Průvodce výběrem správné látky pro vaše potřeby kompozitu
Kompozity vyztužené vlákny jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích kvůli jejich vynikajícímu poměru pevnosti ku hmotnosti, tuhosti a odolnosti proti korozi. Tři nejčastěji používané typy vláken jsou uhlíková vlákna, skelná vlákna a aramidová vlákna. Zde tyto materiály porovnáme, abychom vám pomohli vybrat ten správný pro vaši aplikaci.
Uhlíkové vlákno:
Výhody:
- Vynikající poměr pevnosti a hmotnosti: kompozity z uhlíkových vláken jsou až pětkrát pevnější než ocel, ale váží jen zlomek.
- Vysoká tuhost: kompozity z uhlíkových vláken mají vysoký modul pružnosti, díky čemuž jsou tuhé a odolné vůči deformaci.
- Nízká tepelná roztažnost: kompozity z uhlíkových vláken se při vystavení vysokým teplotám roztahují méně než kovy a jiné materiály.
- Odolnost proti korozi: Kompozity z uhlíkových vláken jsou imunní vůči rzi a jiným formám koroze.
- Esteticky příjemné: kompozity z uhlíkových vláken mají jedinečný a elegantní vzhled, který může zlepšit design konečného produktu.
Nevýhody:
- Vysoká cena: kompozity z uhlíkových vláken jsou dražší než jiné materiály kvůli složitému a časově náročnému výrobnímu procesu.
- Křehké: kompozity z uhlíkových vláken jsou náchylné k praskání a lámání při zatížení nárazem nebo ohybem, což může být v některých aplikacích nebezpečné.
- Vodivé: kompozity z uhlíkových vláken jsou elektricky vodivé, což může způsobit problémy v některých elektrických nebo elektronických aplikacích.
Skelné vlákno:
Výhody:
- Nízká cena: kompozity ze skelných vláken jsou levnější než kompozity z uhlíkových vláken a jiné materiály.
- Vysoká pevnost: Kompozity ze skelných vláken mají vynikající pevnost v tahu, díky čemuž jsou ideální pro konstrukční aplikace.
- Snadné zpracování: kompozity ze skelných vláken lze zpracovávat různými technikami, včetně ručního pokládání a stříkání.
- Elektrická izolace: kompozity ze skelných vláken jsou elektricky izolující, takže jsou vhodné pro některé elektrické a elektronické aplikace
Nevýhody:
- Nízká tuhost: kompozity ze skelných vláken mají nízký modul pružnosti, díky čemuž jsou méně tuhé a pružnější než kompozity z uhlíkových vláken.
- Vysoká tepelná roztažnost: kompozity ze skelných vláken se při vystavení vysokým teplotám výrazně roztahují, což může způsobit rozměrové změny a napětí.
- Náchylné k absorpci vody: kompozity ze skelných vláken mohou časem absorbovat vlhkost a vodu, což může ovlivnit jejich vlastnosti a životnost.
Aramidové vlákno:
Výhody:
- Vysoká pevnost a tuhost: Kompozity z aramidových vláken mají vynikající pevnost v tahu a tuhost, díky čemuž jsou ideální pro vysoce výkonné aplikace.
- Odolné vůči nárazu: Kompozity z aramidových vláken jsou vysoce odolné vůči nárazu a poškození vnějšími silami.
- Dobrá rozměrová stabilita: Kompozity z aramidových vláken mají nízký koeficient tepelné roztažnosti, díky čemuž jsou stabilní a konzistentní při různých teplotách.
Nevýhody:
- Vysoká cena: Kompozity z aramidových vláken jsou dražší než kompozity ze skleněných vláken a jiné materiály.
- Náchylné k tečení: kompozity z aramidových vláken se mohou při konstantním zatížení deformovat, což může způsobit změny rozměrů a napětí.
- Nevhodné pro vysokoteplotní aplikace: kompozity z aramidových vláken mohou při vystavení vysokým teplotám degradovat a ztrácet své vlastnosti.
Stručně řečeno, výběr typu vlákna závisí na konkrétních požadavcích aplikace, včetně pevnosti, tuhosti, hmotnosti, ceny a podmínek prostředí. Uhlíkové vlákno je ideální pro aplikace, které vyžadují vysoký poměr pevnosti k hmotnosti a tuhost, zatímco skleněné vlákno je vhodné pro aplikace, které vyžadují nízkou cenu a vysokou pevnost v tahu. Aramidové vlákno je nejlepší volbou pro aplikace, které vyžadují vysokou pevnost a odolnost proti nárazu.
Výběr správného typu vazby tkaniny je zásadní pro dosažení požadovaných mechanických a estetických vlastností kompozitních dílů. Vazby lze kategorizovat do několika typů na základě směru vláken a vzoru proplétání.
Plátnová vazba:
Plátnová vazba je nejjednodušší a nejběžnější typ vazby, sestávající z vláken propletených do jednoduchého "over-under" vzoru. Tato vazba se snadno vyrábí a má dobrou pevnost ve směru osnovy i útku. Jeho tuhost a splývavost jsou však omezené a je náchylná k třepení.
Keprová vazba:
Keprová vazba je diagonální vazba, která vytváří výrazný vzor. Tato vazba je pružnější a splývavější než plátnová vazba a má lepší splývavé vlastnosti, takže je ideální pro zakřivené povrchy. Keprová vazba má však menší pevnost než plátnová vazba, zejména ve směru útku.
Atlasová vazba:
Atlasová vazba je typ vazby, která vytváří hladký, lesklý povrch směrem útkových přízí přes několik osnovních přízí. Tato vazba má vysokou pevnost, dobrou splývavost a atraktivní vzhled. Je však dražší než plátnová a je náchylná k zadrhnutí.
Košíková vazba:
Košíková vazba je varianta plátnové vazby, která má větší rozteč příze. Tato vazba se často používá pro tlustší, tužší díly, které vyžadují vyšší poměr tuhosti k hmotnosti. Ve srovnání s jinými vazbami má však nižší pevnost a splývavost.
Žakárová vazba:
Žakárová vazba je komplexní vazba, která dokáže vytvářet složité vzory. Má vynikající splývavost a estetiku, ale je méně pevná než jiné vazby a je obtížnější ji vyrobit.
Hybridní vazby:
Hybridní vazby se vyrábějí kombinací dvou nebo více typů vazeb pro dosažení specifické kombinace vlastností. Například hybridní vazba kepr/plátno může mít sílu plátnové vazby a splývavost keprové vazby.