Fiberkompositer i barnvagnschassin - En teoretisk analys. Elisabet Magnusson. Version 2

Transkript

1 Fiberkompositer i barnvagnschassin - En teoretisk analys Elisabet Magnusson Version 2 PD-04 Juni 2007

2 Sammanfattning Det ställs allt högre krav på barnvagnar nu för tiden då konkurrensen har ökat, en avgörande egenskap för konkurrenskraften är vikten på barnvagnen. Traditionellt stål byts på vissa chassier ut mot aluminium vilket medför en lägre vikt men till ett högre pris. Detta examensarbete undersöker potentialen hos polymerkompositer som konstruktionsmaterial, främst kolfiberkompositer, vars fördelar är en hög hållfasthet kombinerat med en mycket låg densitet. Undersökningen utförs på fyra valda detaljer från chassiet, två tvärstag, bottenplattan och fälgen. I examensarbetet redovisas en sammanfattning av den litteraturstudie som utförts om fiberkompositer, dess egenskaper och tillverkningsmetoder. Valet av tillverkningsmetod är väsentligt, eftersom tillverkningsmetoden styr vilken fiberutformning och vilken matris man kan nyttja. Övriga parametrar så som vikt och kostnad beror på valet av tillverkningsmetod och tillverkare. I samråd med Malin Åkermo biträdande universitetslektor på KTH utsågs lämpliga tillverkningsmetoder för de olika delarna. Resultatet av analysen är att det är möjligt att, mer eller mindre rakt av, ändra material i chassiet från aluminium till en fiberkomposit. Mindre förändringar bör dock utföras för att nå goda resultat. Bottenplattan kan tillverkas i komposit och då uppnå en viktreducering på drygt 40 %. De två tvärstagen kan tillverkas i komposit, men med olika tillverkningsmetoder, och genom det reducera vikten med 27 respektive 40 %. För fälgen blev resultatet att man bland kompositer inte kan finna någon tillverkningsmetod eller material, som kan konkurrera med formsprutad polypropen. Slutsatsen är att det är möjligt att övergå till ett kompositchassi i aktuell utformning men hela chassiet bör konstrueras om för att nå bästa resultat, vikt- och kostnadsmässigt. 1

3 Abstract Fibre composites in the chassis of prams - A theoretical analysis The demands on a pram today have increased greatly because of the competition. One of the most important properties for the competitiveness is the weight of the pram. The traditional steel chassis can, on some prams, be replaced with an aluminium chassis that reduces the weight, but to a higher price. Since aluminium is the best alternative within the metal section, this degree project examines the potential of polymer composites as construction materials. The analysis is mainly focused on carbon fibre composites whose advantage s an extreme strength combined with an exceptionally low weight. The analysis is performed for four parts from the chassis; two crosstubes, the bottom board and the wheel rim. A summary of the literature study is accounted in the report. The selection of an adequate manufacturing process, for the different parts, is essential because it controls which fibre formation and which matrix material you can use. Other properties like weight and cost also depend on the manufacturing process. In consultation with Dr. Malin Åkermo, KTH, appropriate manufacturing processes were chosen. The analysis shows that it is possible to change the material of the chassis to a fibre composite, but smaller changes should be made to get the best results. The bottomboard can be produced in a composite which allows reduction of the weight by approximately 40 %. The two crosstubes can be produces in a composite, but with different manufacturing processes, which reduces the weight by 27 and 40 %. For the wheel rim no manufacturing process or material that can compete with injection moulded polypropylene could be found. As a conclusion it was found that it is possible to produce a chassis made of a fibre composite with the same design as today s chassis. However the whole chassis should be redesigned to reach the best results, regarding the cost and the weight. 2

4 Innehållsförteckning 1. Inledning Bakgrund Syfte & målsättning Problemformulering Avgränsningar Metod Förkortningar och begrepp Research om konstruktionsmaterial (litteraturstudie) Stål Aluminium Fiberkompositer Allmänt Matrismaterial Härdplaster Epoxiplaster Polyester Vinylester Termoplaster Amidplast Polypropenplast Fibermaterial Glasfiber Kolfiber Aramidfiber Sammanfattande jämförelse av de olika fibrerna Fibrernas form vid laminering Flock Matta Roving

5 Vävar Prepregs Co-minglad väv Sammanfattande jämförelse kompositer, stål och aluminium Tillverkningsmetoder för fiberkompositer Förformning Handuppläggning Fiberlindning Pultrudering/Profildragning Pull-winding Injicering Pressning Sandwichkonstruktioner Bladder moulding Hållfasthet Drag- och tryckbelastning i en komposit E-modulens betydelse vid armering Utmattning Dämpning Analys Beskrivning av chassi delar Bottenplattan Tvärstag inre Tvärstag yttre Fälg Konstruktionsmöjligheter Utvärdering av armeringsfibrer Punktbelastning och förband Efterbearbetning av en komposit - kapning och håltagning Konstruktionsmöjligheter för bottenplattan Utvärdering och val av tillverkningsmetod Val av kompositutformning och kärnmaterial Förändringar

6 Konstruktionsmöjligheter för tvärstag inre Utvärdering och val av tillverkningsmetod Val av kompositutformning Mindre förändringar Konstruktionsmöjligheter för tvärstag yttre Utvärdering och val av tillverkningsmetod Val av kompositutformning Mindre förändringar Fälgen Kostnad Tillverkare Tillverkare för bottenplattan Tillverkare för inside crosstube Tillverkare för outside crosstube Viktanalys Viktskillnad för bottenplattan Viktskillnad för inside crosstube Viktskillnad för outside crosstube Sammanfattande tabell av viktskillnader Färg och utseende Omkonstrueringsbehov för chassiet Resultat & Slutsats Referenser Appendix

7 Kapitel 1 Inledning 1.1 Bakgrund Det ställs allt högre krav på barnvagnar nu för tiden då konkurrensen har ökat. En viktig egenskap för konkurrenskraften är vikten på barnvagnen. Nu kan traditionellt stål på vissa chassier bytas ut mot aluminium vilket medför en lägre vikt till ett högre pris. Med aluminium blir totalvikten som lägst ca 10 kg för en av Företagets liggvagnar, vilket upplevs som tungt att t.ex. lyfta in i en bil [1]. Då aluminium är det bästa alternativet inom metallkategorin undersöker detta examensarbete potentialen hos polymerkompositer som konstruktionsmaterial, och då främst kolfiberkompositer vars fördel är en hög hållfasthet kombinerat med en mycket låg densitet. Förhoppningen är att kunna sänka vikten med ett eller ett par kilo utan oförsvarbar prishöjning och därigenom stärka Företagets position på barnvagnsmarknaden. Kolfiberkompositer har på senare år blivit en allt starkare konkurrent till de traditionella konstruktionsmaterialen främst inom flyg- och försvarsindustrin, men även inom sport- och fritidsindustrin. 1.2 Syfte & målsättning Syftet med examensarbetet är att analysera om en kolfiberkomposit eller annan likartad fiberkomposit är möjlig att använda i Företagets barnvagnschassier inklusive hjul. Möjligheten analyseras för fyra valda detaljer ur chassiet, fälgen, bottenplattan och två olika tvärstag, detta utifrån följande parametrar: Kostnad Konstruktionsmöjligheter Produktion och leverantörer i Kina Hållfasthet Vikt Utseende Målet är att finna den optimala fiberkompositen och tillverkningsmetoden för varje detalj samt att finna lämplig tillverkare i Kina, och därigenom ta fram ett bra underlag till fortsatt utvecklingsarbete inom området. 1.3 Problemformulering Genom analysen sökes svar på följande frågor: 6

8 Vilken approximativ kostnad får man räkna med för att tillverka ett barnvagnschassi, eller några ingående detaljer, i en kolfiberkomposit? Vilken är den mest optimala kompositen för varje detalj utifrån de sex parametrarna? Är det ur konstruktionssynvinkel möjligt att tillverka chassidelarna av kompositer och vilka tillverkningsmetoder är möjliga? Finns det lämpliga tillverkare i Kina där den övriga produktionen sker? Vilka möjligheter erbjuder kompositen angående utseende och design, vad gäller konstruktions- och färgmöjligheter? 1.4 Begränsningar Examensarbetet, som undersöker möjligheterna att tillverka ett chassi i komposit, utförs för att ligga till grund för beslut om att starta ett projekt att ta fram en barnvagn i komposit vilket resulterar i att inga formförslag ska tas fram. För att rymma denna undersökning inom ramen för ett examensarbete har begränsningar inom hållfasthetsanalysen gjorts. Överslagsberäkning av hållfastheten, genom jämförelse av materialparametrarna har utförts, men inte vidare utförliga beräkningar. Analysen har begränsats till att i huvudsak fokusera på de tre armeringsmaterialen kolfiber, glasfiber och aramidfiber samt dess egenskaper i de vanligaste matrismaterialen, då dessa är de kompositmaterial som kombinerar en låg vikt med bra hållfasthetsegenskaper. Vidare begränsningar är även att analysen sker på fyra noggrant utvalda detaljer i chassiet istället för hela anordningen med avseende på de 6 parametrarna. 1.5 Metod Projektet initierades genom att kartlägga vilken information som jag behövde finna, och eftersom jag inte hade några förkunskaperna inom området krävdes det en grundlig litteratursökning med start vid oarmerade plaster. Förstudie om oarmerade plaster skedde genom faktaböcker om plaster. Litteratursökningen fortskred sedan, till störst del genom Internet, med sökning på kompositer. På Internet fann jag även var och hur jag kunde få tag på de böcker som använts under projektet. 7

9 Arbetet fortsatte med en litteraturstudie, i böcker och på Internet, av kompositer för att ge inblick i de olika fiberarmeringarna och dess egenskaper och tillverkningsmetoder. För djupare insikt och förståelse upprättades kontakt med tillverkare och aktörer inom kompositmarknaden. Med information samlad genom litteraturstudien och från kontakt med aktörer på marknaden initierades sedan analysen för att utse en passande komposit och tillverkningsmetod för varje detalj. Den väsentliga delen i analysen var att finna lämpliga tillverkningsmetoder för de olika detaljerna, eftersom tillverkningsmetoden styr vilken matris och vilken fiberutformning man kan nyttja. Val av tillverkningsmetod styrs till största del av detaljutformningen, men beror även på den årliga produktionsvolymen då man strävar efter att finna den mest kostnadseffektiva produktionen. För att få en objektiv uppfattning om vilka tillverknings metoder som bäst lämpar sig för de olika detaljerna initierades mailkontakt med Malin Åkermo bitr. universitetslektor avdelning lätta konstruktioner på institutionen Farkost och Flyg, Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Avdelningen lätta konstruktioner är specialiserade på kompositer och Malin Åkermo är speciellt inriktad på processrelaterade frågeställningar. För att få djupare insikt, förståelse och vägledning bokades möte in i Stockholm på institutionen Farkost och Flyg. Under mötet den 3 april 2007 kl diskuterades lämpliga tillverkningsmetoder, kompositer och kompositutformningar för de olika detaljerna samt behovet av att omdesigna chassiet för komposittillverkning med avsikt att uppnå optimala resultat. Analys av lämplig tillverkningsmetod skedde genom att, med tanke på detaljutformningen, finna tillverkningsmetoder som tillåter tillverkning av detaljerna med bibehållen utformning. När flera tillverkningsmetoder medgav bibehållen detaljutformning vägdes andra parametrar in för att utse den bäst lämpade tillverkningsmetoden. De parametrar som vägdes mot varandra vid denna sållning var kostnad och produktionsvolym. Vidare analys av möjligheten att använda en fiberkomposit har sedan skett för varje detalj, med avseende på kompositen och detaljutformningen, genom kontakt med aktuella tillverkare. Analysen av lämpliga armeringsfibrer utfördes genom jämförelse av materialparametrarna kostnad, densitet och hållfasthetsegenskaper för att finna de fibrer som bäst passar applikationen. Huvudfokus var att finna en komposit som medför en viktminskning av detaljerna men behåller motsvarande mekaniska egenskaper som detaljerna 8

10 har i aluminium. Fibrer med ofördelaktiga egenskaper såsom extra känslighet mot tryckbelastning gallrades bort och därmed utsågs den fiber vars egenskaper var bästa anpassade för applikationen. Via Internet och genom kontakt med aktörer på kompositmarknaden söktes tillverkare i eller nära Kina. Kontakt med tillverkare upprättades för att erhålla en slutgiltig och detaljerad information angående kompositutformning, kostnad och möjlig viktreducering. 9

11 1.6 Förkortningar och begrepp Begrepp markerade med kursivstil i rapporten förklaras nedan: Anisotrop De fysikaliska egenskaperna är olika i olika riktningar. Exempel på anisotropa material är kompositer Cellplast Cellplaster är ett samlingsnamn för expanderade plaster t.ex. frigolit. De har en låg vikt och en mikroporös struktur Densitet, ρ, Är ett mått på massa per volymenhet mäts i kg/m 3 Draghållfasthet Den kraft per tvärsnittsarea som krävs för att dra av en provbit. Enheten är Pa = N/m 2 Elasticitetsmodul, E En materialberoende parameter som beskriver förhållandet mellan mekanisk spänning och elastisk deformation, dvs. ett mått på materialets styvhet. Mäts i pascal Pa och är även kallad E-modul. Emulsion En blandning av två vätskor som normalt inte blandar sig lätt, exempelvis vatten och olja. Emulsionen framställs genom att den ena substansen slås sönder till så små droppar att de flyter omkring fritt i den omslutande vätskan. FEM-analys Finita Element Metoden är en numerisk beräkningsmetod för t.ex. spänningsanalys, där man modellerar kroppens geometri genom att dela upp den i lämpligt antal s.k. element. Isotrop De fysikaliska egenskaperna förhåller sig lika i alla riktningar, t.ex. aluminium är ett isotropt material. Laminat Ett material som består av flera skikt som sitter ihop med varandra. Matris Benämningen på det materialet som binder fibrerna i en komposit t.ex. epoxi. Pultrudering En profildragningsteknik som används vid framställning av fiberarmerade härdplastprofiler. Specifik E-modul E-modul i förhållande till densitet Specifik hållfasthet Hållfasthet i förhållande till vikt Viskös, Viskositet Viskositet är en fysikalisk storhet bland vätskor och gaser som betecknar dess tjockhet eller interna motstånd mot flöden. Mer tjockflytande vätskor t.ex. olja kallas högviskösa 10

12 Kapitel 2 Research om konstruktionsmaterial (litteraturstudie) Examensarbetet syftar till att analysera möjligheten att byta ut materialen, stål och aluminium, i ett barnvagnchassi mot fiberkompositer. En sammanfattning av litteraturstudien om dessa material följer nedan. 2.1 Stål Stål är en legering med järn som basmaterial och en kolhalt under ca 2 %. Med högre kolhalt fås gjutjärn. Stål lämpar sig för plastisk formgivning i så väl varmt som kallt tillstånd. Det är i särklass det viktigaste metalliska materialet mycket p.g.a. att det kombinerar bra mekaniska egenskaper med ett lågt pris. De huvudsakliga bearbetningsmetoderna är varmvalsning, smidning, kallvalsning och kalldragning. Det är under bearbetningen som stålet får sina önskade hållfasthetsegenskaper, vilket medför att stålets egenskaper kraftigt kan variera. Stålet har mycket goda hållfasthetsegenskaper och draghållfastheten kan anges med ett ungefärligt medelvärde på 520 MPa och en ungefärlig elasticitetsmodul på 200 GPa. En negativ egenskap är dess höga densitet på ca 7850 kg/m 3 vilket gör stål till ett mycket tungt konstruktionsmaterial. Priset för en konstruktion i stål väger i många fall upp för den höga densiteten eftersom det är betydligt billigare att konstruera i stål än t.ex. aluminium eller någon komposit. [2] 2.2 Aluminium Aluminium är, efter järn, den mest använda metallen pga. att den kombinerar många goda egenskaper så som låg vikt, hög hållfasthet, god korrosionshärdighet och lämplighet för plastisk bearbetning. Aluminium är en lättmetall med en densitet på 2700 kg/m 3, vilket är ungefär en tredjedel av stålets densitet. Den har en hög draghållfasthet på 450 MPa och det är ett homogent material där även tryckhållfastheten är god. Aluminium har en E-modul på 70 GPa och behåller även sin seghet vid låga temperaturer. Genom att aluminium i kontakt med syre bildar ett oxidskikt får den ett utmärkt skydd mot korrosion och genom en ytbehandling som kallas eloxering kan man bygga upp oxidskikten tjockare för att ytterligare skydda metallen. En negativ egenskap är dock att aluminium har en sämre beständighet mot utmattning. Då den utsätts för upprepad belastning kan 11

13 konstruktionen spricka utan förvarning. Aluminium kan utan större svårigheter även lackeras och då få önskad färg. Som tidigare nämnts är aluminium lättbearbetat, och lämpar sig för såväl plastisk bearbetning som formsprutning och annan plastisk formning. Detta gör att den passar bra som konstruktionsmaterial. En annan fördel är att aluminium är lätt att återvinna, det krävs enbart 5 % av den energimängd som går åt vid råvaruframställningen. [2,3] 2.3 Fiberkompositer Allmänt Kompositer är sammansatta material, de kan bestå av två eller flera förenade material med helt skilda egenskaper som tillsammans bildar ett konstruktionsmaterial vars egenskaper överträffar de enskilda materialens. I polymerbaserade fiberkompositer armeras en polymermatris med fibrer. Den vanligaste fibern är glasfiber, men för mer avancerade tillämpningar ersätts den med koleller aramidfiber till följd av bättre hållfasthetsegenskaper och lägre vikt men till ett högre pris. Fibermaterial kännetecknas i regel av hög styvhet och draghållfasthet, men om de inte binds av ett matrismaterial klarar de inga andra belastningar än ren dragbelastning. Matrisens uppgift är att binda samman fibrerna och ge dem stöd och skydd. Genom att armera en matris med fibrer erhålls de bästa egenskaperna av båda materialen samtidigt som de negativa egenskaperna minskar. En komposit får t.ex. bättre tryckhållfasthetsegenskaper än de båda ingående materialen har var för sig. En negativ egenskap hos kompositer som är armerade med extra starka fibrer, såsom kolfiber, är att de är känsliga mot punktbelastningar. Matrisen som väter fibrerna kan bestå av en termoplast eller en härdplast, där härdplastmatriser är vanligast och medför bäst vätning av fibrerna, men de är dock inte återvinningsbara [4]. Kompositens egenskaper beror på många faktorer, fibrernas längd och egenskaper, matrisens egenskaper, hur väl fibrerna binds och väts, hur de är fördelade i materialet samt dess riktning i materialet. På grund av de många faktorerna som spelar in vid en hållfastbedömning är beräkningarna mycket mer komplexa än för ett oblandat material, och ofta används en FEManalys för att få en tämligen korrekt beräkning [3] Matrismaterial Matrismaterialet kan liknas vid ett lim som håller samman fibrerna. Som matrismaterial används som tidigare nämnt, både härd- och termoplaster. Härdplaster levereras i flytande 12

14 tillstånd som kallas för hartser. Härdplasten fås stelna genom en kemisk reaktion där olika ämnen reagerar med varandra och mikroskopiska gitter bildas, vilket medför att en nätstruktur byggs upp. Eftersom härdplasten härdar genom en kemiskreaktion kan den ej omsmältas. I många sammanhang dominerar härdplaster som matrismaterial då de har fördelaktiga mekaniska egenskaper, samt god kemikalie- och värmebeständighet. En av nackdelarna med detta är den långsamma härdningen vilket är ofördelaktigt vid stora serier. De vanligaste matrishärdplasterna är epoxi, vinylester och polyester som närmare beskrivs nedan. Termoplaster tillskillnad från härdplaster mjuknar och blir flytande vid förhöjd temperatur för att senare återgå till fast form vid kylning. De lämpar sig bättre att återvinna och har kortare stelningstider därför det under senare år skett en snabb utveckling av termoplastiska matriser. Termoplaster som frekvent använd som matriser är amidplast (PA), polypropenplast (PP) och acetalplast (POM) för att nämna några som beskrivs under rubriken Termoplaster. [4] Härdplaster Epoxiplaster Under beteckningen epoxiplast finns en mängd olika material men en gemensam faktor, hartset innehåller epoxigrupper som reagerar med varandra eller med en härdare under härdningsprocessen. En epoxigrupp, även kallad glycidylgrupp, är en speciell ringformad molekyldel som består av kolväte bundet till en syre atom, se bild 2.1. Epoxiplaster karaktäriseras av en god kemikalieresistans, goda utmattningsegenskaper, god vidhäftning till en mängd olika material samt goda mekaniska egenskaper. En korrekt blandad epoxiplast är den härdplasten som uppvisar den högsta mekaniska hållfastheten [5]. Den har även fördelen att ha en låg härdkrympning dvs. att den enbart ändrar formen marginellt efter härdning. Epoxi används främst för högprestanda komposittillämpningar då armeringsfibrerna är glas-, kol- eller aramidfibrer. Då epoxin är lågviskös medför den en snabb och god vätning av fibrerna. Dessa egenskaper gör att epoximaterialen är särskilt attraktiva för applikationer där krav på måttriktighet och hållfasthet är höga. Till nackdelarna hör ett högt pris, dålig UVbeständighet och allergiframkallande härdare och harts. Viktigt att säga är att hälsorisker föreligger under tillverkning och framställning och inte hos färdigt laminat. När en komposit byggs upp i skikt kallas slutresultatet ett laminat. Epoxiplasten är ofta optiskt klar, vilket är av intresse då man laminerar med kolfiber för utseendet. Härdningstiden för epoxiplaster går inte att styra genom acceleratorer i samma utsträckning som för esterplaster. I stället finns olika epoxityper som är anpassade för att härda olika snabbt och vid skilda temperaturer [3,4,6]. 13

15 O CH 2 CH Bild 2.1 Illustration av en epoxigrupp Polyester Polyesterplaster är i särklass de vanligaste härdplasterna för fiberkompositer, de består av omättad polyesterharts som är upplöst i styren (styren är ett omättat kolväte). Ohärdad polyester har en sirapsliknande karaktär. När acceleratorer och härdare tillsätts reagerar styrenet med reaktiva grupper i estermolekylen och ett tredimensionellt nätverk bildas. Det finns fler olika typer av polyestrar, även kallade esterplaster, med olika egenskaper. Det som karaktäriserar esterplaster är styvhet, sprödhet, kemikalieresistens och ett lågt pris. Nackdelarna med esterplaster är låg vatten- och UV beständighet och dess höga härdkrympning 6-10 % som medför dålig limmande förmåga mot de styva fibrerna och inre spänningar i kompositen. [3,4,6] Vinylester Vinylesterplaster är starkt besläktade med esterplaster och deras härdningsförfarande sker på samma sätt som för polyester. Den väsentliga skillnaden är att vinylester har en betydligt hårdare kedjebindning mellan molekylerna vilket medför att den har bättre mekaniska egenskaper. Den kemiska strukturen liknar epoxiplasternas uppbyggnad. Vinylestrar framställs genom att en epoxiharts får reagera med en omättad organisk syra. Vinylester har bättre beständighet mot vatten än polyester då den har färre estergrupper som är känsliga för vattenexponering. Det är mindre lämpligt att armera vinylestern med korthuggen matta då den innehåller en lägre styrenhalt och kan därmed inte lösa upp pulverbindningen i samma grad som polyester och man får en sämre laminering, se vidare i avsnitt För att kompositen ska uppnå optimal prestanda bör det värmehärdas som medför bättre genomhärdning och därmed fler kemiska bindningar. Priset på vinylester är högre än för polyester men lägre än priset på epoxi. Detsamma gäller för hållfastheten som är högre än för polyester men lägre än epoxis hållfasthet. Vinylester är 14

16 en bra materialval då kravet på hållfastheten är relativt högt medan priset på epoxi är omotiverbart. Densiteten är aningen lägre än för både epoxi och polyester. [3,4] Termoplaster Amidplast (PA) Polyamid, PA, är en grupp delkristallina termoplaster som förekommer i ett flertal varianter. Några av de vanligaste typerna är PA6, PA6.6, PA11 och PA12. Siffrorna anger antalet kolatomer i monomeren som plastmaterialet har tillverkats av. Polyamidgruppen är för många mer känt under benämningen nylon. Gruppen kännetecknas av god beständighet mot kemikalier och lösningsmedel. De har även goda mekaniska egenskaper så som bra utmattnings- och krypresistens samt av god nötnings- och slitageresistens. Till de negativa egenskaperna kommer att de absorberar och avger fukt som sänker hållfastheten och styvheten. Amidplaster är lätta att bearbeta och har ett brett användningsområde. PA11 och PA12 har i regel de mest fördelaktiga egenskaperna i då de har en högre brottöjning, lägre fuktabsorption och lägre densitet än de övriga amidplasterna. De har även bättre slagseghet än övriga amider och den lägre fuktabsorptionen gör att PA 11 och PA12 har bättre dimensionsstabilitet [I,II] Polypropenplast (PP) Polypropen, PP, är en delkristallin termoplast vars egenskaper kan varieras beroende på regelbundenhet i kedjestrukturen, eventuella andra molekylgrupper som sampolymeriserats dvs. byggts in i huvudstrukturen samt om man tillsatt fyll- eller armeringsmedel. Polypropen är en av de mest använda plasterna mycket tack vare sin låga densitet och det låga priset. Polypropen är det lättaste polymermaterialet med en densitet runt 900 kg/m 3, men har samtidigt en hög hållfasthet och styvhet. Plasten är färglös men kan färgas i alla tänkbara kulörer efter önskemål. Den har dock inte bara goda egenskaper, materialet blir sprött vid kyla och redan kring 0 C försvinner dess slagseghet pga. att dess glastemperatur (T g ) ligger mellan C. Man kan dock öka segheten via sampolymerisation med eten. Den har även en känslighet mot ultraviolett strålning såvida den inte behandlats med tillsatser, och bör även stabiliseras mot oxidativ nedbrytning. Polypropen har hög utmattningsbeständighet och kan med hjälp av tillsatser få önskade mekaniska egenskaper [4,III]. 15

17 2.3.3 Fibermaterial Det finns en mängd olika fibergrupper som kan användas vid armering t.ex. termoplastfibrer, naturfibrer, kolfibrer, glasfibrer, aramidfibrer och övriga fibrer såsom metalltrådar. Alla fibrer som tillverkas på artificiell väg kallas för konstfiber. Det finns två huvudtyper av konstfiber, syntet och regenatfiber. Regenatfiber framställs från cellulosa som på kemisk väg omvandlas till flytande massa, exempel på regenatfiber är viskos. Termoplastfibrer är syntetfiber och tillverkas av olja eller naturgas. Termoplastfibrer används som armering av härdplaster, exempelvis polyester, nylon och Dyneema. Termoplastfibrer karakteriseras av att de medför slagtåliga och sega laminat, Dyneema är ett av de starkaste materialen som finns i förhållande till sin densitet. Problemet med termoplastfibrerna är att de är extremt svåra att väta vilket leder till att laminatet lätt delaminerar, dvs. att plasten släpper från fibrerna, vilket ger en mycket låg böj- och tryckhållfasthet. Termoplastfibrer används frekvent i kombination med kol- eller glasfibrer främst för att öka kompositens slagtålighet. Naturfibrer så som hampa, cellulosa och lin används då kraven på hållfasthet är låga. Glas-, kol-, och aramidfibrer är de fibrer som detta arbete vidare behandlar [3,6] Glasfiber Glasfiber är den vanligaste fiberarmeringen i polymerkompositer. Glaset tillverkas genom att oorganiska material såsom kvartssand, kalk och soda smälts samman vid hög temperatur och sedan dras till tunna trådar med en diameter runt en hundradels millimeter. Fördelarna med glasfibrer är dess höga styrka, låga kostnad, höga kemikalieresistans och goda vätningsegenskaper. Glasfibers negativa egenskaper är dess relativt låga E-modul i kombination med dålig utmattningsbeständighet och en högre densitet än de övrig höghållfasta fibrerna. Genom att variera glasets sammansättning erhålls olika kvaliteter på fibrerna och därmed olika egenskaper (se tabell 2.1). De vanligaste kvaliteterna benämns som E-glas, S-glas och C-glas [3]. E-glas är den mest använda och vanligaste kvaliteten på glasfiber som även har det lägsta priset, och är ursprungligen framtagen för elektriska applikationer var av beteckningen E. S-glas är en mer höghållfast glasfiber med 20 % högre E-modul än E-glas, men med en ökad hållfasthet kommer även ett högre pris vilket gör användningen begränsad. C-glas har en 16

18 mycket god beständighet mot kemikalier och passar därför för laminat som utsätts för kemiskt aggressiva miljöer. [3,4] Tabell 2.1 Typiska egenskaper för vanliga glasfiber kvalitéer [4] Egenskaper E-glas S-glas C-glas Draghållfasthet (MPa) E-modul (GPa) Densitet (kg/m 3 ) Längdutv.koeff. (x10-6 m/m K) 5,0 3-5, 0 7, Kolfiber Kolfiber kallas även för grafitfiber, men det finns en viss skillnad mellan dessa. Kolfiber har en kolhalt på 93 till 95 % medan grafitfibers kolhalt är över 99 % [7], dock brukar dessa små skillnader negligeras, vilket kommer att ske i fortsättningen av detta examensarbete då de båda benämnas som kolfiber. Kolfiber tillverkas av organiska fibrer genom upphettning, utan tillgång till syre, vilket följs av sträckning, oxidering och värmebehandling. Kolfiber användes för första gången på 1800-talet då Thomas Edison nyttjade det som glödtråd i lampor eftersom fibrerna är elektriskt ledande [8]. Fibrernas egenskap som elektriskt ledande kan medföra problem i ett laminat om det står i direkt kontakt till en oädlare metall (ex stål, aluminium) då det kan uppstå ett galvaniskt element och laminatet riskerar att släppa från metallen. I fogar mellan metall och laminatet undviker man detta fenomen genom att laminera med elektriskt isolerande väv så som E-glasfiber [3]. Kolfiber är vanligt i höghållfasta applikationer så som komponenter till flygplan och inom försvarssektorn. Fördelarna med kolfiberarmeringar är dess höga specifika hållfasthet och specifika E-modul, en låg temperaturutvidgning samt en hög utmattningshållfasthet. Beroende på utgångsmaterial och tillverkningsförutsättningar erhålls kolfiberkvaliteter med olika egenskaper. Standardkvalitet är den vanligaste kolfiberkvaliteten, då man med standardkvalitet uppnår mycket bra kompositegenskaper till ett överkomligare pris än de övriga kvaliteterna med särpräglade egenskaper. High Strength kvaliteten, HS, innefattar kolfibrer med en E-modul under 265 GPa och en draghållfasthet runt 4500 MPa vilket är närmre fem gånger så högt som stålets draghållfasthet. Kompositen som armeras med HS kolfibrer får inte helt självklart en så hög draghållfasthet, då många andra faktorer är av 17

19 betydelse för kompositens slutgiltiga egenskaper. Priset för HS kolfiber och de övriga extra hållfasta kvalitéerna ät dock oftast oförsvarbara och därmed är användningen starkt begränsad. Kvalitéer med E-modul mellan 265 och 320 GPa betecknas som Intermediate Modulus, IM. IM är en kombination mellan en hög E-modul och en hög hållfasthet vilket gör den till den starkaste kolfiberkvalitén. Kvaliteter med än högre E-modul är HM och UHM kvalitéerna, som står för High Modulus respektive Ultra High Modulus, dessa har en betydligt lägre draghållfasthet än de övriga kvaliteterna (se tabell 2.2 för hållfasthetsdata). Rätt utnyttjad är kolfiberarmerad epoxi, i förhållande till sin vikt, det styvaste och starkaste konstruktionsmaterialet som finns. [3] Tabell 2.2 Typiska egenskaper för vanliga kolfiberkvalitéer [3,4] Egenskaper Standard HS IM HM Draghållfasthet (MPa) E-modul (GPa) >265 > Densitet kg/m Längdutv.koeff. (x10-6 m/m K) -0, 5-1, Aramidfiber Aramidfibrer är för många mer kända som Kevlar. Kevlar är dock bara handelsnamnet för aramidfibrer tillverkade av DuPont och det finns många andra tillverkare med andra handelsnamn. Aramid framställs genom att en amingrupp reagerar med en karboxylsyrehalogenid grupp polymeren spinns sedan till solida fibrer [IV]. Aramidfibrer har en mycket låg densitet i kombination med en hög draghållfasthet vilket gjort att de ersätter glasfiber i applikationer med fokus på låg vikt. De egenskaper som kännetecknar aramidfibrer är en mycket hög specifik draghållfasthet, hög specifik E-modul, god slagtålighet, hög seghet och bra utmattningsegenskaper. Men tre mycket negativa egenskaper begränsar användningen starkt. För det första har aramidfibrer ett mycket högt pris som även överstiger det för kolfiber. Den har en låg tryckhållfasthet och klarar därmed ej tryckbelastningar. Slutligen kan polymermatriser inte väta och binda aramidfibrer i samma utsträckning som glas- eller kolfibrer vilket medför att de lätt delaminerar. Kevlar används, förutom som armering i kompositer, som förstärkning av gummi i t.ex. bildäck och skyddsvästar. För att överkomma de negativa egenskaperna kombineras aramidfibrer ofta med andra fibrer så som kolfibrer, vilket kan exempelvis förbättra brottegenskaperna i kompositen. [3,4] 18

20 Sammanfattande jämförelse av de olika fibrerna Fibrernas mekaniska egenskaper har stor betydelse för kompositens resulterande egenskaper tabell 2.3 visar värdena för kol-, glas- och aramidfibrernas mekaniska egenskaper. Tabell 2.4 illustrerar en inbördes jämförelse av fiberegenskaperna mellan kol-, glas- och aramidfiber. Tabell 2.3 Egenskaper hos de vanligaste armeringsfibrerna [3,4] Egenskaper Kolfiber Glasfiber (E-glas) Aramidfiber (kevlar) Draghållfasthet (MPa) E-modul (GPa) Densitet (kg/m 3 ) Tabell 2.4 Jämförelse av de vanligaste armeringsfibrerna [3], där 3 är bästa resultatet och 1 är sämsta Kolfiber Glasfiber Aramid Egenskap (E-glas) (Kevlar) Draghållfasthet E-modul, drag Tryckhållfasthet E-modul, tryck Böjhållfasthet E-modul, böj Slaghållfasthet Densitet Utmattningsbeständighet Motstånd mot brand Värmeisolering Kostnad

21 2.3.4 Fibrernas form vid laminering Fibrernas utformning har en stor betydelse för kompositens slutegenskaper, eftersom en komposit är anisotrop, och förekommer därav i en mängd olika utformningar för olika behov. Genom fiberutformningen bestäms det i vilka riktningar fibrerna ska ligga och därigenom i vilka riktningar kompositen får det bästa mekaniska egenskaperna. Fiberutformningen vid laminering är ofta avgörande för de mekaniska egenskaperna, dock brukar valet bli en kompromiss då konstruktionens utformning och val av tillverkningsmetod styr vilken fiberutformning som kan användas [3,6] Flock Flock är löshuggna fiberbitar, ofta glasfibrer, vilka är mellan 5-50 mm långa. De har en lågt pris och används i lågprestandalaminat nästan uteslutande med polyester som matris. Armering med flock ger en låg fiberhalt, runt %, samt begränsade hållfasthetsegenskaper (se bild 2.2 a) Matta Matta är en av de vanligaste fiberutformningarna vid armering av härdplaster. Mattan består av huggna armeringsfibrer, ofta glasfiber mm långa, där de i de flesta fall ligger slumpvist orienterade (se bild 2.2 b). Fibrerna är sammanbundna med ett bindningsmedel som löses upp vid laminering av polymermatrisen. Bindemedlet är oftast av pulver- eller emulsionsvariant där den pulverbundna kräver en högre styrenhalt för att upplösas. Styren är ett aromatiskt kolväte som används som lösningsmedel i matrisen. Korthuggen matta är det självklara valet då krav på vikten eller hållfasthetsegenskaperna är av lägre prioritet eftersom fibrerna får slumpmässig fördelning i kompositen. Den slumpmässiga fördelningen resulterar i att man inte klan optimera kompositen genom att lägga fibrerna i belastningsriktningen. Matta utnyttjas främst med polyester som matris, men kan även användas med vinylester, då båda löser upp de vanligaste bindningstyperna. Epoxi innehåller vanligtvis inte några lösningsmedel, vilket gör att den enbart delvis löser bindningsmedlen och därmed väter mattan dåligt. Resultatet blir låg fiberhalt och dåliga hållfasthetsegenskaper. [3] 20

22 Roving Roving är armeringsfibrer som är hopbuntade till en grövre, otvinnad trådliknade form som förvaras på rulle (se bild 2.2 c). Diametern på rovingen styrs av hur hårt bunden den är, mängden fibrer samt varje fibers diameter. Mängden fibrer i en tråd är vanligtvis mellan st. Mängden fibrer benämns med ett K-tal där K står för En beteckning kan då vara K12-roving som är roving med fibrers tjocklek. Roving används vid formsprutning, sprutning, lindning, profildragning och vävning. De är även vanliga vid framställning av pultruderade stänger. Resultatet är en komposit med förbestämd fiberriktning och hög fiberhalt, vilket resulterar i ett laminat med goda riktningsberoende hållfasthetsegenskaper. De vanligaste fibrerna som kol-, glas- och aramidfibrer finns i rovingutformning. [3,4,6] Vävar Det finns många olika utformningar på vävar. I enkelriktad väv är huvuddelen av fibrerna placerade i samma riktning. De tvärbinds med en tråd av samma eller annat material (se bild 2.2 d). Väven används i första hand för konstruktioner där belastningsriktningen är känd. Väven ger maximal styrka och styvhet i en eller fler bestämda riktningar. Man kan därmed skapa konstruktioner med låg vikt, hög fiberhalt och goda riktningsberoende mekaniska egenskaper. Kolfiber används ofta i denna form för lokala förstärkningar eller laminat med riktade hållfasthetsegenskaper. Enkelriktad väv kan även utnyttjas för konstruktioner där belastningsriktningen inte är känd, då lamineras väven i olika riktningar likt plywoodplattor. Fiberväven vävs av roving och kan betecknas med dess K-tal. En väv med två fiberriktningar har goda hållfasthetsegenskaper i båda riktningarna, oftast vävs de med 90 vinkel mellan varandra(se bild 2.2 e), men kan även utformas med t.ex. 60 vinkel i förhållande till varandra. Det finns även multiaxiella vävar med roving vävd i fyra riktningar. Det är möjligt att laminera komplexa former om väven är draperbar så som en rad olika specialvävar, en intressant sådan kallas strumpa. Strumpväven är en rörformad flexibel vävning som medför att väven kan sträckas över en rörform, även med varierad tjocklek, för att få fram sömlösa kompositer. En sömlöst komposit medför färre brottanvisningar och får ett attraktivt utseende. Med en väv, istället för matta, uppnås höge fiberhalt i önskade riktningar 21

23 vilket ger bättre hållfasthetsegenskaper i förhållande till vikten och därmed minskad materialåtgång. Detta kan även medföra att, även om priset på vävar är högre än mattor, kan man nå en lägre totalkostnad. [3,4,6] Prepregs Prepregs är ark bestående vävar eller parallellfibrer, av kol- eller glasfibrer, som är förimpregnerade med ohärdad epoxi, fenoplast eller polyester. Arken kan skäras till önskat format och de används främst vid varmpressning av påkostade produkter där måttriktighetsoch hållfasthetskraven är höga så som för flyg- och rymdindustrin. Prepregen byggs sedan upp till ett laminat som härdas som härdas under värme och tryck för att uppnå goda mekaniska egenskaper. En viktig fördel med prepregs är att mängdförhållandet mellan fiber och matris är kontrollerat. [6] Co-minglad väv För vissa tillverkningsmetoder används uteslutande termoplaster som matrismaterial. Problemet med termoplaster är att de är högviskösa och har därmed svårt att väta fibrerna. Detta problem undkommer man genom att använda co-minglade vävar. En co-minglad väv, är väv som består av kolfiber, eller annan fiber, och en termoplast t.ex. polypropen (se bild 2.2 f). Fibrerna spinns av matris som vävs samman med armeringsfibrerna. När väven är cominglad medför det att plasten inte behöver färdas långt för att väta all fiber. Det enda negativa med en co-minglad väv är att man kan förlora lite av fibrernas rakhet, genom att plasten smälter vilket medför att även fibrerna flyttar sig. Det är på samma sätt som med Prepregs, att man inte tillsätter mer matrismaterial, utan materialet som finns i den cominglade väven utgör den totala materialanvändningen. [9] a b c 22

24 d e Termo- och armeringsfibrer Termoplast fibrer Armerings fibrer f Bild 2.2 Fiberutformingar a) Glasfiberflock, b) Korthuggen glasfibermatta, c) Kolfiberroving på rulle, d) Enkelriktad kolfiberväv, e) Rovningväv av E-glas, f) co-minglade fibrer. Bilder a-e från [II] 23

25 2.3.5 Sammanfattande jämförelse mellan kompositer, stål och aluminium Metaller och deras legeringar kan inte alltid möta alla marknadens krav. Enbart genom att kombinera fler material kan man nå de höga prestationskraven. Med kompositer kan man minska vikten utan att förlora i styrka och styvhet, vilket har blivit viktigt för många applikationer såsom t.ex. för flygplan. Den ökade materialkostnaden i flygplanen vägs upp av en minskad bränsleförbrukning. Fler överlägsna egenskaper är deras specifika hållfasthet och styrka samt utmattningsbeständighet se tabell 2.5. Tabell 2.5 Jämförelse av mekaniska egenskaper mellan kompositer bestående av enkelriktad prepreg och epoxi, stål och aluminium [2,4 sid ] Material Densitet kg/m 3 Fiberhalt % Drag hållf. * MPa (spän) Tryck hållf. * Mpa E-modul GPa Epoxi/S-glasfibrer Epoxi/kolfibrer Epoxi/aramidfibrer Stål Aluminium Laminat av plywood 879,4 ** - x x x * Hållfastheten gäller i fiberriktningen ** Vikt på bottenplattan 1,2663 kg, volym på bottenplattan 0,32 0,75 0,006 = 0,00144 m 3 medför Densitet 1,2663 / 0,00144 = 879,4 Kg / m 3 Kolfiber medför den starkaste kompositen av fibersorterna kol-, glas- och aramidfiber vilken kan utläsas ur tabellen. Kolfiber är i jämförelse med både stål och aluminium mycket lättviktigt, vikten för en kolfiberkomposit är ca 60 % av vikten för aluminium och utgör enbart 20 % av stålets vikt, baserat på densiteten. Hållfastheten för en kolfiberkomposit överstiger både aluminium och stål vilket medför att förutom viktminskning, i en applikation pga. lägre densitet, kan även materialmängden dimensioneras ned och ändå erhålla motsvarande mekaniska egenskaper som för metall. Detta medför att när det gäller kompositer är materialets specifika hållfasthet ofta intressantare än hållfastheten. 24

26 2.4 Tillverkningsmetoder för fiberkompositer Det finns en mängd olika tillverkningsmetoder som nyttjas för kompositer, valet av tillverkningsmetod styrs av såväl materialen och fiberutformingen som av ekonomiska och miljömässiga faktorer. Eftersom många kompositer innehåller lösningsmedel eller andra ohälsosamma ämnen har användandet av metoder med öppna verktyg minskat kraftigt. När en komposit byggs upp i skikt kallas slutresultatet ett laminat, och tillverkningsmetoden för laminering men man brukar generellt kalla alla metoder för framställning av fiberarmerad plast för lamineringsmetoder. Många av lamineringsmetoderna är hämtade från vanlig plasttillverkning, men med viss modifikation, så som formsprutning, gjutning, formpressning och extrudering. De tillverkningsmetoder som är speciella för just kompositer är t.ex. handuppläggning, sprutning, injicering, fiberlindning och pultrudering. En sammanfattning av några av de vanligaste tillverkningsmetoderna för kompositer beskrivs nedan. När man bygger upp och skär till armeringar från mattor eller vävar blir andelen spillmaterial stor och processen tidskrävande, i stället används förformningstekniker då man kan producera armering med önskad form. [4] Förformning Vid förformning brukar matta av kontinuerliga fibrer som hålls samman av termoplastisktbindemedel nyttjas. Mattan värms och bindemedlet mjuknar varpå den pressas till önskad form. Efter att fibrerna har torkat och svalnat placeras strukturen i ett formningsverktyg där den impregneras med en polymer vanligen polyester. Vid torr förforming byggs strukturen upp genom att flock och bindemedel sprutas över en nätform och binds samman då bindemedlet torkar. På senare tid har denna metod till stor grad robotiserats vilket medför att fibrernas mängd och orientering kan anpassas till olika påfrestningar på olika delar av produkten. Fördelen med torr formning är att den medför mindre spill. Våtforming sker genom att fibrerna och bindemedlet blandas upp i vatten som sedan hälls i över nätformen i en behållare varpå vattnet leds bort och fiberblandningen torkar. [4,10] Förutom de två vanligaste förformningsmetoderna som är beskrivna finns det många fler som inte kommer behandlas, men vid intresse hänvisar jag till Komposithandboken se referens 4. 25

27 2.4.2 Handuppläggning Handuppläggning är ett samlingsnamn för tillverkningsmetoder där man använder öppna formar. Vid handuppläggning sprutas eller penslas oftast en gelcoat på först. Gelcoaten är ett ytlager av infärgad plast som ger en fin ytfinish och ett gott skydd mot UV-strålning och slitage. Man lägger sedan konstruktionsmaterialet direkt på formytan och bygger upp laminatet i lager. Varje nytt lager appliceras då det föregående geleat dvs. börjat att stelna men inte härdat klart. Metoden är arbetskrävande och resultatet varierar stort beroende på operatörens skicklighet. Fiberformen som används är matta eller rovingväv. [4] Fiberlindning Fiberlindning används för att tillverka rör, tryckkärl och rotationsaxlar. Det finns två huvudprinciper för fiberlindning, spirallindning och polär eller plan lindning. Båda principerna innefattar ett dorn, vilket är formen som fibrerna lindas på, samt en arm med ett fiberögat som lindar på fibrerna. Innan upplindning väter man armeringen i ett polymerbad. I Spiralbindning roterar dornet kontinuerligt samtidigt som armen med fiberögat gör en transversell rörelse parallellt med rotationsaxeln. Dornets rotationshastighet och armens hastighet bestämmer lindningsvinkeln. En vidareutveckling av spirallindningen är 360 lindning där fler rovingtrådar med olika tangentriktningar lindas på samtidigt vilket medför en hög tillverkningstakt. I ovan beskrivna lindningsförfaranden används roving som armering men för bandlindning är armeringsmaterialet en kombination av väv och matta eller enkelriktade fibrer och matta. Denna process görs ofta för hand med en låg tillverkningshastighet som resultat. Även komplicerade former kan lindas men då av en industrirobot med bra resultat. Fiberlindning är en effektiv och automatiserbar teknik, men det negativa med fiberlindning är att man inte får fibrer i axiellriktning och att processen är relativt dyr. [4,9] Pultrudering/Profildragning Pultrudering eller profildragning är en tillverkningsmetod som liknas vid extrudering men med skillnaden att hartstimpregnerade fibrer dras ut genom verktygets munstycke istället för att sprutas igenom, (se bild 2.3). Man kan med denna metod tillverka kontinuerliga längder och mycket komplicerade tvärsnitt i både härdplast och termoplast. Vanligtvis används polyester eller vinylester som matrismaterial för glas- eller kolfiber. Pultruderade profiler används som konstruktionsmaterial i stället för metaller, när egenskaper som högt styrke- 26

28 /viktförhållande, behövs och då belastningsriktningen är i profilens längdriktning. Ännu en fördel med pultrudering är att den för är automatisk, snabb och relativt okomplicerad. Den ger även en jämn och fin ytkvalitet och en arbetsmiljövänlig process. Pultrudering är den mest kostnadseffektiva tillverkningsmetoden för rörkroppar och profiler, det negativa med pultruderade detaljer är att de enbart får fibrer i längdriktningen vilket medför att de sämre kan ta upp belastning eller slag tvärs längdriktningen. [V] Bild 2.3 Pultruderingsprocessen [VI] Pull-winding Pull-winding används för att tillverka exklusivare och mer högpresterande kompositrör. Med pull-winding metoden kombinerar man den traditionella pultruderingstekniken med fiberlindning vilket resulterar i att man bättre kan optimera fördelningen av fibrerna i olika riktningar för tänkbara belastningsfall (se bild 2.4). Man kan noggrant bestämma hur mycket fibrer man vill ha i vilken riktning. Detta medför att man kan optimera väggtjockleken, styrkan och styvheten samtidigt som man behåller den låga vikten som en pultruderad profil medför [4,VII]. Bild 2.4 Pull-winding processen [VII] 27

29 2.4.6 Injicering Till injiceringsmetoder räknas alla metoder där materialet blandas och i flytande form förs in i ett verktyg eller en form vari materialet härdar. RRIM som står för Reinforced Reaction Injection Moulding är en metod där armeringen blandas i två vätskeströmmar som leds in i verktyget där härdningen sker. Armeringen består av oftast av korta glasfibrer och utgör viktprocent. SRIM, Structural RIM, är en mer ordnad variant på RRIM där ett torrt armeringsmaterial, i form av mattor eller vävar eller en kombination av dessa, läggs in i formen först varefter matrisen injiceras och väter fibrerna. Man erhåller ett laminat med bra hållfasthetsegenskaper och en hög ordnad fiberhalt. Gemensamt för metoderna är att de ger upphov till låga utsläpp av ohälsosamma ämnen. Som matrismaterial används en härdplast, vanligast är att använda polyester eller vinylester som matris, men på senare tid har även epoxi börjat användas. Vakuum- och tryckinjicering kan liknas vid SRIM då även dessa nyttjar mattor eller vävar som medför goda mekaniska egenskaper. Man kan även nyttja specialvävar. Vid vakuuminjiceringen placeras armeringen i formrummet varvid plastblandningen genom en vakuumpump sugs upp och impregnerar armeringen. Med tryckinjicering uppnår man en snabbare formfyllning då plastblandningen förs in genom ett relativt högt tryck. En annan injiceringsmetod är RTM, Resin Transfer Moulding, som är en metod där injiceringen sker med hjälp av en pump [1,XIV]. Fördelar med injiceringsmetoder är främst lägre materialkostnader. [9] Pressning Härdplastkomponenter tillverkas ofta i pressteknik. Kallpressning är en av de många pressningsmetoder som finns, där ett ouppvärmt tvådelat pressverktyg används och armeringen oftast består av mattor eller vävar av glasfibrer. Matrismaterialet hälls över de förutlagda fibrerna och pressas sedan av formverktyget, kompositmassan kan även vara förblandad då kallad GUNK [10]. Tekniken har använts till t.ex. möbelstommar, fartygsdörrar, liggplattor och specialbadkar inom sjukvården [6]. 28