Sterkte en Stijfheid

Composieten hebben een hoge sterkte door het gebruik van de versterkingsvezels. De sterkte van klassieke constructiematerialen zoals staal en hout kan door composieten zelfs gemakkelijk worden overtroffen! Ook binnen het gebruik van verschillende versterkingsvezels, zoals glasvezels, koolstof of aramide, zijn er optimalisaties te maken in de sterkte en stijfheid. Het lage gewicht van composieten is ook vaak een elementaire factor. Door de combinatie van lichte vezels met een kunststof zijn de dichtheden van composieten gemiddels 5x lager dan bijvoorbeeld staal. 

 

Treksterkte

 

Composieten hebben een hoge sterkte door het gebruik van de versterkingsvezels. Zo heeft een glasweefsel versterkt polyesterlaminaat een sterkte die hoger is dan constructiestaal. Met een gerichte versterkingsvorm of met een nog sterkere vezel zoals een koolstofvezel kunnen nog veel hogere sterktes bereikt worden. De grafiek hiernaast geeft richtwaarden voor de treksterkte die behaald kan worden met verschillende composieten.

 
Stijfheid

 

De hoge stijfheid van composiet-constructies wordt vooral bereikt door het gebruiken van de vormgevingsvrijheid van het materiaal. Construeren met composieten begint al met het construeren van het materiaal zelf: Door het optimaal vormgeven van de constructie, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een sandwichopbouw, door het aanbrengen van ribben of extra flenzen kan een enorme stijfheid gerealiseerd worden. De grafiek hiernaast geeft een vergelijking van de stijfheid van enkele materialen.

Specifieke sterkte

 

De bovenstaande sterkte- en stijfheidseigenschappen worden bij composieten al bij een laag gewicht gerealiseerd; de dichtheid van composieten is relatief laag. Zeker bij constructies waar het gewicht belangrijk is wordt vaak de specifieke sterkte van materialen vergeleken. Hiernaast een overzicht van composieten ten opzichte van conventionele materialen en hun specifieke sterktes.

Thermische uitzetting (ppm)

 

Bij opwarming of afkoeling van constructie-onderdelen ontstaan vervormingen als gevolg van thermische uitzetting en - krimp. In het algemeen hebben kunststoffen een vrij hoge thermische uitzettingscoefficient. In composieten zorgen de vezelversterkingen er echter voor dat deze netto van het samengestelde materiaal veel lager is. Sterker nog: aramide- en koolstofvezels hebben een negatieve uitzettingscoefficient waardoor de thermische uitzetting van de producten hiervan relatief laag is. Hiernaast een overzicht.