Kompozyt i laminowanie — laminowanie ręczne i infuzja próżniowa

Nie wszystkie produkty plastikowe wychodzą z maszyny w ciągu kilku sekund. Duże, lekkie i wytrzymałe konstrukcje — kadłuby łodzi, zbiorniki, kabiny i łopaty turbin wiatrowych — są budowane warstwami w formie, gdzie wzmacniające włókno jest tkane razem z płynną żywicą, która następnie hartuje się w sztywną całość. To jądro tego, co w szkołeniu plastycznego malarza jest wyspecjalizowane hartowanie twarde, a techniki znacznie się różnią od wstrzykiwania w maszynie.

Praca zaczyna się od formy, która często jest traktowana ściernikiem i żelem wierzchnim — cienką, kolorową warstwą powierzchni, która staje się widoczną zewnętrzną stroną produktu. Na żelu wierzchnim zbudowany jest sam laminat z warstwy na warstwę z włóknami zbrojącymi i żywicą, aż do osiągnięcia pożądanej grubości i wytrzymałości. Gdy żywica stwardniała, element jest wyjmowany z formy, a forma może być ponownie użyta do następnego elementu.

Podczas ręcznego laminowania maty włókniste lub tkaninę włóknistą umieszcza się w formie, a żywicę aplikuje się wałkiem lub pędzlem, podczas gdy bąbelki powietrza są wyciągane wałkiem prążkowanym. To technika wymagająca rutyny: zbyt mało żywicy daje suche, słabe części, zbyt dużo czyni laminat niepotrzebnie ciężki, a powietrze, które nie jest wyciągnięte, staje się słabym punktem w gotowym przedmiocie.

• 01Forma jest przygotowywana środkami polerującymi i ewentualnie żelem.
• 02Pierwsza warstwa włókna jest umieszczana i dokładnie zwilżana żywicą.
• 03Powietrze jest wciskane walcem, warstwa po warstwie, aż włóknina jest całkowicie nasycona.
• 04Proces się powtarza, aż do osiągnięcia planowanej grubości i budowy warstw.
• 05Materiał ma prawo twardnieć, często z kontrolowaną reakcją egzotermiczną, przed wyjęciem z formy.

Przy infuzji próżniowej warstwy włókien suche są umieszczone najpierw w formie bez żywicy. Następnie cała konstruk jest zamknięta pod folią próżniową, a podciśnienie wciąga żywicę przez włókna poprzez kanały w konstrukcji. Metoda daje bardziej równomierny stosunek włókna do żywicy, ponieważ nadmiar żywicy jest wysysany podczas procesu, co daje laminat lżejszy i mocniejszy niż laminowanie ręczne. Jednocześnie cała infuzja przebiega w zamkniętym systemie, co znacznie zmniejsza parowanie styrenu w porównaniu z otwartym laminowaniem ręcznym.

Typy włókien w kompozycie

Włóknina szklana jest najbardziej rozpowszechnionym i najtańszym włóknem wzmacniającym i jest używana w większości standardowych kompozytów. Włóknina węglowa jest znacznie lżejsza i sztywniejsza przy tej samej wytrzymałości, ale także droższa, i jest zwykle używana tam, gdzie waga jest krytyczna — jak w częściach łopat wiatraków, sprzętu sportowego i samochodów wyścigowych. Włóknina aramidowa, lepiej znana pod marką Kevlar, ma szczególnie dobre właściwości uderzeniowe i jest używana tam, gdzie konstrukcja musi wytrzymać uderzenia i przebicia.

“Dobry laminat to nie użycie jak największej ilości żywicy — to użycie dokładnie tyle, ile potrzeba.”

— Zasada empiryczna w branży kompozytów