— De verbazingwekkende mogelijkheden van met koolstofvezel versterkte polymeren.
KoolstofvezelVersterkte polymeercomposieten (CFRP) zijn lichtgewicht, sterke materialen die worden gebruikt bij de productie van talloze producten die in ons dagelijks leven worden gebruikt. Het is een term die wordt gebruikt om vezelversterkt te beschrijvencomposiet materiaalwaarbij koolstofvezel als voornaamste structurele component wordt gebruikt. Opgemerkt moet worden dat de ‘P’ in CFRP ook kan staan voor ‘plastic’ in plaats van ‘polymeer’.
Over het algemeen gebruiken CFRP-composieten thermohardende harsen zoals epoxy,polyester of vinylester. Hoewelthermoplastische harsenworden gebruikt in CFRP-composieten, ‘Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites’ worden vaak aangeduid met hun eigen acroniem, CFRTP-composieten.
Wanneer u met composieten werkt of binnen de composietenindustrie, is het belangrijk om de termen en acroniemen te begrijpen. Wat nog belangrijker is, is dat het noodzakelijk is om deeigenschappen van FRP-composietenen mogelijkheden van de verschillende versterkingen zoals koolstofvezel.
Eigenschappen van CFRP-composieten
Composietmaterialen, versterkt met koolstofvezel, zijn anders dan andere FRP-composieten die traditionele materialen gebruiken zoals glasvezel ofaramide vezels. De eigenschappen van CFRP-composieten die voordelig zijn, zijn onder meer:
Lichtgewicht:Een traditioneleglasvezelversterkt composiethet gebruik van continue glasvezel met een vezel van 70% glas (gewicht van glas / totaalgewicht), zal gewoonlijk een dichtheid hebben van 0,065 pond per kubieke inch.
Ondertussen kan een CFRP-composiet, met hetzelfde vezelgewicht van 70%, doorgaans een dichtheid hebben van 0,055 pond per kubieke inch.
Verhoogde sterkte:Niet alleen zijn koolstofvezelcomposieten lichter, maar CFRP-composieten zijn veel sterker en stijver per gewichtseenheid. Dit geldt als je koolstofvezelcomposieten vergelijkt met glasvezel, maar nog meer als je het vergelijkt met metalen.
Een goede vuistregel bij het vergelijken van staal met CFRP-composieten is bijvoorbeeld dat een koolstofvezelstructuur van gelijke sterkte vaak 1/5 van dat van staal zal wegen. Je kunt je voorstellen waarom autobedrijven onderzoek doen naar het gebruik van koolstofvezel in plaats van staal.
Bij het vergelijken van CFRP-composieten met aluminium, een van de lichtste metalen die worden gebruikt, wordt standaard aangenomen dat een aluminiumstructuur van gelijke sterkte waarschijnlijk 1,5 keer zo zwaar zou wegen als de koolstofvezelstructuur.
Natuurlijk zijn er veel variabelen die deze vergelijking kunnen veranderen. De kwaliteit en kwaliteit van materialen kan verschillen, en bij composieten kan de kwaliteit van de materialen variërenproductieprocesEr moet rekening worden gehouden met de glasvezelarchitectuur en de kwaliteit.
Nadelen van CFRP-composieten
Kosten:Hoewel het een geweldig materiaal is, is er een reden waarom koolstofvezel niet in elke toepassing wordt gebruikt. Op dit moment zijn CFRP-composieten in veel gevallen onbetaalbaar. Afhankelijk van de huidige marktomstandigheden (vraag en aanbod), het type koolstofvezel (luchtvaart versus commerciële kwaliteit) en de grootte van de vezelkabel, kan de prijs van koolstofvezel dramatisch variëren.
Ruwe koolstofvezel kan, op basis van de prijs per pond, tussen de 5 en 25 keer duurder zijn dan glasvezel. Deze ongelijkheid is zelfs nog groter als staal wordt vergeleken met CFRP-composieten.
Geleidbaarheid:Dit kan zowel een voordeel zijn voor koolstofvezelcomposieten als een nadeel, afhankelijk van de toepassing. Koolstofvezel is extreem geleidend, terwijl glasvezel isolerend is. Veeltoepassingen maken gebruik van glasvezelen kan geen koolstofvezel of metaal gebruiken, strikt vanwege de geleidbaarheid.
In de utiliteitsindustrie zijn bijvoorbeeld veel producten verplicht om glasvezels te gebruiken. Het is ook een van de redenen waarom ladders glasvezel als ladderrails gebruiken. Als een glasvezelladder in contact zou komen met een hoogspanningsleiding, is de kans op elektrocutie veel kleiner. Bij een CFRP-ladder zou dit niet het geval zijn.
Hoewel de kosten van CFRP-composieten nog steeds hoog blijven, blijven nieuwe technologische ontwikkelingen in de productie kosteneffectievere producten mogelijk maken. Hopelijk zullen we tijdens ons leven kosteneffectieve koolstofvezels kunnen zien die worden gebruikt in een breed scala aan consumenten-, industriële en automobieltoepassingen.
Posttijd: 10-02-23