Kateri material je boljši, ogljikova vlakna, steklena vlakna ali aramid?
Pomembne razlike med tremi vlakni so vidne, če primerjamo gostote treh materialov. Če naredite 3 vzorce popolnoma enake velikosti in teže, hitro postane očitno, da so vlakna Kevlar® veliko lažja, sledijo ogljikova vlakna in E-steklena vlakna so najtežja.
Zato lahko za enako težo kompozitnega materiala ogljikova vlakna ali Kevlar® dosežejo večjo trdnost. Z drugimi besedami, vsaka struktura, ki zahteva določeno trdnost, izdelana iz ogljikovih vlaken ali kompozitov Kevlar®, bo manjša ali tanjša od strukture, izdelane iz steklenih vlaken.
Ko so bili izdelani in testirani vzorci, je bilo ugotovljeno, da je kompozit iz steklenih vlaken skoraj dvakrat težji od Kevlar® ali laminatov iz ogljikovih vlaken. To pomeni, da lahko z uporabo Kevlar® ali ogljikovih vlaken prihranite veliko teže.
Youngov modul je merilo za togost elastičnega materiala in je način opisovanja materiala. Definiran je kot razmerje med enoosno (v eno smer) napetostjo in enoosno deformacijo (deformacija v isti smeri). Youngov modul=napetost/deformacija, kar pomeni, da je material z visokim Youngovim modulom trši od materiala z nižjim Youngovim modulom.
Ogljikova vlakna, Kevlar® in steklena vlakna se zelo razlikujejo po togosti. Ogljikova vlakna so približno dvakrat bolj toga od aramidnih vlaken in petkrat bolj toga od steklenih vlaken. Slaba stran vrhunske togosti ogljikovih vlaken je, da so bolj krhka. Ko odpove, ni veliko obremenitev ali deformacij.
3. Vnetljivost in toplotna razgradnja
Tako Kevlar® kot karbonska vlakna so odporna na visoke temperature in nobeno nima tališča. Oba materiala sta bila uporabljena v zaščitnih oblačilih in ognjevarnih tkaninah. Steklena vlakna se bodo sčasoma stopila, vendar so tudi zelo odporna na visoke temperature. Seveda uporaba matiranega steklenih vlaken v stavbah izboljša tudi požarno odpornost.
Ogljikova vlakna in Kevlar® se uporabljajo za izdelavo zaščitnih gasilskih ali varilnih odej ali oblačil. Kevlar rokavice se običajno uporabljajo v mesni industriji za zaščito rok pri uporabi nožev. Ker se vlakna redko uporabljajo sama, je pomembna tudi toplotna odpornost matrice (običajno epoksi). Epoksidne smole se hitro zmehčajo, če so izpostavljene vročini.
4. Prevodnost
Ogljikova vlakna prevajajo elektriko, Kevlar® in steklena vlakna pa ne. Kevlar® se uporablja za napenjalne žice v oddajnih stolpih. Čeprav ne prevaja električnega toka, absorbira vodo, voda pa prevaja električni tok. Zato je treba pri takšnih aplikacijah na kevlar nanesti vodoodporen premaz.
Ker ogljikova vlakna prevajajo elektriko, postane galvanska korozija problem, ko pride v stik z drugimi kovinskimi deli.
5. UV razgradnja
Aramidna vlakna se razgradijo na sončni svetlobi in v okoljih z visokim UV žarkom. Ogljikova ali steklena vlakna niso zelo občutljiva na UV sevanje. Vendar pa bodo nekateri običajno uporabljeni substrati, kot je epoksi smola, belkasti in izgubili trdnost, če jih pustite na sončni svetlobi. Poliestrske in vinil estrske smole so bolj odporne na UV žarke, a šibkejše od epoksi smol.
6. Proti utrujenosti
Če je del večkrat upogiban in poravnan, bo sčasoma odpovedal zaradi utrujenosti. Ogljikova vlakna so nekoliko občutljiva na utrujenost in se nagibajo k katastrofalnim okvaram, medtem ko je Kevlar® bolj odporen na utrujenost. Steklena vlakna so nekje vmes.
7. Odpornost proti obrabi
Kevlar® je zelo odporen proti obrabi, kar otežuje rezanje. Ena od običajnih uporab Kevlarja so zaščitne rokavice na območjih, kjer se lahko urežejo roke s steklom ali kjer se uporabljajo ostra rezila. Ogljikova vlakna in steklena vlakna so manj odporna.
8. Kemična odpornost
Aramidna vlakna so občutljiva na močne kisline, močne baze in nekatere oksidante, kot je natrijev hipoklorit, ki lahko povzročijo razgradnjo vlaken. Običajnih klorovih belil (kot je Clorox®) in vodikovega peroksida ni mogoče uporabiti s Kevlar®, kisikova belila (kot je natrijev perborat) pa lahko uporabite, ne da bi poškodovali aramidna vlakna.
Ogljikova vlakna so zelo stabilna in neobčutljiva na kemično razgradnjo. Vendar se bo epoksidna matrica razgradila.
9. Učinkovitost lepljenja matrice
Da bi ogljikova vlakna, Kevlar® in steklo delovali optimalno, jih je treba držati na mestu v matrici, običajno epoksi. Zato je sposobnost epoksidnih smol, da se povezujejo z različnimi vlakni, kritična.
Tako ogljikova kot steklena vlakna se zlahka oprimejo epoksida, vendar vez med aramidnimi vlakni in epoksi ni tako močna, kot bi želeli, in ta zmanjšan oprijem omogoča prodor vode. Posledično aramidna vlakna ponavadi absorbirajo vodo, kar v kombinaciji z manj kot idealnim oprijemom na epoksid pomeni, da če je površina kompozita Kevlar® poškodovana in voda lahko pride noter, lahko Kevlar® absorbira vlago vzdolž vlaken, in oslabijo kompozitni material.
