Kompozit erősítőszálak: üveg, karbon, aramid és bazalt

A kompozit termékek teherviselő eleme a szálerősítő anyag. A kompozit iparban erősítő anyagként elsősorban az üvegszál, szénszál, aramid és bazalt szál terjedt el, különböző formákban – mint szövet, paplan, folytonos szál (roving), vágott szál.
Az erősítőanyag megválasztásánál fontos szempont, hogy a szál felületi írezése (a felületen lévő kezelő anyag) kompatibilis legyen a műgyantával, amelynek az erősítésére használják. A kompozit termék minősége akkor lesz a megfelelő, ha a szálak és a gyanta között megfelelő tapadás alakul ki, amely terhelés mellett is megmarad.

A kompozit anyagok alapját az erősítőszál és a mátrix (gyanta) alkotja, ahol a szál biztosítja a szerkezeti szilárdságot, míg a gyanta a forma és a terheléseloszlás stabilitását adja. A különböző száltípusok – üveg, karbon, aramid és bazalt – eltérő fizikai, mechanikai és kémiai tulajdonságaik révén más-más ipari igényekhez illeszkednek.

Üvegszál

Az üvegszál a kompozit ipar legelterjedtebb erősítőanyaga. Kiváló ár–érték arányt kínál, jó mechanikai szilárdsággal, vegyi ellenállással és elektromos szigetelő képességgel. Leggyakrabban E-üveget (elektromos minőség) használnak, de magasabb hő- és vegyi igénybevételhez S-üveg is elérhető. Az üvegszálas kompozitok jól alkalmazhatók hajógyártásban, szélenergia-iparban, építőipari elemeknél és járműipari alkatrészeknél.

Karbon (szén) szál

A karbon szál rendkívül nagy szilárdság–tömeg arányt biztosít, miközben kis sűrűségű és merev szerkezetű. Kiváló fáradási ellenállása és alacsony hőtágulása miatt a repülőgépiparban, autóversenyzésben, sporteszközökben és nagy teljesítményű ipari szerkezetekben használják. Hátránya a magasabb ár és az elektromosan vezető tulajdonság, ami bizonyos alkalmazásoknál korlátozó tényező lehet.

Aramid szál (pl. Kevlar®)

Az aramid szál szerves poliamid alapú erősítőanyag, amely kimagasló ütés- és kopásállósággal, valamint rendkívül jó fáradási tulajdonságokkal rendelkezik. Bár húzószilárdsága nagy, merevsége alacsonyabb a karbonhoz képest, így inkább dinamikus terhelésre és ütésvédelemre alkalmas (pl. ballisztikai védőanyagok, bukósisakok, sportszerek, repülőgép-alkatrészek). Kémiai ellenállása korlátozott lúgos környezetben, ezért megfelelő mátrixválasztás szükséges.

Bazaltszál

A bazaltszál természetes vulkanikus kőzetből készül, ami környezetbarát és mechanikailag kedvező alternatívát nyújt az üvegszállal szemben. Szilárdsága és hőállósága magasabb, nedvességfelvétele alacsony, és jól viseli a vegyi igénybevételt. A bazaltszálas kompozitokat egyre gyakrabban alkalmazzák építőipari, közlekedési és energetikai területeken.

Összefoglalás