Hoe duurzaam is koolstofvezel?

Zal koolstofvezel roesten?
Koolstofvezel is chemisch stabiel, corrosiebestendig en roest niet. Daarom werkt het zo goed in ruwe omgevingen. Maar sterke oxidatiemiddelen, zoals waterstofperoxide of zwavelzuur, kunnen dit beïnvloeden.

Op dezelfde manier is epoxy inert en zal niet roesten of corroderen. Maar het is erg gevoelig voor zonlicht. Bedek uw koolstofvezelcomposieten daarom met een UV-bestendige coating om langdurige schade door zonlicht te voorkomen.

Het is vermeldenswaard dat koolstofvezelcomposieten galvanische corrosie kunnen veroorzaken wanneer ze in contact komen met bepaalde metalen. Hoewel er op de korte termijn geen significante oppervlaktecorrosie zal optreden, kunnen corrosieproducten zich na verloop van tijd ophopen en schade veroorzaken. Gelukkig zijn hiervoor specifieke omstandigheden nodig en kunnen sommige coatings bescherming bieden.

Zal koolstofvezel breken?
Het korte antwoord is ja. Elk materiaal kan falen, maar het is iets ingewikkelder dan dat. Veel factoren, zoals het productieproces, het ontwerp en het gebruik, kunnen de duurzaamheid beïnvloeden.

Er kunnen bijvoorbeeld gemakkelijker gaten ontstaan ​​en breken als de fabrikant de hars ongelijkmatig of in onvoldoende hoeveelheden aanbrengt. Na verloop van tijd kunnen deze kleine scheurtjes zich uitbreiden totdat ze barsten. Zelfs een kleine impact kan uiteindelijk tot mislukking leiden.

De oriëntatie van vezels en vezellagen heeft ook een aanzienlijke invloed op de weerstand tegen vermoeidheid. Dat geldt ook voor het soort kracht dat u toepast. Compressie, afschuiving en spanning kunnen verschillende soorten storingen veroorzaken.

De torsiesterkte van geweven vezels in een lay-out van 0 graden is bijvoorbeeld lager dan die in een lay-out van 45 graden. Dus als je het draait, kan het breken.

Zal koolstofvezel breken?|Hoe duurzaam is koolstofvezel?
Het beste van alles is dat als je onder de belastingsdrempel van een specifiek onderdeel blijft, het niet gemakkelijk kapot gaat.

Houd er ook rekening mee dat tekenen van schade die wijzen op een dreigend defect moeilijk te detecteren zijn. In tegenstelling tot andere materialen die buigen of buigen, kan koolstofvezel ernstig falen en versplinteren wanneer het faalt.

Hebben weersomstandigheden invloed op de duurzaamheid van koolstofvezel?
Koolstofvezel heeft een lage thermische uitzetting. Daarom verandert de vorm, oppervlakte, volume of dichtheid niet significant bij veranderingen in temperatuur. Dat betekent niet dat het op de lange termijn niet door het weer wordt beïnvloed. Uit het onderzoek bleek dat combinaties van weersomstandigheden verschillende effecten kunnen hebben op koolstofvezel in verschillende omgevingen.

vries-dooi cyclus
De Civil Engineering Research Foundation heeft vastgesteld dat vries-dooicycli een bedreiging kunnen vormen voor de duurzaamheid van koolstofvezels. Bovendien ontdekten ze dat vries-dooi-omstandigheden het waarschijnlijker maken dat met koolstofvezel versterkt beton in zout water wordt afgebroken.

Het is niet noodzakelijkerwijs de koolstofvezel die zijn integriteit verliest, maar de microscheurtjes die zich vormen in de matrix en het loskomen van de vezels/matrix. Een deel van de reden hiervoor is dat structurele lijmen niet zo geavanceerd zijn als andere toepassingen van koolstofvezels.

Ten slotte bleek uit een ander onderzoek dat, ondanks deze effecten, koolstofvezelversterkt beton duurzamer is dan standaardbeton.

Vochtige hitteveroudering
Hygrothermische veroudering kan bij sommige toepassingen een impact hebben op de duurzaamheid van koolstofvezels, maar bij andere niet.

Wat is veroudering door vochtige hitte? Hygrothermische veroudering verwijst naar de combinatie van warmte en vocht en het effect ervan op de structuur.

Langdurige blootstelling aan hitte en vocht heeft mogelijk weinig effect op de buigsterkte van koolstofvezel. Bij langdurige belasting wordt de treksterkte echter met 7% tot 12% verminderd in aanwezigheid van zout water.

Natte en droge cyclus
Eén onderzoek toonde aan dat bevochtigings- en droogcycli aanzienlijke nadelige effecten kunnen hebben op de treksterkte. Na 4000 natte en droge cycli neemt de faalkans aanzienlijk toe.

Het heeft daarentegen een beperkt effect op de vervorming van koolstofvezels.

UV-blootstelling en condensatie
UV-straling en condensatie werken synergetisch en veroorzaken erosie van de epoxymatrix, maar niet van de koolstofvezel. Epoxy-aantasting kan uiteindelijk de treksterkte met wel 29% verminderen en tot een verminderde duurzaamheid leiden.

Zoals eerder vermeld, zal een UV-bestendige oppervlaktebehandeling het koolstofvezelcomposiet helpen beschermen.

Over het algemeen hebben de weersomstandigheden invloed op koolstofvezel. Maar het effect hangt af van hoe je het gebruikt. Weersomstandigheden kunnen bijvoorbeeld een grotere impact hebben op een koolstofvezelgebouw dan een koolstoffietsframe.

Kan koolstofvezel hitte weerstaan?
Koolstofvezel is bestand tegen hitte. Maar koolstofvezel wordt vooral gebruikt in matrices zoals beton, kunststof of epoxyhars, wat de hittebestendigheid ervan kan beperken. Met andere woorden: de matrix speelt een belangrijkere rol bij de vraag of een koolstofvezelonderdeel hitte kan weerstaan ​​dan de afzonderlijke vezels alleen.

Sommige epoxyharsen zijn bijvoorbeeld bestand tegen temperaturen tot 100 graden (212 graden F), terwijl met koolstofvezels versterkte, op koolstof gebaseerde composieten temperaturen boven 2000 graden (3632 graden F) kunnen weerstaan.

Is koolstofvezel kogelvrij?
In theorie kan koolstofvezel kogels tegenhouden, maar Kevlar® of andere aramidevezels zijn flexibeler en slagvaster. Bovendien is Kevlar® een kosteneffectievere optie voor ballistische bepantsering.

Koolstofvezel biedt op bepaalde voorwerpen wel een hoog beschermingsniveau. Je zult vaak zien dat racers het gebruiken als zekering omdat het de effecten van krachten verspreidt. Maar als het om kogels gaat, heb je veel lagen nodig om het te stoppen.

Bekijk deze video om te zien hoe koolstofvezelcomposieten kogels kunnen weerstaan.

Koolstofnanobuisjes zijn echter wel bestand tegen kogels. Nanobuisjes zijn samengesteld uit koolstofatomen die in een zich herhalend zeshoekig patroon combineren om holle cilinders te vormen. Deze nanobuisjes kunnen de energie van ballistische raketten beter absorberen dan koolstofvezel, en in sommige gevallen zelfs beter dan Kevlar®.

De meest basale vorm van koolstofvezel is koolstofgrafiet, dat bijna eeuwig meegaat. Het materiaal is over het algemeen niet fotoafbreekbaar of biologisch afbreekbaar. Sommige factoren hebben echter invloed op de duurzaamheid, zoals het substraat. Bovendien kunnen het uitgebreide gebruik van composietmaterialen en omgevingsfactoren hun duurzaamheid en potentiële toepassingen beïnvloeden. Over het algemeen verwachten wetenschappers dat koolstofvezelonderdelen meer dan 50 jaar meegaan.

 

 

 

 

Wij sourcen, ontwerpen, ontwikkelen en beheren unieke en hoogwaardige producten gemaakt van koolstofvezel en andere geavanceerde composietmaterialen. Neem contact met ons op of bezoek onze website voor meer informatie.