Jaka jest różnica między włóknem węglowym a kevlarem?

Co to jest włókno węglowe?

Włókna węglowe to długie, cienkie nici wykonane głównie z atomów węgla związanych razem w mikroskopijnych kryształach.

Kryształy są wyrównane, co czyni je bardzo mocnymi. Następnie są one skręcane razem, podobnie jak w procesie produkcji bawełny, w celu wytworzenia przędzy. Przędze są następnie splatane razem, aby wytworzyć tkaninę z włókna węglowego. Istnieją różne rodzaje splotów włókien węglowych:

Zwykły splot: Znany również jako dwukierunkowy standardowy góra/dół jest bardzo łatwy w obsłudze ze względu na ciasny splot.

Skośny wzór: ukośny wzór od góry do dołu i od góry Jest to najbardziej znany wzór z włókna węglowego i oferuje luźniejszą formę niż zwykłe projekty, dzięki czemu jest bardziej odpowiedni do bardziej złożonych kształtów.

Satyna: Satyna ma podobieństwo do cegieł, które pochodzi od liczb, które są większe niż (zwykle cztery lub osiem) do mniej niż jeden. Ten wzór nie jest najłatwiejszy w użyciu, ale najlepiej sprawdza się w przypadku złożonych krzywych.

Jednokierunkowy: Jak sama nazwa wskazuje, wszystkie przędze są jednokierunkowe. Nie ma splotu, zwykle do spajania używa się nici, ale nie zmienia to struktury włókna węglowego. Najlepsze dla form obciążonych tylko w jednej osi

Jak powstaje włókno węglowe?

Każdy producent włókna węglowego ma własną metodę wykonania materiału, aby nadać mu wytrzymałość lub estetykę sprzedaży. Zazwyczaj jednak wszystkie włókna węglowe pochodzą z polimerów organicznych, które są łańcuchami molekularnymi połączonych ze sobą atomów węgla.

Proces produkcji PAN (poliakrylonitrylu) stanowi około 90 procent całej produkcji włókien węglowych i jest podzielony na pięć etapów:

Poliakrylonitryl miesza się z innymi przedmiotami i przędzie we włókna, które są następnie rozciągane i czyszczone.

następnie dodaje się chemikalia w celu ustabilizowania

Dodając ciepło, wysokie temperatury pomagają tworzyć ściśle związane kryształy węgla.

Włókna są utleniane, aby poprawić właściwości wiążące.

Na koniec nici są powlekane i nawijane na nici o różnych rozmiarach. Zanim włókno węglowe stanie się kompozytem, ​​dodaje się polimer, a nici i polimer są łączone ze sobą za pomocą ciepła, ciśnienia lub próżni, tworząc kompozyt.

Podobnie jak w przypadku każdego procesu produkcyjnego, użyte materiały stworzą określone właściwości i efekty w włóknie węglowym, co pozwoli na różnice w gradacji i zastosowaniach.

Jakie są zalety włókna węglowego?

Włókno węglowe jest znane ze swojej lekkości i wysokiej wytrzymałości, co czyni go idealnym zaawansowanym materiałem kompozytowym w przemyśle morskim, samochodowym i lotniczym. Kluczowe korzyści obejmują:

Doskonały stosunek wytrzymałości do masy

wysoka odporność na ciepło

Wysoka odporność chemiczna/korozyjna (przy zastosowaniu z odpowiednią żywicą)

Niezwykle elastyczny do szerokiej gamy zastosowań

doskonałe właściwości zmęczeniowe

Nadaje się do wielu różnych materiałów

przewodnictwo elektryczne i cieplne

Ma niski współczynnik rozszerzalności cieplnej

Jakie są wady włókna węglowego?

Pomimo wielu zalet, włókno węglowe jest wciąż stosunkowo nowym materiałem kompozytowym, ale ma też pewne wady:

Drogie w porównaniu z innymi materiałami kompozytowymi

Produkcja jest bardziej pracochłonna

Obecnie nie nadające się do recyklingu, włókno węglowe jest często używane zamiast stali lub aluminium, z których oba są materiałami nadającymi się do recyklingu

Pęknie/roztrzaska się, gdy przekroczy swoją pojemność

W przypadku uszkodzenia należy go wymienić, a nie naprawiać jak konstrukcje metalowe