Van vliegtuigen en ruimteraketten tot uitgekiende schoenzolen voor sportlui: in minder dan een eeuw hebben kunststoffen onze wereld radicaal veranderd. De tentoonstelling ‘Van bakeliet tot composiet’ schetst de geschiedenis en werpt een blik in de toekomst.

Hilde Verbiest

Ski’s, fietsen, boormachines, de carrosserie van een auto, de vulling van een sofa, de oude trouwe tennisracket, de motorhelm, het omhulsel van de computer, vliegtuigonderdelen, kogelvrije vesten: kunststoffen zijn alomtegenwoordig. Duizend en één soorten zijn er de afgelopen eeuw ontwikkeld: bakeliet, melamine, polyethyleen, nylon, plexi, piepschuim, polyurethaanschuimen, copolymeren enzovoorts. Gemakshalve noemen we ze vaak ‘plastic’, maar dat is eigenlijk te simpel. Gewoon plastic is voor vele toepassingen te zacht en te soepel. Neem bijvoorbeeld het strijkijzer: met een plastic handvat zou je niet eens voldoende druk kunnen uitoefenen om een ordinair hemd te strijken. Zo’n handvat moet dus steviger zijn en wordt daarom gemaakt van vezelversterkte kunststof of composiet.

Het basisprincipe is eenvoudig en bovendien zo oud als de straat. De Egyptenaren kenden het al: zij mengden katoen en hars bij het inwikkelen van hun doden. En eeuwenlang al worden stro en klei gemengd om sterkere bakstenen te maken en dus ook stevigere muren. Medische gipsverbanden (plaaster en katoen), gewapend beton (beton en staal), radiaalbanden (rubber en staalkoord), het zijn voorbeelden die we allemaal kennen. Die combinaties van een matrix (polymeren, metalen, ceramieken) met versterkende vezels (jute, glas, koolstof, aramide, boor, polyamide) of andere materialen (poedervormige materialen als klei, kwarts en andere vul-, bind- en kleurstoffen) zijn in de loop van de laatste vijftig jaar een aparte groep gaan vormen: de composieten. Het gaat dus gewoon om de combinatie van materialen met de bedoeling om de interessante eigenschappen van de componenten te verenigen. Het geheel is dan niets anders dan de optelsom van die kwaliteiten. Hoewel: moderne composieten presteren méér dan de eigenschappen van de afzonderlijke componenten samengeteld. Eén plus één is drie dus.

De geschiedenis van de moderne composieten begint met bakeliet. Onder die naam liet de Vlaming Leo Baekeland zijn uitvinding, fenolharsen, in 1907 patenteren. Eerst verkrijgbaar als lak, later als poeder dat onder hitte en grote druk in mallen veranderde tot een eindproduct: luidsprekers, telefoons, radio’s, stofzuigers, stoelen, tafels, lampen, pennen, klokken, juwelenkistjes, kandelaars, asbakken enzovoorts. Bakeliet had goede isolerende eigenschappen, was vochtbestendig en mechanisch sterk. Het enige nadeel was de kleur, die steevast vrij donker was. Een van de grootste pluspunten was echter het gemak waarmee bakelietpoeders en vezels, vulstoffen en kleurstoffen zich in een mal lieten gieten of persen.

In zeer snel tempo werden nog voor de Tweede Wereldoorlog vele kunststoffen ontwikkeld die vandaag tot onze dagelijkse leefwereld behoren. Producten die mede onder impuls van het militaire aparaat – zonder polyethyleen was de ontwikkeling van bijvoorbeeld de radar ondenkbaar geweest – verder werden ontwikkeld en geperfectioneerd. Anderzijds werd ook op het vlak van de vezels (het toegevoegde product) belangrijke vooruitgang geboekt. Eerst was er de ontwikkeling van glasvezels in de jaren dertig van vorige eeuw: hoewel glas zelf erg bros is, zijn de vezels wel zeer sterk. Bovendien zijn ze relatief goedkoop en even transparant als vensterglas, zijn ze niet brandbaar en absorberen ze geen vocht. Een van de bekendste toepassingen van met glasvezel versterkte kunststoffen is de doorschijnende golfplaat. Hoeveel tuinhuisjes en andere hokken in Vlaanderen hebben niet zo’n dak?

Nog belangrijker dan de glasvezels zijn de koolstofvezels, die het licht zagen in de jaren zestig. Door verbeterde en gecontroleerde productie ontstond een materiaal dat stijver is dan staal maar tegelijk vijfmaal lichter, en bovendien moeten koolstofvezels qua sterkte niet onderdoen voor glasvezels. Schaduwzijde is de waanzinnig hoge prijs, zodat ze uitsluitend gebruikt worden als lichtheid van cruciaal belang is: in de ruimtevaart, waar elk uitgespaard grammetje zich vertaalt in minder brandstof, in de Formule 1 en in de militaire luchtvaart, omdat lichtheid directe invloed heeft op prestaties. Zo ontdekte men ook een andere belangrijke eigenschap: koolstofvezels zijn onvermoeibaar (lees: ze scheuren niet onder invloed van trillingen en grote druk) en ingebracht in een koolstofmatrix behouden zij die eigenschap. Geen wonder dus dat ook in de civiele luchtvaart steeds meer metalen onderdelen, die wel onderhevig zijn aan vermoeidheid, vervangen worden door koolstofversterkte kunststoffen. Vandaag zijn koolstofvezels een stuk goedkoper geworden en staat niets nog de doorbraak in de weg. Laatste ontdekking in de rij vormen de ultrasterke kunststofvezels als de aramidevezels (beter bekend onder de Amerikaanse merknaam Kevlar) en polyethyleenvezels, die ook zo hun voor- en nadelen hebben.

In de jaren zestig raakten zowel producenten als ontwerpers overtuigd van de mogelijkheden van composieten. De grootte en de vormcomplexiteit van de producten nam toe. Er werden huizen gebouwd uit met glasvezel versterkt polyester: het Monsanto-huis voor Disney en het Futuro-huis van Suuronen. Ook in de auto-industrie deden composieten hun intrede, zij het in beperkte mate. Ze werden gebruikt voor niet-dragende elementen, zoals het glasvezeldak van de Citroën DS (ging in productie in 1957). De Chevrolet Corvet uit 1953 is een buitenbeentje: het is een van de eerste wagens met een volledige carrosserie in kunststof. Ook later blijft het gebruik van composieten veeleer beperkt, vooral vanwege de kostprijs. Tendens is om dragende structuren te maken in lichte metalen met daarrond een huid van kunststof. Constructeurs als Lotus, Caterham en Reliant zijn daarvan karakteristieke voorbeelden. Uitzondering is Ferrari, dat de bevindingen uit de Formule 1 laat doorstromen naar wagens als de F40, F50 en onlangs de F60. Voor zulke auto’s wordt op geen euro gekeken: zij hebben dan ook een dragende structuur van kevlar, koolstof of epoxyharsen.

Kunstenaars ontdekken de plastische eigenschappen, maar het zijn vooral sportlui die inzien dat de toepassing van composieten hun prestaties aanzienlijk kan vergroten. Het spectaculairste voorbeeld daarvan is polsstokspringer Bob Seagren, die in 1967 voor het eerst een polsstok uit glasvezelcomposiet gebruikte waarmee de zes meter niet zo onhaalbaar meer leek. Inmiddels wordt het gros van het sportmateriaal vervaardigd van composieten en vooral composietbuizen: boogschieten, wedstrijdvliegeren, hockey, golf, alpineskiën, deltavliegen, wakeboard en windsurfen, speerwerpen, tennis, squash, badminton… Zelfs in de schaatsen van in-lineskaters en shorttrackers zitten skeletten van composiet: ze zijn zeer licht en zorgen voor een goede beenondersteuning en manoeuvreerbaarheid.

Toch blijven vele toepassingen voor het oog onzichtbaar. En waar ze zichtbaar zijn, duurt het vaak een hele tijd voor ontwerpers ten volle de mogelijkheden van het materiaal durven benutten. Mooi voorbeeld is de fiets. Basisstructuur is het diamantframe: twee driehoeken die een zijde gemeenschappelijk hebben, namelijk de buis die het zadel met de trapas verbindt. Traditioneel wordt dit frame gemaakt uit dunne stalen buizen en om de kostprijs te drukken wordt zoveel mogelijk met rechte buizen gewerkt, wat uiteraard de vormvrijheid van de ontwerpers sterk beknot. Op het moment dat de eerste composietfietsen op de markt verschenen (jaren tachtig), veranderde er aanvankelijk niets aan de vorm: de stalen buizen worden eenvoudigweg vervangen door composietbuizen, meer niet. Pas na enige tijd drong het door dat composieten een veel grotere vormvrijheid toelaten en bovendien de mogelijkheid geven om kleine, experimentele series relatief goedkoop te produceren. De evolutie van de Vitus– en Look-fietsen zijn daar een mooi voorbeeld van, of de rijwielen getekend door jonge ontwerpers als Marc Newson.

En dan de meubels. Al vrij snel werd er met composieten geëxperimenteerd. Veel Amerikaanse en Scandinavische ontwerpers hebben er zich in de jaren vijftig en zestig enthousiast op gegooid. Eerst onder oorlogsdwang, later uit interesse en nieuwsgierigheid. De nieuwe combinaties waren superaantrekkelijk en lieten futuristische, gladde en ronde vormen toe. Eames en Saarinen namen het voortouw. Tussen 1948 en 1950 ontwikkelden Charles en Ray Eames de DAR-armstoel, de eerste met een autonome, niet-beklede schelp gemaakt van glasvezelversterkte materialen. Een andere stoel, de Fiberglass Chair, licht, kleurig en warm, werd de eerste composietstoel die in grote oplages werd geproduceerd. Een van de mooiste, die een goed beeld geeft van de materiaalmogelijkheden, is La Chaise van Eames: een organische, asymmetrische vorm die, net als de vorige genoemde stoelen, nog steeds in productie is. Saarinen creëerde de Tulpstoel, Arne Jacobsen tekende de Egg– en de Swan-stoel, die allebei een lichte schelpstructuur van composieten hebben. Summum is echter de Panton: de in een mal gegoten stoel zonder poten van Verner Panton. Aanvankelijk werd hij gemaakt uit glasvezelversterkt polyester, tegenwoordig uit polyurethaanschuim.

In de euforie van de jaren zestig geloofde men dat kunststoffen weldra onze samenleving zouden beheersen en alle andere materialen, zoals hout, textiel en metaal, zouden verdringen. Verscheidene factoren hebben die opmars aanzienlijk vertraagd. Er was de al eerder genoemde kostprijs. Komt daar nog bij dat de meeste kunststoffen petroleumderivaten zijn: de oliecrisis van begin jaren zeventig heeft bijgevolg niet bijgedragen tot de populariteit ervan. Toch is composiet tegenwoordig weer een competitief materiaal: op zich is het duurder, maar de productiemethode is goedkoper. Verder bleek dat vooral de eerste meubelen in kunststof niet zo duurzaam waren als aanvankelijk gedacht: ze verkleurden of begonnen door het veelvuldig gebruik te rafelen. Kinderziektes die na verloop van tijd opgelost werden. Maar een van de belangrijkste bezwaren was dat composieten en kunststoffen in het algemeen het etiket ‘slecht voor het milieu’ opgeplakt kregen. Voor de moderne composieten gaat dat nog slechts gedeeltelijk op. Er zijn inderdaad materialen die moeilijk te recycleren zijn, maar sommige kan men smelten en opnieuw in productie brengen, andere kan men zelfs hergebruiken als meststof. Het milieuvraagstuk gaat trouwens verder dan alleen recycleren: hoeveel energie kost de productie en hoeveel verbruik je tijdens het gebruik van een materiaal? Een vrachtwagen in composiet is veel lichter en verbruikt dus ook veel minder dan zijn metalen broertje. Ook dat moet in rekening gebracht worden.

En dat gebeurt ook: de jaren negentig worden gekenmerkt door een milieubewust design, met meer verantwoordelijkheidzin, maar tegelijk komt in deze periode een herwaardering van kunststoffen en met name composieten op gang. Ze zijn licht en sterk, de kostprijs is aanzienlijk gedaald en het imago is beetje bij beetje opgepoetst. De nieuwe Mini, bijvoorbeeld, kreeg een carrosserie die bijna geheel uit composieten bestaat. Verder herontdekken jonge designers als Jasper Morrison en Michael Young het materiaal, wat resulteert in een veel ‘rondere’ vormentaal omdat composieten zich heel gemakkelijk in een losse ronde vorm laten persen. Composieten bekendmaken bij ontwerpers (zie kader) en publiek was de doelstelling van de campagne Composites-on-Tour, een initiatief van de KU Leuven en gesteund door de Europese Unie. De tentoonstelling Van bakeliet tot composiet vormt het afsluitende hoofdstuk van deze campagne en biedt, aan de hand van concrete voorbeelden, een overzicht van de evolutie van composieten. Een geschiedenis met een open einde. Wordt ongetwijfeld vervolgd.

Gebaseerd op de cataloog ‘Van bakeliet tot composiet. From bakelite to composite. Design met nieuwe materialen. Design in new materials’, van Lieven Dhaenens, Moniek. E. Bucquoye, Ignaas Verpoest e.a. Uitgegeven bij Stichting Kunstboek in samenwerking met het Design Museum Gent. Prijs: 30 euro.

De tentoonstelling Van bakeliet tot composiet loopt van 9 november tot 23 februari 2003 in het Designmuseum, Jan Breydelstraat 5, 9000 Gent, 09 267 99 99.

Internationale designwedstrijd

Een van de doelstellingen van de actie Composites-on-Tour was het materiaal bekender maken bij jonge ontwerpers. Daarom werd binnen het kader van deze actie een internationale designwedstrijd georganiseerd die bestond uit een luik voor professionele designers (georganiseerd door het Belgische Vizo) en een luik voor studenten en non-professionals (georganiseerd door de universiteit van Liverpool). Deelnemers werden uitgenodigd “om consumptiegoederen te ontwerpen die composietmaterialen op een intelligente manier gebruiken en zowel technisch als artistiek innovatief zijn”.

In de eerste categorie werden 12 producten geselecteerd uit 31 inzendingen van 23 designers uit 11 landen. In de tweede zijn uit 13 inzendingen 5 ontwerpen gekozen. Een tafel, zitelementen, maar ook een broeksriem en juwelen, drinkbeker en een boot.

De International Composites Design Competition, van 8 november tot 1 december in de Galerie van het Vizo, Kanselarijstraat 19, 1000 Brussel, 02 227 49 91.