Alipaineisäkityksessä kappale valmistetaan avoimella muotilla. Toinen muottipinta korvataan alipainesäkillä tai joustavalla muottipuoliskolla. Perusmenetelmässä hartsi imetään lujitteisiin alipaineen avulla. Injektiota voidaan joissakin tapauksessa nopeuttaa ylipaineella. Ylipaineen on luonnollisesti oltava itseisarvoltaan pienempi kuin alipaineen, jotta menetelmä toimisi. Hartsin virtausta voidaan edistää erillisillä hartsinjohtokerroksilla, erikoislujitteilla ja kerroslevyrakenteissa myös ydinaineen urituksilla. Hartsinjohtokerroksina käytetään erilaisia verkkoja. Erikoislujitteissa esimerkkejä ovat yhdistelmälujitteet, joissa normaalien lujitteiden lisänä on hartsia hyvin johtava huopakerros.
Alipainesäkitysmenetelmän periaate on esitetty alla olevassa kuvassa. Mikäli tuotteen molemmat pinnat halutaan sileiksi tai sarjasuuruus on riittävä, voidaan alipainesäkki korvata joustavalla muottipuoliskolla, johon on usein yhdistetty myös hartsinjohtokanavat ja muottien reunatiivistykset. Joustava muotti valmistetaan tavallisesti elastomeerista tai lujitemuovista.
Kalvoinjektiossa matriisimuovi on kalvona yhtenä kerroksena muotin pinnalla tai kerroksittain kuivien lujitekerrosten välissä. Hartsi on puolikovassa B-tilassa, joten se täytyy lämmittää juoksevaksi ennen varsinaista injektointia. Hartsi virtaa lujitteisiin lähinnä paksuussuunnassa. Menetelmän etuna onkin erittäin lyhyt virtausmatka.
Injektiomenetelmät ovat käsin laminointiin verrattuna nopeampia ja niiden toistettavuus on parempi. Prosessit ovat myös suljettuja, jolloin haihtuvia aineita ei leviä työympäristöön. Lujitteiden asettelu muottiin on suhteellisen helppoa, koska käsiteltävinä ovat kuivat lujitteet. Tarvittaessa lujitekerrokset sidotaan toisiinsa mekaanisesti tai sideaineella, esimerkiksi spray-liimalla. Alipaine – ja kalvoinjektion etuna paineinjektioon verrattuna on mahdollisuus käyttää hinnaltaan edullisia avomuotteja.
Alipainesäkitys käsin laminoimalla
Tässä ohjeessa on esimerkki hiilikuitulevyn valmistuksesta käsin laminoimalla alipainesäkityksessä.
Tarvitset: epoksihartsia, hiilikuitukangasta, mohairtelan, asetonia, irrotusainetta, sekoitusastian, sekoitustikun, terävät sakset, nukkaamatonta kangasta, säkityskalvoa, imuhuopaa, irrotuskalvoa, (karhennuskangasta), tiivistenauhaa, alipainepumpun, letkua, pohjalevyn (esim. peltilevy)
Vaihe 1 (Pohjalevyn valmistelu)
Puhdista muotti rasvasta, liasta ja pölystä asetonilla. Chemtrendillä on myös tätä varten tarkoitettu puhdistusaine Mold Cleaner EZ.
Irrotusainevaihtoehtoja on monia. Tässä esimerkissä käytämme irrotusaineena Chemtrendin Chemwaxia. Se on korkealuokkainen irrotusvaha, joka soveltuu komposiittiosien irrotukseen. Irrotusvaha levitetään tasaisesti nukkaamattomalla puuvillaliinalla ensin pystysuunnassa ylös ja alas. Tämän jälkeen sama toistetaan vaakasuunnassa. Valoa vasten katsottuna voidaan todeta, että vahaa on levitetty joka kohtaan. Huom! Vahaa ei tule levittää levyn reunoille, jotta tiivistenauha tarttuu levyyn kiinni.
Vaihe 2 (Kankaiden ja kalvojen leikkaus)
Hiilikuitukangas leikataan oikean kokoiseksi. Tässä esimerkissä käytetään Hexcelin Primetex 160 g/m2 twill hiilikuitukangasta. Kaikki tarvittavat kerrokset leikataan valmiiksi. Valmiista laminaatista tulee lujempi, jos kankaat asetellaan päällekkäin eri asennoissa.
Karhennuskangasta (Peelply) käytetään silloin kun laminaatin pinta lakataan tai maalataan vielä lopuksi. Karhennuskangas tekee laminaatin pinnasta nimensä mukaisesti karhean. Karhennuskankaan käytöllä on kaksi etua. Se suojaa laminaattia lialta ja pölyltä eikä laminaattia tarvitse hioa ennen pinnoitteen levitystä. Karhennuskangas leikataan hieman suuremmaksi kuin hiilikuitukangas. Karhennuskangasta ei ole välttämätöntä käyttää.
Irrotuskalvon tarkoitus on estää laminaatin ja imuhuovan tarttuminen toisiinsa. Irrotuskalvon tulee olla tässä tapauksessa perforoitua (rei-itettyä). Mitä tiheämpi reikäisempi kalvo on, sitä enemmän ylimääräinen hartsi pääsee pois laminaatista. Irrotuskalvo leikataan suuremmaksi kuin hiilikuitu, mutta pienemmäksi kuin pohjalevy.
Imuhuovan tarkoitus on imeä ylimääräinen hartsi laminaatista. Tällöin laminaatin kuitupitoisuus saadaan paremmaksi ja myös itse laminaatti vahvemmaksi. Imuhuopaa leikataan suurempi kuin hiilikuitukankaasta, mutta pienemmäksi kuin pohjalevy.
Viimeiseksi leikataan säkityskalvo. Säkityskalvo leikataan suuremmaksi kuin pohjalevy. Sen tarkoitus on tehdä säkistä ilmatiivis.
Vaihe 3 (Epoksihartsin levitys)
Esimerkissä käytetään Guritin SP106 epoksihartsia. Epoksihartsilla hartsin ja kovetteen sekoitussuhde on tarkka. SP106:n sekoitussuhde tilavuusosina on hartsia 5 osaa ja kovetetta 1 osa. Hartsi ja kovete sekoitetaan sekoitusastiassa rauhallisesti sekoittaen hyvin toisiinsa. Epoksi on helposti ihoa herkistävää joten suojakäsineitä ja suojavaatetusta tulee käyttää.
Laminointi aloitetaan levittämällä ensin epoksi oikealle alueelle pohjalevyyn mohairtelalla. Tämän jälkeen hiilikuitukangas asetetaan epoksin päälle. Hiilikuitukangas painetaan kevyesti mohairtelalla epoksiin ja lopuksi lisätään hieman lisää epoksia. Tämän jälkeen seuraava kangaspala asetetaan paikoilleen. Sama toistetaan kunnes kaikki kankaat on asetettu paikoilleen. Vinkki: Hiilikuitukerrokset voi laminoida kahden muovikalvon väliin. Tämän jälkeen itse tehdyn ”prepregin” voi leikata saksilla haluttuun muotoon ilman että kangas pääsee purkautumaan.
Hiilikuitulevyn paksuutta voidaan kasvattaa esimerkiksi PVC-vaahtolevyllä. Kun PVC-vaahtolevyä käytetään, epoksia tulee olla reilusti levyn ala- ja yläpuolella, jotta hiilikuitukangas ei jää kuivaksi.
Vaihe 4 (Alipainesäkitys)
Jos karhennuskangasta käytetään, se laitetaan seuraavaksi laminaatin päälle. Tämän jälkeen asetetaan irrotuskalvo ja imuhuopa.
Tiivistenauha painetaan muotin reunoihin. Huom! Tiivistenauha ei tartu niihin kohtiin joihin irrotusvaha on levitetty.
Alipaineletku asetetaan paikoilleen ja se tiivistetään ilmatiiviiksi letkun ympäriltä tiivistenauhalla. Imuhuopaa on hyvä laittaa letkun päähän ylimääräinen kerros. Tämä estää ylimääräisen hartsin pääsemistä letkuun. Olemassa on myös hartsiloukkuja tätä varten. Letkun liittämistä varten on pikaliittimiä tai kertakäyttöisiä muoviliittimiä.
Säkityskalvo painetaan tiivistenauhaan kiinni. Säkin tulee olla täysin ilmatiivis. Pienikin reikä estää tarvittavan alipaineen muodostumisen. Valikoimassamme olevat liittimet sopivat ¼’ letkuille.
Alipainepumppu säädetään 0,5-1 bar:iin ja käynnistetään pumppu. Alipainetta tulee pitää päällä, kunnes epoksi on kovettunut.
Vaihe 5 (Valmis kappale)
Kun epoksihartsi on kuivunut, säkitys voidaan purkaa. Karhennuskangas kannattaa jättää paikoilleen siihen asti, kunnes laminaatti lakataan tai maalataan. Laminaatti voidaan lakata esimerkiksi 2-komponenttisella uretaanilakalla.
