Materiale de întărire

„Fibră textilă” este termenul generic pentru fibrele fine filate din sticlă topită, cu secțiune transversală aproape circulară. Sticla textilă este fabricată din sticlă E de înaltă calitate și, pentru aplicații speciale, și din sticlă R și sticlă C. Rezistența relativ ridicată și valorile modulului de elasticitate sunt o consecință a legăturilor puternice dintre siliciu și oxigen într-o rețea tridimensională. Datorită structurii amorfe, fibrele de sticlă sunt izotrope, spre deosebire de fibrele de carbon sau de aramidă.

După fabricare, pe fibra de sticlă proaspăt formată se aplică un strat de finisare. Acesta lipește filamentele, protejează suprafața și asigură aderența la matrice.

Fibrele de carbon sau C sunt compuse în proporție de peste 90% din carbon pur și au un diametru de 5-10 micrometri.
Ca materie primă se utilizează, de regulă, PAN (fibre de poliacrilonitril), smoală sau celuloză.

Proprietăți speciale

• rezistență ridicată până la aprox. 2.500 °C
• foarte anizotrope
• dilatare termică negativă în direcția fibrei
• conductoare termic și electric
• compatibilitate bună cu organismul
• sensibil la îndoire și la presiune
• foarte rezistent la coroziune
• foarte scump

După fabricare, fibrele de carbon sunt supuse unui tratament de suprafață. În acest proces, suprafața este oxidată pentru a genera un număr cât mai mare de oxizi de suprafață, care pot forma legături chimice cu sistemul matricial. Imediat după pretratare, suprafața fibrelor este acoperită cu un finisaj pentru fibre. Acesta este un material care are rolul, în primul rând, de a împiedica adsorbția apei la suprafața activă și care conține grupări funcționale destinate legării de sistemul matricial.

Fibrele de aramidă (Kevlar) sunt polimeri organici liniari cu rezistență și rigiditate ridicate. La fel ca fibra de carbon, fibra de aramidă prezintă un coeficient negativ de dilatare termică datorită orientării moleculare ridicate (efectul entropic).

Proprietăți speciale

• cea mai ușoară fibră de întărire
• foarte sensibilă la presiune
• puternic anizotropă
• absorbție puternică a umidității
• Sensibilitate la radiațiile UV
• aderentă slabă la matrice
• prelucrare prin așchiere dificilă
• foarte scump

Suprafața fibrei de aramidă este chimic inertă și foarte netedă. Prin urmare, aderența chimică sau mecanică la matrice este practic imposibilă. Finisajul aplicat are aici doar o funcție de protecție.

Fibrele de bazalt sunt obținute din rocă de bazalt topită și extrudate sub formă de filamente continue. Sunt de origine minerală și nemetalice. Ca material de întărire, sunt disponibile, printre altele, sub formă de rovings, covorașe, pânze și țesături.

Proprietăți speciale

• rezistență ridicată la temperaturi ridicate și la substanțe chimice
• rezistență mecanică și rigiditate bune
• izolație electrică
• rezistență bună la umiditate
• în funcție de structura fibrelor, o bună atenuare a zgomotului și a vibrațiilor
• materie primă minerală

Pentru pultruziune sunt relevante în special rovingurile de bazalt adecvate. Prelucrabilitatea și proprietățile ulterioare ale componentelor depind, printre altele, de apăsare, de sistemul de rășini, de conținutul de fibre și de geometria componentei.

Fibra de celuloză

Fibra de celuloză face parte din grupul fibrelor organice de întărire. De obicei, aceasta este compusă din celuloză sulfitică obținută din lemn de fag sau din celuloză pură de bumbac.

La începuturile tehnologiei compozitelor din fibre, această fibră era utilizată pentru armarea rășinilor fenolice. Și astăzi, ea se regăsește încă în produsele din hârtie îndurățată cu fenol.

Fibra Pan

Fibra de poliacrilonitril face parte din grupul fibrelor de întărire organice sintetice.
Fibra PAN este o fibră de înaltă rezistență, cu secțiune transversală în formă de rinichi. Aceasta este utilizată în special ca material de înlocuire în produsele din azbest-ciment și în plăcuțele de frână.

Fibră de polietilenă

Fibra de polietilenă face parte din grupul fibrelor de întărire organice sintetice.

Fibra de PE este constituită din PE UHMW puternic întins. Punctul său de topire este de aproximativ 150 °C și prezintă tendința de fluaj. Cu toate acestea, are o capacitate ridicată de absorbție a energiei de impact și este utilizată preferențial ca material hibrid (în combinație cu alte fibre de armare).

Fibră ceramică

Fibra ceramică face parte din grupul fibrelor de întărire anorganice sintetice.
Fibra ceramică este utilizată pentru întărirea materialelor metalice

Fibra de lemn

Fibra de lemn face parte din grupul fibrelor de întărire organice naturale.

Făina de lemn utilizată pentru întărirea maselor de turnare pe bază de fenol-formaldehidă și melamină-formaldehidă este, de regulă, formată din fibre de lemn fin mărunțite, provenite din lemn de molid sau de fag.

Fibre de poliester (PET)

Fibrele de poliester fac parte din grupul fibrelor de întărire sintetice organice.
Acestea sunt utilizate în principal în industria textilă. Rezistența la tracțiune este aproximativ egală cu cea a fibrelor de poliamidă, dar rezistența la impact este superioară celei a majorității fibrelor sintetice. Atunci când sunt prelucrate împreună cu fibrele de sticlă, acestea conduc la o îmbunătățire a rezistenței la impact a materialelor compozite.

Fibra de azbest

Fibra de azbest face parte din grupul fibrelor de întărire naturale anorganice.

Azbestul este cea mai veche fibră anorganică și era obținut din zăcăminte minerale naturale (silicați hidratați de magneziu și sodiu). Din motive binecunoscute, acestea nu mai sunt utilizate în prezent și au fost înlocuite.

Fibre metalice

Fibrele metalice fac parte din grupul fibrelor de întărire anorganice sintetice.
Fibrele metalice pot fi fabricate din oțel, alamă, bronz, cupru, aluminiu, argint, aur și platină.
Fibrele metalice sunt utilizate pentru întărirea materialelor metalice.

Fibra de sisal

Fibra de sisal face parte din grupul fibrelor de întărire organice naturale.

Cu toate acestea, în ciuda prețului mai mic în comparație cu fibra de sticlă, aceasta nu a reușit să se impună.

Abia când s-a căutat un material de înlocuire pentru azbest în producția plăcuțelor de frână, sisalul a revenit în discuție.

Fibră de poliamidă

Fibra de poliamidă face parte din grupul fibrelor de întărire organice sintetice.

Cele mai importante din punct de vedere tehnic fibre de poliamidă au la bază PA 66 și PA 6. În compozite, acestea îmbunătățesc în special elasticitatea și rezistența la fluaj.

Fibra de bor

Fibra de bor face parte din grupul fibrelor de întărire anorganice sintetice.

Fibra de bor este produsă prin procedeul de depunere cu ceară. Ca substrat se utilizează tungstenul. Un fir subțire de tungsten este încălzit electric, iar borul se depune din faza gazoasă.

Fibrele de bor sunt utilizate pentru întărirea materialelor metalice.

Whisker

Whiskerul face parte din grupul materialelor de întărire anorganice sintetice.
Whiskerele sunt fibre anorganice monocristaline produse sintetic. Dacă se reușește orientarea acestor fibre într-o masă topită, se obține un material compozit cu o rezistență extrem de mare.