1. Resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione si riferisce allo stress massimo che un materiale può sopportare prima dell'allungamento. Alcuni materiali non fragili si deformano prima di rompersi, ma le fibre Kevlar®, le fibre di carbonio e le fibre di vetro sono fragili e si rompono quasi senza deformarsi. La resistenza alla trazione è misurata in forza per unità di superficie (Pa o Pascal).

Lo stress è forza e la deformazione è la deflessione dovuta allo stress. Di seguito viene mostrato il confronto della resistenza alla trazione di tre fibre di rinforzo comunemente utilizzate: fibra di carbonio, fibra aramidica, fibra di vetro e resina epossidica. È importante notare che queste cifre sono solo a scopo di confronto e possono variare in MPa in base al processo di produzione, alla formulazione dell'aramide, alla fibra precursore della fibra di carbonio, ecc.

Fibra di carbonio: 4127
Fibra di vetro: 3450
Fibra aramidica: 2757

2. Densità e rapporto resistenza/peso
Quando si confronta la densità dei tre materiali, si possono notare differenze significative tra le tre fibre. Se si realizzano 3 campioni esattamente della stessa dimensione e peso, diventa subito evidente che la fibra Kevlar® è molto più leggera, la fibra di carbonio è al secondo posto e la fibra di vetro è la più pesante.

Pertanto, a parità di peso del materiale composito, la fibra di carbonio o il Kevlar® possono ottenere una resistenza maggiore. In altre parole, qualsiasi struttura in fibra di carbonio o composito Kevlar® che richieda una determinata resistenza sarà più piccola o più sottile di una struttura in fibra di vetro.

Dopo che il campione è stato realizzato e testato, si è scoperto che il composito in fibra di vetro pesa quasi il doppio del Kevlar® o del laminato in fibra di carbonio. Ciò significa che puoi risparmiare molto peso utilizzando Kevlar® o fibra di carbonio. Questa proprietà è chiamata rapporto resistenza/peso.

3. Young's modulus
Young's modulus is a measure of the stiffness of an elastic material and is a way of describing the material. It is defined as the ratio of uniaxial (in one direction) stress to uniaxial strain (deformation in the same direction). Young's modulus = stress/strain, meaning that a material with a high Young's modulus is harder than a material with a low Young's modulus.

The stiffness of carbon fiber, Kevlar® and glass fiber varies greatly. The stiffness of carbon fiber is about twice that of aramid fiber, while the stiffness is five times higher than that of glass fiber. The downside to carbon fiber's excellent stiffness is that it tends to be more brittle. When it fails, it tends not to show much strain or deformation.


4. Flammability and thermal degradation
Both Kevlar® and carbon fiber are resistant to high temperatures, and neither has a melting point. Both materials have been used in protective clothing and fire-resistant fabrics. The glass fiber will eventually melt, but it is also highly resistant to high temperatures. Of course, frosted glass fiber used in buildings can also improve fire resistance.

Carbon fiber and Kevlar® are used to make protective firefighting or welding blankets or clothing. Kevlar gloves are commonly used in the meat industry to protect the hands when using knives. Since fibers are rarely used alone, the heat resistance of the substrate (usually epoxy) is also important. Epoxy resins soften rapidly when exposed to heat.


5. Electrical conductivity
Carbon fiber can conduct electricity, but Kevlar® and glass fiber do not. Kevlar® is used for cable pulling in power transmission towers. Although it does not conduct electricity, it can absorb water, and water can indeed conduct electricity. Therefore, in such applications, a waterproof coating must be applied to Kevlar.

Because carbon fiber can conduct electricity, galvanic corrosion becomes a problem when it comes into contact with other metal parts.


6. Uv degradation
Aramid fibers will degrade in sunlight and high UV environments. Carbon fiber or glass fiber is not very sensitive to ultraviolet radiation. However, some commonly used substrates such as epoxy resins remain in sunlight, it will turn white and lose strength, polyester and vinyl ester resins are more resistant to UV rays, but less resistant than epoxy resins.

7. Anti-fatica
Se la parte viene piegata e raddrizzata ripetutamente, prima o poi si romperà a causa della fatica. Rispetto alla fibra di carbonio, che è piuttosto sensibile alla fatica e tende a cedere in modo disastroso, il Kevlar® è più resistente alla fatica. La fibra di vetro è una via di mezzo.


8. Resistenza all'usura
Kevlar® ha una forte resistenza all'usura, che lo rende difficile da tagliare. Uno degli usi comuni di Kevlar® è come guanto protettivo da utilizzare in aree in cui le mani possono essere ferite dal vetro o dall'uso di lame affilate. La fibra di carbonio e la fibra di vetro sono meno resistenti.


9. Resistenza chimica
Le fibre aramidiche sono sensibili agli acidi forti, alle basi forti e ad alcuni ossidanti (come l'ipoclorito di sodio), che possono causare la degradazione delle fibre. La normale candeggina a base di cloro (ad es. Clorox®) e il perossido di idrogeno non possono essere utilizzati con Kevlar®, la candeggina a ossigeno (ad es. Perborato di sodio) può essere utilizzata senza danneggiare le fibre di aramide.

La fibra di carbonio è molto stabile e non sensibile alla degradazione chimica.


10. Prestazioni del legame della matrice
Affinché la fibra di carbonio, il Kevlar® e il vetro funzionino al meglio, devono essere mantenuti in posizione nella matrice (solitamente la resina). Pertanto, la capacità della resina di legarsi a varie fibre è fondamentale.

La fibra di carbonio e la fibra di vetro possono aderire facilmente alla resina, ma la resistenza della fibra di aramidon più resina non è così forte come desiderato e questa adesione ridotta consente la penetrazione dell'acqua. Di conseguenza, le fibre aramidiche tendono ad assorbire acqua, il che, unito all'adesione insoddisfacente alle resine epossidiche, significa che se la superficie del composito Kevlar® è danneggiata e l'acqua può entrare, Kevlar® può assorbire acqua lungo la fibra e indebolire la struttura. composito.


11. Colore e trama
Lo stato naturale dell'aramide è oro chiaro, può essere colorato e ora ci sono molte buone sfumature. La vetroresina è disponibile anche a colori. La fibra di carbonio è sempre nera e può essere miscelata con aramide colorata, ma non può essere colorata da sola.

(Fibra di carbonio)

(Fibra di vetro)