Tkaniny z włókien aramidowych

Włókno aramidowe, w pełni znane jako „tereftalamid polifenylenu”, ma doskonałe właściwości, takie jak ultrawysoka wytrzymałość, wysoki moduł, odporność na wysoką temperaturę, odporność na kwasy, odporność na zasady, lekkość itp. Włókno aramidowe zostało z powodzeniem opracowane i skomercjalizowane przez firmę DuPont Kevlar Fabrics w latach 60. Dlatego przed pojawieniem się włókna węglowego włókno aramidowe zawsze zajmowało rynek włókien o wysokiej wydajności.

1/ Wysoka odporność na uderzenia i pękanie

Włókno aramidowe ma doskonałą odporność na uderzenia, a ponieważ jest wytrzymałe i może pochłaniać dużo energii, nie pęka pod naciskiem. Jest szeroko stosowany do produkcji opancerzenia kamizelek kuloodpornych, statków, kajaków oraz części pojazdów wojskowych. Odporność na uderzenia kompozytu z włókna aramidowego jest 5 razy większa niż kompozytu z włókna węglowego (mierzona metodą uderzenia młotkiem). Ta niezwykła zdolność przeciwuderzeniowa lub przeciwpociskowa jest spowodowana tworzeniem się długich łańcuchów atomowych o strukturze aramidowej.

Ze względu na doskonałą odporność na uderzenia włókno aramidowe jest szeroko stosowane do produkcji kamizelek kuloodpornych i materiałów na pancerze czołgów do celów wojskowych. Kamizelka kuloodporna jest zwykle wykonana z kilkudziesięciu warstw aramidu (takich jak Kevlar) i zawiera ceramiczną płytkę między dwiema warstwami. Osłona ochronna stosowana w niektórych pojazdach opancerzonych (takich jak amerykański czołg M1) jest wykonana ze stali aramidowej, która jest w stanie wytrzymać pociski przeciwpancerne o średnicy 700 mm.

2／ Niska gęstość/mała waga

Włókno aramidowe ma bardzo niską wagę, co jest zaletą przy produkcji materiałów kompozytowych. Chociaż kompozyty z włókna węglowego są uważane za bardzo lekkie, kompozyty z włókna aramidowego są o około 20 procent lżejsze niż kompozyty z włókna węglowego. Zastosowanie tkaniny aramidowej w kompozytach może zwiększyć odporność na uderzenia i zużycie oraz zmniejszyć wagę elementów kompozytowych.

Gęstość włókna aramidowego wynosi około 1,45 g/cm³, gęstość kompozytu aramidowo-epoksydowego wynosi około 1,3 g/cm³. Kalkulacja opiera się na żywicy epoksydowej i utwardzaczu ~1,1 g/cm³ oraz zaawansowanej technologii stosowanej w produkcji materiałów kompozytowych, a mianowicie prepregu w autoklawie. Gęstość kompozytów z włókna węglowego, które są powszechnie uważane za bardzo lekkie, wynosi blisko 1,55 g/cm³. Ogólnie kompozyty z włókna aramidowego są o 20 procent lżejsze niż kompozyty z włókna węglowego.

Jak porównać wagę kompozytów z włókien aramidowych i metali? 2,7 g/cm dla aluminium ³, 4,5 g/cm dla tytanu ³, 7,9 g/cm dla stali ³, zatem kompozyty z włókien aramidowych są 2 razy lżejsze od aluminium, 3 lub 4 razy lżejsze od tytanu i 6 razy lżejsze od stali .

3／ Umiarkowana sztywność, pomiędzy włóknem szklanym a włóknem węglowym

Kompozyty z włókna aramidowego mają wyższą sztywność niż kompozyty z włókna szklanego, ale także znacznie niższą niż kompozyty z włókna węglowego. Włókna aramidowe są podobne do włókien węglowych. Istnieje wiele rodzajów włókien, w tym włókna standardowe, średniomodułowe i wysokomodułowe, które mogą zapewniać różną sztywność i wytrzymałość.

Sztywność różnych rodzajów włókien jest następująca:

Tkanina z włókna szklanego - od 72 GPa (standardowe szkło E) do 87 GPa (tkanina szklana wzmocniona S);

Tkanina z włókna węglowego - od 230GPa (Toray T300) do 588GPa (klasa Toray HM M60J);

Tkanina aramidowa - od 96GPa (Kevlar 129 dla standardowego aramidu) do 186GPa (Kevlar 149 dla przemysłu lotniczego).

Podsumowując, sztywność kompozytów aramidowych wykonanych ze standardowych tkanin jest o 30-40 procent wyższa niż w przypadku kompozytów z włókna szklanego i o 50 procent niższa niż w przypadku kompozytów z włókna węglowego

4/ Odporność na ścieranie

Kompozyty z włókien aramidowych są szeroko stosowane w częściach podatnych na zużycie, takich jak osłony podwozia w celu ochrony silników wyścigowych. Aramid jest zwykle stosowany w przemyśle wydobywczym (takim jak przemysł wydobywczy) do wzmocnienia gumowej taśmy przenośnika taśmowego i zapewnienia wyższej wytrzymałości i odporności na zużycie. Według producenta Kevlaru odporność na zużycie można poprawić po wzmocnieniu o 50-70 procent. Dzięki tym właściwościom materiał może być stosowany na materiały kompozytowe oraz odzież roboczą, np. rękawice ochronne odporne na przecięcie z wykorzystaniem tkanin aramidowych, takich jak Twaron czy Kevlar.

5/ Niska stała dielektryczna

Stała dielektryczna materiału kompozytowego z włókien aramidowych wynosi zaledwie ~ 3,85 (10 GHz), co zapewnia dobrą wydajność i wytrzymałość aramidowej osłony ochronnej/kopułki penetrującej sygnał. Ta antena jest szeroko stosowana do celów wojskowych, na przykład w samolotach wojskowych.

Włókno aramidowe stosowane w osłonach wojskowych

Kompozytowa obudowa/kopułka z włókna aramidowego może chronić antenę przed uszkodzeniem i zapewnić dobrą wydajność sygnału. W przeciwieństwie do tego kompozyty z włókna szklanego E zapewniają przenikalność odpowiadającą 6,1 (10 GHz), co skutkuje 60-procentową redukcją mocy sygnału anteny i wydajności. Oprócz włókna aramidowego stosuje się również włókno kwarcowe, którego stała dielektryczna wynosi 3,78 (10 GHz).

6/ Inne funkcje

Włókno aramidowe ma niską rozszerzalność cieplną, która jest bardzo stabilna w wysokich temperaturach, prawie zerowych. Współczynnik rozszerzalności cieplnej jest nieznacznie ujemny, co odpowiada (- 2,4 x 10 ⁻ ⁶/ stopień C). Włókno aramidowe jest dobrym izolatorem i nie przewodzi prądu.

Szczególną właściwością kompozytów z włókien aramidowych jest pochłanianie drgań, dzięki czemu można je wykorzystać do produkcji elementów przenoszących drgania, takich jak elementy konstrukcyjne samolotów.

Aramid może splatać się z włóknem węglowym lub włóknem szklanym, tworząc tkaninę aramidową z włókna węglowego lub tkaninę aramidową z włókna szklanego, która może zmaksymalizować zalety 2 rodzajów włókien.

Popularne Tagi: tkaniny z włókien aramidowych