włókna techniczne do wzmacniania kompozytów.pdf

(584 KB) Pobierz

Włókna techniczne wzmacniające materiały

kompozytowe

M. Fejdyś, M. Łandwijt

Instytut Technologii Bezpieczeństwa “MOATEX”

Publikacja powstała w ramach realizacji projektu

„Nowoczesne technologie dla włókiennictwa. Szansa dla Polski”,

nr umowy POIG.01.01.01-00-005/09-00, współinansowanego

przez Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego

Wstęp

Obecnie postęp technologiczny jest nierozerwal-

nie związany z inżynierią materiałową, która zaj-

muje się tworzeniem nowych materiałów. Inżynie-

rowie konstruując innowacyjne materiały opierają

się na projektowaniu uwzględniającym warunki eks-

ploatacji oraz obciążenia, którym będzie on poddany.

Tym wymaganiom mogą sprostać materiały kompo-

zytowe. Włókna szklane, węglowe, aramidowe, polie-

tylenowe, polipropylenowe i ceramiczne, omówione

w tym artykule, zyskały bardzo szerokie zastosowa-

nie przy wzmocnieniu materiałów kompozytowych,

zwłaszcza o matrycy polimerowej. Włókno i polimer

(matryca) tworzące kompozyt różnią się właściwoś-

ciami mechanicznymi, cieplnymi oraz charakterem

odkształceń i dlatego wzmocnienie polimerów włók-

nami jest bardzo efektywne. Właściwości kompozytu

nigdy nie prezentują sumy czy średniej wartości po-

szczególnych właściwości jego składników. Generalnie

rola matrycy polega na ochronie materiału wzmacnia-

jącego, przenoszeniu na niego naprężeń zewnętrznych

i nadawaniu żądanego kształtu wytworzonej części

kompozytowej, natomiast funkcja materiału wzmac-

niającego sprowadza się do zapewnienia kompozytowi

wysokich właściwości mechanicznych i wzmocnienia

matrycy w selektywnych kierunkach.

Prezentowane typy włókien posiadają właściwości

pozwalające na ich racjonalne wykorzystanie w pro-

jektowaniu wyrobów kompozytowych przeznaczo-

nych do pracy w zróżnicowanych warunkach. Włókna

szklane w matrycy polimerowej powszechnie są stoso-

wane w lotnictwie i przemyśle motoryzacyjnym. Moż-

na przyjąć, że obok czynnika kosztowego największym

atutem włókien szklanych w kompozytach polimero-

wych jest ich duża zdolność do pochłaniania energii.

Włókna węglowe szczególnie znalazły zastosowanie

do wyrobów kompozytowych eksploatowanych w wil-

goci i przy zmiennych obciążeniach. Do typowych za-

stosowań włókien węglowych należą materiały kom-

pozytowe stosowane w lotnictwie, na produkty spor-

towe, m.in. kije do gry w golfa, ramy rowerów oraz licz-

ne artykuły powszechnego użytku, w tym w technice

komputerowej. Włókna aramidowe i ceramiczne wy-

kazują bardzo dobre własności użytkowe, jednak z po-

wodu zbyt wysokiej ceny wykorzystywane są przede

wszystkim w konstrukcjach, których wyznacznikiem

nie jest koszt, lecz prezentowane właściwości. Bez wąt-

pienia rola kompozytów polimerowych będzie ciągle

rosła, stanowią one odpowiedź na rosnące zapotrzebo-

wanie przemysłu [1–4].

1. Włókno

Istnieją dwa podstawowe typy włókien szklanych-

–E i S. Pierwszy z nich ma gorsze właściwości mecha-

niczne (sprężyste, wytrzymałościowe, zmęczeniowe,

udarnościowe, termiczne, reologiczne), ale znacznie

niższą cenę niż typ S, który produkowany jest z prze-

znaczeniem dla przemysłu obronnego. Wśród włókien

szklanych można wyróżnić włókna o wysokiej odpor-

ności na korozję ECR, o niskiej stałej dielektrycznej D

oraz włókna o bardzo wysokiej wytrzymałości z czy-

stej krzemionki lub kwarcu, które mogą być stosowane

w wysokiej temperaturze. Ponadto stosowane są włók-

na klasy A i C, włókna kanalikowe i dwuskładnikowe

(Tabela 1) [1].

1.1. Metody wytwarzania

Włókna szklane wytwarzane są przez topienie szkla-

nych kulek w wannach zaopatrzonych w system otwor-

ków o średnicy 0,5-3 mm, przez które wypływa stopio-

na masa i wyciągane są włókna, lub przez dozowanie

stopionej masy szklanej do specjalnie podgrzewanych

łódek platynowych, z których włókna są wyciągane

(Rys 1). Masa szklana po stopieniu przetrzymywana

jest w stałej temperaturze celem jej ujednorodnienia

i osiągnięcia określonego stopnia lepkości. Niekorzyst-

ną cechą włókien szklanych jest ich wrażliwość na dzia-

łanie wody, ponieważ wypłukuje ona sole metali alka-

12

Techniczne Wyroby Włókiennicze 2010

913622018.252.png

913622018.263.png

913622018.274.png

913622018.285.png

913622018.001.png

913622018.012.png

913622018.023.png

913622018.034.png

913622018.045.png

pozwala na zachowanie w większym stopniu wytrzy-

małości pierwotnej włókna elementarnego i zapew-

nia pasmu rowingu wytrzymałość około 10% więk-

szą niż preparacja zwykła. Preparacja ta zwana HTS

(ang. High Tensile Strenght) jest stosowana zarówno

na rowingu ze szkła E, jak i ze szkła S oraz jest przydat-

na szczególnie do laminatów epoksydowych [2].

1.2. Charakterystyka

Włókno szklane jest stosowane w postaci rowingu,

tj. pasm włókien połączonych ze sobą bez skrętu i po-

krytych preparacją, oraz wykorzystywane jest również

w postaci tkanin o różnym splocie, rowingu ciętego,

włókien mielonych, mat wykonywanych z rowingu

ciętego połączonego lepiszczem, itd.

Cechą charakterystyczną włókien szklanych jest wy-

soka wytrzymałość na rozciąganie przy stosunkowo

niskim module Younga (mała sztywność), natomiast

wysokim module sprężystości przy ścinaniu. Cechy

wytrzymałościowe włókna szklanego zależą od śred-

nicy i są tym lepsze, im mniejszy jest jego przekrój.

Ze zmniejszaniem średnicy zwiększa się moduł sprę-

żystości i wytrzymałość na rozciąganie, ale jednocześ-

nie maleje wydłużenie przy zerwaniu [1, 3]. Wytrzy-

małość na rozciąganie przemysłowych włókien szkla-

nych w pasmach ze szkła E o średnicy około 10 μm

Rys. 1. Schemat procesu formowania włókien szklanych [3]

licznych, tworząc szczeliny w warstwach powierzch-

niowych [1]. Dlatego też w trakcie procesu produkcji

włókna pokrywane są specjalnym typem preparacji

zabezpieczającej włókno przed wilgocią i ułatwiającą

dalsze jego przetwarzanie. Związkami chemicznymi

stosowanymi do preparacji są różnego rodzaju ksyla-

ny oraz chlorometakrylan chromu [2]. Firma Owens

Corning® opracowała specjalny typ preparacji, która

Tabela 1. Porównanie właściwości wybranych typów włókien szklanych [1]

Właściwości

Rodzaje włókien szklanych

A

E

S

Gęstość, kg/m 3

2550

2460

2490

Twardość w skali Mohsa

6,5º

6,0º

-

Wytrzymałość na rozciąganie, MPa w temperaturze

25ºC

3150

3500

4500

260ºC

-

3000

4200

540ºC

-

1750

2470

Moduł sprężystości w temp. 25ºC, GPa

66,5

73,5

86,5

Liczba Poissona

0,23

0,22

-

Współczynnik rozszerzalności cieplnej liniowej, 1/ºC

7,74·10 -6

4,68·10 -6

-

Przewodność cieplna, W/(m·ºC)

0,94

1,04

-

Stała dielektryczna przy częstotliwości:

10 2 Hz

-

6,43

-

10 10 Hz

-

6,11

-

5·10 15 Hz

6,8

-

5,6

Współczynnik strat dielektrycznych [tgδ] przy częstotliwości:

10 10 Hz

-

0,006

-

5·10 15 Hz

0,007

-

-

Współczynnik załamania światła dla λ=550μm

1,52

1,548

1,513

Chłonność wody, %

0,15-0,25

-

-

13

Techniczne Wyroby Włókiennicze 2010

913622018.066.png

913622018.077.png

913622018.087.png

913622018.098.png

913622018.109.png

913622018.120.png

913622018.131.png

913622018.142.png

913622018.153.png

913622018.164.png

913622018.175.png

913622018.186.png

913622018.197.png

913622018.208.png

913622018.219.png

913622018.223.png

913622018.224.png

913622018.225.png

913622018.226.png

913622018.227.png

913622018.228.png

913622018.229.png

913622018.230.png

913622018.231.png

913622018.232.png

913622018.233.png

913622018.234.png

913622018.235.png

913622018.236.png

913622018.237.png

913622018.238.png

913622018.239.png

913622018.240.png

913622018.241.png

913622018.242.png

913622018.243.png

913622018.244.png

913622018.245.png

913622018.246.png

913622018.247.png

913622018.248.png

913622018.249.png

913622018.250.png

913622018.251.png

913622018.253.png

913622018.254.png

913622018.255.png

913622018.256.png

913622018.257.png

913622018.258.png

913622018.259.png

913622018.260.png

913622018.261.png

913622018.262.png

913622018.264.png

913622018.265.png

913622018.266.png

913622018.267.png

913622018.268.png

913622018.269.png

913622018.270.png

913622018.271.png

913622018.272.png

913622018.273.png

913622018.275.png

913622018.276.png

913622018.277.png

913622018.278.png

913622018.279.png

913622018.280.png

913622018.281.png

913622018.282.png

913622018.283.png

913622018.284.png

913622018.286.png

913622018.287.png

913622018.288.png

913622018.289.png

913622018.290.png

913622018.291.png

913622018.292.png

913622018.293.png

913622018.294.png

913622018.295.png

913622018.002.png

913622018.003.png

913622018.004.png

913622018.005.png

913622018.006.png

913622018.007.png

913622018.008.png

913622018.009.png

913622018.010.png

913622018.011.png

913622018.013.png

913622018.014.png

913622018.015.png

913622018.016.png

913622018.017.png

913622018.018.png

913622018.019.png

913622018.020.png

913622018.021.png

913622018.022.png

913622018.024.png

913622018.025.png

913622018.026.png

913622018.027.png

913622018.028.png

913622018.029.png

913622018.030.png

913622018.031.png

913622018.032.png

913622018.033.png

913622018.035.png

913622018.036.png

913622018.037.png

913622018.038.png

913622018.039.png

913622018.040.png

913622018.041.png

913622018.042.png

913622018.043.png

913622018.044.png

913622018.046.png

913622018.047.png

913622018.048.png

913622018.049.png

913622018.050.png

913622018.051.png

913622018.052.png

913622018.053.png

913622018.054.png

913622018.055.png

913622018.056.png

913622018.057.png

913622018.058.png

913622018.059.png

913622018.060.png

913622018.061.png

913622018.062.png

913622018.063.png

913622018.064.png

913622018.065.png

913622018.067.png

913622018.068.png

913622018.069.png

913622018.070.png

913622018.071.png

913622018.072.png

913622018.073.png

913622018.074.png

913622018.075.png

913622018.076.png

913622018.078.png

913622018.079.png

913622018.080.png

913622018.081.png

913622018.082.png

913622018.083.png

wynosi 1000–1400 MPa, wydłużenie przy zerwaniu

około 1,5÷3,5%, a moduł sprężystości dochodzi

do 77 GPa [1, 3]. Duża wytrzymałość włókien szkla-

nych wiąże się ściśle z ich strukturą. Na powierzchni

włókna szklanego znajduje się znaczna ilość rys, spę-

kań, nieregularności i innych uszkodzeń [4].

Odkształcenia włókna szklanego są sprężyste, bo-

wiem granica sprężystości w zasadzie jest zgodna

z punktem zerwania.

Włókno szklane nie pali się. Jego odporność cieplna

jest następująca: w granicach temperatury 20÷200°C

wytrzymałość nieznacznie wzrasta, do temperatury

około 300°C nieco maleje, powyżej tej temperatury

wyraźnie się zmniejsza, jednak dopiero ogrzewanie

w ciągu 24 godzin w temperaturze 400°C powoduje

zmniejszenie wytrzymałości pierwotnej o 50%. Po-

wyżej 600°C następuje gwałtowny spadek wytrzyma-

łości włókien szklanych. W temperaturze poniżej 0°C

włókno zachowuje swoje właściwości użytkowe: na-

wet w temperaturze–50°C nie ma widocznych zmian

właściwości mechanicznych [1–4].

Można przyjąć, że obok ceny największym atutem

włókien szklanych w kompozytach polimerowych

jest ich większa zdolność do pochłaniania energii

w stosunku do włókien węglowych [5].

Producentami włókien szklanych są, m.in.: Owens

Corning®, 3B the ibreglass company, HEXCEL®.

do produkcji lamp elektrycznych. Włókna graitowe

pojawiły się na rynku w latach 50-tych. Włókna wę-

glowe w porównaniu z graitowymi posiadają mniej

uporządkowaną strukturę. Obok obszarów o struktu-

rze właściwej dla krystalicznego graitu, występują ob-

szary o zaburzonej sieci krystalicznej, a nawet obszary

całkowicie jej pozbawione. W porównaniu z włóknami

graitowymi mają one gorsze własności mechaniczne,

są natomiast od nich tańsze [6].

2.1. Metody wytwarzania

Substraty wyjściowe, prekursory stosowane w pro-

dukcji włókien węglowych CF (ang. carbon ibre)

to techniczne włókna poliakrylonitrylowe (PAN)

lub odpowiednio rainowane paki mezogeniczne

(Rys. 2). Światowa produkcja włókien węglowych

w 90% opiera się na włóknach PAN. W pierwszej

fazie pirolizy ogrzewa się włókna w temperaturze

220÷250°C przez okres 50 godzin, aż do ich całkowi-

tego utlenienia. W drugiej fazie ogrzewa się włókna

w temperaturze 1000°C, w atmosferze obojętnej. Na-

stępuje wówczas karbonizacja włókna, mająca na celu

głównie usunięcie innych składników poza węglem.

Tworzą się pierścienie heksagonalne, odpowiadające

strukturze graitu, co powoduje zwiększenie ich wy-

trzymałości. W trzeciej fazie pirolizy, w temperaturze

do 3000°C i w podwyższonym ciśnieniu, zachodzi

proces krystalizacji węgla. Struktura włókna upodab-

nia się do struktury naturalnego graitu [3, 6–7].

Z kolei włókno z paku przędzie się metodą ze stopu

i poddaje stabilizacji utleniającej, a następnie karboni-

zacji oraz, jeżeli zachodzi potrzeba, graityzacji (Rys. 2).

2. Włókna węglowe

Obecnie na dużą skalę produkuje się włókna wę-

glowe i graitowe, a ostatnio nanorurki. Włókna

węglowe są znane od dawna, były wykorzystywane

Rys 2. Schemat procesu technologicznego otrzymywania włókien węglowych z poliakrylonitrylu PAN oraz paku [3]

14

Techniczne Wyroby Włókiennicze 2010

913622018.084.png

Włókno z paku po karbonizacji odznacza się małą wy-

trzymałością na rozciąganie (1000 MPa) i małym wy-

dłużeniem przy zerwaniu, ale bardzo dużym modułem

E (450 GPa). Jeżeli podda się je graityzacji w temp.

2500°C to moduł E wzrasta do ok. 700 GPa [8].

wiednią preparacją zabezpieczającą jego powierzchnię

przed pochłanianiem wilgoci, a także zmniejszającą

podatność włókna na pękanie w czasie wytwarzania

kompozytu lub w czasie pracy [12].

W 2004 r. utworzono w Europie Stowarzyszenie

CFK-Valley Stade e. V. (Stade, Niemcy), które obec-

nie zrzesza ponad 70 renomowanych przedsiębiorstw

i jednostek badawczych związanych proilem wytwór-

czo-badawczym z problematyką kompozytów wzmac-

nianych włóknami węglowymi–CFK (niem. Car-

bonfaserverstärktekunststofe). Celem CFK-Valley

jest opracowanie kompletnych procesów, począwszy

od koncepcji konstrukcji z CFK poprzez ich wytwarza-

nie i obróbkę ubytkową, aż do recyklingu. Od 2011 r.

powinno działać w ramach CFK-Valley centrum recy-

klingu dla CFK z terenu całej Europy. Na rynku włók-

na węglowe są dostępne m. in. pod nazwą handlową

Torayca® (Toray), Tenax® (TohoTenax -Teijin), pozo-

stali producenci włókien węglowych to: Mitsubishi

Rayon, Zoltek, SGL Group he Karbon Company.

Szacuje się, że produkcja tych włókien w 2000 r. wyno-

siła 3300 t i wykazuje tendencję wzrostową o ok. 5%

w skali roku [13–14].

2.2. Charakterystyka

Włókno węglowe składa się prawie wyłącznie z roz-

ciągniętych struktur węglowych podobnych chemicz-

nie do graitu. Z punktu widzenia postaci morfologicz-

nej włókna węglowe mają postać ibrylarną. Wszech-

stronne badania pozwoliły na stworzenie współczes-

nego obrazu powierzchni włókien węglowych. Pozna-

nie morfologii powierzchni pozwoliło na racjonalne

preparowanie powierzchni włókien przed ich inklu-

dowaniem w różnych matrycach [9]. Wysoce zorgani-

zowana struktura włókien węglowych nadaje im dużą

wytrzymałość mechaniczną, a fakt, że składają się pra-

wie wyłącznie z graitu, powoduje, że są one nietopliwe

i odporne chemicznie. Ze względu na wielkość średnie-

go modułu sprężystości oraz wielkość wytrzymałości

na rozciąganie można wyróżnić trzy kategorie włókien

węglowych, a mianowicie włókna wysokowytrzymałe,

wysokomodułowe i ultrawysokomodułowe [10].

Włókna węglowe cechują się małą gęstością, wy-

soką wytrzymałością na rozciąganie i wysokim mo-

dułem Younga, wysoką wytrzymałością zmęczenio-

wą oraz wytrzymałością na pełzanie, dobrze tłumią

drgania i są bardzo odporne na ścieranie, mają rów-

nież dużą stabilność wymiarową, małą przewodność

cieplną w niskich temperaturach, są odporne na nagłe

zmiany temperatury, na działanie wielu ośrodków che-

micznych, charakteryzują się dobrą przewodnością

elektryczną itd. Wysoka wytrzymałość włókna węglo-

wego na rozciąganie, a także jego wysoki moduł Youn-

ga związane są ze stopniem zorientowania struktury

włókna w stosunku do jego osi, a także z gęstością wią-

zań poprzecznych [10].

Odporność cieplna włókien węglowych jest unika-

towa i przewyższa pod tym względem, za wyjątkiem

graitu, jakiekolwiek znane materiały. Nie ulegają

one topnieniu tylko sublimują w temp. 3500°C [11].

Są niepolarne, niezwilżane, ale czułe na utlenianie.

Z kolei w atmosferach nieutleniających, w tempera-

turach do 2000°C włókna węglowe nie tracą swych

właściwości, co wyróżnia je niezwykle korzystnie

z włókien szklanych i aramidowych. Włókna węglowe

wykazują bardzo słabą zdolność do wiązania się z ma-

trycą polimerową, ponieważ są źle zwilżalne przez

żywice. W celu polepszenia tej cechy, przed zalaniem

żywicą powierzchnię włókna poddaje się utlenianiu.

Jeśli po utlenieniu powierzchni włókno ma być prze-

chowywane przez pewien czas, należy pokryć je odpo-

3. Włókna aramidowe

Aramidy to poliamidy, których łańcuchy składa-

ją się z pierścieni aromatycznych i grup amidowych

podstawionych w pozycji meta lub para. Spośród

bardzo dużej liczby znanych poliamidów aromatycz-

nych największe znaczenie i zastosowanie praktyczne,

jako włókna mają włókna aramidowe (p-aramidowe),

zbudowane z liniowych, regularnych i sztywnych łań-

cuchów cząsteczek parafenylenu teretalamidu. Ma-

krocząsteczki poli-(p-fenylenoteretalamidu) (PPTA)

układają się liniowo wzdłuż osi i tworzą wysoce upo-

rządkowaną strukturę powłokową połączoną za pomo-

cą bardzo silnych wiązań wodorowych (Rys. 3) [15].

Regularność tej półkrystalicznej struktury jest od-

powiedzialna za niezwykłe właściwości izyko-mecha-

niczne włókien p-aramidowych, podczas gdy wysoka

stabilność chemiczna pierścieni aromatycznych bez-

pośrednio związanych przez silne (sprzężone) wiąza-

nia amidowe zapewnia trwałość i odporność cieplną.

Badanie włókien p-aramidowych za pomocą mikro-

Rys. 3. Wiązania wodorowe w obszarach krystalicznych

poli-(p-fenylenotereftalamidu) [15]

15

Techniczne Wyroby Włókiennicze 2010

913622018.085.png

skopii sił atomowych (AFM) przyniosło wiele nowych

informacji na ich temat:, np. o tym, że mikroibryle

PPTA mają długość ok. 500 mm i składają się z jed-

nostek powtarzających o wymiarach 50 nm. Badania

tą techniką pośrednio pozwoliły na przedstawienie

tekstury włókien z PPTA [15]. Elementarne włók-

no p-aramidowe składa się z wysokokrystalicznego

rdzenia i z mniej krystalicznego naskórka (ang. skin-

-core). Włókna aramidowe zbudowane z cząsteczek

poli-(m-fenylenoizotalamidu) (PMFA) (Nomex®)

mechanicznie nie dorównują włóknom z PPTA (Kev-

lar®). Wynika to m.in. z różnicy wiązań wodorowych

w porównaniu do wiązań wodorowych we włóknach

PPTA, a także odmiennej struktury cząsteczek PMFA

o skręconej konformacji [16].

3.2. Charakterystyka

Włókna aramidowe są jednymi z ważniejszych

włókien organicznych, jakie kiedykolwiek wyprodu-

kowano, odznaczają się dużą sztywnością, orientacją

i są połączone między sobą silnymi, gęstymi wiązania-

mi wodorowymi. Powoduje to jedyną w swoim rodza-

ju kombinację właściwości mechanicznych (Tabela 2)

[14,18].

Wytrzymałość właściwa pojedynczych włókien

przekracza 200 cN/tex, a temperatura wytrzymałości

zerowej jest powyżej 500°C. Włókna obok wysokiej

termostabilności wykazują również odporność na dzia-

łanie zasad i kwasów w podwyższonej temperaturze,

a także dobrą elastyczność w pętli i węźle. Cechują

się one także niskim skurczem w gorącej wodzie i pod-

wyższonej temperaturze [13–14]. Włókna aramidowe

cechuje dobry stosunek wytrzymałości do gęstości

(wytrzymałość właściwa). Wytrzymałość tak wyrażo-

na dla włókien Kevlar® jest większa: 5-krotnie niż stali,

10-krotnie niż aluminium i około 3-krotnie niż włókien

szklanych E. Włókna aramidowe mające gęstość o 43%

mniejszą niż włókna szklane, są szczególnie atrakcyjne

do wytwarzania wielu kompozytów. Należy jednak za-

znaczyć, że kompozyty z tymi włóknami charakteryzu-

ją się złą wytrzymałością na ściskanie, co w szeregu za-

stosowań zmusza do stosowania wzmocnień hybrydo-

wych (np. aramid plus włókno szklane lub węglowe).

Krzywe rozciągania włókien aramidowych, podobnie

do włókien szklanych i graitowych, są w przybliżeniu

liniowe, aż do zerwania, co różni je od innych włókien

organicznych, pełzanie ich jest podobne do włókien

szklanych, jednakże włókna aramidowe są mniej po-

datne na zerwanie przy pełzaniu, nawet przy naprę-

żeniach trwałych na poziomie do 70% wytrzymałości

na zerwanie. Mają one także bardzo dobrą wytrzyma-

łość zmęczeniową, odporność na ścieranie, cechują

się dużą energią zniszczenia i dobrymi właściwościa-

mi elektrycznymi. Temperatura stałego użytkowania

3.1. Metody wytwarzania

Przędzenia włókien z aramidów nie można prowa-

dzić prostą i ekologiczną metodą ze stopu, ponieważ

rozkładają się one zanim ulegną stopieniu. Włókna

z poli-(p-fenylenoteretalamidu) przędzie się z anizo-

tropowego roztworu w kwasie siarkowym. Roztwór

ten stanowi stopioną pastę. Ciecz z tej pasty wtrysku-

je się do strefy powietrznej (ang. air gap), a dopiero

następnie do kąpieli koagulacyjnej [17], co zapewnia

większą orientację cząsteczek we włóknach. Tak przy-

gotowane włókno wprowadza się do kąpieli koagu-

lacyjnej o temp. 5°C. Nagłe ochłodzenie i koagulacja

powodują, że włókna zachowują właściwości anizo-

tropowe. Kąpiel koagulacyjną stanowi czysta woda

lub 15%-owy kwas siarkowy. Surowe włókna płucze

się, suszy w temperaturze 150°C pod małym napręże-

niem 0,5 MPa. Ostatecznie włókna poddaje się jeszcze

rozciąganiu w atmosferze azotu w temp. ok. 400°C

przez 1-2 s [18].

Tabela 2. Niektóre właściwości wybranych włókien aramidowych [14,18]

Właściwości

Kevlar ® 29

Kevlar ® 49

Kevlar ®

149

Twaron ®

Hm

Nomex ®

Gęstość g/cm 3

1,44

1,45

1,47

1,44

1,40

Wytrzymałość na rozciąganie MPa

2900

3010

3450

3150

700

Moduł E, GPa

59

125

179

115

17

Wydłużenie przy zerwaniu %

3,6

2,4

1,6

2,5

22

Absorpcja wody,%

7,0

3,5

2,4

3,5

5,3

Temperatura użytkowania w powietrzu o C

177

180

225

180

180

Temperatura rozkładu o C

420

425

500

425

400

Przewodność cieplna W/m*K

-

0,04

0,042

-

-

Skurcz, %

-

0,10

0,10

0,10

-

Liczba Poissona

-

0,36

-

0,36

-

16

Techniczne Wyroby Włókiennicze 2010

913622018.086.png

913622018.088.png

913622018.089.png

913622018.090.png

913622018.091.png

913622018.092.png

913622018.093.png

913622018.094.png

913622018.095.png

913622018.096.png

913622018.097.png

913622018.099.png

913622018.100.png

913622018.101.png

913622018.102.png

913622018.103.png

913622018.104.png

913622018.105.png

913622018.106.png

913622018.107.png

913622018.108.png

913622018.110.png

913622018.111.png

913622018.112.png

913622018.113.png

913622018.114.png

913622018.115.png

913622018.116.png

913622018.117.png

913622018.118.png

913622018.119.png

913622018.121.png

913622018.122.png

913622018.123.png

913622018.124.png

913622018.125.png

913622018.126.png

913622018.127.png

913622018.128.png

913622018.129.png

913622018.130.png

913622018.132.png

913622018.133.png

913622018.134.png

913622018.135.png

913622018.136.png

913622018.137.png

913622018.138.png

913622018.139.png

913622018.140.png

913622018.141.png

913622018.143.png

913622018.144.png

913622018.145.png

913622018.146.png

913622018.147.png

913622018.148.png

913622018.149.png

913622018.150.png

913622018.151.png

913622018.152.png

913622018.154.png

913622018.155.png

913622018.156.png

913622018.157.png

913622018.158.png

913622018.159.png

913622018.160.png

913622018.161.png

913622018.162.png

913622018.163.png

913622018.165.png

913622018.166.png

913622018.167.png

913622018.168.png

913622018.169.png

913622018.170.png

913622018.171.png

913622018.172.png

913622018.173.png

913622018.174.png

913622018.176.png

913622018.177.png

913622018.178.png

913622018.179.png

913622018.180.png

913622018.181.png

913622018.182.png

913622018.183.png

913622018.184.png

913622018.185.png

913622018.187.png

913622018.188.png

913622018.189.png

913622018.190.png

913622018.191.png

913622018.192.png

913622018.193.png

913622018.194.png

913622018.195.png

913622018.196.png

913622018.198.png

913622018.199.png

913622018.200.png

913622018.201.png

913622018.202.png

913622018.203.png

913622018.204.png

913622018.205.png

913622018.206.png

913622018.207.png

913622018.209.png

913622018.210.png

913622018.211.png

913622018.212.png

913622018.213.png

913622018.214.png

913622018.215.png

913622018.216.png

913622018.217.png

913622018.218.png

913622018.220.png

913622018.221.png

913622018.222.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Kompozyty - Boczkowska(1).pdf (17707 KB)
German J. - Podstawy mechaniki kompozytów włóknistych(1).pdf (2829 KB)
Kompozyty z polimerami i włóknami(1).pdf (3551 KB)
Oczoś K.E. - Kompozyty włókniste - właściwości, zastosowanie, obróbka ubytkowa(1).pdf (767 KB)
włókna techniczne do wzmacniania kompozytów.pdf (584 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin