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 area (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 comparativo 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 presto 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 richiede 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. Modulo di Young
Il modulo di Young è una misura della rigidità di un materiale elastico ed è un modo per descrivere il materiale. È definito come il rapporto tra la sollecitazione uniassiale (in una direzione) e la deformazione uniassiale (deformazione nella stessa direzione). Modulo di Young = sollecitazione/deformazione, il che significa che un materiale con un modulo di Young elevato è più duro di un materiale con un modulo di Young basso.

La rigidità della fibra di carbonio, del Kevlar® e della fibra di vetro varia notevolmente. La rigidità della fibra di carbonio è circa il doppio di quella della fibra aramidica, mentre la rigidità è cinque volte superiore a quella della fibra di vetro. Lo svantaggio dell'eccellente rigidità della fibra di carbonio è che tende ad essere più fragile. Quando fallisce, tende a non mostrare molta tensione o deformazione.


4. Infiammabilità e degradazione termica
Sia il Kevlar® che la fibra di carbonio sono resistenti alle alte temperature e nessuno dei due ha un punto di fusione. Entrambi i materiali sono stati utilizzati negli indumenti protettivi e nei tessuti ignifughi. La fibra di vetro col tempo si scioglie, ma è anche molto resistente alle alte temperature. Naturalmente, la fibra di vetro smerigliato utilizzata negli edifici può anche migliorare la resistenza al fuoco.

La fibra di carbonio e il Kevlar® vengono utilizzati per realizzare coperte o indumenti protettivi antincendio o per saldatura. I guanti in Kevlar sono comunemente usati nell'industria della carne per proteggere le mani quando si usano i coltelli. Poiché le fibre vengono raramente utilizzate da sole, è importante anche la resistenza al calore del substrato (solitamente epossidico). Le resine epossidiche si ammorbidiscono rapidamente se esposte al calore.


5. Conduttività elettrica
La fibra di carbonio può condurre elettricità, ma il Kevlar® e la fibra di vetro no. Kevlar® viene utilizzato per la trazione dei cavi nelle torri di trasmissione di potenza. Sebbene non conduca elettricità, può assorbire acqua e l’acqua può effettivamente condurre elettricità. Pertanto, in tali applicazioni, è necessario applicare un rivestimento impermeabile al Kevlar.

Poiché la fibra di carbonio può condurre elettricità, la corrosione galvanica diventa un problema quando entra in contatto con altre parti metalliche.


6. Degradazione UV
Le fibre aramidiche si degradano alla luce del sole e in ambienti con raggi UV elevati. La fibra di carbonio o la fibra di vetro non sono molto sensibili alle radiazioni ultraviolette. Tuttavia, alcuni substrati comunemente usati come le resine epossidiche rimangono alla luce del sole, diventeranno bianchi e perderanno resistenza, le resine poliestere e vinilestere sono più resistenti ai raggi UV, ma meno resistenti delle resine epossidiche.

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 aramidiche.

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


10. Prestazioni di 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 tessitura
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)