների նկատմամբ և ոչ մեկը չունի հալման կետ: Երկու նյութերն էլ օգտագործվել են պաշտպանիչ հագուստի և հրակայուն գործվածքների մեջ: Ապակե մանրաթելն ի վերջո կհալվի, բայց նաև բարձր դիմացկուն է բարձր ջերմաստիճանների նկատմամբ: Իհարկե, շինություններում օգտագործվող ցրտահարված ապակե մանրաթելերը կարող են նաև բարձրացնել հրդեհային դիմադրությունը:

Ածխածնի մանրաթելն ու Kevlar®-ն օգտագործվում են պաշտպանիչ հրդեհաշիջման կամ եռակցման ծածկոցներ կամ հագուստ պատրաստելու համար: Կեվլարի ձեռնոցները հաճախ օգտագործվում են մսի արդյունաբերության մեջ՝ դանակներ օգտագործելիս ձեռքերը պաշտպանելու համար: Մատրիցայի ջերմային դիմադրությունը (սովորաբար էպոքսիդային) նույնպես կարևոր է, քանի որ մանրաթելերը հազվադեպ են օգտագործվում ինքնուրույն: Երբ ենթարկվում է ջերմության, էպոքսիդային խեժը արագ փափկվում է:

5. Էլեկտրական հաղորդունակություն, հաղորդունակություն

Ածխածնային մանրաթելը փոխանցում է էլեկտրականությունը, բայց Kevlar®-ը և ապակե մանրաթելը չեն փոխանցում: Kevlar®-ն օգտագործվում է փոխանցման աշտարակներում լարերը քաշելու համար: Չնայած այն չի փոխանցում էլեկտրականությունը, այն կլանում է ջուրը, իսկ ջուրը փոխանցում է էլեկտրականությունը: Հետևաբար, նման կիրառություններում Kevlar-ի վրա պետք է կիրառվի անջրանցիկ ծածկույթ:

Քանի որ ածխածնային մանրաթելը կարող է էլեկտրական հոսանք անցկացնել, գալվանական միացման կոռոզիան խնդիր է դառնում, երբ այն շփվում է այլ մետաղական մասերի հետ:

6. Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման քայքայումը

Արամիդ մանրաթելերը կքայքայվեն արևի լույսի և բարձր ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման միջավայրում: Ածխածնի կամ ապակե մանրաթելերը շատ զգայուն չեն ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման նկատմամբ: Այնուամենայնիվ, որոշ սովորաբար օգտագործվող մատրիցներ, ինչպիսիք են էպոքսիդային խեժերը, պահպանվում են արևի լույսի ներքո, որտեղ այն սպիտակեցնում է և կկորցնի իր ուժը: Պոլիեսթեր և վինիլային էսթեր խեժերը ավելի դիմացկուն են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների նկատմամբ, բայց ավելի թույլ, քան էպոքսիդային խեժերը:

7. Հոգնածության դիմադրություն

Եթե ​​մի մասը բազմիցս թեքվի և ուղղվի, այն ի վերջո կձախողվի հոգնածության պատճառով: Ածխածնի մանրաթելն ինչ-որ չափով զգայուն է հոգնածության նկատմամբ և հակված է աղետալի ձախողման, մինչդեռ Kevlar®-ն ավելի դիմացկուն է հոգնածության նկատմամբ: Ապակե մանրաթելն ինչ-որ տեղ արանքում է:

8. Քայքայում դիմադրություն

Kevlar®-ը բարձր դիմացկուն է քայքայումից, ինչը դժվարացնում է կտրումը: Kevlar®-ի ընդհանուր կիրառություններից մեկը պաշտպանիչ ձեռնոց է այն տարածքների համար, որտեղ ձեռքերը կարող են կտրվել ապակուց կամ որտեղ օգտագործվում են սուր շեղբեր: Ածխածնի և ապակե մանրաթելերն ավելի քիչ դիմացկուն են:

 

9. Քիմիական դիմադրություն 

Արամիդային մանրաթելերը զգայուն են ուժեղ թթուների, ալկալիների և որոշ օքսիդացնող նյութերի նկատմամբ (օրինակ՝ նատրիումի հիպոքլորիտ), որոնք կարող են առաջացնել մանրաթելերի քայքայումը: Սովորական քլորի սպիտակեցնող միջոցները (օրինակ՝ Clorox®) և ջրածնի պերօքսիդը չեն կարող օգտագործվել Kevlar®-ի հետ: Թթվածնային սպիտակեցնող միջոցները (օրինակ՝ նատրիումի պերբորատ) կարող են օգտագործվել առանց արամիդային մանրաթելերի վնասման:

Ածխածնային մանրաթելերը շատ կայուն են և անտարբեր են քիմիական քայքայման նկատմամբ: Այնուամենայնիվ, էպոքսիդային մատրիցը կփչանա:

10. Մարմնի կապող հատկությունները 

Որպեսզի ածխածնային մանրաթելերը, Kevlar®-ը և ապակիները լավ աշխատեն, դրանք պետք է տեղադրվեն մատրիցայում (սովորաբար էպոքսիդային խեժ): Հետևաբար, էպոքսիդային խեժի տարբեր մանրաթելերի հետ կապվելու ունակությունը կարևոր է:

Ե՛վ ածխածնային, և՛ ապակե մանրաթելերը հեշտությամբ կարող են կպչել էպոքսիդին, սակայն արամիդ մանրաթել-էպոքսիդային կապը այնքան ամուր չէ, որքան ցանկանում եք, և այս կրճատված կպչունությունը թույլ է տալիս ջրի ներթափանցում: Արդյունքում, արամիդային մանրաթելերի հեշտությամբ կլանում է ջուրը, զուգակցված էպոքսիդին անցանկալի կպչունության հետ, նշանակում է, որ եթե kevlar® կոմպոզիտի մակերեսը վնասված է և ջուրը կարող է ներթափանցել, ապա Kevlar®-ը կարող է կլանել ջուրը մանրաթելերի երկայնքով և թուլացնել կոմպոզիտը:

11. Գունավորել և հյուսել

Արամիդն իր բնական վիճակում բաց ոսկի է, այն կարող է գունավորվել և այժմ գալիս է շատ գեղեցիկ երանգներով: Ապակե մանրաթելն առկա է նաև գունավոր տարբերակներով: Ածխածնի մանրաթելը միշտ սև է և կարող է խառնվել գունավոր արամիդի հետ, բայց այն չի կարող ինքնին գունավորվել:

Ինչպե՞ս ընտրել ամրացնող մանրաթելային նյութեր:

Վերոնշյալ 11 կետերը համեմատելուց հետո մենք նախնական ըմբռնում ենք ձեռք բերել երեք նյութերի վերաբերյալ:

Նյութի կոնկրետ ընտրությունը կախված կլինի կոնկրետ կիրառությունից և տնտեսական նկատառումներից՝ բավարար լուծում ստանալու համար:

Եթե ​​ունեք հարցեր, դիմեք JLON թիմին, որը կարող է պրոֆեսիոնալ տեխնիկական աջակցություն տրամադրել՝ օգնելու ձեզ օպտիմալացնել ծախսերը և խնայել ժամանակն ու ջանքը: