Forsterkende materialer

Tekstilfiber er en samlebetegnelse for fine fibre spunnet av smeltet glass med et tilnærmet rundt tverrsnitt. Tekstilglass fremstilles av høykvalitets E-glass og, for spesielle bruksområder, også av R-glass og C-glass. De relativt høye styrke- og elastisitetsmodulverdiene er et resultat av de sterke bindingene mellom silisium og oksygen i et romlig nettverk. På grunn av sin amorfe struktur er glassfibrene isotrope, i motsetning til karbon- eller aramidfibre.

Etter produksjonen påføres en liming på de nyformede glassfibrene. Dette binder sammen filamentene, beskytter overflaten og fungerer som et bindemiddel for matrisen.

Karbon- eller C-fibre består av over 90 % rent karbon og har en diameter på 5-10 mikrometer. PAN (polyakrylnitrilfibre), bek eller cellulose brukes vanligvis som råmateriale.

Spesielle egenskaper

• høy styrke opp til ca. 2 500 °C
• svært anisotropisk
• negativ varmeutvidelse i fiberretningen
• termisk og elektrisk ledende
• god fysisk kompatibilitet
• følsom for knekking og trykk
• svært korrosjonsbestandig
• svært kostbart

Etter produksjon overflatebehandles C-fibrene. Overflaten oksideres for å produsere så mange overflateoksider som mulig, som kan danne kjemiske bindinger med matriksystemet. Fibrenes overflate får en fiberfinish umiddelbart etter forbehandlingen. Dette er en substans som i første omgang forhindrer opphopning av vann på den aktive overflaten, og som inneholder funksjonelle grupper som binder seg til matriksystemet.

Aramidfibre (Kevlar) er lineære, organiske polymerer med høy styrke og stivhet. I likhet med C-fibre har aramidfibre en negativ varmeutvidelseskoeffisient på grunn av den høye molekylorienteringen (entropieffekt).

Spesielle egenskaper

• den letteste armeringsfiberen
• svært følsom for trykk
• Svært anisotropisk
• høy fuktabsorpsjon
• UV-sensitivitet
• dårlig vedheft til matrisen
• dårlige bearbeidingsegenskaper
• svært kostbart

Overflaten på aramidfibrene er kjemisk inert og svært glatt. Kjemisk eller mekanisk adhesjon til matrisen er derfor i stor grad utelukket. Det påførte belegget har her kun en beskyttende funksjon.

Cellulosefiber

Cellulosefiber tilhører gruppen organiske armeringsfibre. Den består vanligvis av sulfittmasse fra bøk eller ren bomullscellulose.

I fiberkomposittteknologiens barndom ble denne fiberen brukt til å forsterke fenolharpikser. Den finnes fortsatt i fenoliske papirprodukter i dag.

Pan-fiber

Polyakrylnitrilfiber tilhører gruppen syntetiske organiske armeringsfibre. PAN-fiber er en fiber med høy styrke og nyreformet tverrsnitt. Den brukes hovedsakelig som erstatningsmateriale for asbestsementprodukter og i bremsebelegg.

Polyetylenfiber

Polyetylenfiber tilhører gruppen av syntetiske organiske armeringsfibre.

PE-fiberen består av høyt strukket UHMW PE. Smeltepunktet er ca. 150 °C, og den har en tendens til å krype. Den har imidlertid høy absorpsjonskapasitet for slagenergi og brukes gjerne som et hybridmateriale (i kombinasjon med andre armeringsfibre).

Keramiske fibre

Keramiske fibre tilhører gruppen av syntetiske uorganiske armeringsfibre. Keramiske fibre brukes til å forsterke metalliske materialer

Trefiber

Trefiber tilhører gruppen av naturlige organiske armeringsfibre.

Tremel som brukes til å forsterke fenol-formaldehyd- og melamin-formaldehyd-støpemasser, er vanligvis finhakket trefiber laget av gran eller bøk.

Polyesterfibre (PET)

Polyesterfibre tilhører gruppen organisk-syntetiske armeringsfibre. De brukes hovedsakelig til tekstiler. Strekkfastheten er omtrent som for polyamidfibre, men slagfastheten er høyere enn for de fleste syntetiske fibre. Når de kombineres med glassfibre i komposittmaterialer, fører dette til en forbedring av slagfastheten.

Asbestfiber

Asbestfibre tilhører gruppen av uorganiske naturlige armeringsfibre.

Asbest er det eldste uorganiske fibermaterialet og ble utvunnet fra naturlige mineralforekomster (hydratiserte Mg- og Na-silikater). Av kjente årsaker brukes de ikke lenger i dag, og blir erstattet av andre materialer.

Metallfiber

Metallfibre tilhører gruppen syntetiske uorganiske armeringsfibre. Metallfibre kan være laget av stål, messing, bronse, kobber, aluminium, sølv, gull og platina. Metallfibre brukes til å forsterke metalliske materialer.

Sisalfibre

Sisalfibre tilhører gruppen av naturlige organiske armeringsfibre.

Til tross for at sisal var billigere enn glassfiber, klarte den ikke å etablere seg.

Det var først da man søkte etter et erstatningsmateriale for asbest i produksjonen av bremsebelegg, at sisal igjen ble populært.

Polyamidfiber

Polyamidfibre tilhører gruppen av syntetiske organiske armeringsfibre.

De teknisk sett viktigste polyamidfibrene er basert på PA 66 og PA 6, som særlig forbedrer elastisiteten og sporingsbestandigheten.

Borfiber

Borfiber tilhører gruppen av syntetiske uorganiske armeringsfibre.

Borfiber produseres ved hjelp av en voksingsprosess. Wolfram brukes som substrat. En tynn wolframtråd varmes opp elektrisk, og boret utfelles fra gassfasen.

Borfibre brukes til å forsterke metalliske materialer.

Whiskers

Whiskers tilhører gruppen av syntetiske uorganiske armeringsmaterialer. Whiskers er syntetisk fremstilte monokrystallinske uorganiske fibre. Hvis det er mulig å orientere disse fibrene med en smelte, får man et komposittmateriale med enorm styrke.