Visningar: 94 Författare: Webbplatsredaktör Publiceringstid: 2024-08-15 Ursprung: Plats
Glasfiber, kolfiber och aramidfiber är alla mycket använda förstärkningsmaterial för närvarande.
Glasfiber
Kolfibertyg
Aramid (Kevlar®) Tyg
Draghållfasthet är den maximala påfrestning ett material kan motstå innan det sträcks. Vissa icke-spröda material deformeras innan de går sönder, men Kevlar ® (aramid) fibrer, kolfiber och E-glasfibrer är ömtåliga och går sönder med liten deformation. Draghållfasthet mäts som kraft per ytenhet (Pa eller Pascal).
Spänningen är kraften och töjningen är avböjningen på grund av spänningen. Tabellen nedan visar en jämförelse av draghållfastheten hos tre vanligt använda armeringsfibrer: kolfiber, aramidfiber, glasfiber och epoxiharts. Det är värt att notera att dessa siffror endast är avsedda för jämförelse och de kan variera med tillverkningsprocessen, sammansättningen av epoxihartset, sammansättningen av aramiden, prekursorfibern i kolfibern, etc., och uttrycks i MPa.
När man jämför de tre materialens densiteter kan betydande skillnader ses mellan de tre fibrerna. Om tre prover av exakt samma storlek och vikt görs, blir det snabbt uppenbart att Kevlar®-fibrer är mycket lättare, med kolfibrer som kommer nära tvåa och E-glasfibrer tyngst. För samma vikt komposit kan därför högre hållfasthet erhållas med kolfiber eller Kevlar®. Med andra ord, alla strukturer gjorda av kolfiber eller Kevlar®-kompositer som kräver en viss styrka är mindre eller tunnare än en gjord av glasfiber. Efter att prover har gjorts och testats kommer det att visa sig att glasfiberkompositer väger nästan dubbelt så mycket som Kevlar® eller kolfiberlaminat. Det betyder att mycket vikt kan sparas genom att använda Kevlar® eller kolfiber. Denna egenskap kallas styrka-till-vikt-förhållande.
Youngs modul är ett mått på styvheten hos ett elastiskt material och är ett sätt att beskriva ett material. Det definieras som förhållandet mellan enaxlig (i en riktning) spänning och enaxlig töjning (deformation i samma riktning). Youngs modul = spänning/töjning, vilket innebär att material med hög Youngs modul är styvare än de med låg Youngs modul.
Styvheten hos kolfiber, Kevlar® och glasfiber varierar avsevärt. Kolfiber är ungefär dubbelt så styv som aramidfiber och fem gånger styvare än glasfiber. Nackdelen med kolfibers utmärkta styvhet är att den tenderar att bli sprödare. När det misslyckas, tenderar det inte att visa mycket påkänning eller deformation.
Både Kevlar® och kolfiber är resistenta mot höga temperaturer och har ingen smältpunkt. Båda materialen har använts i skyddskläder och brandsäkra tyger. Glasfiber kommer så småningom att smälta, men är också mycket motståndskraftig mot höga temperaturer. Naturligtvis kan frostade glasfibrer som används i byggnader också öka brandmotståndet.
Kolfiber och Kevlar® används för att göra skyddande brandbekämpnings- eller svetsfiltar eller kläder. Kevlarhandskar används ofta inom köttindustrin för att skydda händerna när man använder knivar. Matrisens värmebeständighet (oftast epoxi) är också viktig eftersom fibrerna sällan används på egen hand. När den utsätts för värme mjuknar epoxiharts snabbt.
Kolfiber leder elektricitet, men Kevlar® och glasfiber gör det inte. Kevlar® används för att dra ledningar i transmissionstorn. Även om det inte leder elektricitet, absorberar det vatten och vatten leder elektricitet. Därför måste en vattentät beläggning appliceras på Kevlar i sådana applikationer.
Eftersom kolfiber kan leda elektricitet blir galvanisk kopplingskorrosion ett problem när den kommer i kontakt med andra metalldelar.
Aramidfibrer kommer att brytas ned i solljus och hög UV-miljö. Kol- eller glasfibrer är inte särskilt känsliga för UV-strålning. Vissa vanliga matriser, såsom epoxihartser, hålls dock kvar i solljus där det blir blekt och förlorar sin styrka. Polyester- och vinylesterhartser är mer resistenta mot UV, men svagare än epoxihartser.
Om en del upprepade gånger böjs och rätas ut kommer den så småningom att misslyckas på grund av trötthet. Kolfiber är något känsligt för trötthet och tenderar att misslyckas katastrofalt, medan Kevlar® är mer motståndskraftig mot trötthet. Glasfiber är någonstans mittemellan.
Kevlar® är mycket motståndskraftig mot nötning, vilket gör det svårt att skära. en av de vanligaste användningsområdena för Kevlar® är som skyddshandskar för områden där händer kan skäras av glas eller där vassa knivar används. Kol- och glasfibrer är mindre resistenta.
Aramidfibrer är känsliga för starka syror, alkalier och vissa oxidationsmedel (t.ex. natriumhypoklorit), vilket kan orsaka fibernedbrytning. Vanliga klorblekmedel (t.ex. Clorox®) och väteperoxid kan inte användas med Kevlar®. Syreblekmedel (t.ex. natriumperborat) kan användas utan att skada aramidfibrerna.
Kolfibrer är mycket stabila och okänsliga för kemisk nedbrytning. Emellertid kommer epoximatrisen att brytas ned.
För att kolfibrer, Kevlar® och glas ska fungera optimalt måste de hållas på plats i matrisen (oftast epoxiharts). Epoxihartsens förmåga att binda till de olika fibrerna är därför kritisk.
Både kol- och glasfibrer kan lätt fastna på epoxi, men aramidfiber-epoxibindningen är inte så stark som önskat, och denna minskade vidhäftning gör att vatten kan tränga in. Som ett resultat betyder den lätthet med vilken aramidfibrer kan absorbera vatten, tillsammans med den oönskade vidhäftningen till epoxi, att om ytan på kevlar®-kompositen skadas och vatten kan komma in, då kan Kevlar® absorbera vatten längs fibrerna och försvaga kompositen.
Aramid är ljust guld i sitt naturliga tillstånd, den kan färgas och kommer nu i många fina nyanser. Glasfiber finns även i färgade versioner. Kolfiber är alltid svart och kan blandas med färgad aramid, men det kan inte färgas själv.
Efter att ha jämfört ovanstående 11 poster har vi fått en preliminär förståelse för de tre materialen.
Det specifika valet av material kommer att bero på den specifika applikationen och ekonomiska överväganden för att komma fram till en tillfredsställande lösning.
Om du har några frågor, vänligen kontakta JLON-teamet, som kan ge professionell teknisk support för att hjälpa dig att optimera kostnaderna och spara tid och ansträngning.
