Ce material este mai bun, fibra de carbon, fibra de sticla sau aramida?
Diferențele semnificative între cele trei fibre pot fi observate când se compară densitățile celor trei materiale. Dacă faceți 3 mostre de exact aceeași dimensiune și greutate, devine rapid evident că fibra Kevlar® este mult mai ușoară, urmată de fibra de carbon, iar fibra de sticlă E fiind cea mai grea.
Prin urmare, pentru aceeași greutate a materialului compozit, fibra de carbon sau Kevlar® pot obține o rezistență mai mare. Cu alte cuvinte, orice structură care necesită o anumită rezistență realizată cu fibră de carbon sau compozite Kevlar® va fi mai mică sau mai subțire decât o structură din fibră de sticlă.
Când probele au fost făcute și testate, sa constatat că compozitul din fibră de sticlă era aproape de două ori mai greu decât Kevlar® sau laminatele din fibră de carbon. Aceasta înseamnă că utilizarea Kevlar® sau a fibrei de carbon poate economisi multă greutate.
Modulul Young este o măsură a rigidității unui material elastic și este o modalitate de a descrie un material. Este definită ca raportul dintre efortul uniaxial (într-o direcție) și deformarea uniaxială (deformarea în aceeași direcție). Modulul Young=efort/deformare, ceea ce înseamnă că un material cu un modul Young ridicat este mai dur decât un material cu un modul Young mai mic.
Fibra de carbon, Kevlar® și fibra de sticlă variază foarte mult ca rigiditate. Fibra de carbon este de aproximativ de două ori mai rigidă decât fibra de aramidă și de cinci ori mai rigidă decât fibra de sticlă. Dezavantajul rigidității superioare a fibrei de carbon este că aceasta tinde să fie mai fragilă. Când eșuează, tinde să nu prezinte prea multă tensiune sau deformare.
3. Inflamabilitate și degradare termică
Atât Kevlar®, cât și fibra de carbon sunt rezistente la temperaturi ridicate și niciunul nu are punct de topire. Ambele materiale au fost folosite în îmbrăcăminte de protecție și țesături rezistente la foc. Fibra de sticlă se va topi în cele din urmă, dar este și foarte rezistentă la temperaturi ridicate. Desigur, utilizarea fibrei de sticlă mată în clădiri îmbunătățește și rezistența la foc.
Fibra de carbon și Kevlar® sunt folosite pentru a face pături sau îmbrăcăminte de protecție pentru stingerea incendiilor sau pentru sudare. Mănușile de kevlar sunt utilizate în mod obișnuit în industria cărnii pentru a proteja mâinile atunci când se folosesc cuțite. Deoarece fibrele sunt rareori folosite singure, rezistența la căldură a matricei (de obicei epoxidice) este de asemenea importantă. Rășinile epoxidice se înmoaie rapid atunci când sunt expuse la căldură.
4. Conductivitate
Fibra de carbon conduce electricitatea, dar nu Kevlar® și fibra de sticlă. Kevlar® este utilizat pentru firele de tip în turnurile de transmisie. Deși nu conduce electricitatea, absoarbe apa, iar apa conduce electricitatea. Prin urmare, în astfel de aplicații, un strat impermeabil trebuie aplicat deasupra Kevlarului.
Deoarece fibra de carbon conduce electricitatea, coroziunea galvanică devine o problemă atunci când intră în contact cu alte părți metalice.
5. Degradarea UV
Fibrele de aramidă se vor degrada în lumina soarelui și în medii cu UV ridicat. Fibrele de carbon sau de sticlă nu sunt foarte sensibile la radiațiile UV. Cu toate acestea, unele substraturi utilizate în mod obișnuit, cum ar fi rășina epoxidică, se vor albici și își vor pierde rezistența dacă sunt lăsate în lumina soarelui. Rășinile poliesterice și vinilesterice sunt mai rezistente la razele UV, dar mai slabe decât rășinile epoxidice.
6. Anti-oboseala
Dacă o parte este îndoită și îndreptată în mod repetat, în cele din urmă va eșua din cauza oboselii. Fibra de carbon este oarecum sensibilă la oboseală și tinde să cedeze catastrofal, în timp ce Kevlar® este mai rezistent la oboseală. Fibra de sticlă este undeva la mijloc.
7. Rezistenta la uzura
Kevlar® este foarte rezistent la abraziune, ceea ce face dificilă tăierea. Una dintre utilizările obișnuite ale Kevlar® este ca mănuși de protecție în zonele în care mâinile pot fi tăiate de sticlă sau unde sunt folosite lame ascuțite. Fibra de carbon și fibra de sticlă sunt mai puțin rezistente.
8. Rezistenta chimica
Fibrele de aramidă sunt sensibile la acizi tari, baze tari și anumiți agenți oxidanți precum hipocloritul de sodiu, care pot provoca degradarea fibrelor. Înălbitorii obișnuiți cu clor (cum ar fi Clorox®) și peroxidul de hidrogen nu pot fi utilizați cu Kevlar®, înălbitorii cu oxigen (cum ar fi perboratul de sodiu) pot fi utilizați fără a deteriora fibrele aramide.
Fibrele de carbon sunt foarte stabile și insensibile la degradarea chimică. Cu toate acestea, matricea epoxidică se va degrada.
9. Performanța lipirii matricei
Pentru ca fibra de carbon, Kevlar® și sticlă să funcționeze optim, acestea trebuie menținute într-o matrice, de obicei o epoxidă. Prin urmare, capacitatea rășinilor epoxidice de a se lega împreună cu diferite fibre este critică.
Atât fibrele de carbon, cât și cele de sticlă se lipesc cu ușurință de epoxid, dar legătura dintre fibre de aramidă și epoxidice nu este atât de puternică pe cât se dorește, iar această aderență redusă permite pătrunderea apei. Ca rezultat, fibrele de aramid tind să absoarbă apa, ceea ce, combinat cu o aderență mai puțin decât ideală la epoxid, înseamnă că, dacă suprafața compozitului Kevlar® este deteriorată și apa poate pătrunde, atunci Kevlar® poate absorbi umezeala de-a lungul fibrelor, și slăbesc materialul compozit.
