Základy laminování se skelnými tkaninami a pryskyřicemi

Kompozitní materiály obecně označované jako lamináty se skládají ze dvou položek – výztuž a pojivo. Výztuž je tvořena vlákny, které dávají laminátu tvar a mají zásadní vliv na mechanické vlastnosti finálního výrobku. Jako pojivo se nejčastěji používají pryskyřice. Ty slouží ke spojení vláken výztuže.

Nejčastěji používané výztuže:
Tkaniny ze skelných vláken – nejběžnější materiál pro výrobu lodí, jímek a bazénů, ekonomická varianta pro opravy nebo výrobu dílů kde nejsou zvláštní požadavky na mechanické vlastnosti.
Tkaniny z uhlíkových vláken – vhodné pro aplikace s požadavkem na vysokou tuhost a pevnost při zachování velmi nízké hmotnosti, vyšší cena.
Tkaniny z aramidových (kevlarových) vláken – mají vysokou odolnost proti otěru, nejčastěji se používají v kombinaci s uhlíkovými tkaninami.
Rohože ze skelných vláken – netkaná textilie, vyrobená z krátkých nahodile rozložených skelných vláken, která jsou navzájem propojená. Používá se častěji s polyesterovými pryskyřicemi na výrobu a opravy lodí, karavanů, člunů, karoserií, bazénů, střech, jímek apod. Nejpoužívanější je gramáž 300–450 g/m2.

Nejčastěji používané pryskyřice:
Polyesterové pryskyřice – levnější varianta vhodná pro použití se skelnými vlákny, při aplikaci dochází k uvolňování výparů, které jsou silně cítit, proto nejsou vhodné k aplikaci v uzavřených prostorech.
Epoxidové pryskyřice – dražší varianta s lepšími mechanickými vlastnostmi vhodná zejména pro uhlíková a aramidová vlákna, při aplikaci není téměř cítit, lze použít v dílně/v paneláku. Nevýhodou je náročnější prosycování tkaniny.

Příprava povrchu před laminováním:
Výroba dílů pokládkou do formy:
Negativní forma (kopyto), do které bude probíhat pokládka jednotlivých vrstev laminátu, musí mít hladký vyleštěný povrch. Na povrch naneste separační pastu dle návodu konkrétního produktu. Kopyto, formu je nutné velmi dobře naseparovat, aby laminát nevytvořil nerozdělitelný spoj s kopytem. Do připravené formy naneste štětcem nebo válečkem první vrstvu tzv. gelcoat. Jedná se o hustší pryskyřici, která vytvoří hladký povrch výrobku a zabrání protlačení vláken tkaniny na povrch výrobku. Po částečném vytvrzení gelcoatu lze zahájit pokládku a prosycování tkaniny.
Pozitivní forma (kopyto) – laminujete z venku a výsledný povrch nebude dokonale hladký a bude potřebovat ještě úpravu pomocí tmelů a broušení. Pokud nepotřebujete dokonale hladký povrch, tak může postačovat povrch získaný strhávací tkaninou. U pozitivních kopyt se na finální povrch používá topcoat (barva), který je možné stříkat nebo nanášet váleček či štětcem.

Opravy poškozených výrobků:
Poškozené místo obruste pomocí brusného papíru. Je třeba odstranit otřepy, případně zbrousit celé vrstvy laminátu, pokud se vlivem poškození začaly oddělovat od sebe. Pro zvýšení pevnosti je vždy vhodné vyztužit i okolní plochy poškozeného místa pomocí větších záplat. Proto je třeba brousit i okolní plochy kolem praskliny v rozmezí minimálně několika centimetrů (záleží na velikosti výrobku a jeho poškození). Obroušené místo musí být hrubé pro dobrou přilnavost nové vrstvy – brousíme tzv. do živého materiálu, nikoliv pouze povrchově. Pro broušení je vhodné použít uhlovou brusku s lamelovým kotoučem, list pilky na železo, rašple. Při broušení vždy používejte ochranné pracovní pomůcky, prach z laminátu dráždí pokožku a obtížně se odstraňuje z většiny povrchů, proto doporučujeme brousit venku.

Příprava tkaniny pro laminování:
Jednotlivé vrstvy je ideální předem připravit a na sucho vyzkoušet poskládáním na místo kde budou použity. Tkaniny o běžných gramážích cca 80–350 g/m2 se vždy aplikují v několika vrstvách. Volba tkaniny záleží na typu a velikosti výrobku. Čím vyšší gramáž, tím silnější vrstva a hrubší povrch. Pro běžné výrobky střední velikosti, pro opravu lodí a menší opravy na jímkách a bazénech lze doporučit tkaniny cca 200–300 g/m2. Pro drobnější práce tkaniny cca 30–120 g/m2. Pro velké plochy lodí, jímek a bazénů pak tkaniny 280 g/m2 a více nebo rohože. Je třeba brát v úvahu, že čím vyšší gramáž, tím hůř lze tkaninu tvarovat a ohýbat. Hrubší tkaniny s širokými pramenci vláken jsou zároveň náchylnější na tvorbu bublin. Pro výpočet tloušťky materiálu lze velmi nahrubo počítat, že gramáž/1000 = tloušťka vrstvy v milimetrech. Tedy že jedna vrstva tkaniny o gramáží 200 g/m2 vytvoří ve finálním výrobku tloušťku cca 0,2mm. Záleží ale na konkrétním druhu tkaniny a technologii zpracování, výpočet je opravdu pouze přibližný. Pro výrobky, kde je potřeba vytvořit silnou vrstvu a není kladen velký důraz na mechanické vlastnosti je vhodné použít místo plátna rohože.

Skelné a uhlíkové tkaniny lze stříhat běžnými nůžkami (nutno počítat s jejich rychlým opotřebením), na aramidové tkaniny je dobré použít speciální nůžky, které zabraňují jejich trhání a rozpadání na jednotlivé pramence. Další možností jsou řezáky.

Při střihu tkanin pro pokládku do formy vždy nechávejte přesah přes okraj formy nebo přes požadovaný okraj finálního výrobku. Pokud je výrobek velký a je potřeba napojovat jednotlivé díly tkaniny na sebe, pak je vždy lepší napojovat s přesahem a střihy připravit tak, aby se v jednotlivých vrstvách napojení nenacházela ve stejném místě nad sebou. Pro snížení rizika pnutí a deformací je vhodné střídat orientaci vláken jednotlivých vrstev po 45°. Pro místa s komplikovaným tvarem je také vhodné připravit střih s vlákny v úhlu 45°. Například při opravě kýlu lodi tedy připravte střihy tak, aby vlákna tkaniny nebyla směrem ke kýlu 0° a 90° ale aby oba směry vláken tkaniny svíraly s kýlem 45°.

Při opravách je třeba nejprve ze zbytků nebo klidně jednotlivých vláken vyplnit prohlubeň, která obvykle vznikne v materiálu přímo v místě praskliny anebo v místě, kde dojde k odbroušení materiálu nebo odpadnutí celé původní vrstvy. Po vyrovnání prohlubně s okolními plochami lze stříhat samotné záplaty. Zde se hodí použít rohož. Vždy doporučujeme několik vrstev přes sebe a to tak, že následující záplata je o kousek větší než ta předchozí. To proto, aby nevznikla vysoká hrana záplaty z několika vrstev, která by byla náchylná k opětovnému odtržení. Záplaty bývají náchylné také na odtržení v rozích, proto je vhodné rohy záplat zastřihnout pod úhlem 45°. Pokud budete laminovat úzké plochy, např. lem pádla, nebo dělící rovinu na boku lodě, je lepší zakoupit pásku potřebné šířky. Úzké dlouhé střihy, malé střihy a střihy s komplikovanými tvary mají obecně tendenci se rozpadat na jednotlivá vlákna a neplní dobře funkci výztuže.

Skládání vrstev do formy:

Skládání vrstev při opravách:

Příprava pryskyřice:
Pryskyřici namíchejte dle návodu výrobce. Většina pryskyřic vyžaduje pro správnou funkci přesný poměr obou složek. Doporučujeme míchat podle hmotnostních poměrů a použití přesné váhy. Doba zpracovatelnosti se obvykle pohybuje okolo 20 minut. Proto není vhodné míchat velké množství, ale připravovat postupně několik menších dávek. Při pečlivém laminovaní menších dílů v jednom člověku je osvědčené míchat si vždy dávku maximálně 200 g. Vše záleží na náročnosti výrobku, opravy. Čím vyšší je okolní teplota, tím rychlejší je reakce vytvrzení. Proto se nedoporučuje laminovat na přímém slunci a v extrémně teplých letních dnech.

Teplota laminační pryskyřice a tvrdidla před mísením by se měla pohybovat mezi 15-20 °C. Teplota podkladu při vlastní laminaci a vytvrzování by neměla klesnout pod 15 °C. Při nižších teplotách se prodlužuje doba vytvrzení. Většina pryskyřic má tendenci v silné vrstvě provádět exotermickou reakci. Pokud Vám tedy zbyde v nádobě vrstva několika centimetrů nezpracovaného materiálu, může při jeho vytvrzování dojít k zahřívání a někdy i kouření a spečení do hnědé barvy. Proto je lepší vše zpracovat, anebo zbytek vylít např. do odpadků kde se materiál rozlije a nezůstane v silné vrstvě. Nezapomeňte zbytky ekologicky zlikvidovat. Pro míchání pryskyřic je ideální používat jednorázové kelímky.

Postup při laminování: 
Na plochu, kam bude položen střih, naneste pomocí štětce nebo válečku tenkou vrstvu namíchané pryskyřice. Položte první střih. Pokládku provádějte od míst s komplikovaným tvarem směrem ke kraji střihu. Použijte ochranné rukavice. Rukou domáčkněte střih tak, aby přilnul k nanesené pryskyřici. Střih přitlačujte válečkem nebo štětcem, aby do sebe nasál maximum pryskyřice, která byla pod ním. Pokud používáte štětec, je dobré mu zkrátit vlákna na cca 2–3 cm, podle jeho velikosti. Přitlačování/prosycování střihů probíhá domačkáváním v kolmém směru na střih, takzvané tupování. Pokud byste dělali štětcem tahy ze strany na stranu jako při natírání tak nebude vytvořen dostatečný tlak na prosycení tkaniny a střih se bude hrnout a posouvat ve směru pohybu štětce. Pro rychlé rozmístění většího množství pryskyřice je vhodné použít plastové stěrky. Dobře prosycenou tkaninu poznáte podle barvy. Musí být od pohledu mokrá a bez bublin (barva je dle pryskyřice, ale většinou čirá, světle modrá). Dobré prosycení je základním předpokladem dobrého výrobku, proto nepospíchejte. Nejprve dotlačte střih tak, aby nasál co nejvíce pryskyřice z podkladu, teprve potom nanášejte pryskyřici z vrchu v místech, kde tkanina není dostatečně prosycena. Poměr laminátu je cca 70% tkaniny a 30% pryskyřice. Čím více pryskyřice v laminátu je, tím je křehčí a těžší. Nedostatek pryskyřice naopak způsobuje oddělování vláken od sebe a snížení pevnosti výrobku.
Pro kvalitní prosycení je dobré použít chlupatý váleček a k vytlačení bublin se hodí kovový nebo plastový váleček s příčným rýhováním.

Ukončení laminování:
Po prosycení poslední vrstvy dbejte na uhlazení povrchu záplaty, zejména jejich hran. Každé nadzvednuté vlákno a každý otřep jsou potenciální riziko pro budoucí odtržení záplaty, anebo zranění při kontaktu s tímto místem. Při laminování do formy dbejte na to, aby přesah přes budoucí okraj dílu byl dostatečný a dobře prosycený. Pro kvalitní uzavření povrchu doporučuji použít strhávací tkaninu. Ta se položí jako poslední vrstva přes vrchní střih a prosytí stejně jako tkaniny pod ní. Strhávací tkanina je tenká, proto se obvykle povede jí dostatečně prosytit pouze dostatečným domačkáním a pryskyřicí z předchozí vrstvy. Záplata ze strhávací tkaniny musí být vždy větší než poslední záplata, tak aby překryla její hrany. Alespoň jednu stranu strhávací tkaniny nechte zvednutou a neprosycenou, aby jí bylo při strhávání za co uchopit. Po úplném vytvrzení pryskyřice (záleží na druhu materiálu – dodržujte pokyny výrobce), které obvykle proběhne do druhého dne, strhněte strhávací tkaninu pryč z laminovaného místa. Strhávací tkanina zanechá sice matný, ale hezky uzavřený povrch bez výstupků, kapek a otřepů z jednotlivých vláken na okrajích záplaty. Navíc strhávací tkanina odebere z povrchu přebytečnou pryskyřici, která zmenšuje pevnost.

Opracování vytvrzeného dílu:
Pokud jste neprováděli opravu v ploše dílu, pak budete pravděpodobně potřebovat oříznout hrany a docílit tak požadovaného tvaru výrobku. Pro řezání laminátů lze použít úhlovou brusku s řezným kotoučem. Pokud chcete jemnější a přesný řez, lze lamináty velmi dobře řezat pomocí oscilační brusky. Oříznuté hrany lze dobře brousit brusným papírem potřebné zrnitosti. Výjimkou je aramid, ten je pro svou odolnost vůči otěru opracovatelný velmi obtížně.   

Další možností je oříznutí přesahů chvilku před finálním vytvrzením. Vrstvy – přesah se nesmí oddělovat, skoro nelepí a dobře se řeže nožem. Pokud najdete tu správnou chvíli, tak je to velmi jednoduché.

Upozornění:
Tento postup je obecný a použitelný za běžných podmínek při laminování v domácích podmínkách. Vlastnosti materiálů a požadavky na jejich zpracování se mohou lišit dle jejich specifikace.
Vždy dodržujte pokyny výrobce a používejte potřebné ochranné pomůcky a pracujte v dostatečně větraných prostorách.