Historisch overzicht van composieten

Composietmaterialen komen we overal in de natuur tegen. Een voortreffelijk voorbeeld ervan is hout, zoals dit is opgebouwd uit celluloseketens in een lignine matrix. De bundels celluloseketens vormen de celwanden, die langgerekt in de lengterichting van het hout liggen. De amorfe lignine houdt de cellen bij elkaar. Een andere natuurlijke composiet is been, dat zijn goede belastbaarheid onder meer ontleent aan zijn vezelachtige structuur.

 

De mens maakt composietmaterialen sedert hij de wanden van zijn uit takken gevlochten hut dichtsmeerde met leem. Het gebruik van stenen in de vorm van gedroogde mengsels van stro en leem was in de oudheid wijd verspreid: zowel bij Chinezen als Egyptenaren en Israëlieten. De functie van het stro was tweeledig: waterafvoer, om tot in de kern te drogen, en versterking, om ook bij scheurvorming voor verband te zorgen. De Egyptenaren lijmden fineerlagen op elkaar om de sterkte van het hout te verhogen en de mogelijkheid van zwellen en krimpen tegen te gaan. Er is een vondst bekend uit ca. 1500 v. Chr. In het graf van Toetanchamon (ca. 1350 v. Chr.) zijn composietbogen gevonden, die waren opgebouwd uit op elkaar gelijmde dierlijke pezen en houtlagen.

 

De geschiedenis van de composieten is echter vrij recent. Het kunststoftijdperk laat men aanvangen in 1868, toen John Wesley Hyatt in de VS het celluloid ontwikkelde. Het beginpunt van de composieten ligt in 1907. In dat jaar vroeg Leo H. Baekeland, een beroemde uitvinder van Belgische origine, in de VS patent aan op een proces, waarbij de reeds bekende reactie van phenol en formaldehyde zodanig werd beheerst, dat op een gewenst ogenblik een versterkingsmateriaal, zoals zaagsel, weefsel, papier of ander vezelmateriaal, kon worden toegevoegd, en na het harden een zeer bruikbaar isolatiemateriaal werd verkregen. In 1909 werd het patent verleend, in 1922 de merknaam bakelite geïntroduceerd. In 1913 vroeg Daniel J. O’Connor een Amerikaans patent aan - dat in 1918 pas werd verleend - voor de vervaardiging van het zogenoemde formica. Het vervaardigingsproces bestaat uit het wikkelen van papier, dat tijdens het wikkelen wordt gedrenkt in hars; de niet-geharde buis wordt doorgesneden, vlak gedrukt en tijdens het persen uitgehard tot een vlakke plaat. In eerste instantie werd formica gebruikt ter vervanging van mica voor elektrische isolatiedoeleinden (for mica).

 

In de werktuigbouw werden in het begin van de dertiger jaren tandwielen, vervaardigd uit met linnen of katoen versterkte phenolhars (celleron), in grote aantallen gebruikt voor de overbrenging van krukas naar nokkenas in automobielmotoren. Deze werkten veel geruislozer dan de tot dan toegepaste metalen tandwielen. Van oudere datum is de weefselversterking van rubber. In 1845-46 ontwikkelde en patenteerde de Schot R.W. Thomson een luchtband voor rijtuigen, zonder veel commercieel succes. In 1887 vond John Boyd Dunlop, eveneens een Schot, de luchtband opnieuw uit, verbeterde deze en verkreeg er in 1888 octrooi op. In datzelfde jaar werd de eerste luchtbandenfabriek gesticht. Deze banden waren voor rijwielen bestemd.

 

De exponentiële groei van het gebruik van composieten begon in 1940. Voor het beschermen van radarantennes in militaire vliegtuigen werden "radar domes" (afgekort tot radomes) ontwikkeld uit onverzadigde polyester versterkt met glasvezel. Deze koepels bleken bestand tegen de aërodynamische belasting en extreme weersinvloeden, én, - daar ging het om, - ze waren doorlaatbaar voor radiostraling. In 1944 vloog het eerste vliegtuig (een BT-15) met een vezelversterkte kunststof romp.

 

Na de tweede wereldoorlog werden de glascomposieten in de burgermaatschappij geïntroduceerd. De toepassing ervan bleef stijgen: boten, automobielen, vrachtwagens, bussen, opslagvaten, materialen in de elektroindustrie, pijpleidingen, drukvaten. En niet te vergeten in de sport sector: polsstokken, vishengels, ski’s, zeilboten en motorboten, zeilplanken, hockeysticks, tennisrackets, enz. Tegelijkertijd breidde het aantal materialen, waarvan composieten kunnen worden vervaardigd, zich gestaag uit. Naast glasvezel noemen we hier de koolstofvezel en de aramidevezel. Een van de belangrijkste thermoharders naast polyester is epoxyhars.

Om deze website optimaal te laten functioneren gebruiken wij cookies. Voor meer informatie zie ons cookiebeleid.