Kan koolstofvezel roesten?
Koolstofvezel is chemisch stabiel, corrosiebestendig en roest niet. Daarom werkt het goed in ruwe omgevingen. Maar sterke oxidatiemiddelen, zoals waterstofperoxide of zwavelzuur, kunnen dit beïnvloeden.
Op dezelfde manier is epoxyhars inert en zal niet roesten of corroderen. Het is wel gevoelig voor zonlicht. Bedek koolstofvezelcomposieten daarom met een UV-bestendige afwerking om langdurige schade door zonlicht te voorkomen.
Het is vermeldenswaard dat koolstofvezelcomposieten galvanische corrosie kunnen veroorzaken wanneer ze in contact komen met sommige metalen. Hoewel dit op de korte termijn niet tot duidelijke oppervlaktecorrosie zal leiden, stapelen de corrosieproducten zich op en leiden ze na verloop van tijd tot schade. Gelukkig zijn hiervoor specifieke omstandigheden nodig en bieden sommige coatings bescherming.
Kan 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, zijn van invloed op de duurzaamheid.
Er kunnen bijvoorbeeld gaten ontstaan en de kans is groter dat er barsten ontstaan als de fabrikant de hars ongelijkmatig aanbrengt of niet genoeg gebruikt. Na verloop van tijd kunnen deze kleine scheurtjes zich uitbreiden totdat ze breken. Zelfs kleine gevolgen kunnen uiteindelijk tot mislukking leiden.
De oriëntatie van de vezels en de vezellagen heeft ook een significant effect op de weerstand tegen vermoeidheid. Net als het soort kracht dat u toepast. Compressie-, schuif- en trekkrachten veroorzaken verschillende soorten storingen.
De geweven vezel in een lay-out van 0 graden heeft minder torsiesterkte dan bijvoorbeeld bij 45 graden. Het kan dus breken als je het verdraait.
Het komt erop neer dat als je voor een bepaald onderdeel onder de belastingsdrempel blijft, het niet gemakkelijk kapot gaat.
Houd er ook rekening mee dat het moeilijk is om tekenen van schade te detecteren die wijzen op een dreigend defect. En in tegenstelling tot andere materialen die buigen of knikken, kan koolstofvezel op spectaculaire wijze kapot gaan en uiteenspatten wanneer het faalt.
VERWANT: Wat is gesmede koolstofvezel? De ultieme gids voor gesmede composieten
Hebben weersomstandigheden invloed op de duurzaamheid van koolstofvezel?
Koolstofvezel heeft een lage thermische uitzetting. De vorm, het oppervlak, het volume of de dichtheid veranderen dus niet veel als reactie op temperatuurveranderingen. Dat betekent niet dat het op de lange termijn immuun is voor de gevolgen van het weer. Uit onderzoek is gebleken dat combinaties van weersomstandigheden in verschillende omgevingen verschillende effecten kunnen hebben op koolstofvezel.
Vries-dooicycli
De Civil Engineering Research Foundation heeft vries-dooicycli geïdentificeerd als een mogelijke bedreiging voor de duurzaamheid van koolstofvezels. Bovendien ontdekten ze dat vries-dooi-omstandigheden koolstofvezelversterkt beton meer aantasten in zout water.
Het is niet noodzakelijkerwijs de koolstofvezel die zijn integriteit verliest, maar eerder de vorming van microscheuren in de matrix en het loskomen van de vezel/matrix. En de effecten zijn deels te wijten aan het feit dat de structurele lijm niet zo geavanceerd is als andere toepassingen van koolstofvezels.
Ten slotte bleek uit een ander onderzoek dat koolstofvezelversterkt beton, ondanks deze effecten, duurzamer is dan standaardbeton.
Hygrothermische veroudering
Hygrothermische veroudering kan bij sommige toepassingen een impact hebben op de duurzaamheid van koolstofvezel, maar bij andere niet.
Wat is hygrothermische veroudering? Hygrothermische veroudering verwijst naar een combinatie van warmte en vocht en welk effect dit heeft op een structuur.
Langdurige blootstelling aan hitte en vocht heeft mogelijk weinig effect op de buigsterkte van koolstofvezel. Maar onder langdurige belasting en in aanwezigheid van zout water neemt de treksterkte af tussen 7% en 12%.
Nat-droogcycli
Eén onderzoek toont aan dat nat-droogcycli een aanzienlijk negatief effect kunnen hebben op de treksterkte. Na 4000 nat-droogcycli neemt de faalkans aanzienlijk toe.
Het heeft daarentegen een beperkte invloed op de vervorming van koolstofvezel.
UV-blootstelling en condensatie
UV-straling en condensatie werken synergetisch en veroorzaken erosie van de epoxymatrix, maar hebben geen invloed op de koolstofvezel. De epoxy-erosie kan uiteindelijk de treksterkte met wel 29% verminderen en tot minder duurzaamheid leiden.
Zoals gezegd zal een UV-bestendige afwerking koolstofvezelcomposieten helpen beschermen.
Over het algemeen hebben de weersomstandigheden invloed op koolstofvezel. Maar de effecten zijn afhankelijk van hoe je het gebruikt. Weersomstandigheden hebben bijvoorbeeld een grotere impact op gebouwen met koolstofvezel dan op een koolstoffietsframe.
Kan koolstofvezel hitte weerstaan?
Koolstofvezels zijn bestand tegen hitte. Maar koolstofvezel wordt meestal gebruikt in een matrix zoals beton, plastic of epoxy, wat de hittetolerantie ervan kan beperken. Met andere woorden: de matrix speelt een belangrijker rol bij de vraag of een koolstofvezelonderdeel hitte kan weerstaan dan de vezel alleen.
Sommige epoxy's zijn bijvoorbeeld bestand tegen temperaturen tot 100 graden (212 ℉), terwijl met koolstofvezel versterkte koolstofmatrixcomposiet temperaturen boven 2000 graden (3632 ℉) kunnen verdragen.
Is koolstofvezel kogelvrij?
In theorie zou koolstofvezel een kogel kunnen tegenhouden, maar Kevlar® of andere aramidevezels hebben meer flexibiliteit en slagvastheid. Bovendien is Kevlar® een kosteneffectievere optie voor kogelvrij pantser.
Koolstofvezel biedt wel een hoog niveau van bescherming tegen sommige voorwerpen. Je zult vaak zien dat autocoureurs het gebruiken ter bescherming, omdat het de impact 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 koolstofvezelcomposiet beschermt tegen kogels.
Koolstofnanobuisjes zijn echter wel bestand tegen kogels. Nanobuisjes bestaan uit koolstofatomen die in zich herhalende zeshoekige patronen zijn gebonden om een holle cilinder te creëren. Deze nanobuisjes kunnen de energie van ballistische raketten beter absorberen dan koolstofvezel en, in sommige gevallen, zelfs Kevlar®.
In zijn meest basale vorm is koolstofvezel koolstofgrafiet, dat vrijwel eeuwig meegaat. Het materiaal is doorgaans niet foto-afbreekbaar of biologisch afbreekbaar. Sommige factoren beïnvloeden echter de duurzaamheid ervan, zoals de matrix. Bovendien kunnen het intensieve gebruik van composieten en omgevingsfactoren de duurzaamheid en potentiële toepassingen ervan beïnvloeden. Over het algemeen verwachten wetenschappers dat koolstofvezelonderdelen meer dan 50 jaar meegaan.
