Geschiedenis van composieten

Wanneer twee of meer verschillende materialen worden gecombineerd, is het resultaat een composiet. Het eerste gebruik van composieten dateert uit 1500 voor Christus. toen vroege Egyptenaren en Mesopotamische kolonisten een mengsel van modder en stro gebruikten om sterke en duurzame gebouwen te maken. Stro bleef versterking bieden aan oude samengestelde producten, waaronder aardewerk en boten.

Later, in 1200 AD, vonden de Mongolen de eerste composietboog uit. Met een combinatie van hout, bot en "dierlijke lijm" werden bogen geperst en omwikkeld met berkenschors. Deze bogen waren krachtig en nauwkeurig. Samengestelde Mongoolse bogen hebben bijgedragen aan de militaire dominantie van Genghis Khan. 

Geboorte van de "Plastics Era"

Het moderne tijdperk van composieten begon toen wetenschappers kunststoffen ontwikkelden. Tot die tijd waren natuurlijke harsen afkomstig van planten en dieren de enige bron van lijmen en bindmiddelen. In de vroege jaren 1900 werden kunststoffen zoals vinyl, polystyreen, fenol en polyester ontwikkeld. Deze nieuwe synthetische materialen deden het beter dan afzonderlijke harsen die uit de natuur zijn afgeleid.

Kunststof alleen kan echter niet voldoende sterkte bieden voor sommige structurele toepassingen. Versterking was nodig om extra sterkte en stijfheid te bieden.

In 1935 introduceerde Owens Corning de eerste glasvezel, glasvezel. Glasvezel, in combinatie met een kunststof polymeer, creëerde een ongelooflijk sterke structuur die ook licht van gewicht is. Dit is het begin van de industrie voor vezelversterkte polymeren (FRP).

WWII - Driving Early Composites Innovation

Veel van de grootste vorderingen in composieten waren het resultaat van oorlogsbehoeften. Net zoals de Mongolen de composietboog ontwikkelden, bracht de Tweede Wereldoorlog de FRP-industrie vanuit het laboratorium in werkelijke productie.

Alternatieve materialen waren nodig voor lichte toepassingen in militaire vliegtuigen. Ingenieurs realiseerden zich al snel andere voordelen van composieten dan licht en sterk te zijn. Er werd bijvoorbeeld ontdekt dat glasvezelcomposieten transparant waren voor radiofrequenties, en het materiaal werd snel aangepast voor gebruik in beschutting van elektronische radarapparatuur (Radomes).

Composieten aanpassen: "Space Age" naar "Everyday"

Tegen het einde van de Tweede Wereldoorlog was een kleine niche-composietenindustrie in volle gang. Met een lagere vraag naar militaire producten, probeerden de weinige innovators op het gebied van composieten nu ambitieus composieten op andere markten te introduceren. Boten waren een duidelijk product dat profiteerde. De eerste composiet commerciële bootromp werd geïntroduceerd in 1946.

Op dit moment ontwikkelde Brandt Goldsworthy vaak de 'grootvader van composieten' en ontwikkelde veel nieuwe productieprocessen en producten, waaronder de eerste glasvezel surfplank, die een revolutie teweegbracht in de sport.

Goldsworthy heeft ook een productieproces uitgevonden dat bekend staat als pultrusie, een proces dat betrouwbare, sterk met glasvezel versterkte producten mogelijk maakt. Tegenwoordig omvatten producten die uit dit proces zijn vervaardigd ladderrails, gereedschapshandgrepen, pijpen, pijlschachten, pantser, treinvloeren en medische hulpmiddelen.

Voortdurende vooruitgang in composieten

In de jaren 1970 begon de composietenindustrie te rijpen. Er werden betere kunststofharsen en verbeterde versterkingsvezels ontwikkeld. DuPont ontwikkelde een aramidevezel bekend als Kevlar, die het favoriete product in kogelvrije kleding is geworden vanwege zijn hoge treksterkte, hoge dichtheid en lichtgewicht. Rond deze tijd werd ook koolstofvezel ontwikkeld; in toenemende mate heeft het onderdelen vervangen die voorheen van staal waren gemaakt.

De composietenindustrie evolueert nog steeds, met een groot deel van de groei nu gericht op hernieuwbare energie. Met name windturbineschoepen verleggen constant de limieten op maat en vereisen geavanceerde composietmaterialen. 

Ergens naar uitkijken

Onderzoek naar composietmaterialen gaat door. Bijzonder interessante gebieden zijn nanomaterialen - materialen met extreem kleine moleculaire structuren - en biobased polymeren.