Metaal versus CFR Thermoplast buizen

Metalen buizen zijn veel toegepaste producten in de verschillende markten voor technische produkten. De meest voorkomende metalen die voor de produktie van buizen worden gebruikt, zijn staal en aluminium. Deze metalen hebben een kristallijne structuur en door toevoeging van andere elementen (legeringselementen) kan de kristallijne structuur worden gewijzigd om andere gewenste (en soms ongewenste) eigenschappen te verkrijgen. Om bijvoorbeeld staal (een combinatie van ijzer en koolstof) tegen corrosie te beschermen, kan men chroom en nikkel toevoegen om inox of roestvast staal te maken. Het staal wordt (relatief) veilig tegen corrosie, maar is ook moeilijker te bewerken.

Ook aluminium, dat in zuivere vorm relatief zacht is, wordt voor vele toepassingen gemengd met andere elementen zoals bijvoorbeeld silicium en magnesium. De elementen gecombineerd met een specifieke thermische behandeling, resulteren in een sterker en harder materiaal vergeleken met zuiver aluminium.

In feite kun je het legeren van metalen  om een sterker metaal te maken vergelijken met het toevoegen van vezels aan polymeren (om composietmateriaal te maken). De vezels dienen voornamelijk om het polymeer te versterken en het type vezel biedt de mogelijkheid om de treksterkte en de E-modulus (stijfheid) te verhogen. Ik zal in de rest van deze blog focussen op de toepassing van thermoplasten als polymeer en de specifieke voordelen met betrekking tot de thermoplast (lees meer in mijn blog over CFR Thermoplastics).

Metalen buizen hebben een veel langere historie dan CFR thermoplast buizen en zijn daardoor bekender en vaker toegepast door engineers. Op basis van mijn eigen opleiding en werk in de aluminium-, koper- en loodindustrie, wordt metaal gezien als het typisch (en soms enige) technische materiaal. De lucht- en ruimtevaartindustrie heeft echter de ontwikkeling van composietmateriaal in het algemeen en van thermoplast composieten in het bijzonder gestimuleerd. In feite heb ik  dezelfde soort transitie van staal naar aluminium meegemaakt (in de tijd dat ik bij Alcoa begon te werken) zoals we momenteel zien in de verschuiving van metaal naar thermoplast composieten (met name voor de veeleisende toepassingen).

Kort samengevat geef ik hier de belangrijke eigenschappen en voordelen weer (zie ook carbon buis of glasvezel buis):

• Gewicht en sterkte / stijfheid: Het CFR thermoplast materiaal is minstens 4 keer lichter dan staal en ongeveer 30% lichter dan aluminium. Door het optimaliseren van je ontwerp op sterkte of stijfheid, is de gewichtsbesparing waarschijnlijk nog groter. De sterkte en stijfheid hangt af van het vezeltype, maar over het algemeen overtreft de sterkte/stijfheid van staal en aluminium.

• Corrosie- en chemische bestendigheid: Zeer waardevolle eigenschap van thermoplasten die directe kostenbesparingen oplevert en de onderhoudskosten beperkt. Vooral in een agressieve omgeving of in contact met bepaalde chemicaliën, functioneren ​​CFR Thermoplast buizen zonder speciale (oppervlakte) behandeling levenslang.

• Breuktaaiheid en vermoeiingsweerstand: CFR Thermoplast materialen hebben een hoge taaiheid en een uitstekende weerstand tegen vermoeiing (ook vergeleken met thermoharde composietmaterialen). Met andere woorden, het is beter bestand tegen wisselende en cyclische belastingen dan (de meeste) metalen.

• Botsingsenergieabsorptie: veiligheid in voertuigen wordt steeds belangrijker en in het geval een botsing of aanrijding niet kan worden voorkomen, is het energieabsorptievermogen bij een botsing cruciaal. CFR Thermoplast materiaal met laagopbouw (laminatie) heeft dat vermogen en overtreft de gewone metalen. Bij een botsing wordt de energie geabsorbeerd door de grote hoeveelheid arbeid die nodig is om de lagen van het vezelversterkte thermoplast materiaal te kunnen scheiden.

Met andere woorden, er zijn veel redenen om thermoplast materiaal te overwegen op basis van de genoemde eigenschappen en meer: ​​het materiaal kan gemakkelijk worden gerecycled en ons productieproces is schoon met toepassing van hernieuwbare energie!

Dus ga voor CFR thermoplast buizen en neem contact met ons op!

Geschreven door Theo Mimpen (maart 2021)