Tessuti in fibra aramidica

La fibra aramidica, completamente nota come "polifenilene tereftalammide", ha proprietà eccellenti come resistenza ultraelevata, modulo elevato, resistenza alle alte temperature, resistenza agli acidi, resistenza agli alcali, leggerezza, ecc. La fibra aramidica è stata sviluppata e commercializzata con successo da DuPont Kevlar Fabrics negli anni '60 Pertanto, prima dell'emergere della fibra di carbonio, la fibra aramidica ha sempre occupato il mercato delle fibre ad alte prestazioni.

1/ Elevata resistenza agli urti e resistenza alle crepe

La fibra aramidica ha un'eccellente resistenza agli urti e, poiché è dura e può assorbire molta energia, non si crepa sotto pressione. È ampiamente utilizzato per la produzione di armature per giubbotti antiproiettile, navi, kayak e parti di veicoli militari. La resistenza all'urto del composito in fibra aramidica è 5 volte superiore a quella del composito in fibra di carbonio (misurata con il metodo dell'impatto del martello a caduta). Questa straordinaria capacità antiurto o antiproiettile è dovuta alla formazione di lunghe catene atomiche con struttura aramidica.

Vista l'eccellente resistenza agli urti, la fibra aramidica è ampiamente utilizzata per realizzare giubbotti antiproiettile e materiali per armature di carri armati per scopi militari. Il giubbotto antiproiettile è solitamente costituito da dozzine di strati di aramide (come il Kevlar) e include una piastra di ceramica tra i due strati. La copertura protettiva utilizzata da alcuni veicoli corazzati (come il carro armato americano M1) è realizzata in materiale di acciaio aramidico, che può resistere a missili anticarro con un diametro di 700 mm.

2／ Bassa densità/peso ridotto

La fibra aramidica ha un peso molto ridotto, il che rappresenta un vantaggio nella produzione di materiali compositi. Sebbene i compositi in fibra di carbonio siano considerati molto leggeri, i compositi in fibra aramidica sono circa il 20% più leggeri dei compositi in fibra di carbonio. L'uso del tessuto aramidico nei compositi può aumentare la resistenza agli urti e all'usura e ridurre il peso dei componenti compositi.

La densità della fibra aramidica è di circa 1,45 g/cm³, la densità del composito aramidico/epossidico è di circa 1,3 g/cm³. Il calcolo si basa sulla resina epossidica e sull'agente indurente ~ 1,1 g/cm ³ e sulla tecnologia avanzata utilizzata nella produzione di materiali compositi, vale a dire il prepreg in autoclave. La densità dei compositi in fibra di carbonio, generalmente considerati molto leggeri, è vicina a 1,55 g/cm³. In generale, i compositi in fibra aramidica sono più leggeri del 20% rispetto ai compositi in fibra di carbonio.

Come confrontare il peso dei compositi in fibra aramidica e dei metalli? 2,7 g/cm per alluminio ³, 4,5 g/cm per titanio ³, 7,9 g/cm per acciaio ³, Pertanto, i compositi in fibra aramidica sono 2 volte più leggeri dell'alluminio, 3 o 4 volte più leggeri del titanio e 6 volte più leggeri dell'acciaio .

3／ Rigidità moderata, tra fibra di vetro e fibra di carbonio

I compositi in fibra aramidica hanno una rigidità maggiore rispetto ai compositi in fibra di vetro, ma anche significativamente inferiore rispetto ai compositi in fibra di carbonio. Le fibre aramidiche sono simili alle fibre di carbonio. Esistono molti tipi di fibre, comprese le fibre standard, medie e ad alto modulo, che possono fornire rigidità e resistenza diverse.

La rigidità dei diversi tipi di fibre è la seguente:

Tessuto in fibra di vetro - da 72 GPa (vetro E standard) a 87 GPa (tessuto di vetro rinforzato con S);

Tessuto in fibra di carbonio - da 230GPa (Toray T300) a 588GPa (Toray HM grado M60J);

Tessuto aramidico - da 96GPa (Kevlar 129 per aramide standard) a 186GPa (Kevlar 149 per l'industria aeronautica).

In conclusione, la rigidità dei compositi aramidici realizzati con tessuti standard è del 30-40 percento superiore a quella dei compositi in fibra di vetro e del 50% inferiore a quella dei compositi in fibra di carbonio

4/ Resistenza all'abrasione

I compositi in fibra aramidica sono stati ampiamente utilizzati nelle parti soggette a usura, come le piastre paramotore per proteggere i motori da corsa. L'aramide viene solitamente utilizzata nell'industria estrattiva (come l'industria mineraria) per rinforzare la cinghia di gomma del nastro trasportatore e garantire una maggiore resistenza e resistenza all'usura. Secondo il produttore di Kevlar, la resistenza all'usura può essere migliorata del 50-70 percento dopo il rinforzo. A causa di queste caratteristiche, il materiale può essere utilizzato per materiali compositi e indumenti da lavoro, come guanti di sicurezza resistenti al taglio utilizzando tessuti aramidici, come Twaron o Kevlar.

5/ Bassa costante dielettrica

La costante dielettrica del materiale composito in fibra aramidica è di circa 3,85 (10 GHz), garantendo buone prestazioni e forza del segnale che penetra nella copertura protettiva/radome in aramide. Questa antenna è ampiamente utilizzata per scopi militari, come sugli aerei militari.

Fibra aramidica utilizzata nei radome militari

L'alloggiamento/radome composito in fibra aramidica può proteggere l'antenna dai danni e garantire buone prestazioni del segnale. Al contrario, i compositi in fibra di vetro E forniscono una permittività corrispondente a 6,1 (10 GHz), con una riduzione del 60% della potenza e delle prestazioni del segnale dell'antenna. Oltre alla fibra aramidica, viene utilizzata anche la fibra di quarzo e la sua costante dielettrica è 3,78 (10 GHz).

6/ Altre caratteristiche

La fibra aramidica ha caratteristiche di bassa dilatazione termica, molto stabile alle alte temperature, quasi nulle. Il coefficiente di dilatazione termica è leggermente negativo, equivalente a (- 2.4 x 10 ⁻ ⁶/ grado C). La fibra aramidica è un buon isolante e non conduce elettricità.

Una proprietà speciale dei compositi in fibra aramidica è correlata all'assorbimento delle vibrazioni, quindi può essere utilizzata per produrre componenti che sopportano le vibrazioni, come i componenti strutturali degli aerei.

L'aramide può intrecciarsi con fibra di carbonio o fibra di vetro per formare tessuti aramidici in fibra di carbonio o tessuti aramidici in fibra di vetro che possono massimizzare i vantaggi di 2 tipi di fibra.

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