Hvilket materiale er bedre, kulfiber, glasfiber eller aramid?
Betydelige forskelle på de tre fibre kan ses, når tæthederne af de tre materialer sammenlignes. Hvis du laver 3 prøver af nøjagtig samme størrelse og vægt, bliver det hurtigt tydeligt, at Kevlar®-fiber er meget lettere, efterfulgt af kulfiber, og E-glasfiber er den tungeste.
Derfor kan kulfiber eller Kevlar® opnå højere styrke for den samme vægt af kompositmateriale. Med andre ord vil enhver struktur, der kræver en given styrke lavet med kulfiber eller Kevlar®-kompositter, være mindre eller tyndere end en struktur lavet med glasfiber.
Da prøver blev lavet og testet, viste det sig, at glasfiberkompositten var næsten dobbelt så tung som Kevlar® eller kulfiberlaminater. Det betyder, at brug af Kevlar® eller kulfiber kan spare en masse vægt.
Youngs modul er et mål for stivheden af et elastisk materiale og er en måde at beskrive et materiale på. Det er defineret som forholdet mellem enakset (i én retning) spænding og enakset deformation (deformation i samme retning). Youngs modul=spænding/belastning, hvilket betyder, at et materiale med et højt Youngs modul er hårdere end et materiale med et lavere Youngs modul.
Kulfiber, Kevlar® og glasfiber varierer meget i stivhed. Kulfiber er omkring dobbelt så stive som aramidfibre og fem gange stivere end glasfiber. Ulempen ved kulfibers overlegne stivhed er, at den har en tendens til at være mere skør. Når det svigter, har det en tendens til ikke at udvise meget belastning eller deformation.
3. Antændelighed og termisk nedbrydning
Både Kevlar® og kulfiber er modstandsdygtige over for høje temperaturer, og ingen af dem har et smeltepunkt. Begge materialer er blevet brugt i beskyttelsesbeklædning og brandhæmmende stoffer. Glasfiber vil med tiden smelte, men er også meget modstandsdygtig over for høje temperaturer. Naturligvis forbedrer brugen af frostet glasfiber i bygninger også brandmodstanden.
Kulfiber og Kevlar® bruges til at lave beskyttende brandsluknings- eller svejsetæpper eller tøj. Kevlar handsker er almindeligt anvendt i kødindustrien til at beskytte hænder, når du bruger knive. Da fibre sjældent bruges alene, er varmebestandigheden af matrixen (normalt epoxy) også vigtig. Epoxyharpikser blødgøres hurtigt, når de udsættes for varme.
4. Ledningsevne
Kulfiber leder elektricitet, men Kevlar® og glasfiber gør det ikke. Kevlar® bruges til stikledninger i transmissionstårne. Selvom det ikke leder elektricitet, absorberer det vand, og vand leder elektricitet. Derfor skal der ved sådanne applikationer påføres en vandtæt belægning oven på Kevlar.
Fordi kulfiber leder elektricitet, bliver galvanisk korrosion et problem, når det kommer i kontakt med andre metaldele.
5. UV-nedbrydning
Aramidfibre nedbrydes i sollys og høje UV-miljøer. Kul- eller glasfibre er ikke særlig følsomme over for UV-stråling. Nogle almindeligt anvendte substrater såsom epoxyharpiks vil dog blive hvidlige og miste styrke, hvis de efterlades i sollys. Polyester- og vinylesterharpikser er mere modstandsdygtige over for UV-stråler, men svagere end epoxyharpiks.
6. Anti-træthed
Hvis en del gentagne gange bøjes og rettes op, vil den til sidst svigte på grund af træthed. Kulfiber er noget følsomt over for træthed og har en tendens til at svigte katastrofalt, hvorimod Kevlar® er mere modstandsdygtig over for træthed. Glasfiber er et sted midt imellem.
7. Slidstyrke
Kevlar® er meget slidstærkt, hvilket gør det svært at skære. En af de almindelige anvendelser af Kevlar® er som beskyttelseshandsker i områder, hvor hænder kan skæres af glas, eller hvor der bruges skarpe knive. Kulfiber og glasfiber er mindre modstandsdygtige.
8. Kemisk resistens
Aramidfibre er følsomme over for stærke syrer, stærke baser og visse oxidationsmidler såsom natriumhypochlorit, som kan forårsage fibernedbrydning. Almindelige klorblegemidler (såsom Clorox®) og hydrogenperoxid kan ikke bruges sammen med Kevlar®, oxygenblegemidler (såsom natriumperborat) kan bruges uden at beskadige aramidfibre.
Kulfibre er meget stabile og ufølsomme over for kemisk nedbrydning. Imidlertid vil epoxymatrixen nedbrydes.
9. Matrixbindingsydelse
For at kulfiber, Kevlar® og glas skal fungere optimalt, skal de holdes på plads i en matrix, normalt en epoxy. Derfor er epoxyharpiksernes evne til at binde sammen med forskellige fibre kritisk.
Både kul- og glasfibre klæber let til epoxy, men aramidfiber-epoxybindingen er ikke så stærk som ønsket, og denne reducerede vedhæftning tillader vandindtrængning. Som et resultat har aramidfibre en tendens til at absorbere vand, hvilket kombineret med mindre end ideel vedhæftning til epoxy betyder, at hvis overfladen af Kevlar®-kompositten er beskadiget, og der kan trænge vand ind, så kan Kevlar® absorbere fugt langs fibrene. og svække kompositmaterialet.
