Composite Info Center - Aramid - Kevlar

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Aramidfasern

Aromatisches Polyamid (Aramid) wurde 1965 von der Firma DuPont entdeckt und unter dem Namen Kevlar® zur Marktreife entwickelt.

 

Die Fasern haben, ähnlich wie Kohlenstofffasern, einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Faserrichtung, werden also bei Erwärmung kürzer und dicker. Ihre spezifische Festigkeit und ihr Elastizitätsmodul sind deutlich niedriger als jene von Kohlenstofffasern. In Verbindung mit dem positiven Ausdehnungskoeffizienten des Matrixharzes lassen sich hoch maßhaltige Bauteile fertigen. Gegenüber kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen ist die Druckfestigkeit von Aramidfaser-Verbundwerkstoffen deutlich geringer; die Schlagzähigkeit aber wesentlich höher.

Aramide sind überaus hitzebeständig, sie überstehen problemlos Temperaturen über 370 °C ohne zu schmelzen und sind stark hitzeresistent.

 

Beim Umgang und der Verarbeitung muss auf die leichte Feuchtigkeitsaufnahme und die geringe UV-Beständigkeit Rücksicht genommen werden. Die Fasern verlieren bei UV-Einstrahlung (Sonnenlicht) ihre Festigkeit. Die Fasern können je nach Lagerung bis zu 7 % Wasser aufnehmen. Fasern mit einer zu hohen Feuchtigkeit können getrocknet werden. Zum Schneiden von Aramidfasern sind spezielle mikroverzahnte Schneidwerkzeuge notwendig. Auch die mechanische Bearbeitung fertiger Faserverbundbauteile erfolgt mit hochwertigen Bearbeitungswerkzeugen oder durch Wasserstrahlschneiden. Faserverbundteile werden in der Regel mit Epoxidharzenhergestellt.

 

Senkrecht zur Faserlängsachse ist die Festigkeit relativ gering. Demnach sind die Querfestigkeit und die Druckfestigkeit von Aramidfaserkunststoff, verglichen mit GFK oder CFK, wesentlich niedriger (z.B. interlaminare Scherfestigkeit ca. 50 % der Materialfestigkeit).

Typische Eigenschaften von Aramid

                                                                      Niedermodul (LM)                      Hochmodul (HM)

Dichte bei 20 °C                                            1,44 g/cm3                                      1,45 g/cm3

Zugfestigkeit                                                 2800 MPa                                       2880 MPa

Zug-E-Modul                                                     59 GPa                                         100 GPa

Bruchdehnung                                                   4%                                                    2,8%

spez. elektrischer Widerstand bei 20 °C     1015 Ω/cm                                        1015 Ω/cm

Therm. Ausdehnungskoeffizient                     -2,3   10-6 K-1                               -3,5  10-6 K-1

Wärmeleitfähigkeit                                           0,04  W/mK                                   0,04 W/mK

Zersetzungstemperatur                                     550 °C                                          550 °C

Feuchtigkeitsaufnahme - 20 °C, 65 % rel. Lf.)    7 %                                                 3,5 %

 

Herstellung

Aramid-Hochmodulfasern werden aus einer flüssigkristallinen Lösung von polyparaphenylenen Terephthalamiden in konzentrierter Schwefelsäure versponnen. Nach der Oberflächenbehandlung werden HM-Fasern zusätzlich mechanisch gereckt, wobei ein hoher Orientierungsgrad der Einzelfibrillen erreicht wird.

Einsatzgebiete

  • Luft- und Raumfahrt
  • Automobilindustrie
  • Elektroindustrie
  • Sportartikelindustrie
  • ballistischen Schutz

Quellen 

https://de.wikipedia.org/wiki/Aramide

http://www.r-g.de/wiki/Aramidfasern#Matrixharze