Tkanine iz aramidnih vlaken

Aramidno vlakno, v celoti znano kot "polifenilen tereftalamid", ima odlične lastnosti, kot so ultra visoka trdnost, visok modul, visoka temperaturna odpornost, kislinska odpornost, odpornost na alkalije, majhna teža itd. Aramidno vlakno je uspešno razvilo in komercializiralo DuPont Kevlar Fabrics leta 1960. Zato so pred pojavom ogljikovih vlaken aramidna vlakna vedno zasedala trg visoko zmogljivih vlaken.

1/ Visoka odpornost na udarce in odpornost na razpoke

Aramidna vlakna imajo odlično odpornost na udarce in ker so močna in lahko absorbirajo veliko energije, ne bodo počila pod pritiskom. Široko se uporablja za izdelavo oklepov za neprebojne jopiče, ladje, kajake in dele vojaških vozil. Odpornost na udarce kompozita iz aramidnih vlaken je 5-krat večja od odpornosti kompozita iz ogljikovih vlaken (merjeno z metodo udarca s kladivom). Ta izredna sposobnost zaščite pred udarci ali streli je posledica tvorbe dolgih atomskih verig z aramidno strukturo.

Zaradi odlične odpornosti na udarce se aramidna vlakna pogosto uporabljajo za izdelavo neprebojnih jopičev in tankovskih oklepnih materialov za vojaške namene. Neprebojni jopič je običajno izdelan iz več deset plasti aramida (kot je kevlar) in vključuje keramično ploščo med obema slojema. Zaščitni pokrov, ki ga uporabljajo nekatera oklepna vozila (kot je ameriški tank M1), je izdelan iz jeklenega aramidnega jeklenega materiala, ki se lahko upre protitankovskim raketam s premerom 700 mm.

2／ Nizka gostota/nizka teža

Aramidna vlakna imajo zelo majhno težo, kar je prednost pri izdelavi kompozitnih materialov. Čeprav velja, da so kompoziti iz ogljikovih vlaken zelo lahki, so kompoziti iz aramidnih vlaken približno 20 odstotkov lažji od kompozitov iz ogljikovih vlaken. Uporaba aramidne tkanine v kompozitih lahko poveča odpornost na udarce in odpornost proti obrabi ter zmanjša težo kompozitnih komponent.

Gostota aramidnih vlaken je približno 1,45 g/cm ³, gostota aramid/epoksi kompozita je približno 1,3 g/cm ³. Izračun temelji na epoksidni smoli in utrjevalcu ~1,1 g/cm ³ ter napredni tehnologiji, uporabljeni pri proizvodnji kompozitnih materialov, in sicer preprega za avtoklav. Gostota kompozitov iz ogljikovih vlaken, ki na splošno veljajo za zelo lahke, je blizu 1,55 g/cm³. Na splošno so kompoziti iz aramidnih vlaken 20 odstotkov lažji od kompozitov iz ogljikovih vlaken.

Kako primerjati težo kompozitov iz aramidnih vlaken in kovin? 2,7 g/cm za aluminij ³, 4,5 g/cm za titan ³, 7,9 g/cm za jeklo ³, zato so kompoziti iz aramidnih vlaken 2-krat lažji od aluminija, 3- ali 4-krat lažji od titana in 6-krat lažji od jekla .

3／ Zmerna togost, med steklenimi vlakni in ogljikovimi vlakni

Kompoziti iz aramidnih vlaken imajo večjo togost kot kompoziti iz steklenih vlaken, vendar tudi znatno nižjo od kompozitov iz ogljikovih vlaken. Aramidna vlakna so podobna ogljikovim vlaknom. Obstaja veliko vrst vlaken, vključno s standardnimi, srednjimi in visokomodulnimi vlakni, ki lahko zagotovijo različno togost in moč.

Togost različnih vrst vlaken je naslednja:

Tkanina iz steklenih vlaken - od 72 GPa (standardno E-steklo) do 87 GPa (S-ojačana steklena tkanina);

Tkanina iz ogljikovih vlaken - od 230GPa (Toray T300) do 588GPa (Toray HM razred M60J);

Aramidna tkanina - od 96GPa (Kevlar 129 za standardni aramid) do 186GPa (Kevlar 149 za letalsko/letalsko industrijo).

Skratka, togost aramidnih kompozitov iz standardnih tkanin je za 30-40 odstotkov višja od togosti kompozitov iz steklenih vlaken in 50 odstotkov manjša kot pri kompozitih iz ogljikovih vlaken

4/ Odpornost proti obrabi

Kompoziti iz aramidnih vlaken se pogosto uporabljajo v obrabljivih delih, kot so drsne plošče za zaščito dirkalnih motorjev. Aramid se običajno uporablja v ekstrakcijski industriji (kot je rudarska industrija) za ojačitev gumijastega traku tekočega traku in zagotavlja večjo trdnost in odpornost proti obrabi. Po navedbah proizvajalca kevlarja se lahko odpornost proti obrabi po ojačitvi izboljša za 50-70 odstotkov. Zaradi teh lastnosti se material lahko uporablja za kompozitne materiale in delovna oblačila, kot so zaščitne rokavice, odporne proti rezom, iz aramidnih tkanin, kot sta Twaron ali Kevlar.

5/ Nizka dielektrična konstanta

Dielektrična konstanta kompozitnega materiala iz aramidnih vlaken je tako nizka kot ~3,85 (10 GHz), kar zagotavlja dobro delovanje in moč aramidnega zaščitnega pokrova/radome, ki prodira v signal. Ta antena se pogosto uporablja v vojaške namene, na primer na vojaških letalih.

Aramidna vlakna, ki se uporabljajo v vojaških kupolah

Kompozitno ohišje/radome iz aramidnih vlaken lahko zaščiti anteno pred poškodbami in zagotovi dobro delovanje signala. Nasprotno pa kompoziti iz steklenih vlaken E zagotavljajo dielektričnost, ki ustreza 6,1 (10 GHz), kar ima za posledico 60-odstotno zmanjšanje moči in zmogljivosti signala antene. Poleg aramidnih vlaken se uporablja tudi kvarčno vlakno, katerega dielektrična konstanta je 3,78 (10 GHz).

6/ Druge lastnosti

Aramidno vlakno ima nizke lastnosti toplotnega raztezanja, ki je zelo stabilno pri visokih temperaturah, skoraj nič. Koeficient toplotnega raztezanja je rahlo negativen, kar ustreza (- 2,4 x 10 ⁻ ⁶/ stopinja C). Aramidna vlakna so dober izolator in ne prevajajo elektrike.

Posebna lastnost kompozitov iz aramidnih vlaken je povezana z absorpcijo vibracij, zato jih je mogoče uporabiti za izdelavo komponent, ki prenašajo vibracije, kot so konstrukcijske komponente letal.

Aramid se lahko prepleta z ogljikovimi vlakni ali steklenimi vlakni, da tvori aramidno tkanino iz ogljikovih vlaken ali aramidno tkanino iz steklenih vlaken, ki lahko poveča prednosti dveh vrst vlaken.

Priljubljena oznake: tkanine iz aramidnih vlaken