Förstärkningsmaterial

Textilfiber är ett samlingsbegrepp för fina fibrer som spunnits av smält glas och som har ett nästan runt tvärsnitt. Textilglaset tillverkas av högkvalitativt E-glas och, för särskilda tillämpningar, även av R-glas och C-glas. De relativt höga hållfasthets- och elasticitetsmodulvärdena beror på de starka bindningarna mellan kisel och syre i ett rumsligt nätverk. På grund av den amorfa strukturen är glasfibrer, till skillnad från kol- eller aramidfibrer, isotropa.

Efter tillverkningen appliceras en ytbehandling på den nyformade glasfibern. Denna binder samman filamenten, skyddar ytan och fungerar som en vidhäftningsförmedlare för matrisen.

Kol- eller C-fibrer består till över 90 % av rent kol och har en diameter på 5–10 mikrometer.
Som utgångsmaterial används vanligtvis PAN (polyakrylnitrilfibrer), bek eller cellulosa.

Särskilda egenskaper

• hög hållfasthet upp till ca 2 500 °C
• mycket anisotropa
• negativ värmeutvidgning i fiberriktningen
• värme- och elektriskt ledande
• god kroppskompatibilitet
• känsligt för böjning och tryck
• mycket korrosionsbeständig
• mycket dyrt

Efter tillverkningen ytbehandlas C-fibrerna. Därvid oxideras ytan för att skapa så många ytoxiderna som möjligt, vilka kan bilda kemiska bindningar med matrissystemet. Omedelbart efter förbehandlingen försetts fibrernas yta med fiberfinish. Detta är ett ämne som i första hand ska förhindra att vatten ansamlas på den aktiva ytan och som innehåller de funktionella grupper som behövs för bindning till matrissystemet.

Aramidfibrer (Kevlar) är linjära, organiska polymerer med hög hållfasthet och styvhet. Liksom C-fibrer uppvisar aramidfibrer en negativ termisk utvidgningskoefficient på grund av den höga molekylära orienteringen (entropieffekten).

Särskilda egenskaper

• den lättaste förstärkningsfibern
• mycket tryckkänslig
• starkt anisotropisk
• hög fuktupptagning
• UV-känslighet
• dålig vidhäftning till matrisen
• svår att bearbeta med verktyg
• mycket dyr

Aramidfiberns yta är kemiskt inert och mycket slät. Därför är kemisk eller mekanisk vidhäftning till matrisen i stort sett utesluten. Den påförda ytbehandlingen har här endast en skyddande funktion.

Basaltfibrer tillverkas av smält basalt och dras till kontinuerliga filament. De är mineraliska och icke-metalliska. Som förstärkningsmaterial finns de bland annat i form av rovingar, mattor, vävda material och tyger.

Särskilda egenskaper

• hög temperatur- och kemikaliebeständighet
• god mekanisk hållfasthet och styvhet
• elektriskt isolerande
• god fuktbeständighet
• beroende på fiberuppbyggnaden god ljud- och vibrationsdämpning
• mineraliskt råmaterial

För pultrusion är framför allt lämpliga basaltrovings relevanta. Bearbetbarheten och de senare komponentegenskaperna beror bland annat på appreturen, hartssystemet, fiberhalten och komponentens geometri.

Cellulosafiber

Cellulosafibrer tillhör gruppen av organiska förstärkningsfibrer. De består vanligtvis av sulfitcellulosa från bokträ eller av ren bomullscellulosa.

I början av kompositteknikens utveckling användes denna fiber för att förstärka fenolhartser. Än idag återfinns den i produkter av fenolhårtpapper.

Pan-fiber

Polyakrylnitrilfibern tillhör gruppen av syntetiska organiska förstärkningsfibrer.
PAN-fibern är en höghållfast fiber med njurformad tvärsnittsform. Den används främst som ersättningsmaterial i asbestcementprodukter och i bromsbelägg.

Polyetenfiber

Polyetenfibern tillhör gruppen av syntetiska organiska förstärkningsfibrer.

PE-fibern består av kraftigt sträckt UHMW-PE. Smältpunkten ligger vid ca 150 °C och den har en tendens till krypning. Den har dock en hög förmåga att absorbera slagenergi och används företrädesvis som hybridmaterial (i kombination med andra förstärkningsfibrer).

Keramikfiber

Keramikfiber tillhör gruppen av syntetiska oorganiska förstärkningsfibrer.
Keramikfiber används för att förstärka metalliska material

Träfiber

Träfibrerna tillhör gruppen av naturliga organiska förstärkningsfibrer.

Trämjöl som används för att förstärka formmassor av fenolformaldehyd och melaminformaldehyd består vanligtvis av finmalda träfibrer från gran- eller bokträ.

Polyesterfibrer (PET)

Polyesterfibrer tillhör gruppen av organiska syntetiska förstärkningsfibrer.
De används främst för textilier. Draghållfastheten motsvarar ungefär den hos polyamidfibrer, men slagsegheten överträffar de flesta syntetiska fibrernas. När de bearbetas i kombination med glasfibrer leder detta till en förbättrad slagseghet i kompositmaterial.

Asbestfiber

Asbestfibrer tillhör gruppen av oorganiska naturliga förstärkningsfibrer.

Asbest är det äldsta oorganiska fibermaterialet och utvanns ur naturliga mineralfyndigheter (hydrerade Mg- och Na-silikater). Av välkända skäl används de inte längre idag och har ersatts av andra material.

Metallfiber

Metallfibrerna tillhör gruppen syntetiska oorganiska förstärkningsfibrer.
Metallfibrer kan tillverkas av stål, mässing, brons, koppar, aluminium, silver, guld och platina.
Metallfibrer används för att förstärka metalliska material.

Sisalfiber

Sisalfibrerna tillhör gruppen av naturliga organiska förstärkningsfibrer.

Trots det lägre priset jämfört med glasfiber lyckades den dock inte slå igenom.

Det var först när man sökte efter ett alternativ till asbest vid tillverkningen av bromsbelägg som sisal återigen blev aktuellt.

Polyamidfiber

Polyamidfibrer tillhör gruppen av syntetiska organiska förstärkningsfibrer.

De tekniskt viktigaste polyamidfibrerna baseras på PA 66 och PA 6. I kompositmaterial förbättrar de framför allt elasticiteten och krypströmsbeständigheten.

Borfiber

Borfibrer tillhör gruppen av syntetiska oorganiska förstärkningsfibrer.

Borfibrerna tillverkas med hjälp av vaxavskiljningsmetoden. Wolfram används som substrat. En tunn wolframtråd värms upp elektriskt och boret avskiljs ur gasfasen.

Borfibrer används för att förstärka metalliska material.

Whiskers

Whisker tillhör gruppen av syntetiska oorganiska förstärkningsmaterial.
Whisker är syntetiskt tillverkade monokristallina oorganiska fibrer. Om man lyckas orientera dessa fibrer med en smälta får man ett kompositmaterial med enorm hållfasthet.