Energieabsorptie

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Energieabsorptie
Plywood kist.jpg
Eigenschappen
Categorie: Producteigenschappen en -functies
Originele auteur: Joris Prenger en Jeroen Bleker
Jaar: 2011

Inhoud

Inleiding

We hebben besloten om over het onderwerp energieabsorptie een mini-college te gaan geven. Aangezien dit onderwerp zeer breed is, hebben wij besloten om vooral te gaan kijken naar verpakkingen, kleding en kunstgras.

Beschrijving, eigenschappen

Energie absorbeerders zijn een type materialen die kinetische energie absorberen door in te deuken of afbuigen. Omdat de materialen moeten indeuken of afbuigen om de energie te absorberen moet er worden gekeken naar de elasticiteitsmodulus van het materiaal, oftewel de Treksterkte van het een materiaal. Je wil dat het materiaal niet direct breekt als er een kracht op komt te staan want dan kan de energie niet meer geabsorbeerd worden. En daarnaast wil je dat het materiaal niet direct blijvend vervormd. Deze materiaal eigenschappen zijn het makkelijkst te vergelijken in een spanning/rek grafiek:

Spanningrekgrafiek1.jpg

De materialen die energie het beste absorberen hebben een zo groot mogelijk oppervlak onder de grafiek.

Bij punt B zit de vloeigrens, als er een spanning tot punt b op het materiaal komt te staan zal het materiaal weer terug veren paralell met de vloeigrens. Als dit het geval is, is het oppervlak onder de grafiek zeer klein en absorbeert het materiaal dus bijna geen energie.

Zal er genoeg spanning op het materiaal komen te staan dat de vloeigrens word gepasseerd dan onstaat er een oppervlak onder de grafiek en zal het materiaal dus energie absorberen. Dit betekent dus dat als een materiaal plastisch deformeert het meeste energie word geabsorbeerd de enige uitzondering hierop is rubber want rubber blijft niet plastisch gedeformeerd maar komt terug in zijn oorspronkelijke positie.

Spanningrekgrafiek2.jpg

In tegenstelling tot de andere materialen zal rubber niet parallel aan de vloeigrens terug vormen, het zal zijn eigen weg gaan.

Spanningrekgrafiek3.png

De energie die ervoor zorgt dat het materiaal indeukt zal niet verloren gaan. Er onstaat een tegenwerkende kracht die ervoor zorgt dat het materiaal op een moment niet verder meer kan indrukken.

Toepassingen

De toepassing van dit onderwerp is heel breed. Materialen die energie absorberen worden onder andere toegepast in verpakkingen, in het frame en in bumpers van auto’s, in (sport)schoenen en kunstgras. Voor verpakkingen zit het grootste verschil in de manier waarop het wordt gebruikt. Er wordt bijvoorbeeld onderscheid gemaakt tussen uitvouwbare verpakkingen voor eenmalig gebruik (zoals plywood kisten, dozen van golfkarton, pallets), herbruikbare verpakking (zoals uitvouwbare stalen rekken, plastic koffers en containers inklapbare plywood kisten), binnenverpakking (zoals luchtkussen, luchtfolie, papiervulling, losse vulling, honingraat, schuim) en lange termijn verpakking (zoals vliegkisten, aluminium kisten, waterdichte kisten, draagkisten).

Bij een kreukelzone wordt de botsingsenergie en de krachten daarvan via specifieke banen geleid om de inzittenden te beschermen. Het is een dragende constructie waarvan het materiaal op bepaalde plekken verzwakt (verdund) is. Dit wordt onder andere toegepast in auto’s, railvoertuigen, vliegtuigen en raceboten. De kracht op het frame wordt alvorens verminderd door de bumper. De energieabsorptie van de bumper kan worden vergroot door het vullen van de bumper. Er is veel variatie mogelijk, niet alleen qua materiaal, maar ook qua afmeting, vorm, hoeveelheid en holtes.

De schokabsorberende eigenschappen in schoenen zijn ook belangrijk. Het vermindert de kracht op gewichten en spieren, en daarom risico’s op blessures. Bij een schoenzool ligt het er vooral aan waar de schok moet worden opgevangen, of je landt op je hielen, de binnen- of de buitenkant van de voeten. De ondergrond en het gewicht zijn ook van belang. Zo zijn er vele tussenzolen die voor schokdemping zorgen.

In de sportwereld wordt regelmatig op kunstgras gespeeld. Een belangrijk voordeel hiervan is dat er weinig onderhoud nodig is en het materiaal is redelijk slijtvast. Toepassingen van kunstgras in eigen woon- of werkomgeving behoeven geen inzanding of rubberen granulaat. Voor bijvoorbeeld voetbal is dit ook mogelijk, maar gebruikt men ook zand en rubber gevulde terreinen met monofilamentgaren. Dat zijn draden bestaande uit 1 enkele vezel bestaande uit een geëxtrudeerd polymeer. Deze terreinen kunnen ook gevuld worden met garencombinaties en geprofileerd tape.

Voordelen

Voordelen aan bijvoorbeeld de energieabsorberende verpakking zijn dat ze het product tegen corrosie beschermen en het waterdicht maken. Maar het belangrijkste is natuurlijk dat het product word beschermt tegen krachten van buitenaf. Dit geld ook voor de meeste andere producten waar energie absorberende materialen worden toegepast, het beschermt iets of iemand zodat het niet beschadigt of gewond raakt.

Nadelen

Er zijn ook nadelen gebonden aan energieabsorberende materialen de meeste nadelen van het materiaal zelf zijn gevolgen voor het milieu, maar er zijn ook andere nadelen. Door bijvoorbeeld een product te verpakken in energieabsorberend materiaal word het product aanzienlijk groter, Dit heeft als gevolg dat er minder producten in bijvoorbeeld een vrachtwagen kan of in een opslag. Dit zorgt ervoor dat je vaker moet rijden om evenveel geld te verdienen als een volle vrachtwagen zonder de beschermende verpakking. Daarnaast zorgen de materialen voor veel afval van rubber, schuim en andere stoffen.

Milieuaspecten

Het overgrote deel van de energie absorberende materialen zijn of gemaakt van fossiele brandstoffen(Schuimen) of het word gemaakt d.m.v andere gewonnen grondstoffen zoals koper of aluminium. Aan als deze stoffen gaat een groot Proces aan vooraf voordat je de uiteindelijke materialen hebt. Er is veel CO2 uitstoot door zowel het transport als de verbranding. Zoals ook genoemd bij de nadelen heb je veel afval van de materialen, een deel zal gerecycled worden maar er zal ook een hoop op de vuilnisbult terecht komen.

Leveranciers en kenniscentra

  • NEFAB, grote leverancier van eenmalige verpakkingen tot lange termijn verpakkingen.
  • ePacking, leverancier van alle soorten verpakkingen.

Bronnen

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen