3DL Mikroskoopin alla

Bill Pearson, Tekninen johtaja, North Sails 3DL:
Electron microscope image of 3DL laminate demonstrates how vacuum bagging at one atmosphere of pressure (approx. 1,800 lbs. per square foot) conforms Mylar laminate films closely around yarns to minimize harmful voids in the laminate.© North Sails Vertasimme taannoin 3DL-purjeista otettuja laminaattinäytteitä kilpailevien tasossa valmistettujen purjeiden laminaatteihin elektronimikroskoopilla. Monista 3DL-purjeita ”kopioivista” laminaateista löytyi suuri määrä laminaattivirheitä, joissa hartsia puuttuu, tai filmit eivät ole puristunut yhteen ennen laminaatin kovettumista jättäen laminaattiin ilmataskuja paikkoihin, jossa pitäisi olla joko kuitua tai filmiä. Tämä on varma merkki heikosta laminaatista, joka ei kestä koossa läheskään yhtä hyvin kuin laminaatti, joka muodostuu jatkuvasta ”filmi-kuitu-filmi” rakenteesta.

Closeup of 3DL laminate shows laminate films tightly conforming to structural yarn with a minimum of voids.© North Sails Yksi tutkimuksen paljastamista eroista johtuu laminaatin puristamistavasta. 3DL-purjeissa laminaatti puristetaan alipaineen avulla. ”Kopiossa” yleisin valmistustapa on painavilla rullilla puristaminen ilman alipainetta. 3DL-purjeissa alipaine, jolla filmit imetään toisiinsa kiinni yhdistettynä kuumakutistukseen muovaavat laminaatin filmin yksittäisten kuitujen ympäri. Näin saadaan laminaatti, joka muodostuu kiinteästä filmistä ja kuiduista. Pelkästään suurtakaan ulkoista painetta käyttäen ei pystytä rutistamaan filmiä kaikkien kuitujen väliin, ja laminaattiin jää väkisinkin heikkoja kohtia.

© North Sails Perinteistä laminoitua purjekangasta, jota käytetään perinteisessä purjeen valmistuksessa, on laminoitu kautta aikojen painavien rullien avulla ja se toimii hyvin. Miksi kyseinen tapa ei sitten toimi 3DL-purjeiden kaltaisissa tuotteissa? Vastaus on symmetrisyydessä. Tavallinen purjekangas on tasapaksua koko kankaan leveydeltä ja kuidut kulkevat tasaisin välein. 3DL-purjeen ja ”kopioiden” ideana on  kuitujen määrän kasvattaminen siellä, missä rasitus on suurin ja vähentäminen siellä missä rasitus on vähäisempi. Tämä johtaa siihen, että laminaatti ei ole enää tasapaksua. Tämän lisäksi kuidut pyritään suuntaamaan rasitusten mukaisesti, jolloin laminaatissa kulkee kuituja hyvin moneen eri suuntaan. Lopputuloksena on laminaatti, jossa suuri määrä kuituja kulkee toistensa yli, jolloin on erittäin vaikeaa saada painavintakaan rullaa puristamaan laminaatin filmiä kuitukimppujen väliin. Näistä syistä johtuen 3DL-purjeet valmistetaan alipainemenetelmällä. 

Tutkiessamme muita 3DL-purjeita muistuttavia tuotteita huomasimme, että ennen laminointia kuidut oli kastettu läpikotaisin hartsiin. Tämä on väärä tapa valmistaa taipuisia laminaatteja.  Purjeen kestävyyden kannalta on selvästi parempi, että laminaatin kuidut vain päällystetään hartsilla. Kun laminoidaan esimerkiksi veneen runkoa, pitää laminaatin kuitujen olla kokonaan hartsin kastelemia, ennen laminaatin kovettumista, muutoin runko jää pehmeäksi. Purjeiden kohdalla laminaatin pitää olla taipuisaa. Hartsilla päällystäminen mahdollistaa kuitukimppujen kiinnittymisen 3DL-filmin pintaan, mutta jättää samalla yksittäisille kuiduille jonkin verran vapautta liikkua ja mukautua purjeen taipumiseen. Läpi kastetussa kuitukimpussa taivutus johtaa helposti kuitujen murtumiseen.