Hvad er forskellen mellem kulfiber og Kevlar?

Hvad er kulfiber?

Kulfibre er lange, tynde tråde, der primært består af kulstofatomer bundet sammen i mikroskopiske krystaller.

Krystallerne er justeret, hvilket gør dem meget stærke. De bliver derefter snoet sammen, ligesom bomuldsproduktionsprocessen, for at lave garn. Garnene væves derefter sammen til kulfiberdug. Der er forskellige typer vævninger til kulfiber:

Plain Weave: Også kendt som Two-Way Standard Top/Down er meget nem at håndtere på grund af den stramme vævning.

Twill: Diagonalt mønster fra over-over og under-under Det er det bedst kendte kulfibermønster og tilbyder en løsere form end normale designs, hvilket gør det mere velegnet til mere komplekse former.

Satin: Satin har en murstenslignende lighed, der kommer fra tal, der er mere end (normalt fire eller otte) til mindre end én. Dette mønster er ikke det nemmeste at arbejde med, men fungerer bedst med komplekse kurver.

Ensrettet: Som navnet antyder, er alle garner ensrettet. Der er ingen vævning, normalt bruges tråd til at holde det sammen, men det ændrer ikke på kulfiberens struktur. Bedst til forme, der kun belastes i én akse

Hvordan laves kulfiber?

Hver kulfiberproducent har sin egen metode til at fremstille materialet for at give det styrke eller æstetiske salgsegenskaber. Typisk kommer alle kulfibre dog fra organiske polymerer, som er molekylære kæder af kulstofatomer, der holdes sammen.

PAN (polyacrylonitril) fremstillingsprocessen tegner sig for omkring 90 procent af al kulfiberfremstilling og er opdelt i fem trin:

Polyacrylonitril blandes med andre emner og spindes til fibre, som derefter strækkes og renses.

kemikalier tilsættes derefter for at stabilisere

Ved at tilføje varme hjælper høje temperaturer med at danne tæt bundne kulstofkrystaller.

Fibre oxideres for at forbedre bindingsegenskaberne.

Til sidst belægges trådene og vikles til tråde af forskellig størrelse. Før kulfiber bliver til en komposit, tilsættes en polymer, og trådene og polymeren bindes sammen ved varme, tryk eller vakuum for at danne kompositten.

Som med enhver fremstillingsproces vil de anvendte materialer skabe specifikke kvaliteter og effekter i kulfiber, hvilket giver mulighed for sorterings- og anvendelsesforskelle.

Hvad er fordelene ved kulfiber?

Kulfiber er kendt for sin lette vægt og høje styrke, hvilket gør det til et ideelt avanceret kompositmateriale i marine-, bil- og rumfartsindustrien. De vigtigste fordele omfatter:

Fremragende styrke til vægtforhold

høj varmebestandighed

Høj kemisk/korrosionsbestandighed (når det bruges med den korrekte harpiks)

Ekstremt fleksibel til en bred vifte af applikationer

fremragende træthedsegenskaber

Velegnet til en række forskellige materialer

elektrisk og termisk ledningsevne

Har en lav termisk udvidelseskoefficient

Hvad er ulemperne ved kulfiber?

På trods af sine mange fordele er kulfiber stadig et relativt nyt kompositmateriale, men det har også nogle ulemper:

Dyrt sammenlignet med andre kompositmaterialer

Fremstillingen er mere arbejdskrævende

I øjeblikket ikke genanvendelige, kulfiber bruges ofte i stedet for stål eller aluminium, som begge er genanvendelige materialer

Vil revne/splintre, når dens kapacitet overskrides

Hvis det er beskadiget, skal det udskiftes, ikke repareres som metalstrukturer