Forstærkende materialer

Tekstilfiber er en fællesbetegnelse for fine fibre, der er spundet af smeltet glas med et næsten rundt tværsnit. Tekstilglas fremstilles af E-glas af høj kvalitet og til særlige anvendelser også af R-glas og C-glas. De relativt høje værdier for styrke og elasticitetsmodul er et resultat af de stærke bindinger mellem silicium og ilt i et rumligt netværk. På grund af deres amorfe struktur er glasfibre isotrope i modsætning til kulstof- eller aramidfibre.

Efter produktionen påføres den nydannede glasfiber en limning. Det binder filamenterne sammen, beskytter overfladen og fungerer som bindemiddel for matricen.

Kulstof- eller C-fibre består af over 90 % rent kulstof og har en diameter på 5-10 mikrometer. PAN (polyakrylnitril-fibre), beg eller cellulose bruges normalt som udgangsmateriale.

Særlige egenskaber

• Høj styrke op til ca. 2.500 °C
• meget anisotropisk
• negativ varmeudvidelse i fiberretningen
• termisk og elektrisk ledende
• god fysisk kompatibilitet
• følsom over for knæk og tryk
• meget korrosionsbestandig
• meget dyr

Efter produktionen bliver C-fibrene overfladebehandlet. Overfladen oxideres for at producere så mange overfladeoxider som muligt, som kan danne kemiske bindinger med matrixsystemet. Fibrenes overflade får en fiberfinish umiddelbart efter forbehandlingen. Det er et stof, som i første omgang forhindrer ophobning af vand på den aktive overflade, og som indeholder de funktionelle grupper til binding til matrixsystemet.

Aramidfibre (Kevlar) er lineære, organiske polymerer med høj styrke og stivhed. Ligesom C-fibre har aramidfibre en negativ varmeudvidelseskoefficient på grund af deres høje molekylære orientering (entropieffekt).

Særlige egenskaber

• Den letteste forstærkningsfiber
• meget følsom over for tryk
• Meget anisotropisk
• høj fugtabsorption
• UV-følsomhed
• dårlig vedhæftning til matrixen
• dårlige bearbejdningsegenskaber
• meget dyrt

Aramidfiberens overflade er kemisk inert og meget glat. Kemisk eller mekanisk vedhæftning til matricen er derfor stort set udelukket. Den påførte belægning har kun en beskyttende funktion her.

Cellulosefibre

Cellulosefibre hører til gruppen af organiske forstærkningsfibre. Den består normalt af sulfitmasse fra bøgetræ eller ren bomuldscellulose.

I fiberkompositteknologiens barndom blev denne fiber brugt til at forstærke phenolharpikser. Den kan stadig findes i fenoliske papirprodukter i dag.

Pan-fiber

Polyacrylonitril-fibre hører til gruppen af syntetiske, organiske forstærkningsfibre. PAN-fibre er højstyrkefibre med et nyreformet tværsnit. Den bruges hovedsageligt som erstatningsmateriale for asbestcementprodukter og i bremsebelægninger.

Polyethylenfibre

Polyethylenfibre hører til gruppen af syntetiske, organiske forstærkningsfibre.

PE-fiberen består af stærkt strakt UHMW PE. Dens smeltepunkt er ca. 150 °C, og den har tendens til at krybe. Den har dog en høj absorptionskapacitet for slagkraft og anvendes fortrinsvis som hybridmateriale (i kombination med andre forstærkningsfibre).

Keramiske fibre

Keramiske fibre hører til gruppen af syntetiske uorganiske forstærkningsfibre. Keramiske fibre bruges til at forstærke metalliske materialer.

Træfibre

Træfibre hører til gruppen af naturlige organiske forstærkningsfibre.

Træmel, der bruges til at forstærke phenol-formaldehyd- og melamin-formaldehyd-støbemasser, er normalt finthakkede træfibre fremstillet af gran- eller bøgetræ.

Polyesterfibre (PET)

Polyesterfibre hører til gruppen af organisk-syntetiske forstærkningsfibre. De bruges primært til tekstiler. Trækstyrken er den samme som for polyamidfibre, men overgår slagstyrken for de fleste syntetiske fibre. Når de kombineres med glasfibre i kompositmaterialer, fører det til en forbedring af slagstyrken.

Asbestfibre

Asbestfibre hører til gruppen af uorganiske naturlige armeringsfibre.

Asbest er det ældste uorganiske fibermateriale og blev fremstillet af naturlige mineralforekomster (hydratiserede Mg- og Na-silikater). De bruges ikke længere i dag af kendte årsager og er ved at blive erstattet.

Metalfibre

Metalfibre hører til gruppen af syntetiske uorganiske forstærkningsfibre. Metalfibre kan fremstilles af stål, messing, bronze, kobber, aluminium, sølv, guld og platin. Metalfibre bruges til at forstærke metalliske materialer.

Sisal-fibre

Sisalfibre hører til gruppen af naturlige, organiske forstærkningsfibre.

Men på trods af den lavere pris sammenlignet med glasfiber kunne den ikke etablere sig.

Det var først, da man søgte et erstatningsmateriale for asbest til fremstilling af bremsebelægninger, at sisal igen blev populært.

Polyamidfibre

Polyamidfibre hører til gruppen af syntetiske, organiske forstærkningsfibre.

De teknisk vigtigste polyamidfibre er baseret på PA 66 og PA 6, som især forbedrer elasticiteten og sporbarheden.

Bor-fibre

Borfibre hører til gruppen af syntetiske uorganiske forstærkningsfibre.

Borfibre fremstilles ved hjælp af voksprocessen. Wolfram bruges som substrat. En tynd wolframtråd opvarmes elektrisk, og boret udfældes fra gasfasen.

Borfibre bruges til at forstærke metalliske materialer.

Whisker

Whiskers tilhører gruppen af syntetiske uorganiske forstærkningsmaterialer. Whiskers er syntetisk fremstillede monokrystallinske uorganiske fibre. Hvis det er muligt at orientere denne fiber med en smelte, får man et kompositmateriale med enorm styrke.