1. Pojęcia:

Tworzywa sztuczne - tworzywa chemoutwardzalne - Tworzywa chemoutwardzalne - polimery (także otrzymywane z nich tworzywa sztuczne) przechodzące nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony pod wpływem czynników chem., np. żywice epoksydowe; zaliczane do duroplastów.
Charakteryzująsię podobnymi właściwościami jak tworzywa termoutwardzalne, z tą jednak różnicą, że proces twardnienia przebiega nie pod wpływem podwyższonej temperatury, lecz substancji chemicznych zwanych utwardzaczami. I w tym przypadku jest to proces nieodwracalny, a raz utwardzone tworzywo nie może już przejść z powrotem w stan plastyczny.

Materiał kompozytowy (lub kompozyt) - materiał o strukturze niejednorodnej, złożony z dwóch lub więcej komponentów (faz) o różnych właściwościach. Właściwości kompozytów nigdy nie są sumą, czy średnią właściwości jego składników. Najczęściej jeden z komponentów stanowi lepiszcze, które gwarantuje jego spójność, twardość, elastyczność i odporność na ściskanie, a drugi, tzw. komponent konstrukcyjny zapewnia większość pozostałych własności mechanicznych kompozytu.

Wiele kompozytów wykazuje anizotropię różnych właściwości fizycznych. Nie muszą to być wyłącznie własności mechaniczne. Np. polaroid to przykład kompozytu, który osiągnął sukces komercyjny dzięki jego szczególnym anizotropowym własnościom elektrooptycznym.

Jednymi z najczęściej stosowanych komponentów konstrukcyjnych są silne włókna takie jak włókno szklane, kwarc, azbest, kevlar czy włókna węglowe dając materiałowi dużą odporność na rozciąganie. Do najczęściej stosowanych lepiszczy zaliczają się żywice syntetyczne oparte na poliestrach, polieterach (epoksydach), poliuretanach i żywicach silikonowych.

Kompozyty mają zastosowanie jako materiały konstrukcyjne w wielu dziedzinach techniki, m.in. w budownictwie (np. beton, żelbet), w technice lotniczej i astronautyce (np. elementy samolotów, rakiet, sztucznych satelitów), w przemyśle środków transportu kołowego i szynowego (np. resory i zderzaki samochodowe, okładziny hamulcowe), w produkcji części maszyn, urządzeń i wyrobów sprzętu sportowego (np. łodzie, narty, tyczki, oszczepy).

Współczesny rozwój materiałów kompozytowych zaczął się jednak dopiero po opanowaniu procesu produkcji żywic syntetycznych, stanowiącym podstawę produkcji laminatów. Jednym z pierwszych kompozytów opartych na tych żywicach był bakelit, pierwszy przedstawiciel fenoplastów. Gwałtowny rozwój materiałów kompozytowych w trakcie i po II wojnie światowej był też związany z rosnącym zapotrzebowaniem przemysłu lotniczego, kosmicznego i motoryzacyjnego na lekkie i wytrzymałe materiały, którymi dałoby się zastąpić stal i inne metale. Obecnie, kompozyty stosuje w wielu technologiach - począwszy od implantów stosowanych w medycynie po tanie materiały konstrukcyjne stosowane w budownictwie.

Laminaty – rodzaj kompozytów: tworzywa powstające z połączenia dwóch materiałów o różnych właściwościach mechanicznych, fizycznych i technologicznych, w których składnik wzmacniający (tzw. zbrojenie) jest układany w postaci warstw (łac. lamina – cienka blaszka, płytka – stąd nazwa laminatów), między którymi znajduje się wypełnienie, spełniające 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.

Laminat – termoutwardzone warstwowe tworzywo otrzymane w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia kilku warstw papieru impregnowanego żywicami. Do oklejania elementów mebli i wyrobów z drewna stosuje się laminaty ozdobne wykonane na nośniku papierowym.

Żelkot - środek do laminowania modeli. Powlekanie formy żelkotem, czyli nawarstwianie metoda warstwy zżelowanej. Warstwa, która decyduje o wyglądzie zewnętrznym wyrobu. Wyroby z żelkotem są odporne na działanie czynników atmosferycznych i nieprzepuszczalne dla cieczy, par i gazów. Posiadają głądką i lśniąca powierzchnię (od strony formy_ zabarwioną na dowolny kolor).

2. Surowce do wytwarzania laminatów:

Żywice chemoutwardzalne - najczęściej stosowane podczas laminowania polimerami i dzielą się na poliestrowe i epoksydowe. Poliestrowe z dodatkiem inicjatora utwardzacza i aktywatora - przyśpieszacza. Same epoksydowe z dodatkiem utwardzacza. Przy ręcznych sposobie laminowania stosuje się wyłącznie żywice chemoutwardzalne! Chemoutwardzalne, bo ulegają utwardzeniu już w temperaturze pokojowej pod wpływem działania specjalnych substancji.

Włókna - stosowane jako napełniacze (wprowadzane do tworzyw sztucznych, mieszanek gumowych, farb i in. w celu poprawy ich własności mechanicznych, elektroizolacyjnych i przeciwpożarowych oraz obniżenia ich ceny.) w laminowaniu. Rozróżniamy włókna: szklane, bawełniane, węglowe, polimerowe, azbestowe, a także borowe, krzemowe i inne.

Formy - Proces laminowania nie wymaga stosowania maszyn ani skomplikowanego oprzyrządowania. Prowadzi się go przy użyciu prostych narzędzi (pędzle, wałki, rolki dociskowe, itp.) oraz form lub przeciągadeł.

Formy stosowane do laminowania dzieli się na :

- wewnętrzne (wklęsłe gniazdo formujące) - forma negatywowa,

- zewnętrzne (wypukłe gniazdo formujące) - forma pozytywowa.

O wyborze rodzaju formy decyduje żądana gładkość zewnętrznej lub wewnętrznej powierzchni wyrobu, ponieważ powstający laminat posiada tylko jedną powierzchnię gładką (od strony formy). Jakość tej powierzchni jest odzwierciedleniem jakości powierzchni formy. Przeciwległa powierzchnia (swobodna) charakteryzuje się dużą chropowatością, ale w czasie eksploatacji wyrobu jest najczęściej niewidoczna.

Formy mogą być wykonywane z tworzyw sztucznych (również laminatów), drewna, gipsu, cementu, metalu, ceramiki, itp. O wyborze materiału na formę decydują przede wszystkim względy ekonomiczne (amortyzacja kosztu wykonania formy w zależności od ilości wykonanych na niej sztuk).

Rodzaje środków rozdzielających - Formę do laminowania każdorazowo pokrywa się warstwą środka rozdzielającego. Zadaniem środka rozdzielającego jest zabezpieczenie wyrobu przed przyklejaniem się do formy (umożliwienie odformowania po zestaleniu). Jako środki rozdzielające stosuje się woski, pasty woskowe, oleje, smary, tłuszcze, roztwór poli(alkoholu winylowego), lakiery silikonowe, a do płaskich powierzchni - folie polietylenowe, celofanowe, PVC.

3. Metody formowania wyrobów z laminatów:

Nawarstwianie – Inaczej zwane laminowaniem. Podczas tego procesu następuje stopniowe nakładanie na podłoże warstw scalonego tworzywa wykazującego przyczepność do siebie i zestalającego się w czasie procesu, przy czym wywołuje się najwyżej tylko nieznaczne naciski. Inne źródło (to samo dla porównania) - Laminowanie jest metodą przetwórstwa typową dla tworzyw chemoutwardzalnych (chociaż czasem stosuje się również inne tworzywa).Proces ten polega na trwałym łączeniu kolejnych warstw napełniacza (nośnika) przy pomocy spoiwa, którego podstawowym składnikiem jest polimer. Laminowanie przebiega zarówno w temperaturze otoczenia, jak i podwyższonej (na ogół nie większej niż 150oC), często przy wykorzystaniu promienników podczerwieni jako źródeł ciepła.

Nawijanie - Podczas nawijania następuje ułożenie (nawinięcie) potrzebnej liczby warstw nośnika, przesyconego żywicą z środkami utwardzającymi, na formę zewnętrzną, nazywaną rdzeniem, a następnie - utwardzenie nawiniętych warstw.Nawijanie przeprowadza się na urządzeniach zwanych nawijarkami, które mają różne rozwiązania konstrukcyjne. W każdym jednak przypadku rdzeń wykonuje ruch obrotowy (stąd nazwa procesu). Ze względu na ruch obrotowy rdzenia rozróżnia się nawijanie: śrubowe,planetarne.

Przeciąganie - polega na ciągłym przesycaniu włókien długich (np. rovingu) ciekłą mieszaniną żywicy z środkami utwardzającymi, uformowaniu przedmiotu, utwardzeniu i ewentualnym pocięciu na odcinki. Za pomocą tej metody otrzymuje się długie profile o przekroju kołowym, pierścieniowym, płaskowniki, kątowniki, ceowniki, teowniki, płyty itp. Proces przeciągania może odbywać się w układzie poziomym lub pionowym.

Natryskiwanie - Laminowanie natryskowe polega na na równoczesnym nakładaniu na powierzchnię formy mieszaniny żywicy i krótkich włókien nośnika. Do laminowania natryskowego stosuje się urządzenie składające się z dwóch części: pistoletu natryskowego trójdyszowego i zespołu podawania żywicy i nosnika. Mieszanina żywicy podawana jest przewodami do pistoletu na skutek ciśnienia powietrza wytworzonego za pomocą sprężarki. Do pistoletu podawane jest również włókno długie, najczęściej szklane w postaci rovingu. Włókno zostaje cięte na odcinki o odpowiedniej długości, za pomocą krajarki wmontowanej w pistolet. Żywica i włókno mieszają się wzajemnie w czasie lotu i osądzają na powierzchni formy, gdzie następuje proces utwardzania.Laminowanie natryskowe stosuje się w produkcji masowej do wytwarzania przedmiotów o znacznych rozmiarach, a przede wszystkim w budownictwie do natryskiwania izolacji dachów, tuneli, ścian kanałów, zbiorników itp.