Støbning af Epoxy kompositemner

Transkript

1 Støbning af Epoxy kompositemner Udd. Nr Uddannelsens mål Efter gennemført uddannelse kan deltageren anvende grundlæggende materiale- og proceskendskab til støbning af mindre emner og fremstille plane og ukomplicerede mindre emner med glasfiberarmering og epoxy som resin. På baggrund af kendskab til principper for vedhæftning, spartel- og limteknik kan deltageren opbygge sandwichkonstruktioner med relevante kernematerialer. Deltageren kan visuelt og med egnet laboratorieudstyr gennemføre kontrolopgaver på råvarer, proces og færdigstøbt laminat, fagligt og kvalitetsmæssigt korrekt. Deltageren kan ud fra udarbejdede emnetegninger og egne skitser beregne materialeforbrug, udarbejde laminatbeskrivelse, beregne glasprocent og blandingsforhold af råvarer. Før, under og efter støbning kan deltageren udføre vedligehold af støbeforme Hærdeplastafdelingen Ribe 1

2 Indholdsfortegnelse STIKORDSREGISTER... 3 MATERIALELÆRE... 5 INTRODUKTION TIL KOMPOSITTER... 5 MATRIX (RESIN)... 5 EPOXY... 6 HÆRDERE... 8 GELCOAT... 9 ARMERINGSMATERIALER GLASFIBER ARAMID KULFIBER KERNEMATERIALER VÆRKTØJ AFRENSNING AF VÆRKTØJ SKÆRE- OG SLIBE VÆRKTØJ VALG AF KORNSTØRRELSE FORMVÆRKTØJ BEREGNING LAMINATOPBYGNING KONTROL GELCOATEN DESTRUKTIV PRØVNING ORDFORKLARING Hærdeplastafdelingen Ribe 2

3 Stikordsregister A A glas Accelerator Aerosilpulver Alifatiske... 8 aluminium... 23;30 amin... 7 aminmolekyle... 7 Aramid/Glas Aramidfiber... 10;14 Arealvægt... 15;37;38 aromatiske... 8 assemblet roving... 13;16 B Balanceret væv Balza balzatræ Barcol-måler BEG Biax... 19;37;38 biaxial... 19;20 Bisphenol... 7 Blære Blødgøringstemperatur... 9;41 BMC C C glas carbon... 6 Chopped Strand Mat... 13;14 colemanite combi måtte CSM måtte Cycloalifatisk... 7 D D glas Debonding delaminering DGEBA... 7 DiGlycidylether... 7 Doserings udstyr draperbarhed... 16;17 E E glas Emulsionsbunden måtte ends engangssprøjter Epichlorhydrin... 7 Epoxy laminat EPS F Fiskeøje Fiskeøjne Forskydningsstyrke G Glasfiber flock... 14;15 glas-flock Glossmaster H H bjælke Hard points harpiks... 7;18 HDT Honeycomb... 22;42 Hugget måtte... 14;15 I imprægneringsevne... 16;17 K kalksten kaolin Katalytiske... 8 Kemikalieresistens... 9;30 kevlar Kevlar Knitrepunkt Knitretøjning krymp... 39;40 Kul/Aramid Kul/Glas kultjærebeg Kæde og skud Køperbinding M Micro-ballon N Novolak... 7 O oxygen Hærdeplastafdelingen Ribe 3

4 P paint scope PAN perlon Pinhole PMI... 22;42 Poly Methacryl Imide polyacrylnitril polyester... 5;6;14;18;21;22;23;25;26;27;38 polyethylen polymerbeton Potlife Presse måtte Pressemåtte Pulverbunden måtte PUR skum PVA... 23;31 PVC skum... 21;30;37 Q quadroaxial... 19;20 R R og S glas radiatorruller rayonfibre Retningsorientering RF... 39;42 Roving... 13;14;16;42 S Sand Sandwich laminat... 36;37 Satin sealer size... 11;14 Slipmidler strand Syet måtte Syet roving... 14;18;19 Syreanhydrider... 8 T Tack tacky Talkum Termoplast... 5;6 Tex... 14;42 Tiksotropi tixotropi... 9;23 trepunkts nedbøjning Triax... 19;38 triaxial... 19;20 Twill U UD... 18;19 ultraviolet... 9 unidirektional V Vandabsorption... 9 Vejrbestandighed... 9 Vlies... 14;15 Vævede hybrider vådfilms-måler... 10;39 W wipe on, wipe of Hærdeplastafdelingen Ribe 4

5 Materialelære Introduktion til kompositter Glasfiberarmeret epoxy hører til den gruppe af hærdeplaster der benævnes kompositmaterialer. Epoxy er i sig selv uegnet som konstruktionsmateriale idet det er ret sprødt og har en ringe trækstyrke. Epoxyen skal derfor forstærkes, og til dette er tynde fibre af glas det mest anvendte. Kompositmateriale består af: Matrix (resin) + Armeringsmateriale Epoxy til at lime fibrene sammen, optage tryk-belastningen, og holde fibrene på plads Glasfibre til at bære træk belastningen. Tilsammen kaldet Epoxykompositter. I praksis er det opbygget som lag af glasfiber-måtter der lamineres sammen med epoxy, og det kaldes derfor også et glasfiberlaminat. Et sådant glasfiberlaminats egenskaber er derfor helt afhængig af en række faktorer: Hvilke egenskaber har den anvendte matrix? Hvilke egenskaber har det anvendte armeringsmateriale? Hvordan er fordelingen mellem matrix og armeringsmaterialer i laminatet? Hvor god er forarbejdningen / håndværket under fremstillingen? Hvor optimal er den kemiske hærdeproces forløbet? Det er således nødvendig med en grundlæggende forståelse for disse forhold for at fremstille et godt laminat, der lever op til de ønskede specifikationer. Hærdeplast/Termoplast Den anvendte matrix til et glasfiberlaminat, vil som regel være en hærdeplast af typen: UP Umættet polyester EP Epoxy plast Disse plastmaterialer forarbejdes ved at blande to eller flere komponenter, hvorved der startes en kemisk proces. Denne proces skal sammenkoble de molekylekæder som plast materialerne består af, således at der opstår et tredimensionelt netværksstruk-tur, og plastmaterialet overgår fra flydende til fast form. Denne proces kaldes en hærdeproces Hærdeplastafdelingen Ribe 5

6 En hærdeplast er altså kendetegnet ved, at den forarbejdes kemisk, således at sammenkoblingerne eller tværbindingerne ikke kan opløses igen. Dette betyder derfor også, at hærdeplast materialer ikke kan genanvendes. Epoxy På grund af de på næsten alle områder bedre egenskaber, sammenlignet med polyester, har epoxy i de senere år opnået en større og større udbredelse, specielt inden for vindmølleindustrien. Den uhærdede epoxy består af molekylekæder der i begge ender har en epoxygruppe, som i sin enkle form består af to carbon (kulstof) atomer og et oxygen (ilt) atom. Termoplast: Plastmaterialer som f.eks.: PE = Polyethylen PVC = Polyvinylchlorid PS = Polystyren osv er termoplaster, som forarbejdes ved hjælp af opvarmning og efterfølgende afkøling i en form eller i et værktøj. Disse plast materialer indeholder ikke tværbindinger og kan opvarmes eller smeltes igen og igen, hvilket betyder at termoplast materialerne kan genanvendes Hærdeplastafdelingen Ribe 6

7 Disse epoxygrupper er meget reaktive, og hærdningen foregår ved at tilsætte en hærder. Den almindeligste er en amin, som ved en additionsreaktion laver tværbindinger. Denne kemiske reaktion betyder, at der altid er to epoxymolekyler der binder sig til hver ende af et aminmolekyle. Hærdningen kan foregå uden at der dannes biprodukter, og uden at der anvendes opløsningsmidler i processen. I og med at aminmolekylerne dobbeltreagerer med epoxymolekylerne i en ordnet struktur, er det meget vigtigt, at det blandes i det rette forhold, for at sikre en fuldstændig reaktion mellem alle molekylerne. Hvis aminerne og epoxyerne ikke blandes i det rette forhold, vil der være ureageret materiale tilbage. Hvis der er for meget af hærder delen vil det være aminer der ikke er reageret, og hvis der er for meget af epoxy basen, vil det være epoxygrupper der ikke er reageret. Dette vil påvirke det færdige produkts egenskaber. Set ud fra et sikkerheds synspunkt, udgør et sådant indhold af ureagerede epoxy grupper en stor risiko ved en eventuel videre forarbejdning. Epoxy egenskaber Ved at variere længden og sammensætningen af molekylekæderne, og ved at anvende forskellige hærdere, kan der fremstilles epoxy med mange varierende egenskaber. Epoxy basen eller epoxy harpiks kan groft inddeles i tre grupper. DGEBA epoxy er standardtypen som er fremstillet af DiGlycidylether af Epichlorhydrin og Bisphenol A. Denne type har en god mekanisk styrke, hårdhed og sejhed. Den er elektrisk isolerende og kemikaliebestandigheden er god, specielt overfor baser. Blødgørings-temperaturen kan ligge op til 150º Novolak epoxy, hvor tværbindingerne er tættere, og som betyder at bestandigheden overfor kemikalier og især organiske opløsningsmidler bliver større, samt blødgøringstemperaturen bliver højere end DGEBA. På grund af de mange tværbindinger bliver novolak mere sprød og har ikke den samme gode klæbeevne som DGEBA. Cycloalifatisk epoxy har som novolak en tæt molekylestruktur og næsten tilsvarende egenskaber. Man kan fremhæve at den er lettere at forarbejde og har en fremragende vejrbestandighed Hærdeplastafdelingen Ribe 7

8 Hærdere Epoxygrupperne vil kunne reagere med forskellige typer af hærdere, som dels har betydning for hærdeprocessens hastighed fra få minutter til flere døgn, og dels bestemmer om det er et koldt-hærdende eller varmt-hærdende system. Da hærderen indgår i en stor mængde, har den ligeledes stor betydning for den hærdede epoxys egenskaber. De grupperer sig i: Syreanhydrider Alifatiske og aromatiske polyamider Katalytiske hærdere Det betyder i praksis at der til hver type epoxy base er lavet kemiske beregninger og forsøg for at fastsætte det korrekte blandeforhold med den valgte hærder. Det er derfor yderst vigtigt altid, at anvende de rigtige materialer og at overholde blandeforholdet, da der ellers vil ske nogle helt utilsigtede reaktioner, eller reaktionen / hærdningen slet ikke sker Hærdeplastafdelingen Ribe 8

9 Gelcoat Et glasfiberlaminat bliver meget hurtigt nedbrudt hvis ikke det bliver beskyttet mod kemikalier, fugt og ultraviolet lys. Det er derfor vigtigt at både forside, bagside og skærekanter af laminatet lukkes med gelcoat. Gelcoaten anvendes som det første lag der lægges i formen, inden den egentlige laminat støbning påbegyndes. Der afsluttes også med gelcoat Gelcoatens funktion: Beskytter det bagved liggende laminat mod vand- og fugtindtrængning. Beskytter mod kemisk nedbrydning af emnet. Beskytter emnet mod ultraviolet belysning. Giver emnet den ønskede farve og finish. Giver emnet en glat og ensartet overflade som letter rengøring og vedligehold. Giver emnet en slidstærk overflade. En gelcoat anvendes som det første lag. Her er udgangsmaterialet en epoxy tilsat farvepasta, tixotropi, ekstra accelerator og forskellige additiver. Epoxy basen og tilsætningsstoffer vælges ud fra hvilke krav der er til den færdige overflade, så som: Kemikalieresistens Vandabsorption UV bestandighed Blødgøringstemperatur Mekanisk styrke Fleksibilitet Vejrbestandighed Hærdeplastafdelingen Ribe 9

10 Fejl i gelcoat. Gelcoaten giver overflade, beskyttelse og finish på vores emner, men overfladen ses først ved afformning af emnet. Derfor er det vigtigt at vores formoverflader er i orden inden ilægning af gelcoat. Slipmiddel skal være Ok, ingen matte områder, snavs, støv mm. Formen skal have værkstedstemperatur min. 18 grader, og luftfugtighed under 80 %. Under påføring bruges en vådfilms-måler for at sikre korrekt lagtykkelse. Bliver den for tyk risikerer vi løbere og vi får pinhols, små luftlommer der bliver indesluttet i gelcoaten inden geltid. Fiskeøjne. Små runde huller i gelcoaten eller steder uden gelcoat, kan skyldes uren værktøj eller rester af slipmidlet i formen. Slipmidler skal have lov til at hvile efter påføring. Se leverandør brugs anvisninger. Armeringsmaterialer Armeringsmaterialet er de fibre som frem for alt skal give laminatet trækstyrke og stivhed. Det er derfor disse egenskaber der sammenlignes ved valg af armeringsmateriale. I tabellen herunder er de mest anvendte armeringsmaterialer og deres egenskaber, sammenlignet med mere traditionelle materialer. Materiale Trækstyrke N/mm² Stivhed Gpa Vægtfylde Kg/m³ Pris Træ Aluminium Stål Glasfiber Aramidfiber Kulfiber Hærdeplastafdelingen Ribe 10

11 Glasfiber Det flydende glas fremstilles ved at blande mineralske produkter (sand, kaolin, kalksten og colemanite) og varme det op til 1600 C. Det smeltede glas passerer gennem en digel med millimetertynde huller, og trækkes derefter til en diameter fra 5 til 24 m samtidig med, at det afkøles. Fibrene, eller filamenterne som de også kaldes, overfladebehandles med en size eller appretur for, at sikre vedhæftning til matrix og beskytte dem mod slid under den videre forarbejdning. Skematisk fremstilling af glasfiber Hærdeplastafdelingen Ribe 11

12 Hærdeplastafdelingen Ribe 12

13 Fibrene samles til en tråd, der enten kan være sammenpresset tråd, eller en roving (løst samlet). Til sidst spoles fibrene og tørres i en ovn. Ved at variere sammensætningen af råvarer kan der fremstilles forskellige glastyper, hvor kun de her nævnte har interesse som armeringsmateriale: A glas (alkali) - højt alkaliindhold - ligesom almindeligt vinduesglas. Almindeligvis erstattes det af andre typer. E glas (elektrisk) - lavere alkali indhold og stærkere. God træk og kompressionsstyrke og stivhed. Gode dielektriske egenskaber og relativ lav pris. C glas (kemisk) - Bedste modstand overfor kemisk påvirkning, hovedsageligt anvendt til overfladevæv. Disse glasfiber-filamenter samles på følgende måder: Tråde (strand) - er et sammenpresset bundt / tråde af parallelle fibre, som anvendes til Chopped Strand Mat, også kaldet hugget måtte, men trådene kan også videreforarbejdes til glas-flock eller vævede / syede produkter. Roving - er et løst sammensat bundt af usnoede fibre eller tråde. Hvis det er en samling af fibre kaldes det en direct roving, og hvis det er en samling af tråde en assemblet roving. Garn er sammensat af tvundne (snoede) fibre. Fiberdiameteren og antal af fibre kan variere meget. D glas (dielektrisk) - Bedste dielektriske egenskaber. R og S glas - Højere trækstyrke og stivhed end E glas, og med bedre styrkeforhold i et laminat med fugtindhold. S glas produceres i USA af OCF, og R glas produceres i Europa af Vetrotex, men er i øvrigt identisk. Glasset produceres i en ret lille mængde, som betyder en relativ høj pris Hærdeplastafdelingen Ribe 13

14 Aramid Aramidfiber er produceret ved en spindeproces i en kemisk reaktion, hvorefter fibrene opvarmes til ca. 550 ºC og strækkes. Ved denne strækning af fibrene ensrettes molekylekæderne i længderetningen og dette resulterer i fibre med en meget høj trækstyrke. Den største producent er firmaet Dupont, som forhandler Aramidfiber under handelsnavnet Kevlar. Kulfiber De første kulfiber-typer blev produceret i 1971, og er på grund af deres unikke egenskaber, høj trækstyrke og stivhed, blevet meget udbredt til emner hvor prisen ikke er afgørende. Disse fiber fremstilles ud fra rayonfibre, polyacrylnitril (PAN) eller kultjærebeg (BEG), og processen kan kort beskrives ved, at man under en kontrolleret iltningsproces under opvarmning brænder alle andre atomer væk bortset fra kulstof, som bliver tilbage i en velordnet struktur. Denne forkulning sker ved en temperatur mellem 2600 ºC og 3000 ºC, og er derfor en meget energikrævende og dyr proces. Fibertykkelsen er for alle typer ca. 2-9 µm. Så snart fibrene er fremstillet, får de en overfladebehandling eller size påført, som skal sikre at de er beskyttet under den videre forarbejdning, og samtidig skal forbedre vedhæftningen mellem fiber og matrix. Man inddeler kulfibrene efter deres styrkeegenskaber. (Trækstyrke i forhold til vægtfylde) SM IM HM VHM Standard modul Under 265 GPa Mellemliggende modul GPa Høj modul GPa Meget høj modul Over 440 Gpa Ud over de her nævnte fibertyper, anvendes der i specielle tilfælde termoplastiske fibre af polyester eller polyethylen. Den videre forarbejdning af fibertyperne fordeler sig i nævnte hovedgrupper: Glasfiber flock. Hugget måtte også benævnt CSM Chopped Strand Mat. Pressemåtte. Vlies (overflademåtte) Roving tråd. Roving garn. Vævet roving. Syet roving. Måleenheder og definitioner på fibermaterialer. Tex værdi Til bestemmelse af tykkelsen på filamenter, fiberbundter og roving bruges enheden tex. Tex værdien angiver vægten i gram på 1000 m. fiber. Har vi en 1200 tex roving, er der altså tale om, at 1000 m. vejer 1200 gram Hærdeplastafdelingen Ribe 14

15 Arealvægt Alle typer af CSM måtter, vævede og syede måtter osv. bestemmes ud fra deres arealvægt, hvor måleenheden er gram pr. m². Retningsorientering Hvis der er tale om retningsorienterede fibre, vil retningen altid være givet som en vinkel ud fra rullens 0 retning. Slipmidler Kæde og skud I vævede produkter benævnes fiberretningen kæde eller skud. Kæde er de fibre der går i rullens længde retning, altså 0. Skud er de fibre der går på tværs af rullens længde retning, altså 90. Glasfiber flock Flock fremstilles af fibertråde (strands) der hugges i små stykker fra 3 mm længde og opefter. Disse huggede fibre bruges som armeringsmateriale i spartelmasser, pressemasse BMC og støbemasser. Hugget måtte De tørrede fibertråde føres gennem et huggeværk, hvor fibrene hugges i passende længder mm., hvorefter de drysser ned på et transportbånd. Fiberretningen bliver helt tilfældig og der påsprøjtes et bindemiddel før fibermåtten presses sammen mellem nogle valser. Måtterne benævnes efter hvilket bindemiddel der er brugt. Pulverbunden måtte Her er bindemidlet polyesterpulver, der er let opløselig i styren. Denne type anvendes til transparente laminater. Den er let at forme som første lag til emner med kompliceret geometri, og hvor der er ønske om et mere vandfast lag under gelcoaten. Emulsionsbunden måtte Her holdes måtten sammen af en emulsion af polyvinylacetat, som er lidt langsommere at opløse i styren. Måtten er typisk stivere og er derfor lettere at håndtere, men samtidig er den langsommere at forme efter emnet. Syet måtte Her er måtten uden bindemiddel, men holdt sammen af en syning med en tynd glastråd. Dette indebærer at måtten kan formes efter emnet i tør tilstand, f.eks. ved injektionsstøbning, hvor syningerne er med til at holde måtten på plads under injektieringen. Presse måtte Fibertrådene er her lagt i hele længden i cirkler som kører ind over/igennem hinanden, og er holdt sammen af et tungt opløseligt bindemiddel. Det vil sige at måtten kan strækkes temmelig meget uden at den går i stykker, den bliver blot tyndere. Måtten er kun anvendelig til pressestøbning, injektionsstøbning og vakuumstøbning, hvor måtten er velegnet til at transportere polyesteren. Vlies Vlies fremstilles af enkelt filamenter med lille diameter 5-10 µm, som fordeles meget jævnt i et tyndt lag gr./m². Vlies anvendes hovedsagelig på tre måder. Som afsluttende lag på et emne hvor der ønskes en glat overflade uden fiberaftegning Hærdeplastafdelingen Ribe 15

16 Som første lag under gelcoaten på kemikaliebestandige emner for at opnå en meget lav glas %. Som første lag under gelcoaten ved presning eller vakuumstøbning for at undgå fiberaftegning på gelcoatoverfladen. Roving tråd Til en direct roving anvendes de enkelte fibre, som samles i et løst sammensat bundt. En assemblet roving fremstilles af glastråde (strands), som samles i bundter af den ønskede tykkelse. Fælles for begge typer er, at de ikke er snoede, men ligger lige og parallelle for at give den største trækstyrke. Roving fremstilles som standard i 300, 600, 1200, 2400 og 4800 tex. Roving anvendes til sprøjteoplæg, vikling og pultrudering, eller videreforarbejdes til vævede produkter. Roving garn Hvis glasfibrene tvindes (snoes) på samme måde som for eksempel uldgarn, kaldes det for roving garn eller glasfiber garn. Glasfiber garn anvendes til vikling, pultrudering eller videreforarbejdes til vævede produkter. Garn ligger sædvanligvis mellem 5 og 400 tex. imprægneringsevne, bestemmes ved at vælge en kombination af tex og fibertal pr. cm. Vævets udseende og selvfølgelig også dets bearbejdningsegenskaber er afhængig af fibrenes texværdi og hyppighed (benævnes ofte trådtal). Et væv med en bestemt vægt pr. arealenhed kan enten fremstilles af fibre med høj texværdi og et lille antal tråde (ends) eller en lille tex og et stort antal tråde pr. cm. Den førstnævnte variant giver et løst væv, som er draperbar og let at imprægnere, men som har en afstand mellem trådene, der er større end tråden selv, mens den sidste variant har mindre porøsitet, der gør vævet mindre draperbar og samtidig vanskeligere at imprægnere. Efterfølgende vises nogle traditionelle vævningsmønstre. Almindeligt væv Hver kædefiber passerer henholdsvis over og under hver skudfiber. Vævet er symmetrisk, (det vil sige lige mange fibre i 0 og i 90 ) med god stabilitet og en rimelig porøsitet. Det er den vævstype, der er vanskeligst at drapere, og det store antal fiber krusninger giver forringede egenskaber i forhold til andre vævstyper. Vævet roving Ved at væve tråde eller roving med traditionelle vævningsmetoder, kan der fremstilles et utal af forskellige vævede produkter af henholdsvis glas, kevlar eller kul. Vævede væv fremstilles ved en sammenfletning af kæde 0 og skud 90 i et regelmæssigt mønster eller vævstype. Vævets draperbarhed (evnen til tilpasning til en kompleks overflade), glat overflade og ensartethed, er hovedsageligt bestemt af det anvendte mønster, mens arealvægt, porøsitet og i mindre grad Hærdeplastafdelingen Ribe 16

17 Twill En eller flere kædefibre væves henholdsvis over og under to eller flere skudfibre i et regelmæssigt gentaget mønster. Derved fremkommer en visuel effekt, der viser en ligeeller brudt diagonal linie henover vævet. Der er rigtig god draperbarhed og en god imprægneringsevne i et twill væv, i forhold til et almindeligt vævet væv, og der er kun en lille reduktion i stabiliteten. Med det reducerede antal krusninger har vævet en mere jævn overflade, og det giver lidt bedre mekaniske egenskaber. Køperbinding Køperbinding er grundlæggende opbygget på samme måde som almindeligt væv, den eneste forskel er, at to eller flere kædefibre flettes med to eller flere skudfibre. En kombination, hvor to kæder krydser to skud, betegnes 2 x 2, og det giver en symmetrisk opbygning. Vævet kan også fremstilles asymmetrisk med betegnelserne 8 x 2 eller 5 x 4 osv. Køperbinding er fladere væv med mindre krusninger, stærkere end det almindelige væv, men mindre stabil. Det anbefales til kraftige væv fremstillet af fibre med høj tex for at imødegå, at der dannes høje krusninger. Satin Satinvæv er grundlæggende et modificeret twillvæv med færre kæde- og skudkrydsninger. Det er meget jævnt, har gode draperingsog imprægneringsegenskaber, og de få krusninger giver gode mekaniske egenskaber. Satinvæv kan fremstilles meget tæt til et lukket og fast væv. Disse egenskaber medfører en forringet eller nedsat stabilitet og en asymmetrisk opbygning. Vævede hybrider Ordet hybrid refererer til et væv, der indeholder mere end én type konstruktions fibre. Hvis egenskaberne i et laminat kun kan opbygges ved hjælp af mere end en fibertype, så kan det fremstilles ved hjælp af to forskellige væv. Hvis kravet til laminatet er lav vægt og ekstrem lille tykkelse, kan det være nødvendigt at anvende en hybrid fremstillet af to forskellige fibertyper. En hybrid kan fremstilles med én fibertype i kæderetningen og en anden fibertype i skudretningen. Det er mere almindeligt at veksle mellem fibre i hver retning. Almindelige fiberkombinationer i hybridvæv er: Kul/Aramid - Stor trykmodstand og trækstyrke fra aramid med høj kompression og trækstyrke fra kulfibrene; begge fibre har lav densitet og en høj pris Hærdeplastafdelingen Ribe 17

18 Aramid/Glas - Lav vægt, stor trykmodstand og trækstyrke fra aramid kombineret med den gode kompression og trækstyrke fra glasfibrene, og en lavere pris. Kul/Glas - Begge fibre har høj kompression og trækstyrke sammen med kulfibrenes høje stivhed og den reducerede vægt. Vævets reducerede pris skyldes glasfiber prisen. Hybrider fremstilles også som syet og UD væv. Hvis man vil udnytte fibernes trækstyrke optimalt, er det af stor betydning at de er anbragt i lige retninger altså uden krusninger som fremkommer ved vævning. Disse krusninger eller bugter på fibertrådene påfører tråden stres under trækbelastning, idet tråden vil forsøge at rette sig ud. og de forskellige lag giver mulighed for en mere nøjagtig orientering af fibrene. Større produktionshastighed da måtterne kan fremstilles meget tykkere, så der ikke er behov for at lægge så mange lag i en laminatopbygning. I forbindelse med udvikling af ovennævnte forbedringer er der også en bagside. Polyestertråde hæfter ikke særligt godt til de almindelige harpikstyper, og der kan derfor opstå brud omkring fibrene. Fremstillingen af denne type måtter er langsommelig, prisen for maskinen er høj, og sammenholdt med, at der skal anvendes fiberbundter med lille texværdier for at sikre en god overflade på måtterne, betyder det, at prisen for en god kvalitet er meget høj. Ekstremt tunge måtter gør det muligt at lægge store mængder i formen på kort tid, men det er samtidig vanskeligt at imprægnere med harpiks. Hvis sy-processen ikke overvåges omhyggeligt, kan kædefibrene bundte sig sammen, og det medfører, at der fremkommer harpiksrige og harpiksfattige områder i det færdig-imprægnerede laminat. Dette kan undgås ved at fibertrådene lægges i lag og syes sammen. Fibrene er i disse syede måtter altså rette, og kan derfor bedre optage trækspændinger uden at laminatet strækkes. Syet roving er opbygget af et eller flere lag af lange fibre, som holdes sammen af sekundære sytråde. De primære fibre kan være hvilken som helst af de tilgængelige konstruktionsfibre. Sytrådene er almindeligvis polyester på grund af de gode håndterings -egenskaber kombineret med en lav pris. De primære fordele, ved det syede måtter i forhold til de vævede måtter, er: Bedre mekaniske egenskaber, primært fordi fibrene altid er rette og uden krusninger, Hærdeplastafdelingen Ribe 18

19 Syet roving De syede typer karakteriseres efter i hvilke retninger fibrene (trækstyrken) ligger. Hvis alle fibrene ligger i samme retning, og kun sytrådene der holder dem sammen ligger på tværs, kaldes måtten unidirektional (UD) Hvis der er tale om tre retninger kaldes måtten triaxial (Triax) Hvis der er tale om fire retninger kaldes måtten quadroaxial. Hvis der er tale om to retninger kaldes måtten biaxial ( Biax ) Til specielle formål vil det desuden være muligt at sammensætte de nævnte væv- og måttetyper efter behov. For eksempel er det meget anvendt at samle en vævet roving med en hugget måtte ved at sy dem sammen. Denne kombination kaldes en combi måtte Hærdeplastafdelingen Ribe 19

20 Herunder eksempel fra en leverandørs produktoversigt. A two-layer biaxial fabric with direction of layers at angles of 0 and 90. A two-layer biaxial fabric with a diagonal direction of layers at an angle of + 45 / 45. A biaxial fabric with a layer of chopped glass strands on the surface. The layers of the fabric are at angles of + 45 / 45. A biaxial fabric with an internal layer of chopped glass strands. The layers of the fabric are at angles of 0 and 90. A triaxial (three-layer) fabric with lengthwise (the warp) and diagonal directions of layers. A quadroaxial (fourlayer) fabric with four directions of layers Hærdeplastafdelingen Ribe 20

21 Kernematerialer Ved fremstilling af sandwichlaminater er det af afgørende betydning, at det er det rigtige kernemateriale der er valgt til opgaven. De egenskaber der fokuseres på er: Densitet Trykstyrke Forskydningsstyrke Slagstyrke Isolering Fugtresistens Bearbejdning Vedhæftning Proces temperatur Pris PVC skum Er termoplastisk Poly Vinyl Clorid der opskummes. Den udmærker sig ved en høj trykog forskydningsstyrke, og da den har en udmærket fugtresistens kombineret med en god vedhæftning til både polyester og epoxy, er det den mest anvendte til bådbygning og til vingeskaller. PVC skum forhandles i forskellige kvaliteter, og visse typer kan forarbejdes og er stabile op til 130 C. Densiteten ligger typisk i området 30 til 150 gr./ltr gr./ltr. som er isolationsskum uden væsentlig styrke gr./ltr. sandwichskum med stigende tryk- og forskydningsstyrke. 60 gr./ltr. og opefter, hvor skummet bliver stærkere mens isoleringsværdien gradvis aftager. Lette typer er typisk ret sprøde materialer, og anvendes derfor mest som isolering hvor konstruktionen ikke bliver udsat for tryk og forskydning. For eksempel til kølekasser og kølecontainere/trailere, og som isolering af køle/fryse laster i skibsfarten. Også som opdrift og kernemateriale i surfbrætter og småjoller anvendes dette. Balza træ Er meget hurtigvoksende og indeholder meget vand. Efter fældningen tørres vandet ud og træet skæres i skiver på tværs af stammerne. Konserveres for at undgå mug og råd, og derefter limes træet som firkantede brikker på et glasfibernet. Som kernemateriale vil balza opsuge en større eller mindre mængde matrix, som vil påvirke trykstyrken og densiteten af det færdigstøbte materiale. Det skal bemærkes at jo mere matrix balzaen optager, jo større bliver trykstyrken. Som råvare er densiteten ca. 40 gr./ltr., men efter støbning ligger densiteten typisk mellem 60 og 200 gr./ltr. Balza har en høj tryk- og forskydningsstyrke, og har en god vedhæftning på alle matrixtyper. Det anvendes til emner som lystfartøjer, møllevinger og i forbindelse med formbygning. PVC skum PUR skum Er en hærdeplast, som fremstilles ved en kemisk reaktion. Ved tilsætning af et blæsemiddel kan skummets densitet varieres fra: Hærdeplastafdelingen Ribe 21

22 EPS Er en termoplast, en Ekspanderet PolyStyren. Den er meget let og har en høj isolationsværdi samtidig med at tryk- og forskydningsstyrken er god. Den er mere sej og er derfor et godt alternativ til den lette PUR, hvis der ønskes en høj isolationsværdi sammen med en let konstruktion. EPS bliver opløst af de fleste organiske opløsningsmidler, og kan derfor ikke bruges sammen med for eksempel polyester, uden en effektiv adskillelse med en primer. Polyurethan og epoxy uden opløsningsmidler har en god vedhæftning og skader ikke EPS. Honeycomb Er betegnelsen for en kernematerialestruktur som kendes fra bikuberne, og som er naturens måde, hvorpå man sparer vægt og materiale. Herover vises nogle tværsnit af søjler. Den Y formede søjle med vinkler på 120 giver i forhold til arealet den største trykstyrke, og den er desuden let at sammenbygge i alle retninger i den 6 kantede struktur, der kaldes honeycomb. PMI Er en Poly Methacryl Imide som bliver brugt på højt belastede områder hvor lav vægt og en høj varmebestandighed er ønsket. Sej, trykstærk, meget varmefast og har en høj pris. Honeycomb giver meget lette og stive konstruktioner, hvor det største problem som regel er vedhæftningen til laminatet, på grund af den meget lille overflade Hærdeplastafdelingen Ribe 22

23 Hard points. I sandwich laminater hvor der er områder, der bliver udsat for store trykbelastninger, er man nødsaget til at indlægge nogle hårdere materialer kaldet hard points. Det kan eksempelvis være ved montering af beslag med gennemgående bolte. Er der opløsningsmidler i matrix? Ved hvilken temperatur foregår støbningen? Ønskes der en højglans eller en mat overflade? Hvilket formmateriale er anvendt (polyester, epoxy, aluminium eller stål)? Voks Er det traditionelle valg til GUP forme, hvor der ønskes højglans, og hvor temperaturen under støbning ikke overstiger C. Materialerne til hard points kan være træ, træfinerplade, aluminium, jern eller en støbemasse af polyester eller epoxy, blandet med forskellige fyldstoffer. Fyldstoffer Er betegnelsen for de forskellige typer af pulver, mel, sand eller granulat, som blandes i matrix for at ændre på egenskaberne. Her er nogle eksempler: Aerosilpulver til justering af flydemodstand (tixotropi) Micro-ballon til fremstilling af let spartelmasse. Talkum til fremstilling af tung spartelmasse og støbemasse. Sand til fremstilling af støbemasse for eksempel polymerbeton. Klargøring til støbning af nye forme Klargøring til støbning af nye forme (herunder også reparationer i en brugt form) Man må sikre sig at formens gelcoat er tilstrækkelig udhærdet (datablad), herefter renses overfladen så den er fri for støv og snavs, og der påføres 5-6 lag voks med den anbefalede tids interval. Hvis det er et kritisk emne, eller man ønsker optimal sikkerhed for slipeffekten, kan der påføres et lag PVA slipmiddel oven på de 6 lag voks. Dette slipmiddel er bestandig overfor styren, men kan opløses med vand ved afformningen. Formplejemidler Er fælles betegnelsen for de voks- og slipmidler der anvendes for at vedligeholde formoverfladen så slipeffekten og finishen fortsat vil være den samme. Ved valg af slipmiddel er det vigtigt at tage hensyn til følgende: Hærdeplastafdelingen Ribe 23

24 Vedligehold af produktionsklare forme. En form der er i brug skal ikke nødvendigvis vokses efter hvert aftryk, men hvis der under afformning af emnet bemærkes en forøget vedhæftning er det ved tiden. Formen skal altid vokses hvis der har været stop i produktionen, hvor formen har stået åben, eller formoverfladen på anden måde er beskadiget. Der vil altid lægge sig støv i formen og ved en aftørring vil man let kunne beskadige det meget tynde vokslag. Det er vigtigt at anvende den samme vokstype og fabrikat, og yderligere at man følger producentens anvisning. Det efterfølgende er en generel vejledning. Voksen påføres med en blød klud eller en svamp i et rigeligt lag, og straks aftørres overskuddet med en ren klud. Herefter poleres overfladen blank igen med en ren blød klud. Det er vigtigt, at der ikke er voksrester der ikke er poleret idet det vil ses som matte pletter på det færdige emne og efterlade tilsvarende pletter på formen. Nu er formen klar til gelcoat, og hvis formen ikke skal anvendes straks, afdækkes den evt. med en plastfolie. formoverflade. Denne rensning skal sikre at den efterfølgende sealer kan hæfte på formen. Formsealer eller formforsegler fås i blanke eller matte varianter, og har til formål at lukke eller forsegle formoverfladen, dvs. at små ridser og pinholes bliver fyldt, så overfladen bliver tæt. Den påføres med hånden (wipe on, wipe of metoden), eller den sprøjtepåføres, ofte i flere lag. Sealeren har ingen slipeffekt, så der skal altid påføres et slipmiddel til sidst. Slipmiddel påføres med hånden (wipe on, wipe of metoden) i flere lag, og vil danne en forbindelse til sealeren, så slipfilmen bliver siddende på formen, og derfor kan bevare slipeffekten efter mange aftryk. Vedligehold af produktionsklare forme. Efter et antal afstøbninger skal formen have påført et nyt lag slipmiddel, som beskrevet overfor. Det er vigtigt, at hvis sealeren er blevet beskadiget enten ved afformning eller hvis der er brugt metalværktøj eller lignende i formen, er det ikke nok at påføre slip. De steder hvor sealeren er beskadiget eller skrabet af, skal formen behandles som en ny form. Slipmidler Slipmidler anvendes når de traditionelle vokstyper ikke er effektive nok. Eksempelvis hvis formtemperaturen bliver for høj, eller man ønsker mange aftryk mellem hver påføring af slip. Disse slipsystemer består af rens, sealer og slipmiddel, som er tilpasset den aktuelle produktion. Nye forme. En generel vejledning. Formrens er en rensevæske der bruges for at fjerne al snavs og urenheder fra den nye Hærdeplastafdelingen Ribe 24

25 Værktøj Doserings udstyr For at afveje eller afmåle de flydende komponenter anvendes der forskelligt doseringsudstyr. De fleste leverandører opgiver mængder og blandingsforhold i vægtdele, så vægten er et helt nødvendigt udstyr. Det er bedst at anvende en vægt hvor selve vægten og displayet er adskilt. Derved er det lettere at dække selve vægten af med en beskyttende plastfolie, og displayet kan placeres hvor det ikke er så udsat for spild. Vægtens kapacitet og nøjagtighed skal afpasses efter hvor store mængder der skal vejes/blandes. Eksempelvis vil det give for stor unøjagtighed at afveje 150 gr. på en vægt der har en deling på 10 gr. afvigelsen vil være 5 gr. eller 3,3 %. Her skal anvendes en vægt med en deling på 1 gr. som ved korrekt anvendelse vil give en maksimal afvigelse på 0,3 %. Vægten kontrolleres jævnligt, og specielt skal der ses efter at der ikke er materialer (spild af epoxy, tape eller plastfolie) der berører både vejepladen og selve vægten, eller bordet den står på. Til mindre portioner er engangssprøjter også anvendelige. Fra mindre flasker, dunke eller bøtter kan ophældningen foregå direkte på vægten, men ved større emballager dunke og tromler anvendes der forskellige typer af haner eller pumper Hærdeplastafdelingen Ribe 25

26 Håndværktøj Til håndoplægning af gelcoat bruges flade pensler fra 10 mm. og op til 150 mm i bredden. Penslernes kvalitet er ikke afgørende, når de bruges til coatning i en form. Men hvis de skal anvendes til påføring af topcoat, vil det give et bedre resultat, at bruge bløde lakpensler. Pensler bruges desuden til påføring af epoxy, når det drejer sig om mindre emner og reparationer og til at fjerne luftblærer i tynde laminater, hvor ruller ikke kan bruges. Maleruller Maleruller af perlon, anvendes til påføring af epoxy, og størrelsen af rulle vælges ud fra formens størrelse og laminattykkelse. Til mindre emner er de såkaldte radiatorruller velegnet, og hvis det drejer sig om større mængder af polyester der skal rulles på, vælges ruller med større diameter, og op til 250 mm. i bredden. Eventuel monteret med et forlængerskaft Plast eller alu-ruller. For at fjerne luftblærer i laminatet rulles specielt første lag meget omhyggeligt med et bredt udvalg af metal eller nylon ruller, der er specielt fremstillet til formålet. Rullestørrelsen vælges ud fra tykkelsen af laminatet, et tyndt laminat for eksempel et lag 300 grams måtte, rulles bedst med en rulle med en lille diameter, og til tykke laminater anvendes ruller med en diameter 15 til 50 mm. Der findes en del specialruller som kantruller, fjederruller, børsteruller osv. som alle kan være det rigtige valg i en given opgave Hærdeplastafdelingen Ribe 26

27 Afrensning af værktøj Hvis man ønsker at genanvende pensler og ruller, er det nødvendigt at afrense værktøjet omhyggeligt inden den anvendte matrix gelerer. Vær opmærksom på at det ikke er nok at stille ruller og pensler i rensevæske efter brug. Hærdeprocessen fortsætter inde mellem penselhårene og omkring akslen på rullen, så de ikke kan bruges igen. Færdighærdet gelcoat og epoxy kan ikke opløses med traditionelle rensemidler, så hvis værktøjet er hærdet må det kasseres. Kun metalruller kan opvarmes i en ovn så den hærdede plast forbrænder, og kun metallet er tilbage. Der findes forskellige rensemidler som kan opløse den delvis gelerede epoxy. Det gøres ved at anvende mindst to rensekar. Ved at vaske værktøjet omhyggeligt i det første rensekar fjernes de rester af epoxy der sidder på rullen, men rensevæsken vil hurtigt optage så meget epoxy, at der bliver en epoxyfilm tilbage når rullen tørrer. Derfor renses rullen i det andet rensekar med en renere rensevæske. Rullen tørres af med aftørringspapir, og hvis al epoxy er fjernet kan rullen bruges igen og igen Hærdeplastafdelingen Ribe 27

28 Skære- og slibe værktøj. Alt traditionelt hårdt metalværktøj kan anvendes til slibning, boring og skæring i glasfiberlaminater. Der er dog den ulempe at skæret meget hurtigt slides, så eksempelvis bor skal slibes meget tit. Man anvender derfor helst skæreskiver af stål med en belægning af diamantkorn, som giver en meget lang levetid på skæret. Disse diamant-belægninger anvendes desuden på stiksavklinger, bor, hulbor, slibeskiver og fræsestifter. Diamantbelægningen sliber sig vej gennem laminatet, så det er afgørende for effektiviteten, at de maskiner der bruges kan køre med den rigtige høje hastighed. For eksempel en ø 6 mm. fræserstift skal have mellem og omdr./min., og en ø 75 mm. skæreskive omdr./min. Til slibning bruges der forskellige typer af maskiner og sandpapir. Til grovslibning bruges sliberondeller på rotationsslibere. Diamantbelægningen kan ikke tåle at skære i træ, beton og metal, mens skumplast kernematerialer ikke ødelægger skæret. Der anvendes mest trykluftdrevne maskiner, og på grund af det meget fine slibestøv er de altid monteret med en sugekåbe, tilsluttet et eksternt vakuum-sugeanlæg. Til finere slibning bruges excenterslibere, og til finish slibning vil det ofte være håndarbejde Hærdeplastafdelingen Ribe 28

29 Valg af kornstørrelse Grovslibning P 16 - P 60 Stor godsfjernelse. Emnets form kan ændres. Mellem Slibning P 80 - P 150 Nogen godsfjernelse. Efterlader en pæn glat overflade. Fin slibning P P 240 Fjerner meget lidt materiale. Fint udseende. Velegnet til lakering. Finish Slibning P P 600 Overfladen er velegnet til polering. Sikkerhed ved brug af skære- og slibemaskiner. Før en maskine tages i brug skal man: Kontrollere at skæreskiven ikke er beskadiget eller revnet, og at den er spændt forsvarligt fast. Kontrollere at afskærmningen er i orden og at vakuum-suget er startet og virker (ingen tilstopning i sugekåbe og slanger). Vælge personlig sikkerhedsudstyr: Briller eller ansigtsskærm. Der vil altid være risiko for at splinter af glasfiberlaminat eller partikler fra skære- / slibeskive rammer ansigtet. Støvmaske. Små støvpartikler skal altid betragtes som sundhedsskadelig. Arbejdshandsker. Kanterne på glasfiberemner vil altid være fyldt med skarpe kanter og fiberspidser. Høreværn Hærdeplastafdelingen Ribe 29

30 Formværktøj Forme For at kunne fremstille ensartede emner er det nødvendigt med en eller flere støbeforme. En sådan form er ofte fremstillet i epoxy, men kan også være af stål, aluminium eller træfiner. Fremstillingen af en epoxy form starter med en emnetegning som bruges til bygningen af en model, også kaldet en plug. Denne plug fremstilles af de materialer, der til netop denne udformning er velegnet, for eksempel træ, PVC skum, finerplader, osv. Det vigtige er at overfladen og den geometriske form er den rigtige. Overfladen på en plug vil være bearbejdet, slebet, spartlet, lakeret, og poleret, for til sidst at blive vokset med en fast voks 6-8 gange, så den står helt fejlfri i overfladen. Herefter bliver der støbt en form af glasfiberarmeret epoxy uden på pluggen, og til dette anvendes der materialer der kan opfylde de materialetekniske krav, der er til en støbeform, så som: Glans Hårdhed Kemikalieresistens Varmebestandighed Stivhed Når selve formskallen er støbt, den kan evt. bestå af flere dele, bygges der et formstativ, som skal understøtte formen, og som i visse tilfælde også skal fungere som et ophæng, så formen kan drejes og fastholdes i en stilling, der gør det muligt at støbe emner i den. Dette stativ består af træ eller stål, som fastlamineres på selve formskallerne. Formen skal nu sikres en god udhærdning. Det kan gøres ved at efterhærde med forhøjet temperatur, og derefter er formen klar til afformning, det vil sige at den fjernes fra pluggen. Formen mangler nu den endelige finish, som opbygges ved at vådslibe og polere til den ønskede overflade og glans. Formen vokses 4-6 gange, og er nu klar til det første aftryk. Se afsnittet om klargøring til støbning side 23. Der kan i en sådan støbeform fremstilles flere hundrede aftryk, forudsat at formen bliver vedligeholdt omhyggeligt. Se afsnittet om vedligehold side 24. Formhåndtering Vil man sikre at en form altid er produktionsklar og får en så lang levetid som muligt er der flere ting at tage hensyn til. Ved enhver håndtering er det vigtigt at undgå slag og stød på formens yderside. Selv små slag kan medføre, at den ret hårde gelcoat i formen revner eller krakelerer, og der opstår en stjerneformet skade i formoverfladen. Revner i coatlaget kan også opstå ved forkerte belastninger, for eksempel ved kranløft hvor løftestropperne er forkert anbragt, så formen vrides eller bøjes. Afformning Når et emne er færdigstøbt, kan det afformes, hvis det er udhærdet i en sådan grad, at det kan tåle belastningen, uden der kommer hvidbrud i emnet. Mindre emner afformes ved at kanten løsnes hele vejen rundt om emnet. Det kan gøres med en trækile eller en plast spartel, det er vigtigt ikke at anvende metalspartler, stemmejern eller andre værktøjer der er hårdere end formgelcoaten. Selv små og næsten usynlige ridser vil give vedhæftning under den næste afstøbning i formen. Når emnet er løsnet kan man med trækiler forsigtigt sætte emnet i spænd, og hvis slipeffekten er god nok vil emnet frigøre sig fra formen. Hvis man på grund af emnets form ikke kan bruge kiler, kan man blæse trykluft ind mellem form og emne, for at løfte emnet op. Det vil tit være en fordel at forsyne Hærdeplastafdelingen Ribe 30

31 formen med et eller flere huller til indblæsning af trykluft, da man derved helt kan undgå at bruge kiler og andet værktøj i formen. Hvis man bruger trykluft, må man være opmærksom på, at større forme/emner kan revne på grund af trykket. Indblæsningen skal derfor foregå med stor forsigtighed, og man skal hele tiden være opmærksom på hvordan og hvor emnet løsnes fra formen. Den trykluft der bruges må ikke indeholde olie. Hvis den gør, renses og vokses formen omhyggeligt før næste afstøbning, idet der ellers vil opstå skader i det næste lag gelcoat på grund af oliefilmen. I stedet for trykluft vil man i enkelte tilfælde kunne bruge vand til afformning. På det dybeste sted på formen monteres en slangestuds, og når emnet skal afformes tilsluttes en vandslange så det lille mellemrum mellem form og emne fyldes med vand og emnet løftes. Denne metode er yderst effektiv hvis der bruges PVA slipmiddel, som jo er vandopløseligt. Formen skal efter afformning straks tømmes for vand og tørres af med en blød klud, da der ellers hurtigt vil komme kalkskjolder på overfladen. Konservering Hvis en form stilles udendørs vil den i løbet af meget kort blive ødelagt i overfladen. Form gelcoat og de almindelige voks- og slipmidler er ikke beregnet til at modstå UV-belysning (sollys) og heller ikke fugt. Selve overfladen bliver mat og ru, og når formen skal bruges igen kræver den en polering med poleremasse, hvorved det yderste lag af coaten fjernes, og derefter skal formen behandles som en ny form, før der kan støbes i den. Se afsnittet om voks side 23og slipmidler side 24. Denne renovering af formen kan undgås ved at vende formen så bagsiden vender op, så gelcoaten ikke påvirkes af UV-lys, og der ikke er vand i formen Hærdeplastafdelingen Ribe 31

32 Beregning Ved alle typer af beregning af materialeforbrug er det nødvendigt at kende støbe-formens areal. Formler for arealberegning: h = højde A = areal O = omkreds g = grundlinie r = radius = 3,14 Rektangel A = højde x bredde Trekant A = ½ h x g Trapez A = 1 x h x (a + b ) 2 Cirkel Areal A = r² x Omkreds O = r + r x Hærdeplastafdelingen Ribe 32

33 Kegle Krumme overflade A = 1 x h x x r² 3 Cylinder Krumme overflade A = 2 x r x x h Gelcoat forbrug 1 m² form med 100µ ( 0,1 mm ) forbruger 140 gr. (coatens vægtfylde 1,4 gr./cm³) Eksempel: Et lag på 800 µ (0,8 mm) 8 x 140 x Formareal = gelcoat forbrug Blandingsforhold Gelcoatens blandingsforhold er Gelcoat 100 Hærder 28 Forholdstal 128 Eksempel: Der skal bruges 480 gr. gelcoat, hvor meget skal der afvejes af hver komponent. Der skal bruges: Gelcoat 480 X 100 = 375,0 gr. 128 Hærder 480 X 28 = 105,0 gr. 128 I alt 480,0 gr Hærdeplastafdelingen Ribe 33

34 Matrixforbrug Måttevægt x 100 laminatvægt måttevægt = matrix forbrug pr. m² Glas % Eksempel: Formareal 4m² måttevægt 300 gr.pr.m² Glas % x gr. 300 gr. = 900 gr.pr. m² x 4 = 3600 gr. Glasforbrug Formareal x måttevægt pr. m² = glasforbrug Eksempel: Formareal 4 m² måttevægt 300 gr.pr. m² 300 x 4 = 1200 gr. glas Laminat tykkelse Måttevægt Glas % x 25 (25 = fordelingstal fast) Eksempel: måttevægt = 450 g glas % _ 30 x 25 = 750 ( 450 / 750) = 0.6 mm Hærdeplastafdelingen Ribe 34

35 Hærdeplastafdelingen Ribe 35

36 Laminatopbygning De forskelle der opnås ved at bruge et sandwichlaminat i forhold til et massivt laminat er følgende. Fordele Lavere vægt Større stivhed Isolation (kulde, varme, lyd og vibrationer) Sandwich laminat Et sandwich-laminat består af en kerne med en skal på begge sider. I forhold til en traditionel konstruktion kan man sammenligne med en H bjælke. Oversiden optager trykbelastningen, undersiden optager trækbelastningen og midterstykket skal i princippet kun holde de to sider på plads, så de ikke bliver forskudt for hinanden. Sandwich konstruktioner i kompositmateriale bygger på samme princip, men materialerne til skallerne erstattes af for eksempel glasfiber og epoxy, og kernematerialet (midterstykket) er her af skumplast eller balzatræ. Ved at anvende forskellige kernematerialer og bruge forskellige fibre og matrix, kan der opnås vidt forskellige egenskaber i et sandwich-laminat. Også tykkelsen af kernematerialet har afgørende indflydelse for et laminats styrke og stivhed. Ulemper Tilpasning og ilægning af kernematerialet tager tid. Større risiko for dårlig vedhæftning og delaminering. Visse kernematerialer er meget dyre. For at opnå de ønskede egenskaber er det af afgørende betydning, at matrix kan klæbe fast på kernematerialet. Man bruger udtrykket vedhæftning Hærdeplastafdelingen Ribe 36

37 Her vises nogle eksempler på hvad der kan ske, hvis materialerne ikke er dimensioneret til at optage belastningen. Eksemplet herunder viser, at stivheden og trykstyrken i et sandwich-laminat forsvinder, når vedhæftningen ikke er i orden, og kerne og skaller kan forskydes i forhold til hinanden. Her vises et eksempel på et sandwich-laminat. Sandwich laminat Materiale Arealvægt Glas % Tykkelse 1. lag Gelcoat 0,8 mm. 2. lag Vævet twill 80 g./m² Glas % 40 0,2 mm. 3. lag Biax 600 g./m² Glas % 50 1,2 mm. PVC skum 10 mm. 10,0 mm. 4.lag Biax 600 g./m² Glas % 50 1,2 mm Hærdeplastafdelingen Ribe 37

38 Epoxy laminat Et epoxy/glas laminat opbygges i princippet som et polyester/glas laminat. Der er dog den forskel at den for polyester meget brugte CSM måtte ikke er velegnet til epoxy. For at opnå et stærkt laminat bruges der gennemgående fibre i vævede eller syede udgaver, hvilket også giver en højere glas %. Her vises et eksempel på et massiv epoxy-laminat. Massiv epoxy laminat. Materiale Arealvægt Glas % Tykkelse 1. lag Epoxy gelcoat 0,8 mm. 2. lag Biax måtte 600 g./m² Glas % 45 1,2 mm. Triax måtte 900 g./m² Glas % 55 1,8 mm Ud fra laminatbeskrivelsen beregnes så hvor meget af de enkelte materialer der skal bruges til hvert enkelt lag. Denne beregning kan foretages i et materialeskema, så man har overblik over det totale materialeforbrug og dermed også emnevægten. Materialeskemaet bruges i værkstedet hver gang der skal afvejes materialer. Hvis der skal støbes flere emner, sikrer man sig herved også, at de bliver ensartede hvad angår tykkelse, vægt og glas %. Den praktiske støbning starter med gelcoaten. Der kan med de fleste typer af epoxycoat kun påføres et lag, altså hele coat laget på en gang. Hvis gelcoaten påføres i flere lag, vil lagene ikke få den nødvendige vedhæftning til hinanden, og der vil kunne ske afskalninger af coat på det færdige emne. Påføringen foregår med en flad pensel, rulle elle en gummispartel, og der kontrolleres jævnligt med vådfilmsmåler, om den ønskede tykkelse 0,8 mm. er til stede. Gelcoat laget skal nu hærde, og ventetiden før påføring af næste lag laminat kan variere meget. Se databladet for det pågældende produkt. Det er vigtigt, for vedhæftningen af laminatet, at gelcoaten ikke er helt hærdet, det vil sige at den stadig virker klæbrig eller tacky ved berøring. Epoxy rulles ud på gelcoaten i et tyndt lag og første lag glasfiber lægges på plads. Måtten gennemvædes og næste lag glasfiber lægges på, og resten af den beregnede mængde epoxy fordeles jævnt ud over glasfibermåtten. Herefter rulles al luft ud med en metal eller nylon rulle, og emnet skal nu hærde Hærdeplastafdelingen Ribe 38