Kumb materjal on parem, süsinikkiud, klaaskiud või aramiid?
Kolme materjali tiheduste võrdlemisel on näha olulisi erinevusi kolme kiu vahel. Kui teete 3 täpselt sama suuruse ja kaaluga proovi, selgub kiiresti, et Kevlar® kiud on palju kergem, millele järgneb süsinikkiud ja kõige raskem on E-klaaskiud.
Seetõttu võib sama kaalu komposiitmaterjali puhul saavutada suurema tugevuse süsinikkiud või Kevlar®. Teisisõnu, iga süsinikkiust või Kevlar® komposiitmaterjalist valmistatud struktuur, mis nõuab teatud tugevust, on väiksem või õhem kui klaaskiust valmistatud struktuur.
Proovide tegemisel ja testimisel selgus, et klaaskiudkomposiit oli peaaegu kaks korda raskem kui Kevlar® või süsinikkiust laminaadid. See tähendab, et Kevlar® või süsinikkiu kasutamine võib kaalust palju säästa.
Youngi moodul on elastse materjali jäikuse mõõt ja on materjali kirjeldamise viis. Seda defineeritakse kui üheteljelise (ühes suunas) pinge ja üheteljelise deformatsiooni (deformatsioon samas suunas) suhet. Youngi moodul=pinge/pinge, mis tähendab, et kõrge Youngi mooduliga materjal on kõvem kui madalama Youngi mooduliga materjal.
Süsinikkiud, Kevlar® ja klaaskiud on väga erineva jäikuse poolest. Süsinikkiud on umbes kaks korda jäigem kui aramiidkiud ja viis korda jäigem kui klaaskiud. Süsinikkiu suurepärase jäikuse negatiivne külg on see, et see kipub olema rabedam. Kui see ebaõnnestub, ei esine sellel palju pingeid ega deformatsioone.
3. Süttivus ja termiline lagunemine
Nii Kevlar® kui ka süsinikkiud on vastupidavad kõrgetele temperatuuridele ja kummalgi pole sulamistemperatuuri. Mõlemat materjali on kasutatud kaitseriietuses ja tulekindlates kangastes. Klaaskiud lõpuks sulab, kuid on ka kõrgete temperatuuride suhtes väga vastupidav. Loomulikult parandab tulekindlust ka jäätunud klaaskiu kasutamine hoonetes.
Süsinikkiudu ja Kevlar®-i kasutatakse kaitsvate tulekustutus- või keevitustekkide või riiete valmistamiseks. Kevlar-kindaid kasutatakse lihatööstuses tavaliselt käte kaitsmiseks nugade kasutamisel. Kuna kiude kasutatakse harva eraldi, on oluline ka maatriksi (tavaliselt epoksü) kuumakindlus. Epoksiidvaigud pehmenevad kuumuse mõjul kiiresti.
4. Juhtivus
Süsinikkiud juhib elektrit, kuid Kevlar® ja klaaskiud mitte. Kevlar®-i kasutatakse ülekandetornide juhtmete jaoks. Kuigi see ei juhi elektrit, neelab see vett ja vesi juhib elektrit. Seetõttu tuleb sellistel rakendustel Kevlari peale kanda veekindel kate.
Kuna süsinikkiud juhib elektrit, muutub galvaaniline korrosioon probleemiks, kui see puutub kokku teiste metallosadega.
5. UV-kiirguse lagunemine
Aramiidkiud lagunevad päikesevalguse ja kõrge UV-kiirguse mõjul. Süsinik- või klaaskiud ei ole UV-kiirguse suhtes eriti tundlikud. Mõned tavaliselt kasutatavad aluspinnad, nagu epoksüvaik, muutuvad aga päikesevalguse käes valkjaks ja kaotavad tugevuse. Polüester- ja vinüülestervaigud on UV-kiirgusele vastupidavamad, kuid nõrgemad kui epoksüvaik.
6. Väsimusevastane
Kui mõnda detaili korduvalt painutada ja sirgendada, läheb see lõpuks väsimuse tõttu üles. Süsinikkiud on mõnevõrra tundlik väsimuse suhtes ja kipub katastroofiliselt ebaõnnestuma, samas kui Kevlar® on väsimusele vastupidavam. Klaaskiud on kuskil vahepeal.
7. Kulumiskindlus
Kevlar® on väga kulumiskindel, mistõttu on raske lõigata. Üks Kevlar®-i levinumaid kasutusviise on kaitsekinnastena kohtades, kus klaas võib käsi lõigata või kus kasutatakse teravaid lõiketeri. Süsinikkiud ja klaaskiud on vähem vastupidavad.
8. Keemiline vastupidavus
Aramiidkiud on tundlikud tugevate hapete, tugevate aluste ja teatud oksüdeerivate ainete, näiteks naatriumhüpokloriti suhtes, mis võivad põhjustada kiudude lagunemist. Tavalisi kloorvalgendeid (nt Clorox®) ja vesinikperoksiidi ei saa kasutada koos Kevlar®-iga, hapnikuvalgendeid (nt naatriumperboraati) saab kasutada aramiidkiude kahjustamata.
Süsinikkiud on väga stabiilsed ja keemilise lagunemise suhtes tundlikud. Epoksümaatriks aga laguneb.
9. Maatriksliimimise jõudlus
Et süsinikkiud, Kevlar® ja klaas toimiksid optimaalselt, tuleb neid hoida maatriksis, tavaliselt epoksiidis. Seetõttu on epoksüvaikude võime siduda erinevate kiududega kriitilise tähtsusega.
Nii süsinik- kui ka klaaskiud kleepuvad kergesti epoksiidi külge, kuid aramiidkiud-epoksüside ei ole nii tugev kui soovitakse ja see vähenenud adhesioon võimaldab vee läbitungimist. Selle tulemusena kipuvad aramiidkiud vett imama, mis kombineerituna ideaalsest epoksiidiga haardumisest tähendab, et kui Kevlar® komposiidi pind on kahjustatud ja vesi võib sisse sattuda, võib Kevlar® kiudude kaudu niiskust imada. ja nõrgendada komposiitmaterjali.
