Visninger: 94 Forfatter: Nettstedredaktør Publiseringstidspunkt: 2024-08-15 Opprinnelse: nettsted
Glassfiber, karbonfiber og aramidfiber er alle mye brukte forsterkningsmaterialer for tiden.
Glassfiber
Karbonfiberstoff
Aramid (Kevlar®) Stoff
Strekkfasthet er den maksimale påkjenningen et materiale tåler før det strekkes. Noen ikke-skjøre materialer deformeres før de går i stykker, men Kevlar ® (aramid) fibre, karbonfiber og E-glassfibre er skjøre og går i stykker med liten deformasjon. Strekkfasthet måles som kraft per arealenhet (Pa eller Pascal).
Stress er kraften og tøyning er avbøyningen på grunn av stress. Tabellen nedenfor viser en sammenligning av strekkfastheten til tre ofte brukte armeringsfibre: karbonfiber, aramidfiber, glassfiber og epoksyharpiks. Det er verdt å merke seg at disse tallene kun er for sammenligning og de kan variere med produksjonsprosessen, sammensetningen av epoksyharpiksen, formuleringen av aramiden, forløperfiberen til karbonfiberen, etc., og er uttrykt i MPa.
Når man sammenligner tetthetene til de tre materialene, kan man se betydelige forskjeller mellom de tre fibrene. Hvis det lages tre prøver av nøyaktig samme størrelse og vekt, viser det seg raskt at Kevlar®-fibre er mye lettere, med karbonfibre på nært hold og E-glass-fibre de tyngste. Derfor, for samme vekt av kompositt, kan høyere styrke oppnås med karbonfiber eller Kevlar®. Med andre ord, enhver struktur laget av karbonfiber eller Kevlar®-kompositter som krever en gitt styrke er mindre eller tynnere enn en som er laget av glassfiber. Etter at prøver er laget og testet, vil det bli funnet at glassfiberkompositter veier nesten dobbelt så mye som Kevlar® eller karbonfiberlaminater. Dette betyr at mye vekt kan spares ved å bruke Kevlar® eller karbonfiber. Denne egenskapen kalles styrke-til-vekt-forhold.
Youngs modul er et mål på stivheten til et elastisk materiale og er en måte å beskrive et materiale på. Det er definert som forholdet mellom uniaksial (i én retning) spenning og uniaksial tøyning (deformasjon i samme retning). Youngs modul = spenning/tøyning, som betyr at materialer med høy Youngs modul er stivere enn de med lav Youngs modul.
Stivheten til karbonfiber, Kevlar® og glassfiber varierer betydelig. Karbonfiber er omtrent dobbelt så stiv som aramidfiber og fem ganger stivere enn glassfiber. Ulempen med karbonfibers utmerkede stivhet er at den har en tendens til å være mer sprø. Når den svikter, har den en tendens til ikke å vise mye belastning eller deformasjon.
Både Kevlar® og karbonfiber er motstandsdyktige mot høye temperaturer og har ingen smeltepunkt. Begge materialene har blitt brukt i verneklær og brannsikre stoffer. Glassfiber vil etter hvert smelte, men er også svært motstandsdyktig mot høye temperaturer. Selvfølgelig kan frostede glassfibre som brukes i bygninger også øke brannmotstanden.
Karbonfiber og Kevlar® brukes til å lage beskyttende brannslokkings- eller sveisetepper eller klær. kevlarhansker brukes ofte i kjøttindustrien for å beskytte hendene ved bruk av kniver. Varmebestandigheten til matrisen (vanligvis epoksy) er også viktig da fibrene sjelden brukes alene. Når den utsettes for varme, mykner epoksyharpiksen raskt.
Karbonfiber leder elektrisitet, men Kevlar® og glassfiber gjør det ikke. Kevlar® brukes til å trekke ledninger i overføringstårn. Selv om den ikke leder strøm, absorberer den vann og vann leder strøm. Derfor må et vanntett belegg påføres Kevlar i slike applikasjoner.
Fordi karbonfiber kan lede elektrisitet, blir galvanisk koblingskorrosjon et problem når det kommer i kontakt med andre metalldeler.
Aramidfibre vil brytes ned i sollys og høye UV-miljøer. Karbon eller glassfiber er lite følsomme for UV-stråling. Noen ofte brukte matriser som epoksyharpiks holdes imidlertid i sollys hvor det vil bleke og miste sin styrke. Polyester- og vinylesterharpikser er mer motstandsdyktige mot UV, men svakere enn epoksyharpikser.
Hvis en del gjentatte ganger bøyes og rettes ut, vil den til slutt svikte på grunn av tretthet. Karbonfiber er noe følsomt for tretthet og har en tendens til å svikte katastrofalt, mens Kevlar® er mer motstandsdyktig mot tretthet. Glassfiber er et sted i mellom.
Kevlar® er svært motstandsdyktig mot slitasje, noe som gjør det vanskelig å kutte. en av de vanlige bruksområdene til Kevlar® er som beskyttelseshansker for områder hvor hendene kan kuttes av glass eller hvor det brukes skarpe kniver. Karbon og glassfiber er mindre motstandsdyktige.
Aramidfibre er følsomme for sterke syrer, alkalier og visse oksidasjonsmidler (f.eks. natriumhypokloritt), som kan forårsake fibernedbrytning. Vanlige klorblekemidler (f.eks. Clorox®) og hydrogenperoksid kan ikke brukes med Kevlar®. Oksygenblekemidler (f.eks. natriumperborat) kan brukes uten å skade aramidfibre.
Karbonfibre er svært stabile og ufølsomme for kjemisk nedbrytning. Imidlertid vil epoksymatrisen brytes ned.
For at karbonfibre, Kevlar® og glass skal fungere optimalt, må de holdes på plass i matrisen (vanligvis epoksyharpiks). Evnen til epoksyharpiksen til å binde seg til de ulike fibrene er derfor kritisk.
Både karbon- og glassfiber kan lett feste seg til epoksy, men aramidfiber-epoksybindingen er ikke så sterk som ønsket, og denne reduserte vedheften gjør at vann kan trenge inn. Som et resultat betyr lettheten som aramidfibre kan absorbere vann med, kombinert med den uønskede adhesjonen til epoksy, at hvis overflaten til kevlar®-kompositten er skadet og vann kan komme inn, kan Kevlar® absorbere vann langs fibrene og svekke kompositten.
Aramid er lyst gull i sin naturlige tilstand, den kan farges og kommer nå i mange fine nyanser. Glassfiber er også tilgjengelig i fargede versjoner. Karbonfiber er alltid svart og kan blandes med farget aramid, men det kan ikke farges selv.
Etter å ha sammenlignet de 11 punktene ovenfor, har vi fått en foreløpig forståelse av de tre materialene.
Det konkrete valget av materiale vil avhenge av den spesifikke anvendelsen og økonomiske hensyn for å komme frem til en tilfredsstillende løsning.
Hvis du har spørsmål, vennligst kontakt JLON-teamet, som kan gi profesjonell teknisk støtte for å hjelpe deg med å optimalisere kostnadene og spare tid og krefter.
