Wat is vezelversterkte kunststof?

Een vezelversterkte kunststof is een samenvoeging van kunststofhars met speciale vezels waardoor de kunststof sterker is en stijver is dan normale kunststof. Er worden verschillende vezels gebruikt om kunststoffen te verstevigen. Dit kan bijvoorbeeld glasvezel zijn maar ook koolstofvezel. Daarnaast worden ook aramidevezels gebruik als versterking. Hierbij kun je denken aan kunststoffen zoals Twaron en Kevlar. Deze materialen worden als verstevigende vezels gebruikt. Natuurlijk wordt er ook een kunststof toegepast in de vorm van een kunststofhars. Dit dient als matrix-materiaal en is over het algemeen een thermohardende kunststof zoals polyester of epoxyhars.

Thermoharders
Een thermoharder is een kunststof die bij een kamertemperatuur en atmosferische druk gaat uitharden. Thermoharders kunnen als matrix in composieten worden gebruikt. Daarvoor zijn epoxyharsen (EP) en de onverzadigde polyesterharsen (UP= unsaturated polyester) geschikt.

In de praktijk worden polyesterharsen met name toegepast in combinatie met glasvezels of polyestervezels. Er wordt een katalysator gebruikt die er voor zorgt dat het uitharden van de polyesterhars start.
Waar worden vezelversterkte kunststoffen voor gebruikt?

De toepassing van vezelversterkte kunststoffen is breed. Zo worden deze kunststoffen gebruikt in de scheepsbouw. In de bouw van jachten en pleziervaartuigen wordt bijvoorbeeld vezelversterkt polyester gebruikt. Ook in de automotive wordt gebruik gemaakt van vezelversterkte kunststoffen. Hierbij kun je onder andere denken aan de monocoque die wordt aangebracht ter bescherming van de coureurs in Formule 1-wagens. Deze bestaat uit koolstofvezelversterkte kunststof. Omdat vezelverstrekte kunststoffen sterk zijn maar een licht gewicht hebben worden deze materialen ook toegepast in de luchtvaart en ruimtevaart. Bijvoorbeeld in de bouw van zweefvliegtuigen of ultra lichte vliegtuigen. Ook in de sportindustrie worden veel materialen gemaakt van vezelversterkte kunststoffen. Hierbij kun je denken aan de frames van tennisrackets maar ook een bobslee of ski’s kunnen van vezelversterkte kunststoffen worden gemaakt. Dat is ook zo met zeer lichte racefietsen.

Wat is sproeilamineren en hoe wordt dit proces uitgevoerd?

Sproeilamineren wordt ook wel mechanisch vezelspuiten genoemd. In het Engels wordt dit vormgeefproces  spray lay-up of spray up roving genoemd. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een open vorm die voor een deel wordt voorzien van lamineerlagen. Deze lamineerlagen worden opgebouwd uit weefsellagen en hars. De weefsellagen en kunsthars  worden met behulp van een sproeipistool in de mal gespoten zodat er verschillende lamineerlagen over elkaar heen worden aangebracht. De weefseldelen worden in kleine stukjes van 20 mm tot 60 mm geknipt voordat ze het spuitpistool verlaten. Deze kleine weefseldeeltjes komen samen met de kunsthars kris kras door elkaar in de mal waardoor een stevige verbinding ontstaat tussen.

Het sproeilamineren verschilt van handlamineren omdat bij het handlamineerproces geen gebruik wordt gemaakt van een spoeipistool. Sproeilamineren wordt veel toegepast bij het vervaardigen van vormdelen van polyester bijvoorbeeld in de jachtbouw.

Hoe wordt sproeilamineren uitgevoerd?
Bij sproeilamineren maakt men gebruik van een open mal. In deze mal wordt een zogenaamd losmiddel aangebracht. Dit losmiddel wordt meestal aangebracht doormiddel van een verfspuit. Vervolgens moet het losmiddel uitharden. Als het losmiddel is uitgehard wordt een zogenoemde gelcoat aangebracht. Deze gelcoat vormt de laag die uiteindelijk bij het eindproduct aan de buitenkant zichtbaar is. De gelcoat zorgt er tevens voor dat het eindproduct de gewenste kleur krijgt. De gelcoat kan dus in verschillende kleuren verkregen worden. Dit proces lijkt tot zover sterk op het handlamineren dat in een ander artikel op technischwerken.nl is beschreven. Het aanbrengen van de lamineerlagen gebeurd echter op een andere manier bij sproeilamineren dan bij handlamineren.

Bij sproeilamineren maakt men namelijk gebruik van een sproeipistool. Daarmee worden de vezels en de hars in verschillende lagen op de vorm gesproeid. Het sproeipistool is aangesloten op drie verschillende toevoerslangen. Met één lang wordt de hars aangebracht, met een andere slang de kunststof vezels en weer een andere slang zorgt voor de luchtdruk. In het pistool worden de vezeltjes in kleine stukjes gehakt. Soms past men net als bij handlamineren ook weefselmatten toe voor extra versteviging. In dat geval gebruikt men ook vaak handrollers om de luchtbellen uit de verschillende weefsellagen te drukken. Het aanrollen van de weefselmatten zorgt er ook voor dat de weefseldoeken goed bevochtigd worden met de kunsthars en zich beter hechten op de onderliggende lagen.

Nabewerking laminaat
Na het uitrollen en aanbrengen van de verschillende lagen kunsthars en vezels zal men eerst de vorm moeten laten uitharden. Pas als het laminaat is uitgehard kan men de vorm uit de mal verwijderen. De uitgeharde vorm kan eventueel nog worden bewerkt. Men kan bijvoorbeeld nog gaten boren of gedeeltes wegzagen indien nodig. Dit moet echter tot een minimum beperkt worden om een zo optimaal mogelijk eindresultaat te behouden. De gelcoat zorgt er namelijk voor dat de buitenkant mooi glad en dicht is afgewerkt. De binnenkant van de vorm is meestal ruw. Men kan daarbij de vezelstructuur vaak goed zien. Denk maar aan de binnenkant van polyester vormen.