Epoksi vs polyesteri, lujuus?

Yleistä keskustelua puuveneisiin liittyvistä asioista.
pertti108
Viestit: 4
Liittynyt: 13.07.2015 11:35

Epoksi vs polyesteri, lujuus?

Viesti Kirjoittaja pertti108 » 07.09.2016 21:35

Paljonko suunnilleen lujempaa on kankaasta epoksilla laminoitu kuitu verrattuna matosta polyesterillä tehtyyn? Oletuksena 10mm vahvuinen levy, joka laminoitu käsin. Joku summittainen arvio?

Entäs sitten näitten keskinäinen painoero?

Näistä ei löydy netistä mitään järkevää/ ymmärrettävää niin olisko täälä laminointiin tai matskuihin sen verran perehtyneitä..

Avatar
stuuvari
Viestit: 303
Liittynyt: 05.09.2014 21:02

Re: Epoksi vs polyesteri, lujuus?

Viesti Kirjoittaja stuuvari » 09.09.2016 17:45

Epoksilla ja kankaalla, jos sillä tarkoitetaan kuitukudosta, tulee lujempi kuin polyesterillä ja matolla, jos sillä tarkoitetaan katkokuitumattoa. Suunnatuilla kuitukudoksilla saadaan aikaan lisää lujuutta kun suuntaus on ajateltu eri kerroksissa tiettyihin suuntiin, esim. kiertojäykkyys. Sekotuksia voi sitten harrastaa, itse tein veneen pohjaan kerroksia: päällekkäin katkomatto ja suunnattu kuitukudos x useampi kerros, suunnattu kuitu aina eri suuntaan. Epoksilla laminoin. Epoksilla katkomatto kannattaa olla pulverimattoa, "vettyy" paremmin. Itse suosin epoksia, monestakin syystä eikä veden imeytymättömyys ja liimausominaisuudet ole se vähäisin syy. Joku sata kiloa epoksia olen laminoinut ja erilaisia kudoksia ja mattoja useampia koko rullia lutrannut epoksin sekaan. Twill kudos on muodoille ja mutkille paras taipumaan mutta vaikein levittää yksin isoina tasoina esikostutettuun pintaan. Katkokuitumatto on helpoin levittää mutta vaikea mutkissa, riippuu tietysti neliöpainosta.

Harri Orrenmaa
Viestit: 11
Liittynyt: 14.05.2015 22:01

Re: Epoksi vs polyesteri, lujuus?

Viesti Kirjoittaja Harri Orrenmaa » 09.09.2016 18:03

Mistä näitä aineita ja tarvikkeita kannattaa hankkia? Itsellä olisi tulevana huoltokautena edessä hyttien kattojen uusimiset, vaneri ja siihen päälle laminointi.

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Epoksi vs polyesteri, lujuus?

Viesti Kirjoittaja Mile » 09.09.2016 21:28

Hei

Piti vähän kaivella vanhaa koulukirjaa ; Muovikomposiitit. Sieltä löytyvin viitteellisin arvoin voisi sanoa että tasavaltainen 0/90 kudoksella lujuus silakkalaatikkoon eli mattoon verraten 1,5 - 3 kertainen. Haarukka riippuu paljon siitä miten korkeaksi saa kuitupitoisuuden laminoidessa. Randomimattoa ei millään saa laminoitua yhtä tiiviiksi kuin kudottua kangasmaista lujitekangasta. Epoksi on lujempaa kuin polyesterit, mutta suurin ero syntyy tuosta kuidun määrästä, ja siitä miten kuidut suunnattu laminaatissa. Tasavaltainen 0/90 laminaatti on kuin vaneri, eli vain puolet sen kuidusta kantavat kuormaa silloin kun kuormitus kulkee pääsuunnissa.

Laminaattien lujuus ei ole mikään helppo ja yksiselitteinen asia samaan tapaan kuin metallin, jonka lujuus kaikissa suunnissa ( paitsi valssatuilla ja taotuilla) yhtä suuri.

Painoon verrattuna lasikuitulaminaatin lujuus ei ole puuta parempi, ja etenkin silloin kun haetaan taivutusta vastaan kestävyyttä, on puu ja vanerikin laminaattia tehokkaampi ratkaisu.

- mile
Mile


Avatar
venealeksi
Viestit: 484
Liittynyt: 17.04.2003 16:22
Paikkakunta: Tampere
Viesti:

Re: Epoksi vs polyesteri, lujuus?

Viesti Kirjoittaja venealeksi » 10.09.2016 8:22

Miksi kuidun lujuus on tärkeä tekijä? Vetolujuus, puristuslujuus vai muotojäykkyys ?
Meinaatko korvata vanerin/puun kuiturakenteella ?

Jos tarve on laminoida 1cm kuitulevy ja tarvitset murtolujuutta niin ristikkäin aseteltu hiilikuitu laminoinnin sisään lujittaa rakennetta valtavasti. Vetolujuudessakin se on hyvä.
Muotojäykkyyttä saat hyvin myös esimerkiksi väliainetta ja laminoituja tukia käyttäen.

Kattoon kuitu asennetaan vain ohuena kerroksena antamaan suoja mekaanisia kolhuja ja kosteus rasitusta vastaan.

Aleksi

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Epoksi vs polyesteri, lujuus?

Viesti Kirjoittaja Mile » 10.09.2016 10:47

Ensimmäiselle kysyjälle unohtui tuohon kysymykseen painosta komentoida.

Epoksihartsi ja polyesterihartsi, samoin kuin vinyyliesterikin ovat kutakuinkin saman painoisia, eli käytetty hartsi ei juuri vaikuta laminaatin painoon.

Lasin tiheys on n. 2,5 , ja noiden hartsien tiheys ~1,2 ; eli hartsi on keveämpää. Edellä tuli sanottua että katkokuitumattoa käyttämällä on vaikea laminoida kovin paljon lasia suhteessa hartsin määrään, tämä alentaa laminaatin painoa, mutta samalla laminaatti jää heikommaksi kuin enemmän kuitua sisältävä.

Eli saman PAKSUINEN laminaatti katkokuitumatosta on paitsi kevyempi, myös heikompi kuin kuitukudoksista tai yhdensuuntaisista lujitteista laminoitu. Jotta katkokuitulaminaatti olisi yhtä luja kuin kangas tai yhdensuuntaislujitteista laminoitu, täytyy katkokuitulaminaatista tehdä oleellisesti paksumpi, jolloin painoakin sille kertyy. Tästä syystä lentokoneita ja kilpaveneitä ei laminoida katkokuitumatoilla; näissä haetaan viimeinenkin suorituskyky käyttämällä lujinta mahdollista hartsia ( epoksi) ja kuituja vain tarvittava määrä ja tarkkaan lasketuissa suunnissa.

Mutta ei se taas ihan näin yksinkertaista, kun verrataan vaikkapa kahta eri puulaminaattia, esim. havuvaneria ja koivuvaneria ; koivu painaa reilusti enemmän kuin havu, ja on vetolujuudeltaan erinomainen. Mutta taivutustilannetta varten voidaan kevyemmästä havuvanerista saada taivutusta vastaan jopa lujempi vaihtoehto ilman painon lisäystä kasvattamalla levyn paksuutta.

Samaa tekniikkaa hyödynnytetään tehokkaasti kerroslevyrakenteissa; keskellä levyä on keveästä aineesta valmistettu ydin, ja pintalevyinä suhteellisesti ohuet levyt jotka valmistettu lujista ja jäykistä materiaaleista. Ydinmateriaalilta edellytetään puristuslujuutta, ja vetolujuutta paksuuden läpi suunnassa ja leikkauslujuutta, mutta ei vetolujuutta levyn tason suunnassa.
Tehokkaimmat ydinmateriaalit ovat alumiini- ja aramidihunajakennot, sekä poikkisyyhyn sahattu balsa, sitten kova PVC vaahto, ja sitten muut vaahtomateriaalit.

Esimerkki erittäin lujasta ja kevyestä rakenteesta; balsaydin + pintalevyt hyvin ohuesta lentovanerista , liimana fenoli-formaldehydi. Tällä tekniikalla rakennettiin kuuluisat DeHavilland Mosquito potkurihävittäjät toisen maailmansodan aikana Englannissa, sekä vielä myöhemmin saman valmistajan Vampire- suihkukoneet, joita oli Suomen Ilmavoimienkin käytössä.

Puolivalmiina tuotteena on joskus näkynyt Duracore ; "venelautaa" , jossa ytimenä balsa ja pintamateriaalina kovempi puu, viiluna tai vanerina.

Kuitukomposiitit on pitkälti apinoitu luonnosta ja noista edellä mainituista vanereista ja viiluista ; tässä muutama vastaavuus luomakunnasta näihin ihmisen tuotoksiin:

katkokuitulaminaatti = paperi; molemmissa kuidut pätkinä, sikin sokin, ja sidottu sideaineella
ristiinlaminoitu laminaatti yhdensuuntaisista kuitukerroksista = vaneri; täysin vastaava rakenne
yhdensuuntaislaminaatti, jossa kaikki kuidut vain yhteen suuntaan = viilu
kerroslevy = luu, jossa hohkaluuta sisällä, ja tiivis luja pintaluu. Linnuilla tämän rakenteen onnistunut optimointi.

Aleksi tuossa mainitsi että lasikuitu esim. katolla pinnassa. Samoin ohut kuitu veneen vanerisen tai ristiinlaminoidun rungon päällä antaa pintakerrokselle lujuutta halkeilua ja naarmuja vastaan. Pintaan ei kannata laminoida lujitteita ( lasia) kovin paksulti, ellei sitten tämä ole suunnittelijan tarkoittamaa. Pintalaminaatin antama lujuus veneen rungolle voidaan aivan yhtä hyvin toteuttaa rungon puurakenteilla jopa keveämpänä kuin paksulla lasikuitulaminaatilla. Pienehköissä veneissä 160-300 g/m^2 on aivan riittävä määrä antamaan pinnalle suojaa rungossakin, eli pari kerrosta 160 gramman kudosta tuottaa vähällä vaivalla hyvän pinnan , toisin kuin matto ( paitsi pintaharso).

Vaihtoehtoisia tapoja on monta, ja kaikilla omat etunsa , ellei myös heikkoutensakin - käyttötarkoitus määrää paljon, ollaanko tekemässä hinaajaa jolla pusketaan vaikkapa päin tukkilauttaa, tai viimeisen päälle viritettyä raaseria, jolla ei ole muuta tarkoitusta kuin olla mahdollisimman keveä ja nopea, ja toivottavasti kestää kisan tuomat rasitukset kunnialla maaliin saakka.
Tuon "hinaajan" kohdalla ei varmasti ole pöllömpi ideä laminoida vaikka parikin senttiä lasikuitulaminaattia paksun tammirungon päälle - toisaalta tuossa kilpavekottimessa paperin ohut UD-hiilikuituvahvike tarkkaan lasketussa paikassa, tai peräti koko vene hiilikuidusta epoksilla laminoituna, peräti jopa prepreg-tekniikalla lentokoneiden tapaan ei olisi liioittelua - silloin kun sponsorin kasseissa riittää kahisevaa. :-)
Mile

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Epoksi vs polyesteri, lujuus?

Viesti Kirjoittaja Mile » 10.09.2016 11:04

Tässä tarina tuon Mosquiton rungon rakenteesta. Kuorirakenne koivu-balsa-koivu kerroslevynä on vain 11mm paksu! Liiman tyypin muistin väärin, mutta tuosta tekstistä sekin löytyy. Huomioitava ettei rakenne tarvinnut erillisiä kaaria tai pitkittäisjäykkäreitäkään, vaan oli itsessään riittävän luja ja jäykkä; siitä tuo monokokki-nimike.
Mitäs ne lentokoneet tänne kuuluu? No esim. Gougeon Brothers kävi hakemnassa mallia silloisesta maailman suurimmasta koskaan lentäneestä lentokoneesta, joka sattui olemaan puurakenteinen viritys, ja lentovenekin.
Lehtokoneista monet toimivat alkuun vedestä lähtien, ja niiden kelluvan rungon tai ponttonien muodon kehitys kulku käsi kädessä liukuvan veneen rungon kehittymisen kanssa, väliin toinen toiseltaan oppien; näin syntyivät roiskelistat joista kehittyivät nousulistat, ja yhä edelleen käytössä olevat porraspohjat, ja portaan vaatima ilmansyöttö. Kilpaveneet, niin moottori-, kuin purjeveneetkin hyödyntävät samoja materiaaleja ja rakenteita kuin o kehitetty lentokoneisiin, ja hyödyntävät aerodynamiikkaakin. Eli tässä pläjäys historiaa kaiken sekaan..

Fuselage[edit]

The oval-section fuselage was a frameless monocoque shell built in two halves being formed to shape by band clamps over a mahogany or concrete mould, each holding one half of the fuselage, split vertically. The shell halves were made of sheets of Ecuadorean balsawood sandwiched between sheets of Canadian birch, but in areas needing extra strength— such as along cut-outs— stronger woods replaced the balsa filler; the overall thickness of the birch and balsa sandwich skin was only 7⁄16 inch (11 mm). This sandwich skin was so stiff that no internal reinforcement was necessary from the wing's rear spar to the tail bearing bulkhead.[64] The join along the vertical centre line[65] greatly aided construction as it allowed technicians easy access to the fuselage interior.[66]

While the glue in the plywood skin dried, carpenters cut a sawtooth joint into the edges of the fuselage shells, other workers installed the controls and cabling on the inside wall. When the glue completely dried, the two halves were glued and screwed together. The fuselage was strengthened internally by seven bulkheads made up of two plywood skins separated by spruce blocks, which formed the basis on each half for the outer shell.[67] Each bulkhead was a repeat of the spruce design for the fuselage halves; a balsa sheet sandwich between two plywood sheets/skins. Bulkhead number seven carried the fittings and loads for the tailplane and rudder.

The original glue was Casein-based, later replaced by "Aerolite", a synthetic urea-formaldehyde, which was more durable.[68][nb 10] Many other types of screws and flanges (made of various woods) also held the structure together.[65] The fuselage construction joints were made from balsa wood and plywood strips with the spruce multi-ply being connected by a balsa V joint, along with the interior frame. The spruce would be reinforced by plywood strips at the point where the two halves joined to form the V-joint. Located on top of the joint the plywood formed the outer skin.[66]

During the joining of the two halves ("boxing up"), two laminated wooden clamps would be used in the after portion of the fuselage to act as support.[66][71] A covering of doped Madapolam (a fine plain woven cotton) fabric was stretched tightly over the shell and a coat of silver dope was applied, after which the exterior camouflage was applied.[72] The fuselage had a large ventral section cut-out (braced during construction) that allowed the fuselage to be lowered onto the wing centre-section. After the wing was secured lower panels were replaced and the bomb bay or armament doors fitted.[73]
Mile

pertti108
Viestit: 4
Liittynyt: 13.07.2015 11:35

Re: Epoksi vs polyesteri, lujuus?

Viesti Kirjoittaja pertti108 » 01.10.2016 16:51

Eli kysyin sen takia ku seuraavaa venettä alan luultavasti tekemään, ehkä jo ens kesänä. Tälle kesälle valmistu vx110 vesijetti pohjanen jon boat, jonka tein havuvanerista ja pintaan laitoin kevyen twillin. Pohjassa puuta 13mm viilu kulutuspintana. Kaikki tietenki epoksilla. Vene toimii erittäin hyvin ja sillä voi ajaa esim ivalojokea ivalosta aivan latvoille asti ilman mitään ongelmia. Jos kiinnostaa muutenki ku ostomielessä niin se on nettiveneessä, sielä on linkki youtubeenki missä vähä ajoa..

Mutta. Seuraava sais olla vähän eri mallinen ja lisäksi se sais olla täyskuitu ihan korjaamisen ja mahdollisen vettymisen kannalta. Kiinnostaa tietää käytännössä painon ja iskulujuuden takia. Eli ajatuksena tehdä sellanen vene seuraavaksi, millä kestää aivan surutta ajaa ylös ja alas vaikka täyttä vauhtia jos mieli tekee. Pohjaan tulee tietenki muovi, että kestää liukua kiviä pitkin. Tähän nykyseen en ole voinu muovia laittaa vettymisen ehkäisemisen takia.

Kertokaas sitte vielä viisaammat näistä paksuuksista, eli kuinka paljon kertyy paksuutta suht hyvässä ite käsin laminoidussa epoksi laminaatissa tietyn painosilla kuiduilla. Lähinnä twill tms?

Vastaa Viestiin