De belangrijkste componenten van een composietmateriaal zijn vezels en een hars. De vezels, meestal gemaakt van glas- of koolstofvezel, bieden sterkte en stijfheid, maar als ze alleen worden gebruikt, kunnen ze niet worden gemaakt in een vorm waarin deze eigenschappen van toepassing zijn. Door de vezels te impregneren met hars, gevolgd door uitharding, kunnen we hun sterkte, stijfheid en lichtgewicht echter voor een verscheidenheid aan toepassingen ontwikkelen, terwijl we nog meer voordelen aan het composiet toevoegen.

Wat betreft de harsselectie, er zijn veel keuzes beschikbaar, evenals de mogelijkheid om harsadditieven op te nemen om aan de toepassingsvereisten te voldoen. Daarom is het erg belangrijk om je bewust te zijn van de verschillen tussen harsen en hoe hun selectie de eigenschappen van een composiet kan beïnvloeden.

Aanvulling op bestaande eigenschappen

Alle composieten hebben gemeenschappelijke gunstige eigenschappen:sterkte, stijfheid, lichtgewicht en weerstand tegen ruwe omgevingen. Elk van deze kenmerken kan dominanter worden gemaakt door een hars te gebruiken die ze aanvult. Om de meest geschikte hars te selecteren, is het eerst nodig om te bepalen wat het dominante kenmerk ervan zou moeten zijn.

Een kosteneffectieve manier om een ​​gewichtsbesparende composietoplossing te maken is het gebruik van een onverzadigde polyesterhars, die relatief goede mechanische, elektrische en chemische eigenschappen bezit. Het kan worden aangepast voor een reeks routinetoepassingen, zoals transport-, constructie- en constructieprofielen.

Als een toepassing echter een grotere mate van stijfheid of sterkte vereist, heeft een epoxyhars de voorkeur. De hechting tussen een epoxyhars en de vezel is sterk, wat betekent dat hogere schuifbelastingen tussen vezels kunnen worden overgedragen, waardoor de composiet betere sterktewaarden krijgt. In combinatie met het hogere volume vezels dat de epoxyhars mogelijk maakt, kan een composiet met uitstekende sterkte en hoge stijfheid worden gemaakt, die indien nodig verder kan worden aangepast aan toepassingen bij hoge temperaturen.

Als alternatief, als een composiet behalve stijfheid ook weerstand tegen ruwe omgevingen vereist, kunnen vinylesterharsen een betere keuze zijn. De moleculaire structuur van vinylester bevordert de chemische weerstand, dus als een composiet bestemd is voor een mariene omgeving of een industriële toepassing waar zuren of logen aanwezig zijn, zal het gebruik van een vinylester de prestaties van de composiet verbeteren.

Bij het maken van composietprofielen die met schroeven moeten worden gemonteerd, moet het composiet robuust zijn om scheuren en breuk te voorkomen. Dit kan worden bereikt door structureel ontwerp, maar het selecteren van een geschikte hars zorgt voor een vereenvoudigde structuur en lagere kosten, waardoor het composiet geschikt is voor een breder scala aan toepassingen. Polyurethaan is bijvoorbeeld extreem taai in vergelijking met onverzadigd polyester, waardoor het ideaal is voor dergelijke toepassingen.

Nieuwe eigenschappen toevoegen

Het selecteren van een hars die de meest waardevolle eigenschappen van een composiet aanvult, zal de prestaties en levensduur van uw composiet verbeteren. Het verbeteren van bestaande eigenschappen is echter niet het enige voordeel dat wordt behaald door de tijd te nemen om een ​​geschikte hars te kiezen.

Harsen kunnen ook geheel nieuwe eigenschappen toevoegen aan een composietoplossing. Er kunnen harsadditieven in de hars worden verwerkt om een ​​reeks voordelen te bereiken, van een eenvoudige verbetering van de oppervlakteafwerking of het toevoegen van kleur tot complexere verbeteringen, zoals UV-bestendigheid of antimicrobiële en antivirale eigenschappen.

Omdat harsen bijvoorbeeld van nature ontleden wanneer ze in zonlicht worden achtergelaten, zorgt het toevoegen van ultraviolette absorberende middelen om UV-straling te weerstaan, ervoor dat composieten betere prestaties leveren in lichtintensieve omgevingen die normaal gesproken brosheid en desintegratie van het materiaal zouden veroorzaken.

Evenzo kunnen antimicrobiële additieven in een hars worden gemengd om besmetting met bacteriën of schimmels te voorkomen. Dit is handig voor elke samengestelde oplossing die door mensen wordt gebruikt, zoals machines, openbaar vervoer en medische apparaten.

Additieve invloed

Het is belangrijk op te merken dat in sommige gevallen de toevoeging van harsadditieven de eigenschappen van een composiet kan veranderen. In sommige gevallen zijn bijvoorbeeld brandvertragende additieven in zulke grote hoeveelheden nodig om efficiënt te werken dat je het aantal vezels in het composiet moet verminderen, waardoor de sterkte en stijfheid afnemen.

Harskeuze is een essentieel onderdeel van het creëren van een composietoplossing en mag niet over het hoofd worden gezien. Door de belangrijkste functie van een composiet vast te stellen en de hars te ontwerpen om het vermogen van de composiet om deze functie uit te voeren te verbeteren, kunnen we een composietoplossing creëren waarin de vezels en de hars harmonieus samenwerken.

Over de auteur

Sami Pirinen

Sami Pirinen (PhD in materiaalchemie) is sinds 2017 chemicus en contactpersoon voor technische ondersteuning bij Exel Composites. Hij heeft als onderdeel van Exel's R&D-team gewerkt aan de ontwikkeling van harsoplossingen om te voldoen aan de vraag van klanten naar composietproducten. Hij doet ook onderzoek naar nieuwe harsmaterialen om de mogelijkheden van composieten verder uit te breiden om nieuwe toepassingen te bereiken.