Hvilket materiale er bedre, karbonfiber, glassfiber eller aramid?
Betydelige forskjeller i de tre fibrene kan sees når tetthetene til de tre materialene sammenlignes. Hvis du lager 3 prøver av nøyaktig samme størrelse og vekt, blir det raskt tydelig at Kevlar®-fiber er mye lettere, etterfulgt av karbonfiber, og E-glassfiber er den tyngste.
Derfor, for samme vekt av komposittmateriale, kan karbonfiber eller Kevlar® oppnå høyere styrke. Med andre ord vil enhver struktur som krever en gitt styrke laget med karbonfiber eller Kevlar®-kompositter være mindre eller tynnere enn en struktur laget med glassfiber.
Da prøver ble laget og testet, ble det funnet at glassfiberkompositten var nesten dobbelt så tung som Kevlar® eller karbonfiberlaminater. Dette betyr at bruk av Kevlar® eller karbonfiber kan spare mye vekt.
Youngs modul er et mål på stivheten til et elastisk materiale og er en måte å beskrive et materiale på. Det er definert som forholdet mellom uniaksial (i én retning) spenning og uniaksial tøyning (deformasjon i samme retning). Youngs modul=spenning/tøyning, som betyr at et materiale med høy Youngs modul er hardere enn et materiale med lavere Youngs modul.
Karbonfiber, Kevlar® og glassfiber varierer mye i stivhet. Karbonfiber er omtrent dobbelt så stiv som aramidfiber og fem ganger stivere enn glassfiber. Ulempen med karbonfibers overlegne stivhet er at den har en tendens til å være mer sprø. Når det svikter, har det en tendens til ikke å vise mye belastning eller deformasjon.
3. Brennbarhet og termisk nedbrytning
Både Kevlar® og karbonfiber er motstandsdyktige mot høye temperaturer, og ingen av dem har smeltepunkt. Begge materialene har blitt brukt i verneklær og brannsikre stoffer. Glassfiber vil til slutt smelte, men er også svært motstandsdyktig mot høye temperaturer. Bruk av frostet glassfiber i bygninger forbedrer selvfølgelig også brannmotstanden.
Karbonfiber og Kevlar® brukes til å lage beskyttende brannslokkings- eller sveisetepper eller klær. Kevlarhansker brukes ofte i kjøttindustrien for å beskytte hendene ved bruk av kniver. Siden fibre sjelden brukes alene, er varmebestandigheten til matrisen (vanligvis epoksy) også viktig. Epoksyharpikser mykner raskt når de utsettes for varme.
4. Konduktivitet
Karbonfiber leder strøm, men Kevlar® og glassfiber gjør det ikke. Kevlar® brukes til ledninger i overføringstårn. Selv om det ikke leder elektrisitet, absorberer det vann, og vann leder elektrisitet. Derfor, i slike applikasjoner, må et vanntett belegg påføres på toppen av Kevlar.
Fordi karbonfiber leder elektrisitet, blir galvanisk korrosjon et problem når det kommer i kontakt med andre metalldeler.
5. UV-nedbrytning
Aramidfibre vil brytes ned i sollys og høye UV-miljøer. Karbon eller glassfiber er lite følsomme for UV-stråling. Noen ofte brukte underlag som epoksyharpiks vil imidlertid bli hvitaktige og miste styrke hvis de blir stående i sollys. Polyester- og vinylesterharpikser er mer motstandsdyktige mot UV-stråler, men svakere enn epoksyharpiks.
6. Anti-fatigue
Hvis en del gjentatte ganger bøyes og rettes ut, vil den til slutt svikte på grunn av tretthet. Karbonfiber er noe følsomt for tretthet og har en tendens til å svikte katastrofalt, mens Kevlar® er mer motstandsdyktig mot tretthet. Glassfiber er et sted midt i mellom.
7. Slitasjemotstand
Kevlar® er svært slitebestandig, noe som gjør det vanskelig å kutte. En av de vanlige bruksområdene til Kevlar® er som beskyttelseshansker i områder hvor hendene kan kuttes av glass eller hvor det brukes skarpe kniver. Karbonfiber og glassfiber er mindre motstandsdyktige.
8. Kjemikaliebestandighet
Aramidfibre er følsomme for sterke syrer, sterke baser og visse oksidasjonsmidler som natriumhypokloritt, som kan forårsake fibernedbrytning. Vanlige klorblekemidler (som Clorox®) og hydrogenperoksid kan ikke brukes med Kevlar®, oksygenblekemidler (som natriumperborat) kan brukes uten å skade aramidfibre.
Karbonfibre er svært stabile og ufølsomme for kjemisk nedbrytning. Imidlertid vil epoksymatrisen brytes ned.
9. Matrix bonding ytelse
For at karbonfiber, Kevlar® og glass skal fungere optimalt, må de holdes på plass i en matrise, vanligvis en epoksy. Derfor er epoksyharpiksens evne til å binde seg sammen med forskjellige fibre kritisk.
Både karbon- og glassfiber fester seg lett til epoksy, men aramidfiber-epoksybindingen er ikke så sterk som ønsket, og denne reduserte vedheften gjør at vann kan trenge inn. Som et resultat har aramidfibre en tendens til å absorbere vann, noe som, kombinert med mindre enn ideell vedheft til epoksy, betyr at hvis overflaten til Kevlar®-kompositten er skadet og vann kan komme inn, kan Kevlar® absorbere fuktighet langs fibrene, og svekke komposittmaterialet.
