Een beginnershandleiding voor vezelversterkte kunststoffen (FRP's)

Vezelversterkte kunststof (FRP), ook wel vezelversterkt polymeer genoemd, is in feite een
composietmateriaal dat een polymeermatrix vormt vermengd met bepaalde versterkende materialen, zoals vezels. De vezels zijn over het algemeen basalt, koolstof, glas of aramide; in bepaalde gevallen kan ook asbest, hout of papier worden gebruikt.

De vorming van FRP's

Terug naar de basis:er zijn twee processen waarmee een polymeer wordt ontwikkeld:stap-groeipolymerisatie en additiepolymerisatie. Composietkunststoffen worden gevormd wanneer een paar homogene materialen met verschillende eigenschappen zich aan elkaar hechten om een ​​eindproduct te produceren met de gewenste mechanische en materiaaleigenschappen. Deze composietmaterialen kunnen van twee soorten zijn, vezelversterkt en deeltjesversterkt.

Vezelversterkte kunststof is die categorie waarin de mechanische sterkte en elasticiteit van de kunststoffen worden verbeterd door opname van vezelmaterialen. De matrix, het kernmateriaal zonder vezelversterking, is hard maar relatief zwakker en moet worden versterkt door toevoeging van krachtige versterkende vezels of filamenten. Het is de vezel die cruciaal is bij het onderscheiden van het moederpolymeer van de FRP.

De meeste van deze kunststoffen worden gevormd door middel van verschillende vormprocessen waarbij een mal of gereedschap wordt gebruikt om de voorvorm van de vezel te plaatsen, die droge vezel of vezel met een specifieke hoeveelheid hars vormt. Na het ‘bevochtigen’ van droge vezels met hars vindt “curing” plaats, waarbij de vezels en matrix de vorm van de mal aannemen. In deze fase wordt er af en toe warmte en druk uitgeoefend. De verschillende methoden omvatten onder andere compressievormen, blaasvormen, doornwikkelen, autoclaaf, filamentwikkeling en natte layup. Bekijk deze video over het proces:

Gemeenschappelijke eigenschappen van FRP's

Deze composietmaterialen vertonen typisch een laag gewicht en een hoge sterkte. Ze zijn zo sterk dat de auto-industrie er steeds meer in geïnteresseerd is ze te gebruiken om een ​​deel van het metaal in auto's te vervangen. Vezelversterkte kunststoffen kunnen net zo sterk zijn als sommige metalen, maar ze zijn veel lichter en daardoor zuiniger met brandstof.

Het is mogelijk om de eigenschappen van vezelversterkte kunststoffen aan te passen aan een breed scala aan eisen. Vezelversterkte polymeren hebben doorgaans indrukwekkende elektrische en compressie-eigenschappen en vertonen een hoge milieubestendigheid. Een belangrijke factor die deze materialen favoriet maakt bij verschillende industriële sectoren, is het productieproces, dat vrij kosteneffectief is. De productiviteit is gemiddeld tot hoog en een gemakkelijke hechting wordt vertoond met ongelijke materialen.

De andere exclusieve eigenschappen van vezelversterkte kunststoffen zijn lovenswaardige thermische isolatie, structurele integriteit en vuurhardheid, evenals UV-stralingsstabiliteit en weerstand tegen chemicaliën en andere corrosieve materialen.

De eigenschappen van vezelversterkte kunststoffen zijn afhankelijk van bepaalde factoren, zoals mechanische eigenschappen van de matrix en vezel, het relatieve volume van beide componenten en de lengte van de vezel en oriëntatie binnen de matrix.

Vezels zijn onder meer:

• Glas is een zeer goed isolerend materiaal en vormt, wanneer het wordt gemengd met de matrix, glasvezel of glasvezelversterkte kunststof. Vergeleken met koolstofvezel is het zowel minder sterk en stijf als minder broos en duur.
• Koolstofgebaseerd vezelversterkte kunststoffen bieden een hoge treksterkte, chemische weerstand, stijfheid en temperatuurtolerantie samen met lage thermische uitzetting en gewicht. De koolstofatomen vormen kristallen die meestal langs de lange as van de vezel liggen. Deze uitlijning maakt het materiaal sterk door de verhouding tussen sterkte en volume hoog te maken.
• Aramide is een vezelcomponent die resulteert in robuuste en hittebestendige kunststofvezels. Het vindt brede toepassingen in veel industrieën.

Vezelversterkte kunststoffen vinden brede toepassingen in de automobiel-, lucht- en ruimtevaart-, bouw- en maritieme sector. Glas vezelversterkte kunststof s zijn een zeer goede optie voor de energiesector omdat ze geen magnetisch veld hebben en een aanzienlijke weerstand kunnen bieden tegen elektrische vonken. Het gebruik diversifieert, een fenomeen dat duidelijk wordt bij de invoer van koolstofvezels in sportartikelen, zweefvliegtuigen en hengels, samen met de Japanse toepassing van FRP's op hydraulische poorten.

Op zoek naar meer informatie over kunststof materialen? Download onze gratis gids!