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1. Resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione è la sollecitazione massima che un materiale può sopportare prima di allungarsi. Alcuni materiali non fragili si deformano prima della rottura, mafibre di Kevlar® (aramide)Le fibre di carbonio e le fibre di vetro E sono fragili e si rompono con poca deformazione. La resistenza alla trazione si misura come forza per unità di area (Pa o Pascal).

2. Densità e rapporto resistenza/peso
Quando si confrontano le densità dei tre materiali, si possono notare differenze significative nelle tre fibre. Se si realizzano tre campioni esattamente delle stesse dimensioni e dello stesso peso, diventa subito evidente che le fibre di Kevlar® sono molto più leggere, con le fibre di carbonio al secondo posto eFibre di vetro Eil più pesante.

3. Modulo di Young
Il modulo di Young è una misura della rigidità di un materiale elastico e rappresenta un modo per descriverne le proprietà. È definito come il rapporto tra la sollecitazione uniassiale (in una direzione) e la deformazione uniassiale (nella stessa direzione). Il modulo di Young si calcola dividendo la sollecitazione per la deformazione, il che significa che i materiali con un modulo di Young elevato sono più rigidi di quelli con un modulo di Young basso.
La rigidità della fibra di carbonio, del Kevlar® e della fibra di vetro varia notevolmente. La fibra di carbonio è circa il doppio più rigida delle fibre aramidiche e cinque volte più rigida delle fibre di vetro. Lo svantaggio dell'eccellente rigidità della fibra di carbonio è che tende ad essere più fragile. Quando si rompe, tende a non mostrare molta deformazione o sollecitazione.

4. Infiammabilità e degradazione termica
Sia il Kevlar® che la fibra di carbonio sono resistenti alle alte temperature e nessuno dei due ha un punto di fusione. Entrambi i materiali sono stati utilizzati in indumenti protettivi e tessuti ignifughi. La fibra di vetro alla fine fonde, ma è anche altamente resistente alle alte temperature. Naturalmente, le fibre di vetro smerigliate utilizzate nell'edilizia possono anche aumentare la resistenza al fuoco.
La fibra di carbonio e il Kevlar® vengono utilizzati per realizzare coperte o indumenti protettivi antincendio o per la saldatura. I guanti in Kevlar sono spesso impiegati nell'industria della carne per proteggere le mani durante l'utilizzo dei coltelli. Poiché le fibre sono raramente utilizzate da sole, è importante anche la resistenza al calore della matrice (solitamente resina epossidica). Se riscaldata, la resina epossidica si ammorbidisce rapidamente.

5. Conduttività elettrica
La fibra di carbonio conduce l'elettricità, ma il Kevlar® efibra di vetroNo. Il Kevlar® viene utilizzato per la posa dei cavi nelle torri di trasmissione. Sebbene non conduca elettricità, assorbe acqua e l'acqua conduce elettricità. Pertanto, in tali applicazioni è necessario applicare un rivestimento impermeabile al Kevlar.

6. Degradazione da raggi UV
Fibre aramidicheSi degradano alla luce del sole e in ambienti con elevata radiazione UV. Le fibre di carbonio o di vetro non sono molto sensibili alle radiazioni UV. Tuttavia, alcune matrici comuni come le resine epossidiche vengono trattenute dalla luce solare, dove si sbiancano e perdono resistenza. Le resine poliestere e vinilestere sono più resistenti ai raggi UV, ma meno resistenti delle resine epossidiche.

7. Resistenza alla fatica
Se un componente viene ripetutamente piegato e raddrizzato, alla fine si romperà per fatica.Fibra di carbonioè piuttosto sensibile alla fatica e tende a cedere in modo catastrofico, mentre il Kevlar® è più resistente alla fatica. La fibra di vetro si colloca in una posizione intermedia.

8. Resistenza all'abrasione
Il Kevlar® è altamente resistente all'abrasione, il che lo rende difficile da tagliare, e uno degli usi più comuni del Kevlar® è come guanto protettivo per le mani in situazioni in cui si rischia di tagliarsi con il vetro o dove si utilizzano lame affilate. Le fibre di carbonio e di vetro sono meno resistenti.

9. Resistenza chimica
Fibre aramidicheSono sensibili ad acidi forti, basi e alcuni agenti ossidanti (ad esempio, ipoclorito di sodio), che possono causare la degradazione delle fibre. La normale candeggina a base di cloro (ad esempio Clorox®) e il perossido di idrogeno non possono essere utilizzati con il Kevlar®. La candeggina a base di ossigeno (ad esempio, perborato di sodio) può essere utilizzata senza danneggiare le fibre aramidiche.

10. Proprietà di legame corporeo
Affinché le fibre di carbonio, Kevlar® e vetro possano esprimere al meglio le proprie potenzialità, è necessario che siano fissate saldamente all'interno di una matrice (solitamente una resina epossidica). Pertanto, la capacità della resina epossidica di aderire alle diverse fibre è fondamentale.
Sia il carbonio chefibre di vetroLe fibre aramidiche aderiscono facilmente alla resina epossidica, ma il legame tra le fibre aramidiche e la resina epossidica non è forte quanto desiderato, e questa ridotta adesione permette la penetrazione dell'acqua. Di conseguenza, la facilità con cui le fibre aramidiche possono assorbire acqua, combinata con la scarsa adesione alla resina epossidica, fa sì che se la superficie del composito di Kevlar® viene danneggiata e l'acqua può penetrare, il Kevlar® può assorbire acqua lungo le fibre e indebolire il composito.

11. Colore e tessitura
L'aramide, allo stato naturale, ha un colore oro chiaro, ma può essere colorata ed è ora disponibile in molte belle tonalità. Anche la fibra di vetro è disponibile in versioni colorate.Fibra di carbonioÈ sempre nera e può essere miscelata con aramide colorata, ma non può essere colorata di per sé.

Proprietà dei materiali in fibra rinforzata PK Vantaggi e svantaggi del Kevlar, della fibra di carbonio e della fibra di vetro


Data di pubblicazione: 7 agosto 2024