MATERIALEN 1
Samenvatting
DEEL 1
1. INDELING
4 materiaalfamilies
- Metalen
- Macromoleculaire materialen of polymeren
- Keramische materialen incl. glasachtige materialen
- Composieten
2. MATERIAALKLASSEN
2.1. Metalen
= bestaat meestal uit een legering om ze sterker te maken.
Indeling metalen (op ijzer gebaseerd):
ferro
metalen zware edele
metalen
non-ferro metalen metalen
metalen lichte
metalen
Ferro metalen= materiaallegeringen waarvan het basismateriaal ijzer is.
- Belangrijke ferro metalen: staal & gietijzer (basismateriaal = ijzer met klein % koolstof)
Non-ferro metalen = alle metalen en hun legeringen die niet gebaseerd zijn op ijzer.
- Lichte metalen = legeringen < 4500 kg/m3
- Zware metalen = legeringen > 4500 kg/m3
o Edele metalen (zuiver metalen) = worden in zuivere toestand niet aangetast door zuivere lucht / zuren.
LEGERINGEN (onzuivere metalen)
= een combinatie van een metaal en een niet-metaal. Er is altijd 1 basismetaal en een legeringselement. Met de
bedoeling om op die manier de eigenschappen van het basismetaal te verbeteren.
Basismetaal Atoomsoort in de legering, waarvan de concentratie het hoogst is.
Legeringselement Overige atoomsoorten of molecuulsoorten.
Bv. Staal: legering van ijzer & koolstof met een laag koolstofgehalte
Bv. Gietijzer: legering van ijzer & koolstof met een hoog koolstofgehalte
Bv. Brons: legering van koper & tin
Kenmerken en eigenschappen van metalen
- Chemisch
- Goede geleiders voor warmte en elektriciteit
- Plastisch vervormbaar
- Ondoorzichtig
- Harder bij koude vervorming
- Glans
- Onbrandbaar
- Voelen meestal koud aan
- Hoge smelttemperatuur
- Corrosiegevoelig
, - Hoge stijfheid en hoge sterkte
Stijf = indien een grote kracht nodig is om het te vervormen.
Sterk = indien een grote kracht nodig is om het te breken.
- Metalen zijn zwaar; daardoor relatief lage specifieke stijfheid & lage specifieke sterkte
Specifieke stijfheid = stijfheid (elasticiteitsmodulus) gedeeld door de dichtheid.
Specifieke sterkte = sterkte (treksterkte) gedeeld door de dichtheid
à Hoe hoger specifieke stijfheid & specifieke sterkte, hoe lichten men product / constructie kan maken.
2.2. Macromoleculaire materialen of polymeren
natuurlijke
polymeren
polymeren
kunststoffen
POLYMEER
= stoffen opgebouwd uit macromoleculen (ontstaan door aantal monomeren).
Natuurlijke macromoleculaire materialen / natuurlijke polymeren
= hernieuwbare, onuitputtelijke materialen afkomstig van de levende natuur.
Hout (cellulose), bamboe, riet, leer, wol, zijde, kurk, rubber…
- Zeer lange groeicyclus: spaarzaam gebruik van maken (hout, tropisch hout…)
- Korte, eenjarige groeicyclus: CO2-neutrale materialen (vlas, hennep…)
Synthetische macromoleculaire materialen / kunststoffen
= synthetische materialen opgebouwd met behulp van chemische processen, geen natuurproducten, maar industriële
producten afkomstig uit de chemische industrie.
2.3. Keramische materialen (inclusief glasachtige materialen)
= (restcategorie) samengesteld uit metalen en niet-metalen; zijn van anorganische oorsprong.
Klassieke keramische materialen hebben duidelijk herkenbare geologische afkomst. Van aardkorst onttrokken
anorganische verbindingen.
Zand, klei, kalk… à Verwerkt tot bouwstenen, baksteen, porseleinen, beton…
Kenmerken en eigenschappen
- Druksterkte & stabiele verbindingen
- Bestand tegen hoge temperaturen
- Corrosiebestendig
- Slechte geleiding (warmte & elektriciteit)
- Breekbaar & broos
- Niet bestand tegen schokken
- Helemaal niet bruikbaar onder trek- of buigspanning
Wat is glas?
= een anorganisch materiaal dat vanuit de gesmolten toestand door afkoelen in vaste toestand overgaat zonder te
kristalleren.
= een vloeistof, waarvan de viscositeit zo hoog is dat het bij gewone temperatuur de stijfheid en de mechanische
weerstand bezit van een vaste stof (= onderkoelde vloeistof).
= een niet-kristallijn of een amorf materiaal
- Heeft geen smeltpunt, maar een smelttraject
, 2.4. Composieten
COMPOSIETEN
Bestaan uit een matrix en een wapeningsmateriaal.
= een combinatie van een matrix (polymeren, metalen, keramieken) met versterkende vezels (jute, vlas, glas,
koolstof…) of andere materialen.
Samenstelling van goede eigenschappen van verschillende materialen om zo tot een
Composietmateriaal interessant eindmateriaal te komen
Bv. Gewapend beton
Bestaat uit 2 of meerdere componenten waarvan de eigenschappen meer presteren
Modern composiet dan de som van de eigenschappen van de afzonderlijke componenten
(Kunstmatige composieten) (= synergetisch effect)
Bv. Koolstofvezel versterkt epoxy
Het gebruik van natuurlijke vezels als wapeningen, zij combineren goede
mechanische eigenschappen met interessante ecologische voordelen (zijn
Bio-composieten biodegradeerbaar en CO2-neutraal).
(Natuurlijke composieten) Pas als ze gecombineerd worden met een biopolymeer als matrix, bekomt men een
volledige bio-composiet.
Bv. Hout (cellulose + lignine)
3. WAT ZIJN KUNSTSTOFFEN / PLASTICS?
half synthetische
kunststoffen
kunststoffen
vol synthetische
kunststoffen
= synthetische macromoleculen die vooral van organische aard zijn die door plastische vormgeving hun
materiaalfunctie krijgen.
4 essentiële aspecten (MOPS) (subgroepen)
MACROMOLECULAIR KARAKTER
= opgebouwd uit grote moleculen. Verbindingen van groot aantal atomen
KUNSTSTOFFEN OVERWEGEND VAN ORGANISCHE AARD
Verbinding met koolstof.
ONDERGAAN PLASTISCHE VORMGEVING
= kunststoffen ondergaan fase van plastische vormgeving op weg naar het eindproduct.
- Materie is plastisch wanneer men de positie van alle materie kan veranderen / vervormen
- Technische fase tussen grondstof en eindproduct ≠plastisch vervormen
SYNTHETISCHE MATERIALEN
= kunststoffen die opgebouwd zijn met behulp van chemische processen (industriële producten)
3.1. Half synthetische kunststoffen
= kunststoffen bekomen door chemische modificaties van de in de natuur aanwezige macromoleculen.
- Grondstoffen van vivochemische oorsprong (afkomstig uit de levende natuur)
Cellulose uit hout of katoen, caseïne uit melk…
3.2. Vol synthetische kunststoffen
= kunststoffen waarbij men niet vertrekt van de in de natuur aanwezige macromoleculen, maar de natuur gaat
nabootsen in de opbouw van de structuur van de stof.
- Grondstoffen zijn van carbochemische of petrochemische oorsprong
- Grondstoffen komen uit 2 industriesectoren: steenkool en aardolie (bakeliet, PVC, plexi…)
Samenvatting
DEEL 1
1. INDELING
4 materiaalfamilies
- Metalen
- Macromoleculaire materialen of polymeren
- Keramische materialen incl. glasachtige materialen
- Composieten
2. MATERIAALKLASSEN
2.1. Metalen
= bestaat meestal uit een legering om ze sterker te maken.
Indeling metalen (op ijzer gebaseerd):
ferro
metalen zware edele
metalen
non-ferro metalen metalen
metalen lichte
metalen
Ferro metalen= materiaallegeringen waarvan het basismateriaal ijzer is.
- Belangrijke ferro metalen: staal & gietijzer (basismateriaal = ijzer met klein % koolstof)
Non-ferro metalen = alle metalen en hun legeringen die niet gebaseerd zijn op ijzer.
- Lichte metalen = legeringen < 4500 kg/m3
- Zware metalen = legeringen > 4500 kg/m3
o Edele metalen (zuiver metalen) = worden in zuivere toestand niet aangetast door zuivere lucht / zuren.
LEGERINGEN (onzuivere metalen)
= een combinatie van een metaal en een niet-metaal. Er is altijd 1 basismetaal en een legeringselement. Met de
bedoeling om op die manier de eigenschappen van het basismetaal te verbeteren.
Basismetaal Atoomsoort in de legering, waarvan de concentratie het hoogst is.
Legeringselement Overige atoomsoorten of molecuulsoorten.
Bv. Staal: legering van ijzer & koolstof met een laag koolstofgehalte
Bv. Gietijzer: legering van ijzer & koolstof met een hoog koolstofgehalte
Bv. Brons: legering van koper & tin
Kenmerken en eigenschappen van metalen
- Chemisch
- Goede geleiders voor warmte en elektriciteit
- Plastisch vervormbaar
- Ondoorzichtig
- Harder bij koude vervorming
- Glans
- Onbrandbaar
- Voelen meestal koud aan
- Hoge smelttemperatuur
- Corrosiegevoelig
, - Hoge stijfheid en hoge sterkte
Stijf = indien een grote kracht nodig is om het te vervormen.
Sterk = indien een grote kracht nodig is om het te breken.
- Metalen zijn zwaar; daardoor relatief lage specifieke stijfheid & lage specifieke sterkte
Specifieke stijfheid = stijfheid (elasticiteitsmodulus) gedeeld door de dichtheid.
Specifieke sterkte = sterkte (treksterkte) gedeeld door de dichtheid
à Hoe hoger specifieke stijfheid & specifieke sterkte, hoe lichten men product / constructie kan maken.
2.2. Macromoleculaire materialen of polymeren
natuurlijke
polymeren
polymeren
kunststoffen
POLYMEER
= stoffen opgebouwd uit macromoleculen (ontstaan door aantal monomeren).
Natuurlijke macromoleculaire materialen / natuurlijke polymeren
= hernieuwbare, onuitputtelijke materialen afkomstig van de levende natuur.
Hout (cellulose), bamboe, riet, leer, wol, zijde, kurk, rubber…
- Zeer lange groeicyclus: spaarzaam gebruik van maken (hout, tropisch hout…)
- Korte, eenjarige groeicyclus: CO2-neutrale materialen (vlas, hennep…)
Synthetische macromoleculaire materialen / kunststoffen
= synthetische materialen opgebouwd met behulp van chemische processen, geen natuurproducten, maar industriële
producten afkomstig uit de chemische industrie.
2.3. Keramische materialen (inclusief glasachtige materialen)
= (restcategorie) samengesteld uit metalen en niet-metalen; zijn van anorganische oorsprong.
Klassieke keramische materialen hebben duidelijk herkenbare geologische afkomst. Van aardkorst onttrokken
anorganische verbindingen.
Zand, klei, kalk… à Verwerkt tot bouwstenen, baksteen, porseleinen, beton…
Kenmerken en eigenschappen
- Druksterkte & stabiele verbindingen
- Bestand tegen hoge temperaturen
- Corrosiebestendig
- Slechte geleiding (warmte & elektriciteit)
- Breekbaar & broos
- Niet bestand tegen schokken
- Helemaal niet bruikbaar onder trek- of buigspanning
Wat is glas?
= een anorganisch materiaal dat vanuit de gesmolten toestand door afkoelen in vaste toestand overgaat zonder te
kristalleren.
= een vloeistof, waarvan de viscositeit zo hoog is dat het bij gewone temperatuur de stijfheid en de mechanische
weerstand bezit van een vaste stof (= onderkoelde vloeistof).
= een niet-kristallijn of een amorf materiaal
- Heeft geen smeltpunt, maar een smelttraject
, 2.4. Composieten
COMPOSIETEN
Bestaan uit een matrix en een wapeningsmateriaal.
= een combinatie van een matrix (polymeren, metalen, keramieken) met versterkende vezels (jute, vlas, glas,
koolstof…) of andere materialen.
Samenstelling van goede eigenschappen van verschillende materialen om zo tot een
Composietmateriaal interessant eindmateriaal te komen
Bv. Gewapend beton
Bestaat uit 2 of meerdere componenten waarvan de eigenschappen meer presteren
Modern composiet dan de som van de eigenschappen van de afzonderlijke componenten
(Kunstmatige composieten) (= synergetisch effect)
Bv. Koolstofvezel versterkt epoxy
Het gebruik van natuurlijke vezels als wapeningen, zij combineren goede
mechanische eigenschappen met interessante ecologische voordelen (zijn
Bio-composieten biodegradeerbaar en CO2-neutraal).
(Natuurlijke composieten) Pas als ze gecombineerd worden met een biopolymeer als matrix, bekomt men een
volledige bio-composiet.
Bv. Hout (cellulose + lignine)
3. WAT ZIJN KUNSTSTOFFEN / PLASTICS?
half synthetische
kunststoffen
kunststoffen
vol synthetische
kunststoffen
= synthetische macromoleculen die vooral van organische aard zijn die door plastische vormgeving hun
materiaalfunctie krijgen.
4 essentiële aspecten (MOPS) (subgroepen)
MACROMOLECULAIR KARAKTER
= opgebouwd uit grote moleculen. Verbindingen van groot aantal atomen
KUNSTSTOFFEN OVERWEGEND VAN ORGANISCHE AARD
Verbinding met koolstof.
ONDERGAAN PLASTISCHE VORMGEVING
= kunststoffen ondergaan fase van plastische vormgeving op weg naar het eindproduct.
- Materie is plastisch wanneer men de positie van alle materie kan veranderen / vervormen
- Technische fase tussen grondstof en eindproduct ≠plastisch vervormen
SYNTHETISCHE MATERIALEN
= kunststoffen die opgebouwd zijn met behulp van chemische processen (industriële producten)
3.1. Half synthetische kunststoffen
= kunststoffen bekomen door chemische modificaties van de in de natuur aanwezige macromoleculen.
- Grondstoffen van vivochemische oorsprong (afkomstig uit de levende natuur)
Cellulose uit hout of katoen, caseïne uit melk…
3.2. Vol synthetische kunststoffen
= kunststoffen waarbij men niet vertrekt van de in de natuur aanwezige macromoleculen, maar de natuur gaat
nabootsen in de opbouw van de structuur van de stof.
- Grondstoffen zijn van carbochemische of petrochemische oorsprong
- Grondstoffen komen uit 2 industriesectoren: steenkool en aardolie (bakeliet, PVC, plexi…)
