Laminaty – rodzaj kompozytów: tworzywa powstające z połączenia dwóch materiałów o różnych właściwościach mechanicznych, fizycznych i technologicznych, w których składnik wzmacniający jest układany w postaci warstw między którymi znajduje się wypełnienie, pełniące rolę lepiszcza.
Warstwy wzmocnienia mogą być w postaci włókien ciągłych ułożonych jednokierunkowo (tzw. rovingu), tkanin lub mat z włókna ciętego. Laminat, ze względu na swoją strukturę, ma dobrą wytrzymałość w kierunku włókien, ale bardzo słabą wytrzymałość w kierunku prostopadłym do warstw. Typowym naturalnym laminatem jest drewno, w którym wytrzymałe i sprężyste, choć wiotkie włókna celulozowe są spajane w sztywne i odporne tworzywo przez tzw. ligninę (drzewnik) o wiele mniej wytrzymałą mechanicznie od celulozy.
Charakterystyka laminatu:
- wysoka wytrzymałość mechaniczna
- wysoka odporność na warunki atmosferyczne
- wysoka twardość powierzchni
- odporność na zabrudzenia
- odporność na środki chemiczne
- produkt naturalnego pochodzenia
Właściwości konstrukcyjne laminatów
Szczególną cechą laminatów jest anizotropowość mechaniczna; wytrzymałość i sztywność laminatu jest bezpośrednio zależna od uformowania i kierunku ułożenia włókien konstrukcyjnych. Uwzględniające tę właściwość konstrukcje z laminatów są na ogół o wiele lżejsze i wytrzymalsze od większości konstrukcji z materiałów jednorodnych.
W analizie pracy takiego niejednorodnego tworzywa jak żelbet można przyjąć wystarczająco dokładne założenie, że stalowe zbrojenie przenosi wyłącznie siły rozciągające, a beton – wyłącznie ściskające, i zgodnie z nim na podstawie przewidywanych obciążeń optymalnie zaprojektować żelazobetonowy element. W wypadku przeważającej większości tworzyw kompozytowych tak uproszczona analiza nie jest możliwa. Zakłada się, że włókna konstrukcyjne przenoszą zdecydowaną większość naprężeń zarówno ściskających jak i rozciągających, natomiast substancja łącząca przenosi prawie wyłącznie siły ścinające, zapewniając współpracę włókien jako “klej” czy “łącznik”, którego rzeczywistą wytrzymałość bardzo trudno określić. Zgodne z powyższymi założeniami jest – bardzo ważne w praktyce – zjawisko znacznego (nieliniowego) spadku wytrzymałości laminatu zarówno przy nadmiarze, jak i niedoborze substancji łączącej. Trudności w analizie rzeczywistych warunków współpracy włókien konstrukcyjnych powodują że w projektowaniu kompozytów stosuje się do dziś raczej metody empiryczne niż ścisłe, a przewidywania teoretyczne dotyczące wytrzymałości kompozytów bardzo często okazują się błędne
Laminat poliestrowo-szklany (PS)
W zastosowaniach przemysłowych i amatorskich (zwłaszcza szkutniczych) dominuje laminat PS, produkowany w kilku zasadniczych technologiach: najpopularniejsze jest ręczne przesycanie żywicą poliestrową ułożonych w formie (matrycy, “kopycie”) krzyżujących się warstw mat i tkanin szklanych, przy użyciu pędzli, wałków itp. narzędzi.
Ulepszeniem tej technologii jest próżniowe odsysanie powietrza w czasie nasycania tkaniny lub maty żywicą, co bardzo korzystnie wpływa też na jednorodność laminatu. Nasyconą w ten sposób warstwę bez pęcherzyków powietrza nakłada się na poprzednie warstwy w foremniku. Niezbędne do tego urządzenia i materiały nie są drogie ani trudno dostępne, lecz mimo to raczej nie są stosowane przez amatorów i w mniejszych zakładach produkcyjnych.
Jeszcze korzystniejsze jest wygrzewanie laminatu w trakcie utwardzania żywicy, jednak skuteczne wykorzystanie tej techniki wymaga użycia drogich, wielkowymiarowych pieców lub nagrzewnic.
Inną dość popularną techniką, wymagającą jednak drogich urządzeń jest natryskiwanie na jednorazowe formy bądź gotowe (np. remontowane) obiekty mieszaniny żywicy i ciętego włókna szklanego, tworzącej po utwardzeniu kompozyt (jednak o gorszych właściwościach mechanicznych niż oparty na tkaninach).
więcej