Experiment - Lamineringsprov för bakkåpa

Testmoment

Testresultat

 

Experiment - Lamineringsprov för bakkåpa

Några experiment utan anknytning till denna rapport har genomförts vid framtagande av laminat till en bakkåpa / packlåda till en liggcykel, som skall ersätta den som tas upp under kapitlet Formar.

 

Resultaten kan dock vara till visst intresse vid framtagande av liknande konstruktioner som kräver kombination mellan låg vikt, hög styvhet och hög tryck- och slagtålighet varför experimenten har tagits med i handboken.

 

Bakgrundsbeskrivning:
Tester har genomförts för att få fram det bästa möjliga materialet till en hård bakkåpa på en liggcykel som bildar en låda för 80-90 liter packning. Skall klara transport på flyg och kunna användas som ”solstol” vid tält (på marken). Sandwichkonstruktion med 10mm distansmaterial av högdensitetspolystyren utnyttjas för att få minimal vikt kombinerat med maximal styvhet och bra pris/prestanda.
Preliminär vikt för bakkåpan: 3-4kg inkl lås mm.

Flera testbitar (ca 15x12cm) har laminerats som sedan har jämfört med varandra.
Samma sandwichplatta vid alla försök: 10mm NM-platta (högdensitetspolystyren 55kg/m3).

Ett lager 160g/m2 2x2-twill glasfiberväv på baksidan.

Matris:
NM-275 - rumstemperaturhärdande lamineringsepoxi.
Potlife vid 22 grader: 45 minuter.
Plasthalt i alla laminat: 40-60% (oftast kring 50-55%).


Underbehandling mellan laminat och platta:
1 lager lamineringsepoxi (NM275) tixtroperad med kiselpulver, som har fått härda i rumstemperatur tills epoxin hårdnat men fortfarande är klibbig: 100-150g/m2.

Alla vävar testades även att färgas med blå/cyan infärgningspasta (ca 1% av basen) för att avgöra om detta förbättrar utseendet. Färgad epoxi gör det enklare att laminera riktigt "snålt" då man lätt ser om väven är genomvätt.

Alla tester genomfördes i rumstemperatur.

 

Testmoment

[1] Intryckning:
Står med hälen av fot (endast iförd strumpor) på den laminerade plattan, trampar till rejält. Tar bort foten och ser hur djup grop som har åstadkommits.
Avgör visuellt (för att se hur mycket gropen syns) och med fingrarna för att avgöra hur djup gropen är.
(Simulerar att bakkåpan ligger på marken fullpackad (ca 20kg) samtidigt som jag (60kg) använder den som "solstol", och en sten ger punktbelastning på lådans undersida.)

[2] Slag:
Med hjälp av enkel testutrustning där en 8mm pinne i rostfritt stål har monterats på en större hammare. Spetsen på pinnen har slipats så att den är rund och motsvarar ungefär en plattare 8mm stålkula. Hammaren är ledad i bakändan mot ett fyrkantsrör som är monterat i ett skruvstäd på ett snickarbord. Hammaren tillåts "ramla" från lodrätt till nedslaget på plattan då hammaren är vågrätt.
Antal slag innan genomslag testas samt påverkan på laminatet vid ett slag.

 

Enkel slagtestutrustning på laminat med tigermatta (delvis infärgad)

 

 [3] Utseende:
Subjektivt avgörs utseendet på de olika laminaten.

Laminat som testades:
1) 160g/m2 glasfiberväv (2x2-twill)
2) 2x160g/m2 glasfiberväv (2x2-twill)
3) 300g/m2 glasfiberväv (2x2-twill)
4) 170g/m2 teryleneväv (plain)
5) 2x170g/m2 teryleneväv (plain)
6) 200g/m2 kolfiber T300 (2x2-twill)
7) 210g/m2 aramid / kolfiberväv "tigerväv" (50 viktprocent Kevlar 49,
    50 viktprocent kolfiber T300, 2x2-twill)
8) 1x170g/m2 terylene + 1x160g glasfiber


Slagtestutrustning och olika provlaminat för slagtest, tryck och utseende

Testresultat

[1] Intryckning:
(1-5, där 1 motsvarar stor intryckning och 5 motsvarar ingen intryckning)
1) 2
2) 4
3) 3
4) 1
5) 2
6) 5
7) 2
8) 3


Kommentar:
Förvånande att det blir så stor grop med tigerväven trotts att den innehåller styv kolfiberväv. Visuellt syns intryckning mer på terylene- och kombiväven än glasfiber då glasfiberlaminatet är halvtransparent.
Kolfiberväven håller mot gropar nästan till 100%
Två tunna glasfibervävar står emot tryckgropar mer än en kraftigare.

[2] Slag:
Antal slag innan genomslag / resultat efter ett slag
1) 2 (nästan genom vid ett slag) / hål
2) 3 / liten buckla, några trasiga fibrer
3) 5 / bred grund buckla, endast några trasiga fibrer
4) 2 / många trasiga fibrer, begränsad storlek på håldiametern
5) 5 / några trasiga fibrer
6) 1 / hål rakt igenom
7) 2 (nästan helt igenom vid ett slag) / hål
8) 4 / liten buckla, några trasiga fibrer


Kommentar:
Förvånansvärt att tigerväven trotts kevlarfibrerna som skall vara mycket slagtåligt så lätt slås igenom. Spetsen studsar på glasfibern och terylenelaminatet men slår stumt på tigerväven vilket kanske förklarar att mer energi överförs till tigerväven. Den enkla anslagsutrustningen kan därför inte antas ge helt tillförlitliga resultat.
Kolfibern är som väntat mycket slagkänslig pga att den inte töjer sig i någon omfattning innan brott.
Ett lager tjockare glasfiberväv håller bättre mot slag än två tunna.

Infärgade glasfiberlaminat, det övre efter slagprov


[3] Utseende:
(1-5, där 1 motsvarar oattraktivt utseende och 5 motsvarar snyggt
utseende)
1) 1
2) 2
3) 3
4) 3
5) 3
6) 5
7) 4
8) 3


Kommentar:
Av naturliga skäl ser kolfiberväven snyggast ut med dess karakteristiska 3D-kolfiberstruktur. Tigermattan har vissa tendenser åt det hållet, ser intressant ut med färgkombinationen.
Teryleneväv är optiskt halvtät medan glasfiberväven är optiskt halvtransparent. Infärgning av glasfiberväven ger utseende som liknar något "I-MAC-skalet" dock rejält fläckigt och NM-plattan syns igenom.


Vikt [gram/m2] för enbart laminatet:
dvs på en sida (plattan väger 550g/m2 och suger ca 100-150g/m2
och sida), räknar generellt med 50 viktprocent matris, 50 viktprocent
väv (stämmer inte 100% då olika fibrer suger olika mycket)
1) 320
2) 640
3) 600
4) 340
5) 680
6) 400
7) 420
8) 660

Pris [kr] per kvadratmeter:
för vävarna, inom parentesen står priset för den mängd epoxi som behövs (vid 50% plasthalt) (avrundat till närmsta 5kr):
1) 30 (20)
2) 60 (40)
3) 40 (40)
4) 60 (20)
5) 120 (40)
6) 250 (25)
7) 375 (20)
8) 90 (40)

 

Komplettering:

Experimentserier har även genomförts med andra kärnmaterial:

 

Resultaten har jämförts med motsvarande sandwichlaminat med polystyren (NM-plattan) som kärnmaterial. Följande observationer har gjorts:

 

Polyuretan – Bonocell

Sandwichlaminat med Bonocellplatta som kärnmaterial klarar bättre tryck och slag än motsvarande laminat med NM-platta (polystyren) som kärnmaterial. Detta pga polyuretanet dämpar slag betydligt bättre och återfjädrar vid tryck.

Däremot så delaminerar sandwichlaminat med Bonocell som kärnmaterial mycket lätt pga polyuretanskumplastens dåliga draghållfasthet. Se bilderna.

 

Delaminering av glasfiberlaminat på Bonocellplatta, 300gr/m2 glasfiberväv laminerad med blåpigmenterad epoxi

 

Vinylcellplast – divinycell

Egenskaperna för sandwichlaminat med Divinycell som kärnmaterial liknar mycket sandwichlaminaten med NM-plattan som kärnmaterial. Resultaten vid slag- och tryckproverna skiljer sig inte i någon större omfattning.

Divinycellen är något styvare än NM-plattan medan NM-plattan är något segare och bättre klarar viss deformation utan att brista.

 

Experimenten har även kompletterats med laminering av Dyneemaväv (150gr/m2) på samma sätt som med övriga fibervävar men eftersom Dyneemafibrerna inte väts tillräckligt av lamineringsepoxin delaminerade sandwichlaminatet vid små belastningar varför ytterligare tester ansågs onödiga.

 

 

TILL STARTSIDAN!