Dichtheid en vezelgehalte
De meest opvallende eigenschap van CFRP is zijn buitengewone stabiliteit, die vergelijkbaar is met staal, maar tegelijkertijd licht is. De oorzaak is de lage dichtheid van CFRP, die ongeveer 1,5 gram per kubieke centimeter is. Staal begint bij dichtheden vanaf 7,8 gram per kubieke centimeter.
Een ander doorslaggevend aspect voor de sterkte en veerkracht van CFRP is het relatief hoge vezelgehalte van de componenten en werkstukken, dat gemiddeld zestig procent bedraagt. Dit betekent dat het beduidend hoger is dan het vezelgehalte in de structuur van glasvezelplastic of GVK.
Matrix- en vezelrichting
Bij verwerking met epoxyhars wordt CFRP of koolstof opgebouwd in een stabiliserende structuur, een speciale matrix. Deze onderling "vasthoudende" vergrendeling maakt het materiaal bijzonder resistent tegen de effecten van trek- of torsiekrachten.
Om op de kracht in alle richtingen stabiliteit te bereiken, worden de gestructureerde vezelmatten afwisselend over en in de lengte in de epoxyhars gelamineerd. Op deze manier kan de maximale stabiliteit van de matrix werken in de lengterichting van de korrel door het hele werkstuk of onderdeel heen.
Handmatige en industriële productie
Voor kleine series en losse stukken komt de productie overeen met die van glasvezel en wordt met de hand gelamineerd. Bij industriële productie kunnen ook de eigenschappen van CFRP worden beïnvloed.
Een gebruikelijk proces werkt met druk en vervolgens “bakken” bij temperaturen tot 900 graden Celsius. Bij dit fabricageproces worden de koolstofvezels in de matrixstructuur van de ondersteunende hars, vaak fenolhars, geperst. Tijdens de daaropvolgende pyrolyse wordt op hoge temperatuur stikstof aan het materiaal toegevoegd.
Door dit proces ontstaat eerst een poreuze structuur die bij elke herhaling van de pyrolyse strakker wordt afgesloten. De matrix versterkt zichzelf zonder enige gewichtstoename. In de laatste fase zit er geen lucht meer in het materiaal en is CFRP vast.
tips en trucs
Zorg er bij het kiezen van de hars voor uw eigen laminering van CFRP voor dat de matrixdragende structuur van de hars overeenkomt met de koolstofvezels en de hechting mogelijk maakt, wat cruciaal is voor de stabiliteit.
