Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    superjammer najsilniejsze ramię robota

    Najsilniejsze ramię robota

    chwytak z taśmy mierniczej

    Chwytak z taśmy mierniczej

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Cyklokopter BlackBird

    Cyklokopter BlackBird w powietrzu

    GFG Peralta S

    Retrofuturystyczne perełki motoryzacji

    Nowa technologia recyklingu włókien węglowych

    Nowa technologia recyklingu włókien węglowych

    podwodne górnictwo

    Wojna celna i minerały na dnie morza

    Robot na gaz

    Robot na gaz

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Przenośnik rolkowy

    Automatyzacja transportu wewnętrznego

    Pierścienie Ustalające Smalley Spirolox

    Pierścienie ustalające Smalley Spirolox

    badanie materiałowe polimerów na potrzeby MES

    Badania materiałowe i modelowanie polimerów na potrzeby symulacji MES

    Wywrotnica czołowa o ruchu kontrolowanym

    Historia jednego patentu – czyli dlaczego warto znać teorię

    separator do docierania wałków

    Docieranie otworów i powierzchni walcowych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    mantra-ford ms80 1969

    Spór o aerodynamikę: skrzydła w Formule 1

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Nadsmarowność przełom w tribologii

    Nadsmarowność – przełom w tribologii?

    obróbka wykończająca honowanie

    Obróbka wykończająca: honowanie

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 7

    pamar axial engine

    Osiowe silniki wewnętrznego spalania

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    superjammer najsilniejsze ramię robota

    Najsilniejsze ramię robota

    chwytak z taśmy mierniczej

    Chwytak z taśmy mierniczej

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Cyklokopter BlackBird

    Cyklokopter BlackBird w powietrzu

    GFG Peralta S

    Retrofuturystyczne perełki motoryzacji

    Nowa technologia recyklingu włókien węglowych

    Nowa technologia recyklingu włókien węglowych

    podwodne górnictwo

    Wojna celna i minerały na dnie morza

    Robot na gaz

    Robot na gaz

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Przenośnik rolkowy

    Automatyzacja transportu wewnętrznego

    Pierścienie Ustalające Smalley Spirolox

    Pierścienie ustalające Smalley Spirolox

    badanie materiałowe polimerów na potrzeby MES

    Badania materiałowe i modelowanie polimerów na potrzeby symulacji MES

    Wywrotnica czołowa o ruchu kontrolowanym

    Historia jednego patentu – czyli dlaczego warto znać teorię

    separator do docierania wałków

    Docieranie otworów i powierzchni walcowych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    mantra-ford ms80 1969

    Spór o aerodynamikę: skrzydła w Formule 1

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Nadsmarowność przełom w tribologii

    Nadsmarowność – przełom w tribologii?

    obróbka wykończająca honowanie

    Obróbka wykończająca: honowanie

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 7

    pamar axial engine

    Osiowe silniki wewnętrznego spalania

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
https-nlx-dmgmori-com

Laminat techniczny: pewny materiał konstrukcyjny i elektroizolacyjny

­ Marek Gnaty
08.04.2011
A A

Od kilkunastu lat zauważalna jest wyraźna tendencja do zastępowania w konstrukcjach elementów wykonanych z drewna, stali i metali kolorowych tworzywami sztucznymi. Pozwala to na zmniejszenie wagi konstrukcji, zmniejszenie wrażliwości na niekorzystne oddziaływanie czynników atmosferycznych, łatwiejsza też i bardziej zautomatyzowana jest produkcja tworzyw. Jednakże większość popularnych tworzyw sztucznych na podstawową wadę: słabą odporność na działanie wysokiej temperatury, co wiąże się z niepewnością co do ich właściwości wytrzymałościowych w ekstremalnych warunkach.

Na warunki ekstremalne mamy jednak laminaty. Wymyślono je jeszcze przed II wojną światową. Jest to bardzo specyficzna grupa tworzyw sztucznych oparta na żywicach duroplastycznych (termo i chemoutwardzalnych). W największym uproszczeniu laminat to trwałe połączenie nośnika (odpowiadającego za właściwości mechaniczne) z żywicą.

Postać i budowa

Laminaty wytwarzane są w oparciu o żywice termoutwardzalne tzw. duroplasty, głównie epoksydowe, fenolowe i poliestrowe, ale także silikonowe i melaminowe, które cechują się przestrzenną strukturą cząsteczkowa (siecią) po utwardzeniu. Każdy laminat posiada nośnik którym może być: papier (laminaty bakelitowe, PCF), tkanina bawełniana (laminaty tekstolitowe TCF), tkanina szklana lub włókna szklane (laminaty szklano-epoksydowe TSE, szklano-poliestrowe). Większość typów i ich właściwości opisuje norma PN-EN 60893. Laminaty mogą być także produkowane na innych nośnikach np. papierze mikowym (mikanity – odporność termiczna 7000 °C), włóknach para-aramidowych, włóknach węglowych, grafitowych lub poliestrowych. Dodatkowo do żywic można dodawać domieszki nadające laminatom specyficzne właściwości np. dodatek teflonu, lub MoS2 powoduje polepszenie właściwości trybologicznych, dodatek sadzy lub grafitu powoduje antystatyczność laminatów. W ostatnich latach pojawiają się coraz częściej laminaty z różnymi dodatkowymi warstwami funkcjonalnymi np. bakelitowe z warstwą papieru dekoracyjnego i melaminy – laminaty dekoracyjne tzw. Unilam, Elektrolam, laminaty szklano-epoksydowe z warstwą miedzi – na obwody drukowane, laminaty szklano-epoksydowe z warstwą grafitową – jako płyty ślizgowe, laminat bakelitowy z warstwą gumy.

Laminaty techniczne
Pręty, rury i elementy z laminatów technicznych
Płyty z laminatów technicznych
Płyty z laminatów technicznych

Laminaty są produkowane w postaci płyt, rur, prętów, a także gotowych elementów wytwarzanych w formach.

Produkcja

Prasa wielopółkowa do prasowania laminatów
Prasa wielopółkowa do prasowania laminatów

Technologia wytwarzania laminatów składa się z dwóch procesów: powlekania i prasowania. Proces powlekania odbywa się na urządzeniu zwanym powlekarką. W przemyśle są stosowane dwa typy powlekarek: pionowa i pozioma. Powlekarka służy do przesycenia nośnika odpowiednią kompozycją żywicy z rozpuszczalnikiem i wstępnego utwardzenia układu nośnik-żywica. Powstaje tzw. preimpregnat (prepreg), w którym żywica znajduje się w stanie „B”, to znaczy jest częściowo usieciowana i gotowa do dalszego końcowego sieciowania. Preimpregnat jest produktem bazowym do prasowania różnych postaci wyrobu, niestety jest produktem o krótkiej żywotności. Poprzez prasowanie określonej ilości warstw prepregu w prasach półkowych otrzymujemy płyty, poprzez nawijanie na rdzeń i utwardzanie otrzymujemy rury zwijane, poprzez prasowanie w formach zamkniętych lub półzamkniętych otrzymujemy pręty, panewki i inne wypraski. Proces prasowania w wysokich temperaturach powoduje dokończenie i utrwalenie procesu sieciowania materiału. Na świecie są stosowane jeszcze inne procesy produkcji laminatów np. laminowanie na zimno, pultruzja itp.

Schematyczny przebieg procesu technologicznego wytwarzania laminatów technicznych
Schematyczny przebieg procesu technologicznego wytwarzania laminatów technicznych

Właściwości

Usieciowana struktura cząsteczkowa z trwałymi wiązaniami utwardzonej żywicy duroplastycznej (nie jak w typowych termoplastach – splot łańcuchów cząsteczkowych) i wzmocnienie nośnikiem, są odpowiedzialne za właściwości mechaniczne i termiczne laminatów.

Laminaty techniczne cechują się bardzo dużą stabilnością kształtu i wymiarów, przy długotrwałych i krótkotrwałych działaniach podwyższonej temperatury, oraz znacznego obciążenia. Marginalne i pomijalne jest zjawisko mięknięcia materiału, nie występuje topienie się materiału, ani tzw. pełzanie, co jest głównym mankamentem tworzyw termoplastycznych. Laminaty ze względu na swą złożoną budowę cechują się pewną anizotropią właściwości mechanicznych, dlatego istotne jest położenie elementu względem działających na niego sił. Najlepsze właściwości posiada laminat przy siłach działających prostopadle do jego warstw, a najgorsze, przy siłach działających równolegle.

Laminaty mają też swoje wady. Do największych można zaliczyć brak możliwości recyklingu; zużyty materiał nadaje się tylko do utylizacji. Proste elementy można wykonywać poprzez prasowanie z preimpregnatów w formie, bardziej skomplikowane wytwarzać tylko poprzez obróbkę mechaniczną.

By w pełni zobrazować różnicę pomiędzy laminatami technicznymi i tworzywami termoplastycznymi porównajmy ich właściwości mechaniczne. Z całej gamy laminatów i tworzyw termoplastycznych wybraliśmy te, których aplikacje się najbardziej przenikają, a także posiadają zbliżone ceny (laminat jest tu trochę droższy).

W poniższej tabeli prezentujemy porównanie płyty konstrukcyjnej z termoplastu (poliamid PA6) i laminatu bawełniano-fenolowego TCF (tekstolit). Oczywiście różne firmy modyfikują swoje produkty dlatego właściwości materiałów mogą nieznacznie odbiegać od danych katalogowych poszczególnych producentów. Do porównania wybrano materiały posiadające zbliżone ceny i niektóre właściwości mechaniczne. „Wytłuszczeniem” zaznaczono najbardziej istotne cechy różniące oba materiały.

Porównanie właściwości laminatu bawełniano-fenolowego TCF z poliamidem PA6
Porównanie właściwości laminatu bawełniano-fenolowego TCF z poliamidem PA6

Aplikacje

W dobie dynamicznego rozwoju konstrukcyjnych tworzyw termoplastycznych laminaty nadal jednak mają duże znaczenie. W aplikacjach, gdzie występują duże obciążenia i temperatury znacznie przekraczające 1000 °C, laminaty techniczne są materiałem pewniejszym, bardziej niezawodnym i dającym gwarancję swoich właściwości, nawet w najcięższych warunkach pracy. Dlatego najwięcej zastosowań laminatów spotykamy w przemyśle elektrotechnicznym, maszynowym, metalurgicznym, a także zbrojeniowym i lotniczym. Doskonałe właściwości dielektryczne i dużo wyższa – od tworzyw termoplastycznych – odporność na łuk elektryczny i prądy pełzające spowodowały powszechne stosowanie laminatów w technologiach wysokich napięć.

Laminat foliowany miedzią i obwody drukowane
Laminat foliowany miedzią i obwody drukowane
Mikanit laminat z papieru mikowego
Mikanit – laminat z papieru mikowego

Oto kilka typowych zastosowań laminatów technicznych:

  • elektrotechnika i elektronika – dziś nikt nie może sobie wyobrazić urządzenia elektronicznego bez obwodów drukowanych. Materiałem bazowym do wykonywania obwodów drukowanych jest laminat z warstwą miedzi np.: szklano-epoksydowy FR-4, FR-5 lub rzadziej laminat papierowo-fenolowy FR-2 i złożony CEM-1. Duże maszyny wirujące – generatory i silniki posiadają sporą ilość elementów wykonanych z laminatów najczęściej szklano-epoksydowych, które pełnią zarówno funkcje elektroizolacyjną jak i konstrukcyjną. Podsumowując, w średniej wielkości generatorze znajduje się ponad tona różnego rodzaju laminatów. Podobnie w transformatorach mocy i rozdzielczych są stosowane laminaty w zależności od rozwiązań konstrukcyjnych. Laminaty występują także powszechnie w aparaturze rozdzielczej wysokonapięciowej.
  • przemysł maszynowy – laminaty znajdują zastosowanie jako różnego rodzaju elementy nośne (np. lotnictwo) osłony, zbiorniki o wysokiej wytrzymałości mechanicznej i odporności chemicznej na większość żrących substancji, prowadnice i łożyska ślizgowe pracujące pod dużymi obciążeniami dynamicznymi, elementy trudnościeralne. Także w transporcie można zauważyć laminaty. Wyłożenie wnętrz wagonów kolejowych, autobusów i tramwajów, elementy siedzeń i półek. Ze względu na odporność udarową oraz nietopliwość laminaty są obecne także w konstrukcjach współczesnych wozów bojowych oraz sejfów.
Stojan silnika elektrycznego z klinami wykonanymi z laminatów
Stojan silnika elektrycznego z klinami wykonanymi z laminatów

Na rynku tworzyw sztucznych królują głównie termoplasty. Są łatwiejsze w przetwórstwie i tańsze, ale nie można zapominać, że ich zastosowanie jest ograniczone przede wszystkim niską ciepłoodpornością i niestabilnością wymiarową w wyższych temperaturach. Są aplikacje, gdzie są i będą stosowane laminaty, właśnie ze względu na swoje specyficzne właściwości, które trudno będzie uzyskać tworzywom termoplastycznym nawet z różnego rodzaju wypełniaczami.

Współczesne laminaty coraz szerzej już wkraczają także w aplikacje zastrzeżone do tej pory tylko dla stali i innych metali (dla przykładu: ciężar właściwy stali to ok. 6,8 g/cm3, natomiast ciężar właściwy płyty szklano-epoksydowej TSE wynosi 1,8-2,0 g/cm3, a ich wytrzymałość mechaniczna np. na zginanie wynosi ok. 400 MPa).

mgr inż. Marek Gnaty
IZO-ERG S.A. Gliwice

artykuł pochodzi z wydania 7/8 (22/23) lipiec/sierpień 2009

Tagi: kompozyty

Powiązane artykuły

Kompozyty polimerowe w wojskowej technice lotniczej
Materiały

Kompozyty polimerowe w wojskowej technice lotniczej

Numeryczne obliczenia wytrzymałościowe elementu o strukturze przekładkowej
Analizy, symulacje

Numeryczne obliczenia wytrzymałościowe elementu o strukturze przekładkowej

MAMBO łódź z Segmentów Kompozytowych
Aktualności

MAMBO – łódź z segmentów kompozytowych

Identyfikacja wad kompozytów włóknistych
Aktualności

Identyfikacja wad kompozytów włóknistych

obróbka modeli skorupowych
Materiały

Obróbka modeli skorupowych

Technologia ART od McLarena
Aktualności

Technologia ART od McLarena

najnowsze-wydanie_03-04_2025

Item Innovation Days

Tematyka:

aluminium automatyzacja budowa maszyn CAD cięcie CNC diagnostyka druk 3D energetyka formy wtryskowe innowacje inżynieria materiałowa klejenie kompozyty laser lotnictwo maszyny rolnicze mechanizm MES modelowanie montaż motocykle motoryzacja obliczenia obrabiarki obróbka plastyczna obróbka skrawaniem polskie projekty pomiary programy przemysł kosmiczny przemysł morski przemysł zbrojeniowy robot robotyzacja silniki spawanie stal technologie łączenia tribologia tworzywa sztuczne wynalazki wywiad zgrzewanie łożyska
http-alphatechnology-com-pl-o-nas
https-metaltop-pl
FORMY WTRYSKOWE Integracja Konstrukcji i Technologii Ebook
https-expert-smalley-com-bearing-preload
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • O czasopiśmie
  • Polityka prywatności
  • Kontakt

© ITER 2007-2025

Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
  • Artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­

© ITER 2007-2025