Είναι το Kevlar και οι ανθρακονήματα το ίδιο; Τι ξεχωρίζει το Kevlar από τις ίνες άνθρακα;

Τι είναι το Ανθρακας Ινα;

Οι ίνες άνθρακα είναι ένα ινώδες υλικό άνθρακα γνωστό για το μαύρο χρώμα του. Διαθέτει έναν συνδυασμό ιδιοτήτων όπως υψηλή αντοχή, χαμηλή πυκνότητα, εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, ανώτερη ανοχή στη θερμότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα παρόμοια με του χαλκού. Αυτό το υλικό φημίζεται για τις εξαιρετικές ηλεκτρικές, θερμικές και μηχανικές του ιδιότητες. Οι ίνες άνθρακα παράγονται μέσω της ενανθράκωσης διαφόρων πρόδρομων ινών όπως πολυακρυλονιτρίλιο (ΤΗΓΑΝΙ), πίσσα, ρεγιόν ή φαινολικές ίνες. Μπορούν να κατηγοριοποιηθούν από τη μορφή τους σε νήματα, κοντές ίνες και τεμαχισμένες ίνες ή από τις μηχανικές τους ιδιότητες σε τύπους γενικής χρήσης και υψηλής απόδοσης. Οι ίνες άνθρακα γενικής χρήσης έχουν αντοχή εφελκυσμού περίπου 1000 MPa και συντελεστή περίπου 100 GPa. Οι ίνες άνθρακα υψηλής απόδοσης περιλαμβάνουν ίνες υψηλής αντοχής (δύναμη 2000 MPa, συντελεστής μέτρησης 250 GPa) και ίνες υψηλής συντελεστή (πάνω από 300 GPa συντελεστή). Οι ίνες με αντοχές που υπερβαίνουν τα 4000 MPa ονομάζονται εξαιρετικά υψηλής αντοχής, ενώ εκείνες με συντελεστές άνω των 450 GPa είναι εξαιρετικά υψηλές.

Τι είναι το Kevlar;

Το Kevlar, ένα εμπορικό σήμα από την DuPont, είναι ένας τύπος υλικού από ίνες αραμιδίου γνωστός για το κίτρινο χρώμα και τις στιβαρές του ιδιότητες. Η χημική ονομασία για το Kevlar είναι πολυ-παρα-φαινυλενο τερεφθαλαμίδιο και ο χημικός τύπος του αποτελείται από επαναλαμβανόμενες μονάδες -[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-. Το Kevlar είναι γνωστό για τη χαμηλή πυκνότητα, την υψηλή αντοχή, την εξαιρετική σκληρότητα, την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και τη μη αγωγιμότητα, γεγονός που καθιστά εύκολη την επεξεργασία και τη διαμόρφωση. Η αντοχή του είναι πέντε φορές μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα του ίδιου βάρους, ωστόσο η πυκνότητά του είναι μόνο το ένα πέμπτο του χάλυβα (η πυκνότητα του Kevlar είναι 1,44 g/εκ³ σε σύγκριση με του χάλυβα 7,859 g/εκ³). Αυτός ο μοναδικός συνδυασμός ιδιοτήτων έχει κάνει το Kevlar να εκτιμάται ιδιαίτερα, ειδικά σε στρατιωτικές εφαρμογές όπου αναφέρεται ως"φύλακας πανοπλίας."

Σύγκριση Μηχανικών Ιδιοτήτων

• Ινα άνθρακα: Η αντοχή σε εφελκυσμό κυμαίνεται από 2 έως 7 GPa, με συντελεστή εφελκυσμού μεταξύ 200 και 700 GPa. Η πυκνότητά του κυμαίνεται από 1,5 έως 2,0 g/εκ³, επηρεασμένη σε μεγάλο βαθμό από τη δομή του προδρόμου και τη θερμοκρασία ενανθράκωσης. Η γραφιτοποίηση στους 3000℃ μπορεί να αυξήσει την πυκνότητα στα 2,0 g/εκ³.

• Kevlar: Η αντοχή είναι περίπου 3,6 GPa, με συντελεστή εφελκυσμού 131 GPa και επιμήκυνση θραύσης 2,8%. Μπορεί να αντέξει μακροχρόνιες θερμοκρασίες έως 180℃, έχει αξονικό συντελεστή θερμικής διαστολής -2 × 10^(-6) /K και θερμική αγωγιμότητα 0,048 W/(m·K).

  
  

Βασικά χαρακτηριστικά των ινών Kevlar:

• Μόνιμη αντίσταση στη θερμότητα και επιβράδυνση φλόγας, με περιοριστικό δείκτη οξυγόνου (LOI) μεγαλύτερο από 28.

• Μόνιμες αντιστατικές ιδιότητες.

• Αντοχή σε οξέα, αλκάλια και οργανικούς διαλύτες.

• Υψηλή αντοχή, αντοχή στην τριβή και αντοχή στο σχίσιμο.

• Δεν παράγει λιωμένα σταγονίδια ή τοξικά αέρια όταν καίγεται.

• Το ύφασμα πυκνώνει όταν εκτίθεται στη φωτιά, ενισχύοντας τις στεγανοποιητικές του ιδιότητες χωρίς να σπάει.

Αξίζει να σημειωθεί ότι οι έγχρωμες ίνες άνθρακα, συμπεριλαμβανομένων των κόκκινων ή πολύχρωμων παραλλαγών, παράγονται συνήθως με την προσθήκη χρωματικών χρωστικών κατά τη διαδικασία κατασκευής. Αυτός ο μετασχηματισμός από μαύρο σε έγχρωμο ανθρακονήματα μπορεί να επιτευχθεί από εταιρείες που ειδικεύονται σε υφάσματα και προεμποτίσματα από ανθρακονήματα.

Κατανοώντας αυτές τις διαφορές, μπορείτε να εκτιμήσετε καλύτερα τα μοναδικά πλεονεκτήματα και τις εφαρμογές κάθε υλικού.