Výroba a opravy laminováním jsou stále nepřekonanou technologií, která umožňuje výrobu i opravy jednoduchých, ale i extra složitých výrobků. Kompozitní lamináty najdete všude kolem nás - ať už je to letectví, automobilový průmysl, výroba lodí, pádel, komponentů pro vlaky, modely, nebo třeba bazény a nádrže. Opravy za použití laminování zvládne každý při zachování standardních postupů a pravidel.
Epoxidová pryskyřice versus polyesterová pryskyřice
Pryskyřice jsou rozděleny do dvou typů: epoxidové a polyesterové. Každý z kompozitních prvků je vyroben ze 2 základních materiálů: tkaniny (uhlíkové vlákno, aramid, sklo) a pryskyřice. Přestože tkaniny převážně zajišťují tuhost výrobku, pryskyřice hraje rovněž důležitou roli, neboť většinou ovlivňuje odolnost vůči teplotě, propustnost látek a další vlastnosti hotového výrobku.
- Epoxidové pryskyřice jsou pryskyřice nejvyšší třídy používané pro výrobu prvků závodních automobilů F1, letadel Boeing, rámů profesionálních jízdních kol, profesionálních surfových boardů a dalších prvků, které nabízejí špičkovou kvalitu, pevnost a nízkou hmotnost.
- Polyesterové pryskyřice jsou pryskyřice nižší třídy používané k výrobě obrovských a masivních prvků, které nevyžadují splnění některých zvláštních požadavků na konstrukci, např. vany, velké nádrže na vodu, skluzavky apod.
Až 90 % výrobků na našem domácím trhu bylo vyrobeno z polyesterových pryskyřic (polyesterových kompozitů) a pouze 10 % z epoxidových pryskyřic (epoxidových kompozitů). Bohužel, protože polyesterové pryskyřice představují polovinu ceny, často se používají při výrobě výrobků, které by měly být skutečně vyrobeny z jiných materiálů.
Klíčové rozdíly mezi epoxidovými a polyesterovými pryskyřicemi
Co dělá tyto pryskyřice a produkty odlišné? Podívejme se na hlavní parametry:
1. Odolnost vůči teplotě
- Epoxidové kompozity mají odolnost proti velmi vysokým teplotám, až do 300 °C. Celkové vytvrzení produktů z epoxidové pryskyřice je možné po mnoha hodinách pečení uvnitř pece, což zajišťuje temperování a zlepšuje odolnost výrobku vůči vysokým teplotám.
- Standardní polyesterové pryskyřice nabízejí odolnost proti teplotám pouze do +/- 60 °C (HDT). Při extrémních teplotách se polyesterový kompozit často stává ohebný.
2. Odolnost vůči ohýbání a pevnost
- Výrobky z epoxidových pryskyřic nabízejí lepší pevnost v ohybu a vyšší tuhost. Pomalé vytvrzení epoxidu (nezpůsobuje stres a mikrotrhání) a dokonalé přilnutí epoxidové pryskyřice k textilnímu vláknu vede k tomu, že každé vlákno z epoxidového kompozitu je zcela obklopeno molekulami pryskyřice, což zajišťuje vyšší pevnost.
- Polyesterové pryskyřice vykazují krátkou dobu vytvrzování a vysoké smrštění, které způsobují stres, mikrotrhání pryskyřice a nepřesné přilnutí pryskyřice k vláknům (mikropóry). Rychlé vytvrzení polyesterové pryskyřice vede k exotermní reakci, která může někdy vést i ke spalování, což má negativní dopad na pevnost laminátu.
3. Hmotnost
- Výrobky vyrobené z epoxidových pryskyřic a tkanin (skleněných a uhlíkových) obsahují od 40 do 60 % vlákniny.
- Většina polyesterových pryskyřic je vyztužena skleněnými rohožemi, které obsahují až 15-20 % vláken. To znamená, že polyesterový laminát obsahuje až 80 % pryskyřice a pouze 20 % vláken.
Pro zajištění stejné pevnosti výrobku z polyesterové pryskyřice jako u epoxidové by bylo nutné zdvojnásobit jeho hmotnost.
Čtěte také: Druhy podložek pod laminát
4. Rozměrová stabilita
- Epoxidové pryskyřice nezpůsobují problémy s rozměrovou stabilitou.
- Polyesterové pryskyřice mají vysoké smrštění při vytvrzování, což může mít významný dopad na přesnost výrobků a forem.
5. Přilnavost
- Epoxidové pryskyřice jsou známé svou vynikající přilnavostí a jsou základem pro nejsilnější lepidla, která se používají například pro spojování částí letadel.
- Polyesterové pryskyřice se po zaschnutí obtížně lepí a je nutné je brousit až na sklo pro dosažení dostatečné přilnavosti.
Tabulka porovnání epoxidových a polyesterových pryskyřic
| Vlastnost | Epoxidová pryskyřice | Polyesterová pryskyřice |
|---|---|---|
| Pevnost | Vyšší (pevnější a tužší) | Nižší (náchylná k mikrotrhlinám) |
| Odolnost vůči teplotě | Velmi vysoká (až 300 °C) | Nízká (do +/- 60 °C, ohebná při vyšších) |
| Hmotnost pro stejnou pevnost | Nižší (vyšší obsah vláken) | Vyšší (nižší obsah vláken, více pryskyřice) |
| Rozměrová stabilita | Výborná (minimální smrštění) | Nízká (vysoké smrštění při vytvrzování) |
| Přilnavost | Vynikající (silná lepidla) | Nízká (špatně se lepí po vytvrzení) |
| Cena | Výrazně dražší | Levnější (polovina ceny epoxidů) |
| Doba vytvrzení | Pomalé (24-72 hodin, nebo zrychleně teplem) | Rychlé (v řádu minut, může vést k exotermii) |
| Zápach | Téměř žádný | Silný |
| Použití | Prvky F1, letadla, rámy kol, profi surfy (kvalita, pevnost, nízká hmotnost) | Vany, nádrže, skluzavky (obrovské a masivní prvky bez speciálních požadavků) |
Doporučení pro laminování
Při laminování je důležité dodržovat několik zásadních doporučení, aby byl výsledek co nejlepší.
Kde laminovat?
Pracujte v dobře větraných prostorách nebo venku, pokud to počasí dovolí. Pryskyřice, tvrdidlo atd. jsou těkavé látky a rychle zasmrdí celý dům. Nejlepší je laminovat při teplotě 20 °C a samozřejmě v suchém prostředí. Rozhodně nedoporučujeme pracovat při teplotě nižší než 14 °C a samozřejmě při teplotách nad 28 °C. Teplota má velký vliv na dobu zpracování, která se při vysokých teplotách rychle zkracuje, a naopak při nízkých nemusí dojít k vytvrzení.
Míchání pryskyřice
Doporučujeme používat odměrné kelímky a pipetu pro snadné namíchání správného poměru pryskyřice a tvrdidla. Většinou se dává 1-3 % tvrdidla (iniciátoru) u polyesteru a 30-50 % u epoxidových pryskyřic, vždy se ale řiďte návodem výrobce. Nikdy nepoužívejte kelímky od jogurtu a podobně, protože je namíchaná směs rychle rozežere. Injekční stříkačky lze použít na dávkování tvrdidla, ale stupnice je natištěná a jakmile ji potřísníte, snadno se rozmaže. Důležité je rozlišit epoxidové a polyesterové pryskyřice, protože poměry míchání jsou velmi rozdílné. Dále je potřeba dbát na to, zda výrobce uvádí poměr hmotnostně nebo objemově. Doporučuje se používat digitální váhu pro přesné odměření, zejména u epoxidů.
Rychlost tuhnutí závisí na tužidlu. Pokud přeženete u polyesteru, rychle zrosolovatí a větší vrstva vyvře. Pokud to přeženete u epoxidu, nevytuhne. Dále jsou k většině epoxidů tužidla s různou délkou zpracovatelnosti. Rychlost vytvrdnutí se tak nedá regulovat množstvím, ale adekvátním tužidlem. Pro maximální pevnost pak lze výrobek ještě vytvrdit postupně se zvyšující teplotou podle technického listu. Některým pokojová teplota vůbec nestačí a potřebují teplo primárně.
Příprava povrchu
Příprava povrchu zásadně ovlivní výsledek laminování. Vždy musíte odstranit barvu, gelcoat (předgel nebo topcoat) a dostat se až na skelná vlákna. Aceton dobře odmastí laminovaný povrch a vyčistí štětce. Další velkou výhodou Acetonu je, že na sebe váže vlhkost a ta se s ním odpaří.
Čtěte také: Prozkoumejte vlastnosti HPL
Spotřeba pryskyřice
Zhruba počítejte 300 g na 1 m2. Laminovací pryskyřice dobře zatéká a sákne do tkaniny, takže spotřeba není tak velká. Je důležité vrstvy dobře vyválečkovat, aby tam nebyla přebytečná pryskyřice a bylo to pevné a lehké.
Skelná tkanina nebo skelná rohož
- Tkanina je vždy pevnější, ale mnohem hůře se pokládá do záhybů a jiných složitějších tvarů. Tkanina má většinou vlákna propletená v 90°. Pokud skelnou tkaninu nastříháte pod 45°, získáte ještě větší pevnost a nepatrně lépe se bude pokládat. Nevýhodou je větší spotřeba (prostřih).
- Rohož jsou krátká, volně poházená skelná vlákna, která spolu drží pohromadě pomocí emulze nebo práškovou metodou. Pro naše účely je dostatečné emulzní provedení. Rohož se snadněji pokládá do složitějších tvarů.
Obě varianty můžete libovolně skládat. Vrstvy je dobré přes sebe překrývat cca 10 cm, čímž získáte žebra a další pevnostní prvek.
Kevlar - Aramid
Kevlarová tkanina jsou vlastně Aramidová vlákna. Jedná se o extra otěruvzdorný, pevný a odolný materiál, který se používá v místech s největším zatížením. Aramidová vlákna se nikdy neprobarví a vždy zůstanou bíložlutá.
Plátno a Kepr
- Plátno je nejjednodušší oboulícní vazba tkaniny, která vzniká pravidelným překřížením osnovních a útkových nití (1:1). Vypadá z rubu i líce stejně.
- Kepr (anglicky twill) je jedna ze tří základních vazeb tkanin. Rozpoznáme ji podle soustavy šikmých souběžných řádků, jdoucích na povrchu tkaniny zprava doleva, nebo směrem opačným.
Laminovací pásky
Laminovací pásky můžete koupit v různých šířkách a materiálových provedeních: skleněné, aramidové/kevlarové, aramid/uhlíkové, uhlíkové nebo diolenové. Diagonálně pletené laminovací pásky se dobře pokládají a sytí do složitých tvarů. Zapletený okraj pásky zamezí třepení a napomůže snadnější pokládce. Laminovací pásky jsou neocenitelným pomocníkem při ochraně a zpevnění okrajů a hran. Dále se využívají na slepení skořepin ve formě (například pro slepení dna a paluby kajaku, kánoe v jeden celek). Pro vnitřní slepení můžete použít skleněnou pásku nebo pro odlehčení uhlíkovou. Pro venkovní slep, který bude silně namáhaný obrušováním, je nejlepší použít kevlarovou, aramidovou pásku.
Roving, knot
Roving je nekonečný pramen jemných skelných vláken spojených v jeden pramen, knot. Je ideální pro výztuže rohů, okrajů, na kýl a podobně. Požadovaného průměru docílíte položením více svazků.
Čtěte také: Bílé dveře do interiéru: Který materiál je ten pravý?
Sycení, tupování tkaniny
K prosycení skelné tkaniny, rohože nebo jakékoliv kevlar/aramid, uhlíkové tkaniny je potřeba štětec, případně válečky a stěrky. Vše bude záležet na velikosti laminované plochy. Nejvhodnější jsou štětce s krátkým chlupem, v případě potřeby je dobré je zastřihnout. Pryskyřici, epoxid postupně protlačujeme, tupujeme = sytíme. Nenatíráme! Pro pohodlí u větších ploch a rychlejší sycení doporučujeme používat váleček a stěrku. Štětec je nenahraditelný ve složitých tvarech, rozích, detailech. Při laminování více vrstev (3 a více) doporučujeme používat rýhovaný váleček, kterým vrstvy dobře zhutníte a vytlačí přebytečný vzduch. Výsledkem je, že vrstvy jsou dokonale propojené a na povrch se dostává přebytečná pryskyřice.
Strhávací tkanina
Jedná se o vychytávku, která pomáhá vytvořit rozumný povrch a zároveň vysaje přebytečnou pryskyřici. Strhávací tkanina se klade jako poslední vrstva. Její materiál se nespojí s laminovaným povrchem a její jemné pletení se obtiskne do poslední vrstvy. Při dobrém prosycení zesklovatí.
Příprava tkaniny, rohože, pásky nebo rovingu
Určitě, než začnete míchat pryskyřici, je potřeba si připravit - nastříhat, nařezat tkaninu, rohož. Ideální je, když si dopředu nastříháte jednotlivé kusy tkaniny, abyste věděli, jak budete pokládat jednotlivé vrstvy. Jednotlivé kusy si na pracovní ploše poskládejte tak, jak půjdou za sebou. Další oblíbená varianta je si jednotlivé vrstvy očíslovat, případně si označit orientaci pokládky jednotlivých vrstev. K ustřižení, nařezání tkaniny, rohoží potřebujete opravdu kvalitní nůžky nebo řezač, který se jen tak neztupí. Je dobré mít náhradní břity nebo brousek na nůžky.
Broušení
V podstatě můžete použít cokoliv, ruční i elektrické nářadí. U elektrických brusek myslete na to, že prach bude všude a pokud nebudete dobře zahaleni, tak vás jemný prach bude dlouho svědit. Kombinéza a rouška je skvělá věc. Při broušení je důležité použít roušku, jelikož vzniklý prach je karcinogenní.
Tmel
Tmel slouží k začištění a srovnání povrchu před případným finálním stříkáním nebo natíráním. Pokud není potřeba, tak tmel může být konečná vrstva.
Top coat, gelcoat
Jedná se o označení pro barvu, vrstvu, která se natírá nebo stříká do formy (gelcoat) nebo na formu (topcoat). Na gelcoat se následně kladou další vrstvy tkaniny nebo rohože.
Příprava kopyta, formy
Příprava povrchu je nejdůležitější pro vzhled budoucího výrobku. Proto je důležité vyrobit co nejlepší, pevné kopyto s co nejlepším povrchem. Je potřeba povrch, ať negativního nebo pozitivního kopyta, co nejlépe vyleštit. K tomu jsou nejlepší co nejjemnější smirkové papíry a brusné a leštící pasty. Dobré kopyto se dá taky udělat ze styroduru, který se "nekuličkuje" jako polystyren. Polystyren je v pohodě pro epoxidy, protože je nerozpouští.
Vytvrzování laminátu
Pokud se laminát nevytvrdí, může to být způsobeno špatným poměrem míchání nebo nízkou teplotou. Polyester po zrosolovatění v chladu už nemusí vytvrdnout, jelikož se tepelná reakce stopne a znovu se nenastartuje. U epoxidu příliš mnoho tvrdidla naopak zabrání vytvrzení. Celkové vytvrzení produktů z epoxidové pryskyřice je možné po mnoha hodinách pečení uvnitř pece. Vysoké teploty uvnitř pece zajišťují temperování a zlepšují odolnost výrobku vůči vysokým teplotám. Některým epoxidům pokojová teplota nestačí a potřebují teplo primárně.
tags: #laminat #epoxydovy #polyesterovy #rozdíly