Het produceren van koolstof stokken

Een vervelend moment voor elke wedstrijd piloot, het materiaal laat het afweten. De ruggegraad van elke vlieger is het fram, ofwel de koolstof stokken. Vooral bij veel wind heeft het frame het meest te lijden. Het frame van de vlieger moet dan vooral degelijk en onbreekbaar zijn. Gewicht speelt bijna geen rol. Veel wedstrijd piloten kiezen voor hun hard weer vliegers stokken, rechte stokken. Een bedrijf welke deze stokken levert is een Nederlands bedrijf in de polder, in Dronten. De vliegers van de Duitse piloten Jonas en Ralph, maar ook de

DEsignkites, DEsire en DEvotion maken gebruik van deze stokken. Toen ik voor het FOCUS artikel, zie ook in dit blad, op bezoek was bij de oprichter van het bedrijf, mocht ik een kijkje nemen op de werkvloer.

De grondstof

In het bedrijf worden profielen gemaakt van koolstof- en glasvezel. Het begin van de profielen is een grondstof welke geleverd wordt van grote kunstvezel bedrijven zoals Akzo en Dupont. De glasvezel welke aangeleverd wordt ziet eruit als een bos blond haar. Echter blijk dit het zelfde materiaal te zijn als het glas dat we kennen in onze ruiten. Door zand op te warmen tot 1200 graden in ovens welke continue branden wordt het zand vloeibaar, deze vloeistof kun je walsen tot een plaat, de uiteindelijke ruit of tot een hele dunne draad, net zo dik als een haar.

De grondstof voor koolsof buis wordt ook aangeleverd als lange bundels, echter nu zwart, dit is de koolstof vezel. Het maken van deze vezels is een complex proces, waar een acryl vezel wordt opgedampt in ovens van 60 meter lang.

Een ander bestanddeel van een koolstof stok is de epoxy hars, dit is een soort lijm welke de vezels bij elkaar plakt. Door de combinatie koolstof vezel en epoxy hars ontstaat het harde en taaie materiaal waaruit de stok

bestaat. De koolstof kan geleverd worden in verschillende typen variërend van type 1, voor de vliegtuig industrie, welke een stijve, maar brosse koolstof is en de variant 6 welke zeer flexibel is. Voor de vliegerstokken wordt hoofdzakelijk  variant 3 gebruikt.

De epoxy hars is de andere variabele, door de keus van de epoxy worden de eindeigenschappen van de stok bepaald ( flexibel of stijf, bros of taai), maar nog belangrijker de loopsnelheid door de machine.

Bij het bedrijf Carbon Prince staat de loopsnelheid op 1,3 meter per minuut, Dus er komt 1,3 meter koolstof per minuut uit de machine. Als de machine nu sneller gaat lopen ontstaat er een stok met een “finish” welke aanvoelt als schuurpapier.

De belangrijkste factor welke kan variëren is de vulfactor. Dit is verhouding tussen de epoxy hars en koolstof.  Hoe hoger de vulfactor hoe stijver de stok wordt, maar ook brosser. Een maximale vulfactor van 85% is maximaal, in de vliegerstokken is dit ongeveer 60%.

Productie proces

De productie start met  vele bundels koolstof vezel. Deze vezels gaan door een bad van epoxy hars, hierna worden ze door de matrijs getrokken. Het proces heet dan ook pull trusie. Hierna zitten alle vezels en epoxy op hun plaats en gaat de nu nog zachte stok de oven in. De oven is ongeveer 180 graden. Na een meter oven komt de stok tussen twee walsen door welke het gehele proces gaande houden, deze twee walsen trekken de stok door de matrijs.

De stokken van Carbon Prince zijn erg intrek bij wedstrijd piloten door hun speciale manier van fabricage. De meeste fabrikanten leggen de koolstof vezel in de lengte. Bij een trek belasting geeft dit het beste resultaat. Echter een vliegerstok wordt belast op torsie (draaiing) en buiging. Dit betekent dat de koolstofvezels langs elkaar willen bewegen en vaak los van elkaar schieten, wat resulteert in een gespleten stok. Carbon Prince ondervangt dit probleem door het vlechten van de koolstof vezels. Door machines bedacht en gebouwd binnen het bedrijf is het mogelijk de vezels onder een hoek van 45 graden in de stok te plaatsten. Dit vlechtwerk resulteert in een veel taaiere en stijvere stok. Meest bekend zijn de “snake stokken” van Carbon Prince, hier is duidelijk het vlecht proces te zien door het verschil van kleur. Door het mee vlechten van kevlar in de koolstof vezels krijgen de stokken een high tech. uiterlijk. Er zijn ook stokken te krijgen met glas vezel in de vlechting, dit geef de stok extra weerstand tegen breken. Het proces van produceren is eigenlijk geen pull trusie meer, maar pull braided.

Het maken van koolstof stokken is een moeilijk proces en nauwkeurig proces. Als eerste moeten mallen erg nauwkeurig zijn, deze worden dan ook allemaal binnenshuis vervaardigd van speciaal staal. Het proces dient ook continue gecontroleerd worden, als 1 draad breek of een rol op raak loopt de machine direct vast.

Daarnaast is er nog weinig kennis rond de materiaal verwerking, welke koolstof, welke epoxy hars, hoe vlechten, welke combinaties van koolstof met glas en kevlar. Het ontwikkel proces bij Carbon Prince vind dan ook plaats door veel uitproberen en testen. Dit beperkt zich niet tot alleen de koolstof en glas, maar ook de productie machines worden allemaal ontwikkeld en gebouwd door het bedrijf zelf.