Koji je materijal bolji, karbonska vlakna, staklena vlakna ili aramid?
Značajne razlike u tri vlakna mogu se uočiti kada se uporede gustine tri materijala. Ako napravite 3 uzorka potpuno iste veličine i težine, brzo postaje jasno da su Kevlar® vlakna mnogo lakša, slijede karbonska vlakna, a E-staklena vlakna su najteža.
Stoga, za istu težinu kompozitnog materijala, karbonska vlakna ili Kevlar® mogu postići veću čvrstoću. Drugim riječima, svaka struktura koja zahtijeva datu čvrstoću napravljena od karbonskih vlakana ili kompozita Kevlar® bit će manja ili tanja od strukture napravljene od stakloplastike.
Kada su uzorci napravljeni i testirani, otkriveno je da je kompozit od stakloplastike gotovo dvostruko teži od Kevlar® ili laminata od karbonskih vlakana. To znači da korištenje Kevlar® ili karbonskih vlakana može uštedjeti mnogo na težini.
Youngov modul je mjera krutosti elastičnog materijala i način je opisivanja materijala. Definira se kao omjer jednoosnog (u jednom smjeru) naprezanja i jednoosnog naprezanja (deformacije u istom smjeru). Youngov modul=naprezanje/deformacija, što znači da je materijal sa visokim Youngovim modulom tvrđi od materijala sa nižim Youngovim modulom.
Ugljična vlakna, Kevlar® i stakloplastike uvelike variraju u krutosti. Ugljična vlakna su oko dva puta čvršća od aramidnih vlakana i pet puta čvršća od staklenih vlakana. Nedostatak superiorne krutosti karbonskih vlakana je ta što su lomljiviji. Kada pokvari, ne pokazuje mnogo naprezanja ili deformacije.
3. Zapaljivost i termička degradacija
I Kevlar® i karbonska vlakna otporni su na visoke temperature i nemaju tačku topljenja. Oba materijala su korištena u zaštitnoj odjeći i vatrootpornim tkaninama. Fiberglas će se na kraju otopiti, ali je također vrlo otporan na visoke temperature. Naravno, upotreba mat stakloplastike u zgradama takođe poboljšava otpornost na vatru.
Ugljična vlakna i Kevlar® se koriste za izradu zaštitnih ćebadi ili odjeće za gašenje požara ili zavarivanja. Kevlar rukavice se obično koriste u mesnoj industriji za zaštitu ruku pri korištenju noževa. Budući da se vlakna rijetko koriste sama, otpornost na toplinu matrice (obično epoksi) je također važna. Epoksidne smole brzo omekšaju kada su izložene toploti.
4. Provodljivost
Ugljična vlakna provode električnu energiju, ali Kevlar® i fiberglas ne provode. Kevlar® se koristi za zavojne žice u prenosnim stubovima. Iako ne provodi struju, apsorbira vodu, a voda provodi električnu energiju. Stoga, u takvim aplikacijama, vodootporni premaz se mora nanijeti na vrh Kevlara.
Budući da karbonska vlakna provode električnu energiju, galvanska korozija postaje problem kada dođe u kontakt s drugim metalnim dijelovima.
5. UV degradacija
Aramidna vlakna će se razgraditi na sunčevoj svjetlosti i visokom UV okruženju. Ugljična ili staklena vlakna nisu jako osjetljiva na UV zračenje. Međutim, neke uobičajeno korištene podloge, kao što je epoksidna smola, bjeliće i gube snagu ako se ostave na sunčevoj svjetlosti. Poliesterske i vinil esterske smole su otpornije na UV zrake, ali slabije od epoksidne smole.
6. Protiv umora
Ako se dio više puta savija i ispravlja, na kraju će otkazati zbog umora. Ugljična vlakna su donekle osjetljiva na umor i imaju tendenciju katastrofalnog kvara, dok je Kevlar® otporniji na umor. Fiberglas je negdje između.
7. Otpornost na habanje
Kevlar® je vrlo otporan na habanje, što otežava rezanje. Jedna od uobičajenih upotreba Kevlar®-a je kao zaštitne rukavice u područjima gdje staklo može posjeći ruke ili gdje se koriste oštra sečiva. Ugljična vlakna i fiberglas su manje otporni.
8. Hemijska otpornost
Aramidna vlakna su osjetljiva na jake kiseline, jake baze i određene oksidacijske agense kao što je natrijum hipohlorit, koji mogu uzrokovati degradaciju vlakana. Uobičajena sredstva za izbjeljivanje hlora (kao što je Clorox®) i vodikov peroksid se ne mogu koristiti s Kevlar®-om, a izbjeljivači kisika (kao što je natrijum perborat) se mogu koristiti bez oštećenja aramidnih vlakana.
Ugljična vlakna su vrlo stabilna i neosjetljiva na hemijsku degradaciju. Međutim, epoksidna matrica će se degradirati.
9. Performanse vezivanja matrice
Da bi karbonska vlakna, Kevlar® i staklo radili optimalno, moraju se držati na mjestu u matrici, obično epoksidnoj. Stoga je kritična sposobnost epoksidnih smola da se vežu s različitim vlaknima.
I karbonska i staklena vlakna se lako lijepe za epoksid, ali veza aramidnih vlakana i epoksida nije toliko jaka koliko se želi, a ovo smanjeno prianjanje omogućava prodiranje vode. Kao rezultat toga, aramidna vlakna imaju tendenciju da upijaju vodu, što, u kombinaciji sa manje nego idealnom prianjanjem na epoksid, znači da ako je površina Kevlar® kompozita oštećena i voda može ući, onda Kevlar® može apsorbirati vlagu duž vlakana, i oslabiti kompozitni materijal.
