Aký je rozdiel medzi uhlíkovými vláknami a Kevlarom?

Čo je uhlíkové vlákno?

Uhlíkové vlákna sú dlhé, tenké vlákna vyrobené predovšetkým z atómov uhlíka spojených do mikroskopických kryštálov.

Kryštály sú zarovnané, vďaka čomu sú veľmi pevné. Potom sa spolu skrútia, podobne ako proces výroby bavlny, aby sa vytvorila priadza. Priadze sú potom tkané dohromady, aby sa vytvorila tkanina z uhlíkových vlákien. Existujú rôzne typy väzieb pre uhlíkové vlákna:

Plain Weave: Tiež známy ako Two-Way Standard Top/Down sa veľmi ľahko ovláda vďaka tesnej väzbe.

Kepr: Diagonálny vzor nad a pod Je to najznámejší vzor z uhlíkových vlákien a ponúka voľnejšiu formu ako bežné vzory, vďaka čomu je vhodnejší pre zložitejšie tvary.

Satén: Satén má podobnosť ako tehla, ktorá pochádza z čísel, ktoré sú viac ako (zvyčajne štyri alebo osem) až menej ako jedna. S týmto vzorom sa nepracuje najjednoduchšie, ale najlepšie funguje pri zložitých krivkách.

Jednosmerné: Ako už názov napovedá, všetky priadze sú jednosmerné. Neexistuje žiadna väzba, zvyčajne sa používa niť, ktorá drží pohromade, ale to nemení štruktúru uhlíkových vlákien. Najlepšie na formy, ktoré sú namáhané len v jednej osi

Ako sa vyrába uhlíkové vlákno?

Každý výrobca uhlíkových vlákien má svoj vlastný spôsob výroby materiálu, ktorý mu dodáva pevnosť alebo estetické predajné vlastnosti. Typicky však všetky uhlíkové vlákna pochádzajú z organických polymérov, čo sú molekulárne reťazce atómov uhlíka držané pohromade.

Výrobný proces PAN (polyakrylonitrilu) predstavuje približne 90 percent všetkej výroby uhlíkových vlákien a je rozdelený do piatich krokov:

Polyakrylonitril sa zmieša s inými predmetmi a spriada sa na vlákna, ktoré sa potom natiahnu a vyčistia.

potom sa pridávajú chemikálie na stabilizáciu

Pridaním tepla pomáhajú vysoké teploty vytvárať pevne viazané kryštály uhlíka.

Vlákna sú oxidované, aby sa zlepšili lepiace vlastnosti.

Nakoniec sú pramene potiahnuté a navinuté do nití rôznych veľkostí. Predtým, ako sa uhlíkové vlákno stane kompozitom, pridá sa polymér a vlákna a polymér sa navzájom spoja teplom, tlakom alebo vákuom, aby vytvorili kompozit.

Ako pri každom výrobnom procese, použité materiály vytvoria špecifické vlastnosti a efekty v uhlíkových vláknach, čo umožní rozdiely v triedení a použití.

Aké sú výhody uhlíkových vlákien?

Uhlíkové vlákno je známe svojou nízkou hmotnosťou a vysokou pevnosťou, čo z neho robí ideálny pokrokový kompozitný materiál v námornom, automobilovom a leteckom priemysle. Medzi hlavné výhody patrí:

Vynikajúci pomer pevnosti a hmotnosti

vysoká tepelná odolnosť

Vysoká chemická/korózna odolnosť (pri použití so správnou živicou)

Mimoriadne flexibilné pre širokú škálu aplikácií

vynikajúce únavové vlastnosti

Vhodné pre rôzne materiály

elektrická a tepelná vodivosť

Má nízky koeficient tepelnej rozťažnosti

Aké sú nevýhody uhlíkových vlákien?

Napriek mnohým výhodám je uhlíkové vlákno stále relatívne novým kompozitným materiálom, má však aj niektoré nevýhody:

Drahé v porovnaní s inými kompozitnými materiálmi

Výroba je náročnejšia na prácu

V súčasnosti sa namiesto ocele alebo hliníka často používajú uhlíkové vlákna, ktoré nie sú recyklovateľné, pričom obe sú recyklovateľnými materiálmi

Pri prekročení kapacity praskne/rozbije sa

Ak je poškodený, musí sa vymeniť, nie opravovať ako kovové konštrukcie