Aramidová vlákna plátna

Prepreg z aramidového vlákna: referenční bod pro odolnost proti nárazu a odolnost proti povětrnostním vlivům v oblasti vysokovýkonných kompozitních materiálů

Ve sférách, jako je letecký a kosmický průmysl, železniční doprava, námořní inženýrství a výroba vysoce kvalitního zařízení, které klade přísné požadavky na výkon materiálů, se předimpregnovaný aramidový vlákenný materiál stal preferovaným řešením pro nahrazení tradičních kovových materiálů i běžných kompozitních materiálů díky svému vynikajícímu komplexnímu výkonu. Jako pokročilý materiál složený z aramidové tkaniny a vysokovýkonné pryskyřice speciálním procesem nejen dokonale zdědí vysokou pevnost a vysoký modul pružnosti samotného aramidového vlákna, ale také dosahuje synergického zlepšení odolnosti proti nárazu, tepelné stability a přizpůsobivosti prostředí prostřednictvím pronikání a tvrdnutí pryskyřičné matrice. Přitom aramidová tkanina má podíl hustoty nejméně 5 % v celkovém složení materiálu, čímž je zajištěno plné využití vynikajících mechanických vlastností vláken a jejich pevné spojení s pryskyřičnou matricí, což klade pevný základ pro celkový výkon materiálu. Ať už jde o nárazové zatížení za extrémních provozních podmínek nebo o korozní erozi ve složitých prostředích, předimpregnovaný aramidový materiál prokazuje stabilní a spolehlivý výkon a poskytuje klíčovou materiálovou podporu pro bezpečný provoz a prodlouženou životnost různých vysoce kvalitních zařízení.

Klíčová výhoda: Průlom ve vícedimenzionálním výkonu, přizpůsobitelný náročným podmínkám nasazení

1、 Vynikající odolnost proti nárazům, vytváření pevné bezpečnostní bariéry

Odolnost aramidového vlákna s předúpravou proti nárazu patří mezi jeho klíčové výhody ve srovnání s jinými kompozitními materiály, což je dosaženo díky jedinečné mikrostruktuře aramidových vláken a vědecky zdůvodněným procesům kombinace materiálů. Molekulární řetězce aramidových vláken vykazují vysoce orientovanou tuhou strukturu s silnými mezimolekulárními silami. Při působení vnějších nárazových zatížení dokážou vlákna rychle pohltit a přenést energii. Zároveň se prostřednictvím adhezní síly na rozhraní mezi vlákny a pryskyřicovou matricí nárazová energie rozptýlí po celém materiálovém systému, čímž se zabrání poškození materiálu způsobenému lokální koncentrací napětí. Podle testů autorizovaných institucí je při stejných podmínkách plošné hustoty rázová pevnost aramidového vlákna s předúpravou 2 až 3krát vyšší než u běžného skleněného vlákna s předúpravou a 4 až 5krát vyšší než u hliníkových slitin. V praktickém použití tato vlastnost umožňuje materiálu nezastupitelné uplatnění v ochraně kabin v leteckém a kosmickém průmyslu, nárazuvzdorných konstrukcích kolejových vozidel a ochranných vrstvách střelného vybavení. Například použití aramidového vlákna s předúpravou v klíčových částech karoserie vysokorychlostních vlaků může výrazně zlepšit odolnost karoserie proti nárazu při náhlých kolizních nehodách a současně snížit hmotnost karoserie, čímž efektivně chrání bezpečnost cestujících.

2、 Vynikající tepelná tlaková pevnost, vhodné pro extrémní provozní podmínky za vysokých teplot

Horká tlaková pevnost je klíčovým ukazatelem pro měření schopnosti materiálů odolávat tlakovým zatížením za vysokých teplot, a aramidové vlákno s předúpravou vykazuje v tomto ukazateli stejně dobré výsledky. Samotné aramidové vlákno má vynikající odolnost proti vysokým teplotám s teplotou rozkladu nad 370 ℃ a může dlouhodobě udržet stabilní mechanické vlastnosti v prostředích s teplotou pod 200 ℃; po kombinaci se speciálně modifikovanou tepelně odolnou pryskyřicí se celková tepelná stabilita předúpravy dále zlepší. Za vysokých teplot 150–200 ℃ může tepelná tlaková pevnost stále dosahovat více než 85 % pevnosti při pokojové teplotě. Tato vlastnost umožňuje jeho použití při výrobě konstrukčních dílů v prostředích s vysokou teplotou, jako jsou motory letadel, horké potrubí a vyzdívky průmyslových pecí. Ve srovnání s tradičními kovovými materiály odolnými proti vysokým teplotám aramidové vlákno s předúpravou nejen nabízí vynikající tepelnou tlakovou pevnost, ale také menší hmotnost (hustota činí pouze 1/3 až 1/5 hustoty kovových materiálů), což efektivně umožňuje lehkou konstrukci zařízení, snižuje spotřebu energie a provozní náklady. Kromě toho má aramidové vlákno s předúpravou při cyklických změnách teploty relativně nízký koeficient tepelné roztažnosti, takže je méně náchylné k vzniku tepelných napěťových trhlin způsobených kolísáním teploty, čímž se dále prodlužuje životnost a spolehlivost konstrukčních dílů.

3、 Komplexní přizpůsobivost prostředí a odolnost vůči složitým a náročným erozím

Složité a náročné provozní prostředí je definitivní zkouškou výkonu materiálu. Předimpregnované aramidové vlákno se svou komplexní přizpůsobivostí k prostředí vykazuje silnou životaschopnost v různých extrémních podmínkách, konkrétně ve čtyřech základních vlastnostech: odolnost proti vlhkému teplu a stárnutí, kyselinám a alkalické korozi, odolnosti vůči mořské soli a prevenci plísně. Co se týče odolnosti proti vlhkému horku, po dobu 1000 hodin v prostředí s teplotou 40 °C a relativní vlhkostí 90 % zůstává zachováno více než 90 % mechanických vlastností materiálu, což je mnohem vyšší než u běžných kompozitních materiálů, které dosahují pouhých 70 %. Materiál lze tak použít v oblastech s vlhkým podnebím na jihu, v prostředí mořské páry a dalších podobných scénářích. Pokud jde o odolnost vůči kyselinám a zásadám, tento materiál dobře odolává působení kyseliny sírové, kyseliny chlorovodíkové o koncentraci nižší než 30 % a roztoku hydroxidu sodného o koncentraci nižší než 50 %. Po 72 hodinách namáhání nejsou patrné žádné známky koroze, a proto se lendá použít pro výrobu antikorozních povlaků pro chemické potrubí a nádrže na kyseliny a zásady. Co se týče odolnosti proti mořské soli, po 5000 hodinách neutrálního testu vystavení solnému mlhovému prostředí nevykazuje povrch materiálu žádnou korozi ani odlupování a mechanické vlastnosti se výrazně nezhoršily, čímž se ideálně hodí pro námořní korozní prostředí, jako jsou námořní inženýrské zařízení nebo konstrukce offshore větrných elektráren. Pokud jde o odolnost proti plísním, materiál úspěšně projel testem podle normy ČSN EN 60068-2-10:2008 a dosáhl úrovně růstu plísní 0 (žádný růst plísně). Lze jej proto použít například na skříně komunikačních zařízení, součásti vojenské techniky a další aplikace v oblastech tropických deštných pralesů.

4、 Lehkost a výhody tvarovatelnosti, které napomáhají inovacím v návrhu zařízení

V oblasti výroby vysoce výkonného zařízení jsou lehkost a tvarovatelnost klíčovými požadavky pro zlepšení výkonu zařízení a návrhové flexibility, a právě v tomto ohledu má předimpregnované aramidové vlákno významné výhody. Díky nízké hustotě samotného aramidového vlákna (hustota cca 1,44 g/cm³) je celková hustota předimpregnovaného aramidového vlákna pouze 1,5–1,6 g/cm³, což je mnohem nižší než 2,7 g/cm³ u hliníkové slitiny a 7,85 g/cm³ u oceli. Například u konstrukčních prvků v leteckém průmyslu lze použitím předimpregnovaného aramidového vlákna namísto tradičních kovových materiálů snížit hmotnost konstrukčních částí o 30–50 %, čímž se sníží spotřeba paliva nebo energie zařízení a zlepší se dolet. Co se týče tvarovatelnosti, lze předimpregnované aramidové vlákno různými procesy, jako je lisování, vinutí a vrstvení, zpracovat na konstrukční díly složitých tvarů, které přesně odpovídají náročným návrhovým požadavkům různých zařízení. Zároveň materiál vykazuje dobroutepelnou stabilitu během procesu lisování, což zajišťuje vysokou rozměrovou přesnost hotových konstrukčních dílů bez nutnosti následné rozsáhlé mechanické obrábění, čímž se efektivně zkracuje výrobní cyklus a snižují výrobní náklady. Kromě toho struktura aramidové tkaniny také poskytuje předimpregnu dobrou řezatelnost, díky níž lze materiál podle skutečných potřeb stříhat na různé velikosti a tvary, čímž se dále zvyšuje flexibilita jeho použití.