Komposiittiasiaa

Komposiittimateriaalit moottoripyörässä
Muovituotteita on ollut saatavissa yleisesti vasta noin viidenkymmenen vuoden ajan. Tässä ajassa niiden käyttö on lisääntynyt valtavasti. Hyvät sinkkiämpärit vaihtuivat muovisiksi kopioikseen. Ennen moottoripyörät olivat rautaa ja alumiinia. Kahdeksankymmentäluvulle tultaessa moottoripyörissä alkoi ilmetä runsaammassa määrin muoviosia muuallakin kuin sähkölaitteissa. Alkoi ”guttaperkkapyörien” aikakausi ja muotoilijat sekä kaikenkarvaiset designerit hyökkäsivät innolla suunnittelemaan myös moottoripyöriä. Antoihan uusi
edullinen materiaali lisää muotoilullista liikkumavaraa ideointiin. Onneksi asiassa on jo järkiinnytty ja joskus jopa käyttöominaisuuksia haitannut ylimuotoilu on väistymässä. Silti voidaan sanoa hyviäkin sanoja muovin puolesta: sillä voi peittää virheitä, vähentää ilmanvastusta ja sitä kautta parantaa taloudellisuutta keveyden ohella ja suoda rakentelijoille mahdollisuus itseilmaisuun ilman konepajatyövälineiden hankintaa.

Tarkkana hankinnoissa
Useimmat motoristit ovat törmänneet tarvikeliikkeissä myytäviin kalliisiin hiilikuidusta valmistettuihin etu- ja takalokareihin tai muihin katteen osiin. Valitettavasti kaikki ei vain ole sitä miltä se näyttää tai mitä sen sanotaan olevan. Joskus se voi olla vain alkuperäisen muoviosan pintaan liimattu kuiturakennetta matkiva tarra, maalaus, värjättyä lasikuitua tai näiden yhdistelmiä. Selvitän lyhyesti miten voit olla lähes varma että saat sitä mistä maksat.

Komposiitin olemus
Komposiitteja on monenlaisia. Kaikki tietävät lasikuituisen veneen. Yksinkertaisimmillaan sen rakenne koostuu lujitteesta ja muovista joka sitoo lujitekuidut toisiinsa. Kyse on pohjimmiltaan samasta ilmiöstä kuin silloin kun pitsiliina kastellaan sokeriliemessä ja laitetaan kuivumaan kulhon päälle jolloin se kuivuttuaan ja kovetuttuaan noudattaa annettua muotoa ilman ulkoista tukea. Sekin on siis tavallaan komposiitti. Komposiitissa on siis kaksi tai useampia materiaaleja yhdessä antamassa muodon ja lujuuden.

Kertamuovit ja kestomuovit
Kertamuovien ominaisuuksiin kuuluu että ne ovat enemmän tai vähemmän juoksevassa muodossa huoneenlämmössä ja kovettuvat sopivassa suhteessa aineosia sekoitettaessa kemiallisen prosessin tuloksena ilman ulkoista lämmön lähdettä tai sen avulla. Ulkoista lämpöä voidaan käyttää nopeuttamaan reaktiota. Kertamuoveista yleisimpiä ovat polyesterit ja epoksit. Tyypillistä niille on että kovettumisprosessin jälkeen ne eivät ole enää muotoiltavissa uudelleen.
Kestomuovit esiintyvät yleensä kiinteässä muodossa mutta pehmenevät lämmössä ja ovat siten muotoiltavissa aina uudelleen mutta ovat hankalampia käyttää lujitteiden kanssa. Eivätkä kestä lämpöä siinä mitassa kuin useat kertamuovit.
Kestomuovista tuotetaan tyypillisesti moottoripyörän katteita ja muita rakenteita mutta verrattuna esimerkiksi lasikuitukatteeseen ovat ne kestoltaan heikompia ja useimmiten painavampia.
Japanilaisissa pyörissä on käytössä yleensä kestomuoviset katteet ilman lujitteita. Kestomuovista voidaan rakentaa massatuotantona hyvinkin monimutkaisia rakenteita. Eurooppalaisissa ja amerikkalaisissa pyörissä sen sijaan on usein käytetty edistyksellisempää kuiturakennetta kestomuovisten rakenteiden ohella. Komposiittirakenne soveltuu parhaiten noudattamaan sileitä ja yksinkertaisia muotoja.
Piensarjavalmistuksessa komposiitti on usein edullisempi kuin kestomuovinen vastineensa. Hintaero, vain tässä tapauksessa, johtuu muottitekniikasta joka kestomuoville on vaativampaa. Sitä vastoin sarjatuotannossa kestomuovinen
tulee edullisemmaksi.
Kestomuoveissa ei siis ole yleensä kuituja tukemassa rakennetta ja ne eivät siis ole komposiitteja.
Molemmista materiaaleista tehdyt rakenteet ovat korjattavissa mutta menetelmät ovat varsin erilaiset. Periaate on että kestomuovia ei korjata kertamuovilla ja päinvastoin.
Joissakin tapauksissa voi kuitenkin kestomuoviin liittää kuiturakennetta korjaustarkoituksessa tai lujittamaan rakennetta yleensä.

Tutki, testaa ja vertaile
Jos ei ole varmaa kumpaa muovimateriaalia esimerkiksi jokin katteen osa on voi sen sisäpintaan näkymättömään kohtaan tehdä testin: Jos muovi sulaa ja muuttuu osittain juoksevaksi sitä lämmitettäessä vaikka tinakolvilla ja siinä ei esiinny lujitteelle tyypillistä kuiturakennetta on todennäköisesti kyse
kestomuovista jota voidaan muovata, liittää ja korjata lämmön avulla. Lämpöä sulattamiseen ei useinkaan tarvita kovin paljoa. Vältä avotulta. Varmistu että koekohta ei ole maalattu.
Arkikielessä puhutaan usein ”ämpärimuovista”. Jos koekappale vastoin edellistä käryää ja pyrkii muodostamaan purua sen sijaan että sulaisi on kyse kertamuovista. Useimmiten se sisältää lisäksi jonkin tyypin kuitulujitteen.
Kertamuovi ei siis sula lämmitettäessä eikä yleensä edes pala, käryää vain. Älä hengitä savua! Vaaka toimii lahjomattomana laadun tunnistajana. Oikein tehty, ja kallis, hiilikuitukate painaa vain muutamia satoja grammoja ilman kiinnikkeitään kun taas lasikuituinen vastineensa punnitaan kiloissa.
Huonolla menetelmällä tai ”huijausmateriaalista” valmistettu komposiittiosa voi painaa enemmän kuin alkuperäinen kestomuovinen. Lujuutta sillä kyllä silti voi olla enemmän kuin alkuperäisellä osalla. Oikealla menetelmällä tehty lasi- tai
hiilikuituosa voi helposti olla useita kymmeniä prosentteja keveämpi ja monta kertaa lujempi kuin kestomuovista valmistettu. Usein myös huomattavasti ohuempi. Ja, kuten sanottu, kalliimpi.

Muovien ominaisuudet
Tärkein muovin tehtävä on olla helposti muotoiltavissa. Kestomuoveja voidaan siis muotoilla korotetussa lämpötilassa, noin pääpiirteittäin. Kertamuovilla tätä mahdollisuutta ei tyypillisesti yleensä ole vaan haluttu muoto saadaan siihen
aikaiseksi siinä vaiheessa kun se ei ole vielä kovettunut. Tapauksesta riippuen kovettuminen voi tapahtua hyvinkin nopeasti tai kestää useita vuorokausia.

Kertamuovin erinomaisuus
Kuten edellä mainittiin, kestomuovinen rakenne ei ole harrastajaystävällinen materiaali.
Tästä eteenpäin unohdamme kestomuoviset ”tuppervaaret” ja keskitymme pelkästään kertamuoveihin ja niiden kanssa käytettäviin lujitteisiin. Koska kyse nyt on moottoripyöristä, pysymme kertamuovien kahden päälajin, epoksin ja polyesterin parissa. Tavallinen polyesterihartsi toimii parhaiten silloin kun osalle ei aseteta suuria ulkonäkö-, lämpökestävyys tai kemiallisen kestävyyden vaatimuksia mutta siitä pitää saada aikaiseksi toimiva osa nopeasti, muutamassa minuutissa tai tunnissa. Polyesterihartsit sopivat parhaiten harrastajakäyttöön.

Tarjontaa on
Polyesterihartsia saa niin auto- ja venetarvikeliikkeistä, rautakaupoista, käsityö- ja harrastemyymälöistä mutta erityisesti liikkeistä jotka ovat erikoistuneet näihin materiaaleihin.
Jälkimmäisistä usein halvemmalla. Lasikuitua saa myös. Laatuna yleisimmin suuntaamaton katkokuitumatto eri vahvuuksina tai jopa kudottuna kankaana, yleensä palttinasidoksena jossa kuidut ovat suunnatut kahteen suuntaan ristikkäisesti. Jälkimmäisellä saa aikaiseksi kevyempiä ja lujempia rakenteita
kuin katkokuidusta. Mutta jos osa ei tule näkyviin tai sen painolla ei ole suurta merkitystä, katkokuitu yhdessä polyesterihartsin kanssa on helppo ja nopea materiaali satunnaiselle harrastajalle. Epoksihartsit löytyvät lähes yksinomaan alan erikoisliikkeistä. Sama koskee laadukkaita lasikuitukankaita sekä hiilikuitua että muita, erikoisempia lujitteita. Polyesterihartsin kovettamista varten tarvitset myös siihen tarkoitetun kovetteen, peroksidin. Selvitä tarkka seossuhde sekä paino- että tilavuussuhteena riippuen millä menetelmällä mittaat
seososien määrää: vaaka vai mittalasi. Seossuhde on ilmoitettu yleensä prosenttiarvona. Lisäksi tarvitaan työvälineitä, pesuliuottimia, suojavälineitä ja –vaatteita sekä erinäinen määrä muita apuaineita. Pyydä myyjältä käyttöturvatiedotteet kaikkien kemikaalien osalta. Laki velvoittaa kauppiasta
näin menettelemään.

Teetänkö vai yritänkö itse?
Tavallisen polyesterihartsin käsittely vaatii hieman huomiota ja ensikertalaisen osalta myös perehtymistä. Kannattanee tehdä ensin koepala että aineen käytös selviää juuri niissä olosuhteissa joissa tullaan työskentelemään. Aineilta pitää
myös suojautua. Kovettimet ovat rankkoja myrkkyjä eikä hartsitkaan mitään nautintoaineita ole. Käyttöturvatiedotteessa kerrotaan tarkasti mitä suojaimia tarvitset ja miten tulee toimia jos altistuu aineille. Auringonpaisteessa ei pidä
työskennellä, eikä pakkasessa. Polyesterihartsista haihtuva
styreeni houkuttelee joitakin eläinlajeja voimakkaasti. Tuskin haluat tehdä perhos- tai kärpäskomposiittiä! Eli valitse noin huoneenlämpöinen, hyvällä ilmanvaihdolla varustettu työtilasi riittävän kaukaa asuintiloista ja eläimistä, ihmiset mukaan lukien. Komposiittirakentamista kerroksittain kutsutaan yleensä laminoinniksi.

Mitä voi itse tehdä?
Perustekniikalla voi tehdä sellaisia yksinkertaisia rakenteita kuten akkukotelon, rikkoutuneen lasikuitukatteen korjauksen tai satulan pohjalevyn. Niistä juttua toisessa yhteydessä.

Opiskele
Lisätietoa muoveista saa tietysti alan kirjallisuudesta, alan firmoista ja tekniikasta internetistä hakusanoilla hartsi, hiilikuitu, aramidi, lasikuitu, epoksi, laminaatti, jne. Perustietopankki kaikille lutraajille: Muoviyhdistys.

Neuvoja laminaatin tekoon.