Wat is het verschil tussen koolstofvezel en Kevlar?

Wat is koolstofvezel?

Koolstofvezels zijn lange, dunne draden die voornamelijk zijn gemaakt van koolstofatomen die aan elkaar zijn gebonden in microscopisch kleine kristallen.

De kristallen zijn uitgelijnd, waardoor ze erg sterk zijn. Ze worden vervolgens in elkaar gedraaid, net als bij het productieproces van katoen, om garen te maken. De garens worden vervolgens samengeweven om koolstofvezeldoek te maken. Er zijn verschillende soorten weefsels voor koolstofvezel:

Plain Weave: Ook bekend als Two-Way Standard Top/Down is zeer gemakkelijk te hanteren vanwege het strakke weefsel.

Twill: Diagonaal patroon van over-over en onder-onder Het is het bekendste koolstofvezelpatroon en biedt een lossere vorm dan normale ontwerpen, waardoor het meer geschikt is voor complexere vormen.

Satijn: Satijn heeft een baksteenachtige gelijkenis die afkomstig is van getallen die groter zijn dan (meestal vier of acht) tot minder dan één. Dit patroon is niet het gemakkelijkste om mee te werken, maar werkt het beste met complexe rondingen.

Unidirectioneel: Zoals de naam al doet vermoeden, zijn alle garens unidirectioneel. Er is geen weefsel, meestal wordt draad gebruikt om het bij elkaar te houden, maar dit verandert niets aan de structuur van de koolstofvezel. Het beste voor mallen die slechts in één as worden belast

Hoe wordt koolstofvezel gemaakt?

Elke koolstofvezelfabrikant heeft zijn eigen methode om het materiaal te maken om het sterkte of esthetische verkoopkenmerken te geven. Gewoonlijk zijn alle koolstofvezels echter afkomstig van organische polymeren, dit zijn moleculaire ketens van koolstofatomen die bij elkaar worden gehouden.

Het fabricageproces van PAN (polyacrylonitril) is goed voor ongeveer 90 procent van alle koolstofvezelproductie en is verdeeld in vijf stappen:

Polyacrylonitril wordt gemengd met andere items en tot vezels gesponnen, die vervolgens worden uitgerekt en gereinigd.

chemicaliën worden vervolgens toegevoegd om te stabiliseren

Door warmte toe te voegen, helpen hoge temperaturen bij het vormen van stevig gebonden koolstofkristallen.

Vezels worden geoxideerd om de hechtingseigenschappen te verbeteren.

Ten slotte worden de strengen gecoat en tot draden van verschillende grootte gewikkeld. Voordat koolstofvezel een composiet wordt, wordt een polymeer toegevoegd en worden de draden en het polymeer aan elkaar gehecht door hitte, druk of vacuüm om de composiet te vormen.

Zoals bij elk fabricageproces, creëren de gebruikte materialen specifieke kwaliteiten en effecten in koolstofvezel, waardoor verschillen in sortering en toepassing mogelijk zijn.

Wat zijn de voordelen van koolstofvezel?

Koolstofvezel staat bekend om zijn lichte gewicht en hoge sterkte, waardoor het een ideaal geavanceerd composietmateriaal is in de scheepvaart-, auto- en ruimtevaartindustrie. De belangrijkste voordelen zijn:

Uitstekende verhouding tussen sterkte en gewicht

hoge hittebestendigheid

Hoge chemische/corrosiebestendigheid (indien gebruikt met de juiste hars)

Extreem flexibel voor een breed scala aan toepassingen

uitstekende vermoeiingseigenschappen

Geschikt voor verschillende materialen

elektrische en thermische geleidbaarheid

Heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt

Wat zijn de nadelen van koolstofvezel?

Ondanks de vele voordelen is koolstofvezel nog een relatief nieuw composietmateriaal, maar het heeft ook enkele nadelen:

Duur in vergelijking met andere composietmaterialen

De productie is arbeidsintensiever

Momenteel niet recyclebaar, koolstofvezel wordt vaak gebruikt in plaats van staal of aluminium, die beide recyclebare materialen zijn

Zal barsten/verbrijzelen wanneer het zijn capaciteit overschrijdt

Als het beschadigd is, moet het worden vervangen, niet gerepareerd zoals metalen constructies