Vezels / Weefsels / Core materiaal

Weefsels voor composieten

movie by Kyle.Engineers at Youtube

Voor het maken van steunkappen en composiet materialen, borden en laminaten, het repareren / produceren van boten, auto's en zelfs in de luchtvaart.

In de maakindustrie en voor de doe-het-zelver zijn weefsels een onmisbaar product. Weefsels versterken harsen aanzienlijk en stellen de gebruiker in staat van alles te maken en te repareren.

Weefsels en harsen samen noemen we composieten. Ze worden vooral gebruikt in het lamineerproces waarbij om en om weefsel en hars wordt opgelegd / aangebracht totdat een plaat of voorwerp of wand van gewenste dikte en sterkte verkregen wordt.

Composieten worden voor oneindig veel toepassingen gebruikt op kleine schaal of in serie productie,  zoals het maken of repareren van:

• vijvers
• zwembaden
• douchewanden, douchebakken en ligbaden
• auto's
• boten
• luchtvaartonderdelen
• fietsen
• rackets en hockeysticks
• surfboards

en verder alles dat stevig en soms toch een beetje flexibel moet zijn of een hoge slagvastheid moet hebben.

De keuze is reuze…

Materialen

Er zijn veel producten waar weefsels van gemaakt kunnen worden. Deze lopen van biologische producten (katoen en flax) tot zeer kunstmatige producten.

Hoewel het weefsel in geval van flax of katoen biologisch is, wil dat natuurlijk niet zeggen dat het eindproduct omgeven door een niet biologisch hars ook biologisch is.

Om alles overzichtelijk te houden bieden wij de drie meest gebruikte producten aan:

• Glasvezel
• Koolstofvezel ook wel carbonvezel genoemd
• Aramidevezel

Glasvezel

Glasvezel is relatief goedkoop, sterk en is “buigzamer” dan koolstof. Hierdoor kan glasvezel goed gebogen worden onder kracht zonder te breken. Dit materiaal wordt vooral in industriële producten gebruikt.

Glasvezel geleid geen / slecht stroom en warmte en oefent geen invloed uit op elektromagnetische velden. Daarom wordt glasvezel veel in en rondom elektronische producten en antennes gebruikt.

Glasvezel is goed bestand tegen hoge temperaturen maar kan wel smelten.

Glasvezel is goed bestand tegen chemicaliën en zuren. Voor verwerking in beton met hoge vereisten in de bouw zijn speciale gecoate glasvezels nodig, die wij vooralsnog niet aanbieden via de webshop.

Glasvezels zijn goed bestand tegen UV.

Glasvezel is in principe schadelijker dan koolstof omdat de stof bij verwerken (zagen en boren etc) in principe microscopische glassplinters bevat. Dit is vooral slecht bij inademen en kan ook de huid irriteren door kleine sneetjes. Wij adviseren daarom altijd mondkapjes en handschoenen te gebruiken. Sowieso is een mondkapje met organisch filter verstandig wanneer er al een hars is verwerkt in het weefsel (dus wanneer u het composiet gaat bewerken).

Koolstofvezel / Carbonvezel

Koolstofvezel is sterker en lichter dan glasvezel, maar is ook stijver en heeft dus onder bepaalde stress toch een lager breekpunt dan glasvezel. De hogere stijfheid betekend ook dat wanneer het product breekt, dit al bij kleinere verbuigingen gebeurd dan bij glas of aramide. Het product is dus sterker maar brozer (vergelijk een porseleinen beker met een plastic bekertje)

Koolstofvezel heeft vaak ook een esthetische voorsprong op glasvezel. Dit materiaal wordt vooral in consumenten producten gebruikt.

Koolstof is een goede elektrische geleider. Dit maakt koolstof ook vatbaar voor elektrische / galvanische corrosie.

Koolstof is goed bestand tegen hoge temperaturen en smelt niet.

Koolstofvezels zijn ook goed bestand tegen UV

Koolstofvezel is relatief ongevaarlijk, maar ook hier raden we aan om een mondkapje te gebruiken bij het bewerken (schuren, zagen, boren etc). Sowieso is een mondkapje met organisch filter verstandig wanneer er al een hars is verwerkt in het weefsel (dus wanneer u het composiet gaat bewerken).

Aramidevezel

De bekendste productnaam voor aramide is Kevlar dat gebruikt wordt in kogelwerende vesten.

Aramide is per gram het sterkste product. Aramidevezels hebben ook de laagste dichtheid. Een voorwerp van glas of koolstof kan men dus in principe ook maken van Aramide, maar dan dunner en lichter met behoud van kracht.

De drukkracht van aramide is juiste vele malen kleiner dan die van glasvezels en koolstofvezels. Dit maakt aramide minder geschikt voor toepassingen waar druk op het systeem kan komen.

Aramide is “stijver” dan glas maar “flexibeler” dan koolstof.

Aramide is niet elektrisch geleidend.

Aramide neemt wel water op en moet gecoat worden als dit niet gewenst is. Daarnaast is de hechting van harsen op aramide niet ideaal. Dit maakt het noodzakelijk om boten of bootdelen gemaakt van aramide goed te controleren op schade, zodat geen water kan penetreren.

Aramide is goed bestand tegen hoge temperaturen en smelt niet.

Aramidevezels degraderen onder UV en kunnen ook slecht tegen zuren en bases en hyperchloride (bleek) en peroxide.

Aramidevezels zijn goed slijtvast, zo zeer zelfs dat aparte scharen nodig zijn om deze te knippen.

Hier een informatief en leuk filmpje over de voor en nadelen van deze 3 materialen: https://www.youtube.com/watch?v=KHXVf0SaJpA

Weefsels

Naast de invloed van het materiaal op de mat, bepaald ook de manier van weven en de dikte, de dichtheid en het aantal lagen hoe een mat zich gedraagt.

Ook hier hebben we omwille van het overzicht een keuze gemaakt voor de meest gebruikte methodes.Deze weefsels en legsels bieden wij aan in  glas, koolstof en aramide.

• Normaal weefsel, ook wel vierkant geweven.
• Keper weefsel
• Biaxiaal weefsel
• Legsel en sluiers / viels

Vierkant weefsel

Dit 1-laagse weefsel is de meest bekende manier van weven, waarbij de inslagdraad onder en over elke scheerlijn loopt. Dit geeft dichte weefsels met relatief grote stijfheid en kracht. Deze weefsels zijn lastiger te draperen / in vorm te brengen dan keperweefsels van het zelfde materiaal.

Keper weefsel

Dit 1-laagse weefsel is een losser weefsel dan de normale variant. Hier gaat de inslagdraad onder 2 of meer scheerlijnen en dan weer over 2 of meer lijnen etc. Van een afstand lijkt zo’n weef op parallelle diagonale lijnen. Deze weef valt losser en is beter in een vorm te leggen dan een normaal weefsel en heeft zeker met koolstof ook een esthetische uitstraling. Deze weef ziet men dan ook vaak terug in afwerklagen.

Biaxiaal weefsel

Dit zijn in principe matten van strengen die in 1 richting lopen. Deze matten bestaan uit 2 lagen waarbij de lagen onderling in een bepaalde hoek liggen. Meestal 90 ^o tov elkaar (bijvoorbeeld +45 en -45^o). Omdat de lagen uit strengen bestaan zijn ze enorm sterk in de richting / parallel aan die strengen. Een biaxiaal weefsel is dus heel sterk in de richting van elke laag. Triaxiale weefsels bestaan uit drie lagen met onderling verschillende hoeken van strengen en zijn dus sterk in drie richtingen.

Legsels

Dit zijn geen weefsels maar matten van gekapte lange vezels (van bijvoorbeeld 5 cm) die kris kras over elkaar heen zijn gestrooid. De vezels zijn vaak aan elkaar geplakt door een polyester poeder. Dit poeder lost op in polyester giethars waardoor een goede opname van de mat in het hars mogelijk is. Omdat de polyester poeder niet oplost in andere harsen dan polyester en vinylester, wordt dit product vooral voor polyester gebruikt en niet voor epoxy, poly urethaan of acrylhars.

Proces

Naast de materialen en de weefsels is er nog een derde factor van invloed op het proces en het eindproduct. Dit is de manier waarop de matten en hars verwerkt worden.

Lamineren

De meest voorkomende manier is lamineren met de hand tegen een ondergrond of in een daarvoor gemaakte positieve mal (ook wel plug genoemd).

Vacuüm bagging of vacuüm ondersteund lamineren

Om een laminaat nog sterker te maken wordt na lamineren soms een vacuüm zak om het geheel aangebracht. Door het trekken van vacuüm dringt de hars dieper en completer de matstructuur in.

Dit geeft vaak sterkere en dunnere eindresultaten.

Infusie

Hiebij wordt het model of de mal belegd met de gewenste matten en weefsels. Vervolgens wordt er een vacuüm zak om het model heen aangebracht. Daarna wordt door middel van vacuüm een gemengd hars uit een vat gezogen in de zak waar deze door het hele weefsel heen getrokken wordt.

Dit proces vereist secuur werk en is niet altijd toepasbaar, maar geeft wel mooie dunne sterke resultaten.

RTM

Bij RTM wordt er een 2 of meerdelige negative mal gemaakt, die meerdere malen te gebruiken is. Deze wordt belegd wordt met weefsels of matten. Vervolgens wordt de mal gesloten en wordt hars erin gespoten (meestal niet onder vacuum). De mal wordt vaak verwarmd tot de ideale verwerkingstemperatuur van de hars.

Dit is een goede manier voor kleine producties van relatief vlakke of simpele vormen zonder ondersnijdingen.

Harsen

De genoemde matten en legsels moeten ook nog samengevoegd worden met een hars. De meest gebruikte harsen hiervoor zijn polyesters, vinylesters en epoxies. Acrylhars wordt meestal met glasvezel triaxiaal matten en c-veil gecombineerd.

De weefsels en matten van glas, koolstof en aramide worden vaak door de fabrikant met een primer bewerkt (gegrond) om hechting met de hars die je er mee gaat verwerken te verbeteren.

Glasvezel is relatief goedkoop en wordt daarom vaak met polyester gecomibneerd. Polyester is een relatief goedkoop hars. Vandaar dat glasvezel vaak gegrond is voor alle harsen inclusief polyester.

Carbonvezel is vaak duurder en wordt daarom hoofdzakelijk gebruikt met het duurdere epoxy of soms vinylester. Vandaar dat koolstof / carbon matten vooral gegrond zijn voor goede hechting met deze harsen en minder met polyester.

Carbonvezel en polyester wordt wel eens voor kleine projecten gebruikt waar de kosten laag moeten zijn, maar toch een bepaalde uitstraling gewenst is en waar geen echte kracht op het eindproduct komt. Voorbeelden hiervan zijn spoilers, spiegelomlijstingen en kaders.

Hulp

Er zijn veel meer processen en varianten op bovenstaande processen, maar dit is de basis.

Elk project kunt u bekijken welk materiaal, weefsel en proces u interessanter vindt. Hiervoor staan inmiddels ook heel veel voorbeelden in google en youtube.

Uiteraard helpen we u ook graag verder!