1. ความแข็งแรงแรงดึง
ความแข็งแรงแรงดึงคือแรงดึงสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ก่อนเกิดการยืด วัสดุที่ไม่เปราะบางชนิดจะเสียรูปก่อนเกิดการแตก แต่เส้นใยเคฟลาร์® (อะรามิด)เส้นใยคาร์บอน และเส้นใยแก้วอี-กลาส มีความเปราะบางและแตกหักง่าย แทบไม่มีการเสียรูป ความแข็งแรงแรงดึงวัดเป็นแรงต่อหน่วยพื้นที่ (Pa หรือ ปาสกาล)
2. อัตราส่วนความหนาแน่นและความแข็งแรงต่อน้ำหนัก
เมื่อเปรียบเทียบความหนาแน่นของวัสดุทั้งสามชนิด จะพบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในเส้นใยทั้งสามชนิด หากทำตัวอย่างสามชิ้นที่มีขนาดและน้ำหนักเท่ากันทุกประการ จะเห็นได้ชัดทันทีว่าเส้นใยเคฟลาร์® มีน้ำหนักเบากว่ามาก โดยเส้นใยคาร์บอนมีน้ำหนักเบากว่ามากเส้นใยแก้วอีหนักที่สุด
3. โมดูลัสของยัง
โมดูลัสของยัง (Young's modulus) คือหน่วยวัดความแข็งของวัสดุยืดหยุ่น และเป็นวิธีหนึ่งในการอธิบายวัสดุ โมดูลัสของยังถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของความเค้นแกนเดียว (ในทิศทางเดียว) ต่อความเครียดแกนเดียว (การเสียรูปในทิศทางเดียวกัน) โมดูลัสของยัง = ความเค้น/ความเครียด ซึ่งหมายความว่าวัสดุที่มีค่าโมดูลัสของยังสูงจะมีความแข็งมากกว่าวัสดุที่มีค่าโมดูลัสของยังต่ำ
ความแข็งของคาร์บอนไฟเบอร์ เคฟลาร์® และใยแก้วมีความแตกต่างกันอย่างมาก คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งมากกว่าใยอะรามิดประมาณสองเท่า และแข็งกว่าใยแก้วถึงห้าเท่า ข้อเสียของความแข็งที่ยอดเยี่ยมของคาร์บอนไฟเบอร์คือมีแนวโน้มที่จะเปราะมากกว่า เมื่อเกิดการแตกหัก มักจะไม่แสดงแรงดึงหรือการเสียรูปมากนัก
4. ความไวไฟและการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อน
ทั้งเคฟลาร์® และคาร์บอนไฟเบอร์มีความทนทานต่ออุณหภูมิสูง และไม่มีจุดหลอมเหลว ทั้งสองวัสดุนี้ถูกนำมาใช้ในเสื้อผ้าป้องกันและผ้าทนไฟ ไฟเบอร์กลาสอาจละลายในที่สุด แต่ก็ทนทานต่ออุณหภูมิสูงได้เช่นกัน แน่นอนว่าเส้นใยแก้วฝ้าที่ใช้ในอาคารก็สามารถเพิ่มความต้านทานไฟได้เช่นกัน
คาร์บอนไฟเบอร์และเคฟลาร์® ถูกนำมาใช้ในการผลิตผ้าห่มหรือเสื้อผ้าป้องกันสำหรับนักผจญเพลิงหรือนักเชื่อม ถุงมือเคฟลาร์มักใช้ในอุตสาหกรรมเนื้อสัตว์เพื่อป้องกันมือเมื่อใช้มีด เนื่องจากเส้นใยเหล่านี้มักไม่ค่อยได้ใช้งานเพียงลำพัง ความต้านทานความร้อนของเมทริกซ์ (โดยปกติคืออีพอกซี) จึงมีความสำคัญเช่นกัน เมื่อได้รับความร้อน เรซินอีพอกซีจะอ่อนตัวลงอย่างรวดเร็ว
5. การนำไฟฟ้า
คาร์บอนไฟเบอร์นำไฟฟ้า แต่ Kevlar® และไฟเบอร์กลาสห้ามใช้ Kevlar® สำหรับการดึงสายไฟในเสาส่งไฟฟ้า แม้ว่า Kevlar® จะไม่นำไฟฟ้า แต่ก็สามารถดูดซับน้ำได้ และน้ำก็นำไฟฟ้าได้ ดังนั้น ในการใช้งานประเภทนี้ จำเป็นต้องเคลือบ Kevlar กันน้ำ
6. การเสื่อมสภาพจากรังสี UV
เส้นใยอะรามิดจะเสื่อมสภาพเมื่อถูกแสงแดดและสภาพแวดล้อมที่มีรังสียูวีสูง เส้นใยคาร์บอนหรือใยแก้วไม่ไวต่อรังสียูวีมากนัก อย่างไรก็ตาม เมทริกซ์ทั่วไปบางชนิด เช่น เรซินอีพอกซี จะถูกคงสภาพไว้เมื่อถูกแสงแดด ซึ่งจะทำให้สีขาวขึ้นและสูญเสียความแข็งแรง เรซินโพลีเอสเตอร์และไวนิลเอสเตอร์มีความทนทานต่อรังสียูวีมากกว่า แต่อ่อนแอกว่าเรซินอีพอกซี
7. ความต้านทานต่อความเหนื่อยล้า
หากชิ้นส่วนใดชิ้นหนึ่งถูกดัดหรือยืดซ้ำๆ ในที่สุดก็จะล้มเหลวเนื่องจากความล้าคาร์บอนไฟเบอร์ค่อนข้างไวต่อความล้าและมีแนวโน้มที่จะพังเสียหายอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ Kevlar® ทนทานต่อความล้าได้ดีกว่า ไฟเบอร์กลาสอยู่ตรงกลาง
8. ความทนทานต่อการสึกกร่อน
Kevlar® มีความทนทานต่อการขีดข่วนสูง ทำให้ตัดได้ยาก และการใช้งานทั่วไปอย่างหนึ่งของ Kevlar® คือใช้เป็นถุงมือป้องกันในบริเวณที่มืออาจถูกบาดด้วยเศษแก้วหรือบริเวณที่มีการใช้ใบมีดคม ส่วนเส้นใยคาร์บอนและใยแก้วมีความทนทานน้อยกว่า
9. ทนทานต่อสารเคมี
เส้นใยอะรามิดไวต่อกรด เบส และสารออกซิไดซ์บางชนิด (เช่น โซเดียมไฮโปคลอไรต์) ซึ่งอาจทำให้เส้นใยเสื่อมสภาพได้ สารฟอกขาวคลอรีนทั่วไป (เช่น Clorox®) และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ไม่สามารถใช้ร่วมกับ Kevlar® ได้ ส่วนสารฟอกขาวออกซิเจน (เช่น โซเดียมเพอร์โบเรต) สามารถใช้ได้โดยไม่ทำลายเส้นใยอะรามิด
10. คุณสมบัติการยึดเกาะร่างกาย
เพื่อให้เส้นใยคาร์บอน เคฟลาร์® และแก้ว ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ จำเป็นต้องยึดเส้นใยเหล่านี้ไว้ในเมทริกซ์ (โดยปกติคือเรซินอีพอกซี) ดังนั้น ความสามารถในการยึดเกาะของอีพอกซีกับเส้นใยต่างๆ จึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
ทั้งคาร์บอนและเส้นใยแก้วสามารถยึดติดกับอีพอกซีได้อย่างง่ายดาย แต่พันธะระหว่างเส้นใยอะรามิดและอีพอกซีไม่แข็งแรงเท่าที่ต้องการ การยึดเกาะที่ลดลงนี้ทำให้น้ำซึมผ่านได้ ด้วยเหตุนี้ เส้นใยอะรามิดจึงสามารถดูดซับน้ำได้ง่าย ประกอบกับการยึดเกาะที่ไม่พึงประสงค์กับอีพอกซี หมายความว่าหากพื้นผิวของคอมโพสิตเคฟลาร์® เสียหายและน้ำอาจซึมเข้าไปได้ เคฟลาร์® อาจดูดซับน้ำตามเส้นใยและทำให้คอมโพสิตอ่อนตัวลง
11. สีและการทอ
อะรามิดมีสีทองอ่อนตามธรรมชาติ สามารถย้อมสีได้ และมีให้เลือกหลายเฉดสีสวยงาม ไฟเบอร์กลาสก็มีแบบสีให้เลือกเช่นกันคาร์บอนไฟเบอร์จะเป็นสีดำเสมอและสามารถผสมกับอะรามิดสีได้ แต่ไม่สามารถลงสีเองได้
เวลาโพสต์: 07 ส.ค. 2567