Starka kompositer och ledande laminat
Plaster som förstärkts med kolfiber är starkare, lättare och mer hållfasta än med glasfiberförstärkning. Det har Björn Voigt kommit fram till i sin doktorsavhandling från Chalmers. Förstärkt plast är ett mycket användbart material, bland annat som ersättning för metall i fordon. Det kan även göras elektriskt ledande, en användning är för att skärma av elektromagnetisk strålning.
Materialet görs elektriskt ledande genom att någon form av fyllmedel blandas i. Björn Voigt har i sitt arbete använt kimrök, ett billigt och lättillgängligt ämne.
– Att skärma av elektromagnetisk strålning är naturligtvis ett mycket intressant område, inte minst för att det går att utforma materialet precis som man vill, som stora skärmar eller mindre delar, säger Björn Voigt.
Melamin- och fenolplaster är en grupp temperaturbeständiga och styva härdplaster som använts som konstruktionsmaterial under många år, ofta förstärkta med glasfibrer. Elektrisk ledningsförmåga är i vissa fall önskvärd och detta kan uppnås med kolfibrer, alternativt elektriskt ledande tillsatser såsom kimrök. Kolfibrer är styvare och starkare än glasfibrer men har hittills betingat ett mycket högre pris. Detta har dock sjunkit avsevärt på senare år.
Mekanisk utmattning, det vill säga upprepade belastningar under lång tid, är orsak till ungefär 80 procent av alla komponentbrott. Att karaktärisera materials utmattningsegenskaper är viktigt men ofta mycket tidskrävande. Därför finns det ett intresse av att kunna förutsäga ett materials livslängd baserat på kortare provning.
Avhandlingsarbetet har utförts inom ramen för ett antal projekt under 1998-2004, där Institutionen för materialteknik på Chalmers samarbetade med europeiska och svenska industripartners och universitet. Syftet var att undersöka möjligheten att förbättra mekaniska och elektriska egenskaper hos melamin- och fenolbaserade kompositer med hjälp av kolfibrer eller kolbaserade fyllmedel.
Melaminkompositer tillverkades både från pressmassa från Perstorp AB och från laminat utvecklade för golvindustrin av Pergo, fenolkompositer formsprutades av Vyncolit i Belgien, ett Perstorpföretag.
Styrka, styvhet och utmattningshållfasthet hos dessa kompositer förbättrades väsentligt med kolfibrer jämfört med glasfibrer. Formsprutade fenolkompositer uppvisade dessutom ett förutsägbart beteende under utmattning vilket innebär en chans att förutspå deras livslängd i viss mån.
Golvlaminat bestående av flera tunna skikt cellulosaförstärkt melaminplast kunde göras elektriskt ledande när små mängder kimrök applicerades på dessa tunna skikt före sammanpressning. Kimröken samlades längs cellulosafibrerna under pressningen och bildade ett elektriskt ledande nätverk i kompositen. På detta sätt kan elektromagnetiskt skärmande, lätta och dekorativa melaminlaminat tillverkas till en låg kostnad. Som alternativ till kimrök kan även shungite användas. Det är en finmald bergart från ryska Karelen som har fördelen att den förekommer naturligt, är lättare att hantera (mindre damm) och minst lika billig som kimrök.
Avhandlingen, ”Carbon Fibres and Carbonaceus Fillers in Engineering Thermosets” försvarades på Chalmers den 26 mars.
Kontaktinformation
För mer information, kontakta:
Björn Voigt, tel 0707-338 590
bjorn.voigt@home.se
