Усилващи материали

Различните армиращи материали също определят бъдещите свойства на профилите и решетките.

„Текстилно влакно“ е общ термин за фини влакна с почти кръгло напречно сечение, изпридени от разтопено стъкло. Текстилното стъкло се произвежда от висококачествено Е-стъкло, а за специални приложения – и от Р-стъкло и С-стъкло. Сравнително високите стойности на якостта и модула на еластичност са резултат от силните връзки между силиций и кислород в пространствена мрежа. Благодарение на аморфната си структура стъклените влакна, за разлика от въглеродните или арамидните влакна, са изотропни.

След производството върху прясно формованото стъклено влакно се нанася апарт. Той слепва нишките, предпазва повърхността и служи като адхезивен посредник за матрицата.

Въглеродните или C-влакната се състоят от над 90% чист въглерод и имат диаметър от 5 до 10 микрометра.
Като изходни материали обикновено се използват PAN (полиакрилнитрилни влакна), смола или целулоза.

Специални свойства

  • висока якост до около 2 500 °C
  • много анизотропни
  • отрицателно топлинно разширение в посоката на влакното
  • топло- и електропроводими
  • добра биосъвместимост
  • чувствителен към огъване и налягане
  • много устойчив на корозия
  • много скъп

След производството С-влакната се подлагат на повърхностна обработка. При това повърхността се окислява, за да се създаде възможно най-голям брой повърхностни оксиди, които могат да влязат в химични връзки с матричната система. Веднага след предварителната обработка повърхността на влакната се покрива с финишно покритие. Това е вещество, което първоначално има за цел да предотврати натрупването на вода върху активната повърхност и съдържа функционални групи за свързване с матричната система.

Арамидните влакна (Кевлар) са линейни органични полимери с висока якост и твърдост. Подобно на C-влакното, арамидното влакно притежава отрицателен коефициент на топлинно разширение поради високата молекулна ориентация (ентропиен ефект).

Специални свойства

  • най-лекото армиращо влакно
  • много чувствителни към налягане
  • силно анизотропни
  • силно поглъщане на влага
  • чувствителност към ултравиолетови лъчи
  • лоша адхезия към матрицата
  • лоша обработка чрез струговане
  • много скъп

Повърхността на арамидните влакна е химически инертна и много гладка. Поради това химическото или механичното сцепление с матрицата е до голяма степен изключено. Нанесеният импрегнант има тук единствено защитна функция.

Базалтовите влакна се произвеждат от разтопена базалтова скала и се изтеглят под формата на непрекъснати нишки. Те са минерални и неметални. Като армиращ материал се предлагат, наред с другото, под формата на ровинги, матове, мрежи и тъкани.

Специални свойства

  • висока термична и химическа устойчивост
  • добра механична якост и твърдост
  • електрическа изолация
  • добра устойчивост на влага
  • в зависимост от структурата на влакната – добро шумо- и виброизолиращо действие
  • минерална суровина

За пултрузията са подходящи преди всичко базови базалтови ровинги. Възможността за обработка и последващите свойства на детайла зависят, наред с другото, от глазурата, смолната система, съдържанието на влакна и геометрията на детайла.

Типични форми на доставка

  • Ровинги
  • Материали и тъкани
  • Тъкани

Конкретната архитектура на влакната се избира в зависимост от посоката на натоварване и приложението.

Целулозни влакна

Целулозните влакна принадлежат към групата на органичните армиращи влакна. Обикновено се състоят от сулфитна целулоза от бук или от чиста памучна целулоза.

В началото на развитието на технологията на влакнестите композитни материали това влакно се използваше за армиране на фенолни смоли. И днес то все още се среща в продукти от фенолно хартиено фолио.

Пан-влакно

Полиакрилнитрилното влакно принадлежи към групата на синтетичните органични армиращи влакна.
PAN-влакното е високоякостно влакно с бъбрековидно напречно сечение. То се използва предимно като заместващ материал в азбестоциментови продукти и в спирачни накладки.

Полиетиленова нишка

Полиетиленовата нишка принадлежи към групата на синтетичните органични армиращи нишки.

PE-влакното се състои от силно разтегнат UHMW PE. Температурата ѝ на топене е около 150 °C и тя има склонност към пълзене. Въпреки това тя притежава висока способност за поглъщане на ударна енергия и се използва предимно като хибриден материал (в комбинация с други армиращи влакна).

Керамични влакна

Керамичните влакна принадлежат към групата на синтетичните неорганични армиращи влакна.
Керамичните влакна се използват за армиране на метални материали

Дървесни влакна

Дървесните влакна принадлежат към групата на естествените органични армиращи влакна.

Дървесните брашна, които се използват за армиране на фенол-формалдехидни и меламин-формалдехидни формовъчни смеси, обикновено са фино смлени дървесни влакна от смърч или бук.

Полиестерни влакна (PET)

Полиестерните влакна принадлежат към групата на органично-синтетичните армиращи влакна.
Те се използват предимно в текстилната промишленост. Якостта им на опън е приблизително същата като тази на полиамидните влакна, но удароустойчивостта им превъзхожда тази на повечето синтетични влакна. Когато се обработват в комбинация със стъклени влакна, това води до подобряване на удароустойчивостта на композитните материали.

Азбестови влакна

Азбестовите влакна принадлежат към групата на неорганичните естествени армиращи влакна.

Азбестът е най-старият неорганичен влакнест материал и се добиваше от естествени минерални залежи (хидратирани Mg- и Na-силикати). Днес, по добре известни причини, те вече не се използват и са заменени.

Метални влакна

Металните влакна принадлежат към групата на синтетичните неорганични армиращи влакна.
Металните влакна могат да бъдат произведени от стомана, месинг, бронз, мед, алуминий, сребро, злато и платина.
Металните влакна се използват за армиране на метални материали.

Сизалово влакно

Сизаловото влакно принадлежи към групата на естествените органични армиращи влакна.

Въпреки по-ниската си цена в сравнение със стъклените влакна, тя не успя да се наложи.

Едва когато започна търсенето на заместител на азбеста при производството на спирачни накладки, сизалът отново стана актуален.

Полиамидно влакно

Полиамидните влакна принадлежат към групата на синтетичните органични армиращи влакна.

Най-важните от техническа гледна точка полиамидни влакна са на базата на PA 66 и PA 6. В съставните материали те подобряват преди всичко еластичността и устойчивостта срещу пълзене.

Борна влакна

Борното влакно принадлежи към групата на синтетичните неорганични армиращи влакна.

Борните влакна се произвеждат чрез метод на нанасяне върху носител. Като субстрат се използва волфрам. Тънък волфрамов проводник се нагрява електрически и борът се отделя от газовата фаза.

Борните влакна се използват за укрепване на метални материали.

Уискър

Whisker принадлежи към групата на синтетичните неорганични усилващи материали.
Whisker са синтетично произведени монокристални неорганични влакна. Когато се успее тези влакна да се ориентират в стопилка, се получава композитен материал с изключителна якост.