Förstärkande material

Textilfiber är ett samlingsbegrepp för fina fibrer med nästan runt tvärsnitt som spunnits ur smält glas. Textilglas tillverkas av högkvalitativt E-glas och, för speciella tillämpningar, även av R-glas och C-glas. De relativt höga värdena för hållfasthet och elasticitetsmodul är ett resultat av de starka bindningarna mellan kisel och syre i ett rumsligt nätverk. På grund av sin amorfa struktur är glasfibrer isotropiska, till skillnad från kolfibrer och aramidfibrer.

Efter tillverkningen appliceras en limning på den nyformade glasfibern. Detta binder samman filamenten, skyddar ytan och fungerar som bindemedel för matrisen.

Kol- eller C-fibrer består av mer än 90% rent kol och har en diameter på 5-10 mikrometer. PAN (polyakrylnitrilfibrer), beck eller cellulosa används vanligtvis som utgångsmaterial.

Speciella egenskaper

• Hög hållfasthet upp till ca 2.500°C
• mycket anisotropisk
• negativ värmeutvidgning i fiberriktningen
• termiskt och elektriskt ledande
• god fysikalisk kompatibilitet
• känslig för buckling och tryck
• mycket korrosionsbeständigt
• mycket dyr

Efter tillverkningen ytbehandlas C-fibrerna. Ytan oxideras för att få så många ytoxider som möjligt, vilka kan bilda kemiska bindningar med matrissystemet. Direkt efter förbehandlingen får fibrernas yta en fiberfinish. Detta är ett ämne som initialt förhindrar ansamling av vatten på den aktiva ytan och som innehåller de funktionella grupperna för bindning till matrissystemet.

Aramidfibrer (Kevlar) är linjära, organiska polymerer med hög hållfasthet och styvhet. Liksom C-fibrer har aramidfibrer en negativ värmeutvidgningskoefficient på grund av sin höga molekylära orientering (entropieffekt).

Speciella egenskaper

• den lättaste armeringsfibern
• mycket känslig för tryck
• mycket anisotrop
• hög fuktabsorption
• Känslig för UV-strålning
• dålig vidhäftning till matrisen
• dåliga bearbetningsegenskaper
• mycket dyrt

Aramidfiberns yta är kemiskt inert och mycket slät. Kemisk eller mekanisk vidhäftning till matrisen är därför i stort sett utesluten. Den applicerade beläggningen har här endast en skyddande funktion.

Cellulosa fiber

Cellulosafiber tillhör gruppen organiska armeringsfibrer. Den består vanligtvis av sulfitmassa från bokträ eller ren bomullscellulosa.

I början av fiberkompositteknologin användes denna fiber för att förstärka fenolhartser. Den finns fortfarande kvar i fenoliska pappersprodukter.

Pan-fiber

Polyakrylnitrilfibern tillhör gruppen syntetiska organiska armeringsfibrer. PAN-fibern är en höghållfast fiber med njurformat tvärsnitt. Den används främst som ersättningsmaterial för asbestcementprodukter och i bromsbelägg.

Polyetenfiber

Polyetenfibern hör till gruppen syntetiska organiska armeringsfibrer.

PE-fibern består av högsträckt UHMW PE. Dess smältpunkt är ca 150°C och den har en tendens att krypa. Den har dock en hög absorptionsförmåga för stötenergi och används företrädesvis som hybridmaterial (i kombination med andra armeringsfibrer).

Keramiska fibrer

Keramiska fibrer tillhör gruppen syntetiska oorganiska armeringsfibrer. Keramiska fibrer används för att armera metalliska material

Träfiber

Träfiber hör till gruppen naturliga organiska armeringsfibrer.

Trämjöl som används för att förstärka gjutmassor av fenol-formaldehyd och melamin-formaldehyd är vanligtvis finhackade träfibrer från gran- eller bokträ.

Polyesterfibrer (PET)

Polyesterfibrer tillhör gruppen organiska-syntetiska armeringsfibrer. De används huvudsakligen för textilier. Draghållfastheten motsvarar ungefär den hos polyamidfibrer men överstiger slaghållfastheten hos de flesta syntetfibrer. I kombination med glasfibrer i kompositmaterial leder detta till en förbättring av slaghållfastheten.

Asbestfiber

Asbestfibern tillhör gruppen oorganiska naturliga armeringsfibrer.

Asbest är det äldsta oorganiska fibermaterialet och utvinns ur naturliga mineralfyndigheter (hydratiserade Mg- och Na-silikater). Av kända skäl används de inte längre och ersätts av andra material.

Metallfiber

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

Sisal fiber

Sisalfibern hör till gruppen naturliga organiska armeringsfibrer.

Trots sitt lägre pris jämfört med glasfibern kunde den dock inte etablera sig.

Det var först när man sökte ett ersättningsmaterial för asbest vid tillverkning av bromsbelägg som sisal åter blev populärt.

Polyamidfiber

Polyamidfibrer hör till gruppen syntetiska organiska armeringsfibrer.

De tekniskt viktigaste polyamidfibrerna är baserade på PA 66 och PA 6, som framför allt förbättrar elasticiteten och spårhållfastheten.

Borfiber

Borfiber tillhör gruppen syntetiska oorganiska armeringsfibrer.

Borfibern framställs med hjälp av vaxningsprocessen. Volfram används som substrat. En tunn volframtråd värms upp elektriskt och boret fälls ut från gasfasen.

Borfibrer används för att förstärka metalliska material.

Whisker

Whiskers tillhör gruppen syntetiska oorganiska armeringsmaterial. Whiskers är syntetiskt framställda monokristallina oorganiska fibrer. Om det är möjligt att orientera denna fiber med en smälta erhålls ett kompositmaterial med enorm styrka.