Melyik anyag jobb, szénszál, üvegszál vagy aramid?
A három szál között jelentős különbségek láthatók, ha a három anyag sűrűségét összehasonlítjuk. Ha 3 pontosan azonos méretű és súlyú mintát készít, gyorsan kiderül, hogy a Kevlar® szál sokkal könnyebb, ezt követi a szénszál, és az E-üvegszál a legnehezebb.
Ezért azonos tömegű kompozit anyag esetén a szénszál vagy a Kevlar® nagyobb szilárdságot érhet el. Más szavakkal, minden szénszálas vagy Kevlar® kompozitból készült szerkezet, amely adott szilárdságot igényel, kisebb vagy vékonyabb lesz, mint az üvegszálas szerkezet.
A minták elkészítésekor és tesztelésekor azt találták, hogy az üvegszálas kompozit majdnem kétszer olyan nehéz, mint a Kevlar® vagy a szénszálas laminátumok. Ez azt jelenti, hogy a Kevlar® vagy szénszál használatával sok súlyt takaríthat meg.
A Young-modulus egy rugalmas anyag merevségének mértéke, és az anyag leírásának egyik módja. Ez az egytengelyű (egyirányú) feszültség és az egytengelyű alakváltozás (azonos irányú deformáció) aránya. Young-modulus=feszültség/nyúlás, ami azt jelenti, hogy a nagy Young-modulusú anyag keményebb, mint az alacsonyabb Young-modulusú anyag.
A szénszál, a Kevlar® és az üvegszál merevsége igen eltérő. A szénszál körülbelül kétszer olyan merev, mint az aramidszál, és ötször merevebb, mint az üvegszál. A szénszál kiváló merevségének hátránya, hogy törékenyebb. Ha meghibásodik, akkor nem mutat nagy feszültséget vagy deformációt.
3. Gyúlékonyság és termikus lebomlás
A Kevlar® és a szénszál is ellenáll a magas hőmérsékletnek, és egyiknek sincs olvadáspontja. Mindkét anyagot védőruházatban és tűzálló szövetekben használták. Az üvegszál végül megolvad, de nagyon ellenáll a magas hőmérsékletnek is. Természetesen a matt üvegszál épületekben történő alkalmazása is javítja a tűzállóságot.
A szénszálat és a Kevlar®-t tűzoltó- vagy hegesztőtakarók vagy -ruházat készítésére használják. A kevlár kesztyűt általában a húsiparban használják a kéz védelmére kések használatakor. Mivel a szálakat ritkán használják önmagukban, a mátrix (általában epoxi) hőállósága is fontos. Az epoxigyanták gyorsan meglágyulnak hő hatására.
4. Vezetőképesség
A szénszál vezeti az elektromosságot, de a Kevlar® és az üvegszál nem. A Kevlar®-t az adótornyok huzalokhoz használják. Bár nem vezet áramot, vizet nyel el, a víz pedig vezeti az elektromosságot. Ezért az ilyen alkalmazásoknál a kevlár tetejére vízálló bevonatot kell felhordani.
Mivel a szénszál vezeti az elektromosságot, a galvanikus korrózió problémát jelent, ha más fém alkatrészekkel érintkezik.
5. UV lebomlás
Az aramidszálak lebomlanak napfényben és erős UV-sugárzásban. A szén- vagy üvegszálak nem túl érzékenyek az UV-sugárzásra. Néhány általánosan használt hordozó, például az epoxigyanta azonban kifehéredik és veszít szilárdságából, ha napfényben marad. A poliészter és vinil-észter gyanták jobban ellenállnak az UV sugárzásnak, de gyengébbek, mint az epoxigyanta.
6. Fáradtság elleni
Ha egy alkatrészt többször meghajlítanak és kiegyenesítenek, a fáradtság miatt végül meghibásodik. A szénszál kissé érzékeny a fáradtságra, és katasztrofálisan meghibásodik, míg a Kevlar® jobban ellenáll a fáradtságnak. Az üvegszál valahol a kettő között van.
7. Kopásállóság
A Kevlar® nagyon kopásálló, ami megnehezíti a vágást. A Kevlar® egyik gyakori felhasználása védőkesztyűként olyan helyeken, ahol az üveg megvághatja a kezét, vagy ahol éles pengéket használnak. A szénszál és az üvegszál kevésbé ellenálló.
8. Vegyi ellenállás
Az aramid szálak érzékenyek az erős savakra, erős bázisokra és bizonyos oxidálószerekre, például nátrium-hipokloritra, amelyek rostok lebomlását okozhatják. A szokásos klóros fehérítők (például a Clorox®) és a hidrogén-peroxid nem használhatók a Kevlar®-hoz, az oxigénes fehérítők (például a nátrium-perborát) az aramidszálak károsodása nélkül használhatók.
A szénszálak nagyon stabilak és érzéketlenek a kémiai lebomlásra. Az epoximátrix azonban lebomlik.
9. Mátrix kötési teljesítmény
A szénszál, a Kevlar® és az üveg optimális működéséhez mátrixban, általában epoxiban kell őket a helyükön tartani. Ezért az epoxigyanták különböző szálakkal való kötődésének képessége kritikus fontosságú.
Mind a szén-, mind az üvegszálak könnyen tapadnak az epoxihoz, de az aramidszál-epoxi kötés nem olyan erős, mint a kívánt, és ez a csökkent tapadás lehetővé teszi a víz behatolását. Ennek eredményeként az aramid szálak hajlamosak felszívni a vizet, ami az epoxihoz való ideálisnál gyengébb tapadással kombinálva azt jelenti, hogy ha a Kevlar® kompozit felülete megsérül és víz kerülhet be, akkor a Kevlar® nedvességet szívhat fel a szálak mentén. és gyengítse a kompozit anyagot.
