Koolstof en andere vezelsterkte composieten.

Koolstof en andere vezelsterkte composieten.

• Composieten zijn een mengsel van twee materialen. De vezelsterkte composieten bestaan uit dunne lange vezels die de sterkte en stijfheid van het materiaal bepalen en een drager die de vezels aan elkaar lijmt in de gewenste vorm.
• Koolstofcomposieten bestaan uit verschillende soorten koolstofvezels die onderling verbonden zijn door een thermohardende kunststof drager. Meestal is dit epoxy, soms polyester. In opkomst is koolstofvezel met thermoplastische kunststof als drager, waardoor het productieproces aanzienlijk vereenvoudigd wordt.
• Koolstofvezels zijn wat zuivere eigenschappen betreft zowel qua sterkte als stijfheid superieur aan staal en aluminium. Bij gelijk gewicht en dezelfde buitendiameter zal een buis uit een koolstofcomposiet theoretische 7 keer zo stijf en sterk zijn als een stalen buis. Koolstofkomposieten hebben een aantal nadelen waardoor deze hoge waarden niet gehaald worden.
• De koolstofvezels zijn alleen op trek te belasten. Daardoor moeten de vezels in meerdere richtingen gelegd worden om toch een in alle richtingen voldoende sterke constructie te krijgen. De epoxy heeft ook massa maar draagt niet bij aan de sterkte en stijfheid. Koolstofvezels kunnen niet plastisch vervormen maar breken abrupt wanneer ze te zwaar belast worden. Omdat deze brosse breuk veel gevaarlijker is dan plastische vervorming, worden bij frames van koolstofcomposiet grotere veiligheidsmarges ingebouwd.
• Hoewel koolstofcomposieten qua sterkte en stijfheid superieur zijn aan de metalen, zal de toepassing op grote schaal voorlopig nog wel op zich laten wachten. Het materiaal is duur en frames zijn lastig via massafabricage te produceren. Frames met buizen uit koolstofcomposieten en aluminium lugs zijn wat dat betreft gunstiger en gemakkelijker te produceren dan de frames die geheel uit koolstofcomposiet gemaakt worden.
• Door de ontwerpvrijheid die constructeurs hebben met koolstofvezels, kunnen frames die geheel uit koolstofcomposiet gemaakt zijn wel zo gevormd worden dat ze een minimale luchtweerstand hebben.
• Naast koolstof worden ook glas en aramide als vezelmateriaal gebruikt. Glas zou wel sterk genoeg zijn als constructiemateriaal maar heeft een veel lagere stijfheid waardoor het niet wordt toegepast als framemateriaal. De eigenschappen van de vezels kunnen sterk verschillen per merk.
• Aramidevezels hebben een hogere sterkte en lagere stijfheid dan koolstofvezels. Daarom worden ze in combinatie gebruikt met koolstofvezels. De koolstofvezels zorgen vooral voor de stijfheid terwijl de aramidevezels vooral de stootbelasting opvangen.