בדי סיבי ארמיד

סיבי ארמיד, הידועים במלואם כ"פוליפנילן טרפתלמיד", הם בעלי תכונות מצוינות כגון חוזק גבוה במיוחד, מודולס גבוה, עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות לחומצות, עמידות בפני אלקלי, משקל קל וכו'. סיבי ארמיד פותחו בהצלחה ומוסחרו על ידי DuPont Kevlar Fabrics ב-1960. לכן, לפני הופעת סיבי הפחמן, סיבי Aramid תמיד כבשו את שוק הסיבים בעלי הביצועים הגבוהים.

1/ עמידות גבוהה בפני פגיעה ועמידות בפני סדקים

לסיבי ארמיד יש עמידות מצוינת בפגיעה, ומכיוון שהוא קשיח ויכול לספוג הרבה אנרגיה, הוא לא ייסדק בלחץ. הוא נמצא בשימוש נרחב לייצור שריון לאפודים חסיני כדורים, ספינות, קיאקים וחלקי רכב צבאיים. עמידות הפגיעה של סיבי ארמיד מרוכבים היא פי 5 מזו של סיבי פחמן מרוכבים (נמדדת בשיטת פגיעת פטיש). יכולת יוצאת דופן זו נגד פגיעה או נגד כדורים נגרמת על ידי היווצרות של שרשראות אטומיות ארוכות עם מבנה ארמיד.

לאור עמידות הפגיעה המצוינת, סיבי ארמיד נמצאים בשימוש נרחב לייצור אפודים חסיני כדורים וחומרי שריון טנקים למטרות צבאיות. האפוד חסין הכדורים עשוי בדרך כלל מעשרות שכבות של ארמיד (כמו קוולר), וכולל פלטת קרמיקה בין שתי השכבות. כיסוי המגן המשמש חלק מכלי רכב משוריינים (כגון טנק M1 אמריקאי) עשוי מחומר פלדה ארמיד פלדה, שיכול לעמוד בפני טילים נגד טנקים בקוטר של 700 מ"מ.

2／ צפיפות נמוכה/משקל נמוך

לסיבי ארמיד משקל נמוך מאוד, מה שמהווה יתרון בייצור חומרים מרוכבים. למרות שחומרי סיבי פחמן מרוכבים נחשבים לקלים מאוד, חומרי סיבי ארמיד קלים יותר בכ-20% מחומרי סיבי פחמן. השימוש בבד ארמיד בחומרים מרוכבים יכול להגביר את עמידות הפגיעה ועמידות הבלאי, ולהפחית את משקלם של רכיבים מרוכבים.

הצפיפות של סיבי ארמיד היא כ-1.45 גרם/ס"מ ³, הצפיפות של רכיב ארמיד/אפוקסי היא כ-1.3 גרם\ס"מ ³. החישוב מבוסס על שרף אפוקסי וחומר ריפוי ~ 1.1g/cm ³ והטכנולוגיה המתקדמת המשמשת בייצור חומרים מרוכבים, כלומר חיטוי prepreg. הצפיפות של חומרים מרוכבים של סיבי פחמן, הנחשבים בדרך כלל לקלים מאוד, קרובה ל-1.55 גרם/ס"מ ³. באופן כללי, חומרים מרוכבים של סיבי ארמיד קלים יותר ב-20 אחוז מחומרי סיבי פחמן.

כיצד להשוות את המשקל של חומרי סיבי ארמיד מרוכבים ומתכות? 2.7 גרם/ס"מ לאלומיניום ³, 4.5 גרם/ס"מ לטיטניום ³, 7.9 גרם/ס"מ לפלדה ³, לכן, חומרי סיבי ארמיד קלים פי 2 מאלומיניום, קלים פי 3 או 4 מטיטניום, ופי 6 קלים מפלדה .

3／ קשיחות מתונה, בין סיבי זכוכית לסיבי פחמן

לחומרים מרוכבים של סיבי ארמיד יש קשיחות גבוהה יותר מאשר לחומרים מרוכבים של סיבי זכוכית, אך גם נמוכה משמעותית מחומרי סיבי פחמן. סיבי ארמיד דומים לסיבי פחמן. ישנם סוגים רבים של סיבים, כולל סיבים סטנדרטיים, בינוניים וגבוהים, אשר יכולים לספק קשיחות וחוזק שונים.

הקשיחות של סוגים שונים של סיבים היא כדלקמן:

בד סיבי זכוכית - מ-72 GPa (E-glass סטנדרטי) ועד 87 GPa (בד זכוכית מחוזק S);

בד סיבי פחמן - מ-230GPa (Toray T300) עד 588GPa (Toray HM grade M60J);

בד ארמיד - מ-96GPa (Kevlar 129 לארמיד סטנדרטי) ועד 186GPa (Kevlar 149 לתעשיית מטוסים/תעופה).

לסיכום, הקשיחות של חומרים מרוכבים ארמיד העשויים מבדים סטנדרטיים גבוהה ב-30-40 אחוז מזו של חומרים מרוכבים של סיבי זכוכית ונמוכה ב-50 אחוז מזו של חומרים מרוכבים של סיבי פחמן.

4/ עמידות בפני שחיקה

חומרים מרוכבים של סיבי ארמיד היו בשימוש נרחב בחלקים מועדים לבלאי, כגון לוחות החלקה להגנה על מנועי מירוץ. ארמיד משמש בדרך כלל בתעשיית המיצוי (כגון תעשיית הכרייה) כדי לחזק את חגורת הגומי של המסוע ולהבטיח חוזק גבוה יותר ועמידות בפני שחיקה. לפי יצרן Kevlar, ניתן לשפר את עמידות הבלאי ב-50-70 אחוזים לאחר חיזוק. בגלל מאפיינים אלו, ניתן להשתמש בחומר לחומרים מרוכבים ובגדי עבודה, כגון כפפות בטיחות עמידות לחיתוך באמצעות בדי ארמיד, כגון טווארון או קוולר.

5/ קבוע דיאלקטרי נמוך

הקבוע הדיאלקטרי של חומר מורכב מסיבי ארמיד נמוך עד ~3.85 (10 גיגה-הרץ), מה שמבטיח את הביצועים והחוזק הטובים של כיסוי/ראדום מגן ארמיד חודר אות. אנטנה זו נמצאת בשימוש נרחב למטרות צבאיות, כגון במטוסים צבאיים.

סיבי ארמיד המשמשים ברדום צבאי

בית/ראדום מרוכב סיבי ארמיד יכול להגן על האנטנה מפני נזק ולהבטיח ביצועי אות טובים. לעומת זאת, חומרים מרוכבים של סיבי זכוכית E מספקים פרבילטיביות המקבילה ל-6.1 (10 גיגה-הרץ), וכתוצאה מכך הפחתה של 60 אחוז בהספק ובביצועים של אות האנטנה. בנוסף לסיבי ארמיד, נעשה שימוש גם בסיבי קוורץ, וקבוע הדיאלקטרי שלו הוא 3.78 (10 GHz).

6/ תכונות אחרות

לסיבי ארמיד מאפייני התפשטות תרמית נמוכים, שהוא יציב מאוד בטמפרטורות גבוהות, כמעט אפס. מקדם ההתפשטות התרמית מעט שלילי, שווה ערך ל-(- 2.4 x 10 ⁻ ⁶/מעלה C). סיבי ארמיד הם מבודד טוב ואינו מוליכים חשמל.

תכונה מיוחדת של חומרים מרוכבים של סיבי ארמיד קשורה לספיגת רעידות, ולכן ניתן להשתמש בה לייצור רכיבים נושאי רטט, כגון רכיבים מבניים של מטוסים.

ארמיד יכול לקלוע עם סיבי פחמן או פיברגלס ליצירת בד ארמיד סיבי פחמן או בדי ארמיד פיברגלס שיכולים למקסם את היתרונות של 2 סוגי סיבים.

תגיות פופולריות: בדי סיבי ארמיד