YLEISTÄ Komposiitit ovat kahden tai useamman materiaalin (metalli, puu, muovi tai keraami) yhdistelmiä, joissa materiaalit toimivat yhdessä, mutta eivät ole liuenneet tai sulautuneet toisiinsa. Esimerkiksi puu itsessään on orgaaninen komposiitti jonka rakenneaineena on selluloosa ja sidosaineena ligniini. Sana komposiitti tulee englannin kielen sanasta ”composite”, jonka suomennos on ”yhdistetty”. KOMPOSIITIT

• Valmistettaessa komposiitteja on tavoitteena maksimoida kahden tai useamman eri materiaalin hyvät ominaisuudet ja minimoida huonot ominaisuudet niin, että tulos on enemmän kuin näiden yksittäisten osiensa summa. • Luonnon komposiiteiksi voidaan kutsua puuta, luuta ja lihaksia sekä muita kudoksia. • Yleensä komposiiteista puhuttaessa tarkoitetaan ihmisen valmistamia komposiitteja, ja erityisesti kuitulujitteisia materiaaleja, kuten esim. lasi- ja hiilikuituja.

RAKENNE • Komposiittien rakenne muodostuu yleensä niin, että toinen komposiitin materiaaleista muodostaa matriisin, johon muut materiaalit sitoutuvat ja sijoittuvat. Matriisin tarkoituksena on pitää kuidut tai muut komponentit paikallaan. Usein muut materiaalit ovat matriisiin sijoitettuja lujitteita. Matriisin tehtävänä on välittää materiaaliin kohdistuvat rasitukset kuiduille, joka toimii lujitteena. Kuituja esimerkiksi lasi,- hiili ja aramidi

Materiaali: Havusellu RAKENNE • Komposiitit mahdollistavat keveyden, lujuuden ja turvallisuuden samassa rakenteessa. Lisäksi komposiitteja voidaan muotoilla paremmin kuin ”perinteisiä” materiaaleja. Materiaali: Havusellu UPM ForMi luonnonkuitu

Felt Inside Out technology RAKENNE • kuitukappaleen sisäisen rakenteen optimointi liittyy lujuuden myös keveyden maksimointiin Felt Inside Out technology Rocky Mountain Smoothwall technology

Komposiittien käyttöä puoltavia tekijöitä: Saman vahvuinen komposiitti on jopa 80% kevyempi kuin teräs ja 60% kevyempi kuin alumiini Hyvä korroosionkestävyys Erinomainen muokattavuus ja muovailtavuus Hyvä kemiallinen kestävyys Mahdollisuus valmistaa suuria rakenteita yhtenä kokonaisuutena

Komposiittien käyttöä rajoittavia tekijöitä: ”Liian hyvä” kestävyys; kierrätys välttämätöntä Raaka-aineiden ja valmistuksen korkea hinta Kiinnittäminen muihin materiaaleihin saattaa olla hankalaa Rakenteiden mitoitus ja analysointi voi olla hankalaa

KOMPOSIITIT Hiilikuitu on hiilisäie tai hiilisäikeistä valmistettu kudos. Arkikielessä hiilikuidulla tarkoitetaan yleensä hiilikuidulla lujitettuja muoveja eli komposiitteja, jossa epoksihartsimatriisi lujitetaan hiilikuiduista valmistetulla matolla. Materiaali on lujaa ja kevyttä, mutta myös suhteellisen kallista. Hiilikuituja käytetään varsinkin ilmailualalla ja urheiluvälineissä. Hiilikuidulla lujitettu muovirakenne on painoltaan tyypillisesti puolet vastaavan lujuisen teräsrakenteen painosta.

Nomex kenno ja hiilikuitu prepreg + tiikkilaminaatti Corecell (styreeni akryyli-nitriili) vaahto Panamax 60m. Baltic yachts 210 ton

Monokokissa koko yhtenäinen runkorakenne kantaa kuormaa ja suojaa kuljettajaa törmäystilanteessa. Formula 1 autojen hiilikuitumonokokkirungot painavat 35–40 kg. Runko koostuu alumiinikennoista ja laminoiduista hiilikuitukomposiiteista. Komposiittimonokokin etuja teräspalkki- ja putkirunkoon ovat yhtenäinen rakenne, tasaisesti jakautuva kuormitus, viimeistelty ulkopinta, ei tarvetta koripaneeleille sekä hiilikuitukomposiittien energia- absorptiokyky ja hallittu murtumismekanismi. Hiilikuitukomposiitit eivät myödä kuormituksessa ja korkean jäykkyytensä takia hiilikuitumonokokki jakaa törmäyskuormituksen suuremmalle alalle runkoon.

http://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/38022/stadia- 1209034550-2.pdf?sequence=1

Sprint - hiilikuitu Citycab korkealujuusteräs ja hiilikuituliitos

KOMPOSIITIT Hiilikuitukomposiittimateriaalien kierrätysmenetelmät Mekaaninen kierrätys • Menetelmässä komposiitti murskataan ja haketetaan pieniksi paloiksi, jotka jauhatetaan eri partikkelikokoluokkiin. • Käyttökohteita ovat esimerkiksi täyteaineet kestomuovituotteissa. Mekaaninen kierrätys sopii täysin kovettuneille lujitemuovivalmisteille, sillä niiden matriisiaine on haurasta eikä haihdu prosessissa aiheuttaen mahdollisia tulipalo- tai terveysriskejä.

KOMPOSIITIT • Lajittelu on tärkeä mutta epähaluttu osa kierrätystä, sillä se on kallista ja aikaavievää. • Lajittelemattomalla hakkeella on vain vähäistä käyttöä komposiittiteollisuudessa, sillä komposiittien valmistuksessa on tärkeää tietää eri komponenttien koostumus, jotta voidaan varmistaa komposiitin tasalaatuinen rakenne.

KOMPOSIITIT • Hiilikuitujauheen käyttökohteita 1. sementin lisäaineena 2. muovituotteiden täyteaineina 3. sähköä johtavat muovituotteet 4. sähkömagneettiset suojatuotteet, esim elektroniikkateollisuus polttokennot 5. eristysaineena korkeissa lämpötiloissa pinnoitteina teollisuudessa

KOMPOSIITIT • Kemiallinen liuotus Kemiallisia liuotusmenetelmiä on monia ja niitä on kokeiltu laboratoriotasolla. Käytetyt kemikaalit ovat kuitenkin usein voimakkaita (esim. typpihappo) ja ympäristölle haitallisia. Täällä hetkellä parhaiten hiilikuidun ominaisuudet säilyttää epoksimatriisin liuotusmenetelmä. Menetelmällä ei vielä ole kaupallista sovellusta.

KOMPOSIITIT • Uudelleenkäyttö polttoaineena Muovikomposiittimateriaalien kierrätys on houkuttelevaa matriisiaineen ja hiilikuidun korkean lämpöarvon takia. Menetelmää on kokeiltu jätteenpolttolaitoksessa mutta palamaton lujite ja pienet hiilikuituhiukkaset ovat haaste menetelmän laajamittaisessa käytössä.

KOMPOSIITIT Video ym linkkejä https://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/69207/nbnfi- fe201103301400.pdf?sequence=3 http://www.youtube.com/watch?v=5UST9QNDR5I http://www.youtube.com/watch?v=mSpx-nPhE-Q