Koolstof - Carbon

Waarom koolstof vezels in lichtgewicht composiet materialen worden gebruikt:

een koolstof garen is een samenstelling van duizend(en) extreem dunne carbon vezels. Deze vezels hebben een dikte van ongeveer 5-10 micron. Carbonvezels zijn gemaakt van acryl vezels die zijn verkoold door middel van pyrolyse bij temperaturen tot 3000 ° C. Carbon vezels bestaan uit lange koolstof kristallen, die parallel aan de as van de vezel lopen. Koolstofvezels worden gekenmerkt door een hele lage rek bij breuk (normaal 1,5% - 2,5%). Duizenden carbon vezels worden gecombineerd tot een koolstof garen dat kan worden verwerkt in verschillende substraten zoals: - geweven koolstof weefsels en bandjes (carbonweefsel en carbon tape), - multi-layer (Non- Crimp) materialen en bandjes, -gevlochten kousen, - nonwoven koolstof-materialen, - speciale weefsels (design carbon) met patronen zoals diamant, visgraat, satijn, meer lijnen enz.

Deze koolstof weefsels worden als versterkingsmateriaal in combinatie met een kunsthars gebruikt voor de productie van zeer sterke en lichtgewicht composieten, ook wel genoemd Vezelversterkte Kunststoffen. Koolstofvezels die gebruikt worden in allerlei versterkingsmaterialen worden vaak gebruikt als composiet machineonderdelen: licht van gewicht en toch erg sterk. Met name geschikt voor serieproductie in allerlei productieprocessen zoals: - hand lay-up, - Resin Transfer Molding, - hars injectie enz. De zwarte kleur en de glans van de koolstof samen met het oppervlaktepatroon van het carbonweefsel geven de bekende carbonlook en uitstraling aan de producten.

Belangrijke eigenschappen van de met koolstofvezel versterkte producten zijn: - ze oxideren niet onder invloed van water en zuurstof, - ze hebben een veel lagere dichtheid dan staal, - hoge treksterkte, - hoge stijfheid, - bestand tegen hoge temperaturen, - ze zijn elektrisch geleidend en hebben een lage expansie-coëfficiënt. Deze eigenschappen maken composieten van koolstof vezel zeer geschikt voor toepassingen waar laag gewicht, hoge sterkte en hoge stijfheid nodig zijn. Koolstofvezel versterkte onderdelen kunnen worden toegepast in diverse structurele en niet-structurele toepassingen:

  • luchtvaart (privé vliegtuigen, commerciële vliegtuigen)
  • auto-industrie (automotive); F1 en rallywagen onderdelen
  • jacht bouw, kano's, surfplanken, skiën
  • sportartikelen, carbon racefietsen, hockeysticks, golfclubs, motorfiets delen
  • orthopedische delen, rolstoelen

Bron: WikipediA, De Vrije Encyclopedie

carbon fabric tapes bi-directional and uni-directional

Koolstof of carbon bandweefsels zijn smalle bandmaterialen met een breedte die gewoonlijk kleiner is dan 300 mm. Deze banden kunnen geweven of gevlochten zijn of gesneden worden uit materialen van een grotere breedte. In het algemeen zijn er twee soorten koolstof band materialen: Uni-directionele (UD) banden en Bi-directionele (BD) bandweefsels. Uni-directionele banden zijn Koolstof tapes opgebouwd uit lange in de lengterichting georiënteerde koolstof vezelbundels die in de dwarsrichting worden samengehouden door relatief weinig dunne garens, meestal van E-glas of polyester. Een Bi-directionele koolstof tape heeft ook de vezelbundels van koolstof in de lengte, maar die worden nu bij elkaar gehouden door een dikker garen van koolstof. Koolstof band materialen worden toegepast om specifieke plaatsen van een product te versterken in de richting die nodig is. Onze carbon bandweefsels zijn verkrijgbaar als bi-directioneel (BD) band in  200, 250, 370 and 525 g/m2 en als uni-directioneel (UD) bandweefsel in 125, 220, 250, 300, 330, 340 en 380 g/m2. De bandbreedtes varieren van 10, 25, 30, 40, 50, 65, 75, 100 tot 150 mm.

Koolstof bandweefsel wordt meestal gebruikt voor het omwikkelen van buisvormige materialen en om constructies in naden en hoeken af te werken.

Carbon band materialen kunnen worden toegepast voor modelbouw, constructiedelen, sportuitrusting, scheepsbouw en auto-delen.

carbon PREPREG materials

Koolstof of carbon prepreg is een veelgebruikte term voor een versterkingsweefsel dat is geimpregneerd met een harssysteem, voorzien van een boven- en onderlaag van beschermfolie. Dit hars-systeem (meestal epoxy) bevat alle componenten om de prepreg uit te harden. Een prepreg materiaal is volledig klaar om in de mal te leggen zonder de toevoeging van extra vloeibare hars. Voor het uitharden van het laminaat is het nodig een combinatie van druk en warmte te gebruiken.

Voordelen van koolstof of carbon prepreg materialen ten opzichte van een hand lay-up systeem zijn:

  • prepreg materiaal geeft maximale sterkte eigenschappen door de gecontroleerde hars-verhouding.
  • hoge product uniformiteit en herhaal nauwkeurigheid. Procesvariatie bij het uitharden is gereduceerd      tot een zeer laag niveau.
  • minder vervuiling en minder afval: er worden geen vloeibare harsen gebruikt.
  • snellere uitharding: na voltooiing van de benodigde uithardingscyclus is het product klaar voor gebruik.
  • mooiere producten: minder luchtbellen, minder weefsel vervorming en makkelijker om een glad, glanzend oppervlak te krijgen.

Nadelen van het gebruik van carbon prepreg materiaal zijn:

  • kosten: prepregs zijn duurder.
  • houdbaarheid: prepregs kunnen het beste bij lage temperatuur worden bewaard. Sommige soorten kunnen ongeveer 1 jaar goed blijven bij kamertemperatuur. Maar invriezen bij – 18 °C zal de houdbaarheid sterk doen toenemen.
  • de benodigde warmte (en druk) bij het uitharden: Het is minimaal noodzakelijk om een gecontroleerde warmtebron en vacuüm toe te passen. Sommige producenten gebruiken een autoclaaf.

Typische toepassingen kunnen worden gevonden in lucht-en ruimtevaart, sportartikelen, drukvaten en commerciële producten.

Onze koolstof of carbon prepregs zijn beschikbaar in een grote variatie aan weefsels (90 tot 600 g/m2), plat- en keperbinding en in een verscheidenheid aan hars-systemen afhankelijk van het vereiste eindgebruik van het product.

carbon multiaxial fabric

Koolstof vezel of carbon multiaxiale versterkingen zijn materialen die bestaan uit twee of meer lagen parallel georiënteerde koolstof garens of rovings: dit levert een perfect versterkingsmateriaal op. In iedere laag lopen de vezels in een andere asrichting en daarom noemt men het weefsel 'multi axiaal'. Afhankelijk van het aantal lagen en de verschillende vezeloriëntaties, kan een unidirectionele (UD), bi-axiale (Biax), tri-axiale of een quadri-axiale samenstelling worden gemaakt tot een Non-Crimp weefsel (NCF).

De verschillende lagen worden vastgestikt door een thermoplastisch (TP) garen (meestal polyester), waardoor golvingen en buigingen in  de vezels voorkomen worden. Hierdoor kunnen de vezeleigenschappen van de koolstof (carbon) ten volle benut worden waardoor de sterkte en stijfheid van het afgewerkte laminaat optimaal zijn.

De stiksels vergemakkelijken ook de handling met het materiaal omdat hierdoor rafelen etc. bij knippen in het weefsel voorkomen wordt. De parallelle carbon vezels in een multiaxiaal weefsel worden heel goed door het hars systeem geimpregneerd en volledig bevochtigd, perfect voor infusie en alle gesloten mal processen. De stiksels helpen de verspreiding van de hars verticaal door de lagen heen (in Z-richting). Koolstof multiaxiale versterkingen worden gebruikt waar de hoogste sterkte, stijfheid en compressie-sterkte bij een minimale doordruk vereist is.

Het multiaxiale koolstof of carbon weefsel is geschikt voor alle normale processen zoals hand lay-up, RTM, pultrusie, infusie en vacuüm.

Typische toepassingen: producten voor lucht-en ruimtevaart, militaire-, constructie- en medische toepassingen, scheepsbouw, sport materialen en automotive.

pultrusion profiles in all kinds of shapes

Pultrusie is een seriematig productieproces waarmee allerhande profielen van vezelversterkte kunststoffen worden gefabriceerd. Het pultrusieproces vertoont grote overeenkomsten met de extrusie van bijvoorbeeld aluminium en thermoplastische kunststoffen. Echter, in plaats van een plastisch materiaal door een matrijs te persen worden bij pultrusie continue vezels van rollen getrokken en voorzien van een matrixmateriaal (meestal een thermohardende hars zoals epoxyhars). Vervolgens worden ze door een verwarmde matrijs getrokken, die de vorm van het profiel bepaalt. In de matrijs vindt de uitharding van de hars plaats, waardoor een stijf profiel ontstaat met een overeenkomstige doorsnede als de matrijsholte en een theoretisch oneindige lengte.

Compositesplaza BV heeft een standaard collectie van massieve ronde staven, ronde buizen en rechthoekige profielen voor vele toepassingen. Als we het door u benodigde profiel niet in onze collectie hebben, dan laat het ons maar weten. We kunnen nagenoeg ieder denkbaar profiel leveren. 

woven carbon fabrics

Klassiek geweven carbon of koolstof weefsels hebben een hoge treksterkte, hoge stijfheid (modulus), laag gewicht, een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, zijn elektrisch geleidend en bestand tegen hoge temperaturen. Deze ongeëvenaarde eigenschappen hebben koolstofweefsels tot favoriet gemaakt in de tegenwoordige composieten industrie. Carbon weefsels in combinatie met een hars matrix, vaak epoxyhars, kunnen worden toegepast in een breed scala van producten waar een laag gewicht in combinatie met hoge sterkte en stijfheid nodig is. Compositesplaza’s carbon weefsels zijn beschikbaar in zowel Toray carbon fiber als Aksaca industriële koolstof vezel, in verschillende weefpatronen (vierkant en keper), veel verschillende gramgewichten van 60 g/m2 tot 600 g/m2 en in breedtes van 100, 120, 128 en 154 cm. Geweven van koolstofvezels van 1K vezel tot 24K vezel. Naast de standaard materialen hebben wij in onze collectie een aantal specialiteiten, zogenaamde design stoffen, met patronen zoals diamant, visgraat en diagonale lijnen.

Met behulp van moderne hoge snelheids weefgetouwen worden onze koolstof weefsels geweven in de meest gangbare keper- en platbinding of linnen-binding. De platbinding geeft een vierkant geweven koolstof weefsel waar een één-onder-één-over techniek wordt gebruikt om een stabieler weefsel te produceren: dit is minder gevoelig voor rafelen en gemakkelijker te hanteren zonder vervorming of schade aan het weefsel te veroorzaken. Twill of  keper is een weefpatroon waarbij diagonale parallelle lijnen in het weefsel ontstaan. Dit geeft het populaire diagonale patroon in carbon producten. Het twill-weefsel heeft een meer losse constructie waardoor het makkelijker vervormbaar of plooibaar is maar meer gevoelig voor weefselvervorming en rafelen. De platte koolstof weefsel is geschikt voor vlakke en eenvoudige producten en mallen. Het keper carbon weefsel is meer geschikt voor complex gevormde producten en mallen.

Onze carbon stoffen kunnen worden gebruikt in alle soorten gebruikelijke productieprocessen zoals hand lay-up, Resin Transfer Molding, Vacuum infusie, enz.

Koolstof weefsels van Compositesplaza worden gebruikt in de volgende toepassingen: Model bouw,  Yacht- en scheepsbouw, Automotive (auto-onderdelen), Sport materialen, Orthopedische delen, Luchtvaart delen, industriële bouw, luxe artikelen en sieraden en Motorsport onderdelen.