Tipus primaris de fibra que s'utilitzen en compostos{0}}d'alt rendiment
1. Fibra de vidre (fibra de vidre)
Hi ha moltes varietats diferents de fibra de vidre, però per als compostos, dos són els més comuns. La fibra de vidre E- és el tipus estàndard en gairebé tots els productes reforçats amb fibra de vidre-, mentre que la fibra de vidre S{- (també coneguda com fibra de vidre R{- o T-) té una resistència a la tracció significativament millor. La fibra de vidre S-acostuma a ser més petita que la fibra de vidre E-, té una millor adherència a la matriu de resina i el rendiment d'impacte millora. Però costa molt més. La fibra de vidre S-2 és una fibra de vidre comercial S- de més força-, que té el doble de resistència a la tracció que la fibra de vidre E- típica i també té una rigidesa entre un 10 i un 20% més alta. Però per a gairebé totes les aplicacions, la fibra de vidre E és suficient.
La fibra de vidre es fa extruint productes minerals fosos (1700 graus) (sílice, alumini i òxid de calci, etc.) a través de forats de petit diàmetre. Normalment, les fibres de vidre E- tenen uns 10-25 micres de diàmetre, cosa que les fa més grans que les fibres de carboni.
2. Fibra de carboni
Les fibres de carboni es presenten en moltes varietats, amb propietats mecàniques i costos diferents. La fibra de carboni no s'extrueix directament del material fos, sinó que es fa mitjançant un tractament tèrmic de la fibra precursora, inclosa la pre-oxidació en una atmosfera d'aire i la carbonització en una atmosfera inert. Sota tensió, l'estructura de carboni dins de la fibra s'alinea, ajudant a maximitzar la resistència a la tracció i la rigidesa.
El precursor més comú utilitzat per a la fibra de carboni és la fibra de poliacrilonitril (PAN). Actualment, la fibra de carboni estàndard i de mòdul mitjà més comuna es basa en el precursor PAN. El mòdul de fibra de carboni preparat pel sistema precursor d'asfalt (de breu) sol ser més elevat. Una sola fibra de carboni sol ser més petita que una fibra de vidre, només 5 micres de diàmetre. La fibra de carboni de mòdul es classifica sovint amb mòdul estàndard, mòdul intermedi (IM), mòdul alt (HM) i fibra de carboni de mòdul ultra-.
Altres fibres de reforç especials a la indústria
Més enllà del vidre i el carboni tradicionals, les aplicacions especialitzades requereixen arquitectures de fibra úniques:
- Fibra d'aramida de Kevlar:Una fibra d'aramida sintètica desenvolupada per DuPont. Altres fibres d'aramida comercials inclouen Twaron, Technora i Nomex. Com a fibra de reforç per a materials compostos, la fibra d'aramida s'utilitza principalment per a aplicacions amb alta resistència a la tracció i resistència a la punxada, al desgast i al trencament. Sovint s'utilitzen en combinació amb fibra de carboni o fibra de vidre.
- Fibra de basalt:Fet mitjançant un procés de fusió i extrusió similar a la fibra de vidre. La seva resistència a la tracció i el seu mòdul són lleugerament superiors a la fibra de vidre E-, però inferiors a la fibra de carboni. La densitat és similar a la de la fibra de vidre E-. El preu és entre la fibra de vidre E-i la fibra de carboni.
- Polietilè de pes molecular ultra-alt:Tant Dyneema com Spectra són fibres fetes de filament extruït de polietilè d'ultra-pes molecular (UHMWPE) o de polietilè d'alt mòdul (HMPE). UHMWPE és resistent, durador i sovint es barreja amb fibres de carboni per millorar la duresa del compost i l'absorció d'energia d'impacte.
- Polipropilè d'alt pes molecular:Innegra és una fibra feta de polipropilè d'alt pes molecular (HMPP). Tot i que no és tan fort com el Kevlar o el Dyneema, Innegra és resistent i resistent a l'impacte i al trencament a un cost més baix.
- Fibres vegetals:Les fibres de reforç estructural més antigues són la fusta i les fibres vegetals (com el lli i el jute). Tot i que ofereixen avantatges ecològics, les fibres vegetals lluiten amb l'absorció d'humitat i presenten una gamma més àmplia d'inconsistències mecàniques en comparació amb el vidre E-dissenyat.
- Fibres ceràmiques:S'utilitza en compostos de matriu ceràmica (CMC) per a una resistència a la temperatura{0}}extremada. Les fibres de bor sense -òxid tenen una resistència a la compressió increïble, mentre que les fibres de carbur de silici (SiC) ofereixen una duresa suprema.
Transició de fibres brutes a solucions estructurals: la diferència LFT
No n'hi ha prou amb barrejar fibres en brut amb plàstics per a aplicacions estructurals -resistents. Els compostos estàndard de fibra curta-utilitzen fibres tallades de menys d'1 mm, que actuen com a farcits de partícules però no transmeten l'estrès mecànic de manera eficient. Aquí és onTermoplàstics de fibra llarga (LFT/LFRT)esdevé essencial.
Mitjançant l'ús de la tecnologia de compostatge de pultrusió contínua, LFT-G®alinea les fibres de vidre E-o les fibres de carboni PAN dins de matrius de polímer (com PP, PA6, PA12, PPS, PEEK). En el component modelat per injecció-final, aquestes fibres conserven una longitud de 10-12 mm, establint unXarxa d'esquelets entrellaçats 3D. Aquest esquelet intern millora dràsticament:
- Resistència a l'impacte:Absorbeix els xocs mecànics i evita la propagació de les esquerdes.
- Estabilitat dimensional:Disminueix la contracció del motlle i elimina la deformació.
- Capacitats de substitució de metalls:Substitueix components pesats d'alumini i acer, reduint el pes de les peces fins a un 50%.
