Primære fibertyper, der bruges i højtydende-kompositter
1. Glasfiber (glasfiber)
Der findes mange forskellige varianter af glasfiber, men for kompositter er to de mest almindelige. E-glasfiber er standardtypen i næsten alle glasfiber-forstærkede produkter, mens S-glasfiber (også kendt som R-glas eller T-glasfiber) har væsentlig bedre trækstyrke. S-glasfiber er normalt mindre end E-glasfiber, har bedre vedhæftning i harpiksmatricen, og slagydelsen er forbedret. Men det koster meget mere. S-2-glasfiber er en kommerciel S--glasfiber med højere-styrke, som har dobbelt så stor trækstyrke som typisk E-glasfiber og også har omkring 10-20 % højere stivhed. Men til næsten alle anvendelser er E-glasfiber tilstrækkeligt.
Glasfiber fremstilles ved at ekstrudere smeltede (1700 grader) mineralske produkter (silica, aluminium og calciumoxid osv.) gennem huller med lille diameter. Typisk er E-glasfibre omkring 10-25 mikrometer i diameter, hvilket gør dem større end kulfibre.
2. Kulfiber
Kulfibre findes i mange varianter med varierende mekaniske egenskaber og omkostninger. Kulfiberen er ikke ekstruderet direkte fra det smeltede materiale, men fremstilles ved varmebehandling af precursorfiberen, herunder for-oxidation i en luftatmosfære og karbonisering i en inert atmosfære. Under spænding justeres kulstofstrukturen i fiberen, hvilket hjælper med at maksimere trækstyrke og stivhed.
Den mest almindelige precursor, der bruges til kulfiber, er polyacrylonitril (PAN) fiber. På nuværende tidspunkt er den mest almindelige standard og medium modul kulfiber baseret på PAN precursor. Modulet af kulfiber fremstillet af asfalt (beg) precursor-systemet er normalt højere. En enkelt kulfiber er typisk mindre end en glasfiber, kun 5 mikrometer i diameter. Modulus kulfiber klassificeres ofte med standardmodul, mellemmodul (IM), højt modul (HM) og ultra- kulfiber med højt modul.
Andre specialforstærkende fibre i industrien
Ud over traditionelt glas og kulstof kræver specialiserede applikationer unikke fiberarkitekturer:
- Kevlar Aramid Fiber:En syntetisk aramidfiber udviklet af DuPont. Andre kommercielle aramidfibre omfatter Twaron, Technora og Nomex. Som forstærkningsfiber til kompositmaterialer bruges aramidfiber hovedsageligt til applikationer med høj trækstyrke og punkterings-, slid- og brudmodstand. De bruges ofte i kombination med kulfiber eller glasfiber.
- Basalt fiber:Fremstillet ved at bruge en smelte- og ekstruderingsproces, der ligner glasfiber. Dens trækstyrke og modul er lidt højere end E-glasfiber, men mindre end kulfiber. Densiteten svarer til den for E-glasfiber. Prisen ligger mellem E-glasfiber og kulfiber.
- Ultra-polyethylen med høj molekylvægt:Både Dyneema og Spectra er fibre fremstillet af ultra-polyethylen med høj molekylvægt (UHMWPE) eller højmodul polyethylen (HMPE) ekstruderet filament. UHMWPE er robust, holdbart og ofte blandet med kulfibre for at forbedre komposit-sejhed og slagenergiabsorption.
- Højmolekylær polypropylen:Innegra er en fiber fremstillet af polypropylen med høj molekylvægt (HMPP). Selvom Innegra ikke er så stærk som Kevlar eller Dyneema, er den hård og modstandsdygtig over for slag og brud til en lavere pris.
- Plantefibre:Ældste strukturelle forstærkende fibre er træ- og plantefibre (såsom hør og jute). Mens de tilbyder økologiske fordele, kæmper plantefibre med fugtabsorption og udviser en bredere række af mekaniske inkonsekvenser sammenlignet med konstrueret E-glas.
- Keramiske fibre:Anvendes i keramiske matrixkompositter (CMC) til ekstrem høj-temperaturbestandighed. Ikke-oxidborfibre har en utrolig trykstyrke, mens siliciumcarbid (SiC)-fibre tilbyder suveræn hårdhed.
Overførsel af råfibre til strukturelle løsninger: LFT-forskellen
Blot at blande rå fibre med plast er ikke nok til tunge-strukturelle applikationer. Standard korte-fiberforbindelser bruger hakkede fibre under 1 mm, som fungerer som partikelfyldte stoffer, men ikke overfører mekanisk belastning effektivt. Det er herLangfiber termoplast (LFT/LFRT)blive væsentlig.
Ved at bruge kontinuerlig pultrusionskompounderingsteknologi kan LFT-G®justerer E-glasfibre eller PAN-kulfibre inde i polymermatricer (som PP, PA6, PA12, PPS, PEEK). I den endelige sprøjtestøbte-komponent bevarer disse fibre en længde på 10-12 mm, hvilket skaber en3D sammenlåsende skelet netværk. Dette indre skelet forbedrer dramatisk:
- Slagmodstand:Absorberer mekanisk stød og forhindrer revneudbredelse.
- Dimensionsstabilitet:Reducerer skimmelsvamp og eliminerer vridning.
- Metaludskiftningsfunktioner:Erstatter tunge aluminium- og stålkomponenter, hvilket reducerer delvægten med op til 50 %.
