Pagina Menu

Introductie

Verschillen
 met andere materialen

Voordelen van composieten

Typen Composieten

Super Vezels

Matrices

Productie
Methoden










































































INTRODUCTIE   <deze pagina is in opbouw>           

Deze pagina geeft een algemene inleiding over composiet materialen voor mensen/bedrijven die geïnteresseerd zijn in eventuele toepassing van composiet in hun producten en/of door reeds eerdere toepassing hiervan wat verdere interesse hebben in de toepassing hiervan (bijvoorbeeld mogelijke oplossingen van enkele engineering / materiaal problemen). 

Wat zijn composiet materialen (definitie) ?

Simpel gezegd: een samengesteld materiaal

Een combinatie van twee of meer materialen (wapening, vulstoffen en composiet matrix binder) verschillend in vorm op macro niveau. De samengestelde delen behouden hun identiteit, dat wil zeggen lossen/vermengen zich niet volledig in elkaar maar werken samen in harmonie met als doel de eigenschappen van het basis materiaal te verbeteren. In het algemeen kunnen de componenten fysisch worden onderscheiden, en vertonen ze een interface tussen elkaar.  [ref: ASM International, engineered materials handbook volume 1. "Composites"]

Historie  / Leuk om te weten !

Multiplex uitgevonden door de Egyptenaren, +/- 1500 
v Ch.), gewapend beton uitgevonden door de Romeinen , +/- 1000 v. Ch.), door natuur vezels gewapend klei dat door de mensheid reeds gebruikt voordat ijzer werd ontdekt en de boom (de natuurlijke vorm), zijn in essentie composiet materialen. En heden ten dagen zijn wij wederom geavanceerde technieken aan het (her-)ontwikkelen om natuurvezels toe te passen !

VERSCHILLEN MET ANDERE MATERIALEN          TOP

Het essentiële verschil tussen composieten en bijvoorbeeld metalen is, dat composieten een An-Isotroop gedrag vertonen, dat wil zeggen dat de eigenschappen van het composiet materiaal richtingsafhankelijk zijn. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld metalen die een isotroop gedrag vertonen, dat wil zeggen dat de eigenschappen van het materiaal in alle richtingen het zelfde zijn. Enkele andere   verschillen zijn;

  • Het uiteindelijke materiaal wordt gevormd tijdens het productie proces, in de meeste gevallen in de eindvorm van het product / halffabrikaat.

  • De materiaal eigenschappen worden mede bepaald door het productie / uithardingproces.

  • Vezelachtige composieten zijn veelzijdiger dan metalen en kunnen "getailored" worden  op maat voor de gestelde prestatie behoefte en complexe ontwerp eisen.

  • Hogere specifieke sterkte (materiaal strekte/dichtheid materiaal). Aramide en Carbon vezel versterkte epoxies hebben gemiddeld een. 4 tot 6 keer hogere specifieke treksterkte dan staal of aluminium

  • Uitstekende vermoeiingseigenschappen, met name voor aramide en carbon vezel versterkte epoxies vergeleken met metalen 

  • enz.

VOORDELEN VAN COMPOSIETEN                            TOP

  • Zeer hoge specificieke sterkte. D.w.z. zeer hoge sterkte bij een laag gewicht

  • Zeer grote mate van vormvrijheid. Relatief eenvoudig zijn zeer complex vormgegeven (dubbel gerond) producten  te produceren.

  • Hoge mate van integratie mogelijk. D.w.z. verstijvers, integratie van inserts, en zelfdragende constructies zijn relatief eenvoudig in één of twee productie gangen te maken.

  • Materiaal kan getailored worden. D.w.z op maat gemaakt worden voor de belastingen/prestaties die het eind product/eind materiaal moet gaan leveren

  • Uitstekende vermoeiingseigenschappen aangaande te halen aantal cyclische belastingen (vele malen meer dan bij metalen) en breuksterkte bij vermoeiing (bij aramide en carbon epoxy laminaten gemiddeld meer dan. 60% van maximale statische belasting, dat een veelvoud is van wat met metalen haalbaar is).

  • Uitstekende chemische bestendigheid tegen zuren, chemicaliën e.a.

  • Uitstekende weer/water bestendigheid. Materiaal corrodeert bijna niet (roest niet), neemt weinig vocht op en leidt daardoor tot veel lagere onderhoudskosten zeker op de lange duur.

  • Composieten hebben uitstekende RAM eigenschappen (Radar Absorbing Materials). Daarbij kunnen laminaten radar en sonar transparant gemaakt worden.

  • Uitstekende impact eigenschappen

  • Uitstekende elektrische eigenschappen, qua isolatie maar ook geleiding, dielectrische eigenschappen, EMS shielding. Constructie kunnen op maat RF transparant maar ook RF reflecterend gemaakt worden. Dus electric tailoring

  • Maar ook thermische isolatie eigenschappen, uitstekende brandvertragende en hitte bestendige eigenschappen. Zie hoge temperatuur composieten.

  • enz.

TYPEN COMPOSIETEN                                                  TOP

De meest bekende vorm van composieten zijn vezel- versterkte kunststoffen. Er zijn echter nog vele andere soorten, waar ook metalen en technisch keramiek in worden toegepast ! 

Typen composieten zijn;

  • Vezel versterkte kunststoffen

    • Vezel versterkte thermoharders (zoals polyester, vinlyester, epoxy, BMI/Polyimide, fenol, enz.)

    • Vezel versterkte thermoplasten (zoals PPS, PEEK, PEI, PAI, enz.)

  • Sandwich constructies

    • VVK huiden, aluminium huiden, stalen huiden, kernmaterialen zoals schuim (PUR, PIR, PVC enz.), hout (multiplex, balsa) en/of honingraat (papier, nomex, aluminium, carbon, enz.). 

  • Fibre metal laminates (FML's zoals ARALL and GLARE)

  • Metal Matrix Composites (MMC's)

  • Glas matrix composites

  • Ceramic Matrix Composites

  • Ceramic Ceramic Composites

  • Carbon Carbon Composites

  • enz.

SUPER VEZELS (meest bekende)                                  TOP

  • glas vezel (E-glas, S-glas, C-glas)

  • kwarts glas vezel

  • organische vezels 

    • aramide (Twaron / Kevlar)

    • polyetheleen fibre (HPPE -->Dyneema / Spectra)

    • zylon

    • M5 fibre (under development by Magellan) http://www.m5fiber.com/

  • carbon vezel, HT (high tensile) en HM(high modulus)

  • boron vezel

  • keramische vezels, alumina, carbide and nitride vezels

MATRICES (meest bekende)                                           TOP

  • Thermoharders, harsen zoals;

    • polyester (ortho, isothr, bisphenol)

    • vinlyester

    • epoxy

    • phenol

    • BMI and Polyimide

    • enz.

  • Thermoplasten zoals;

    • PPS

    • PEEK

    • PEI 

    • PAI

    • enz.

  • Metalen (aluminium, titanium, staal,  enz.)

  • Glas

  • Technisch keramiek

  • gecarboniseerd fenol (carbon/carbon applicaties)

PRODUCTIE METHODEN (meest bekende)               TOP

  • hand lamineren (thermoharder en prepregs)

  • roving spuiten (thermoharders)

  • koud prezen (thermoharders)

  • GMT en BMT (SMC and BMC)

  • Spuitgieten en RIM (thermoplasten respectievelijk thermoharders)

  • vacuüm infusie and vacuüm injectie (VI-RTM)

  • Resin Transfer Moulding (RTM van thermoharders, keramiek, met vezel preforms, 3D geweven preforms en breisels)

  • compression moulding (prepregs en thermoplasten, glas matrix, keramiek en metalen)

  • pultrusie (thermoharder en thermoplasten)

  • wikkelen (thermoharders, thermoplasten en keramiek).

  • vacuüm bagging (nat laminaat / prepregs en uitharding in oven)

  • autoclaaf (prepregs en uitharding onder druk en verhoogde temperatuur, voor thermoplasten, thermoharders, technisch keramiek, MMC's, FML's)

  • enz.

 

TOP

 


 

 

 

Enkele Voorbeelden

nog toe te voegen

Grafieken en diagrammen

Vergelijking specifieke sterkte
laminaten/vezels met metalen

tabellen met mechanische eigenschappen 

referentie / links / literatuur

CTP paper (PDF)
Use of phenol for marine, offshore, building and construction industry

Fire Hard Composites for Architectual Applications

Fire retardant composites for Marine industry

enz.