1. Polyester – Den vanligaste härdplasten

Del 2. Vinylester, Del 3. Epoxi

Polyester – Allmänt

Än idag är den vanligaste härdplasten för kompositlaminerng, omättad polyester.
Det finns en mängd olika typer av omättad polyester, varav de två vanligaste är orto-polyester och iso-polyester. Iso-polyestern är något dyrare än orto-polyestern men har högre temperaturtålighet, mindre fuktupptagning, samt bättre motstånd mot UV-strålning. Polyester är fortfarande idag den mest använda härdplasten. Den har ett brett användningsområde, allt från rör, tankar, elskåp, kanoter, fritidsbåtar, huvar till släp, formar osv…

Katalysator

För att polyestern skall härda krävs att en härdare eller en s.k. katalysator tillförs. Denna baseras
oftast på en organisk MEK-Peroxid (Metyl Etyl Keton Peroxid). Mängden inblandad katalysator
är oftast någon eller några procent av basen. En för hög inblandning av katalysator ger ett snabbt
härdningsförlopp, hög värmeutveckling och risk för att laminatet spricker eller att mikrosprickor
uppkommer i laminatet, medan en för låg inblandnings ger risk för allt för långa härdningstider
och att laminatet inte genomhärdar utan snarare torkar (styrenet avdunstar) varvid laminatet blir
gummiliknande. Det finns stor risk för att polyestern underhärdar om laminatet är tunnt, ej är
täckt och den omgivande temperaturen är låg (under rumstemperatur).
Både vid för snabb härdning och underhärdning försämras laminatets hållfasthetsvärden kraftigt.

Accelerator

Vanligtvis tillförs även en accelerator varvid härdningstiden förminskas och laminatet blir välgenomhärdat. Polyester för rumstemperaturhärdning är ofta föraccelererad, dvs acceleratorsubstansen är förinblandad i den ohärdade polyesterhartsen, omkring 2 procent av polyestervikten. Denna acceleratorsubstans för omättad polyester är ofta kobotloktat som ger en blåaktig färg till den ohärdade polyesterhartsen.
Speciell snabbhärdande polyester, eller polyester som kan härda vid låga omgivande temperaturer (ner mot noll grader) kräver en högre acceleratorinblandning eller en annan typ av acceleratortillsats (kallhärdande accelerator). Detta är ofta fallet med snabbhärdande polyesterspackel.

Härdningsförlopp

Omättad polyester är ofta tixotroperad för att inte rinna men samtidigt bibehålla sin vätande förmåga. Konsistensen för den ohärdade polyesterhartsen är vanligtvis sirapsliknande.
Då polyestern härdar övergår den inte kontinuerligt från flytande till fast tillstånd utan övergår först till ett s.k. gel-tillstånd då plasten till sin konsistens närmast kan liknas vid gelatin. Man säger att laminatet har gelat. Efter att detta har skett finns det ingen möjlighet att i någon större omfattning ändra polyesterns form, laminatet som baseras på polyestern eller fortsätta att väta fibrer med polyestern.
Polyestern övergår sedan till fast tillstånd för att normalt genomhärda inom dygn till några veckor. Polyesterlaminatet når inte sin fulls styrka innan det genomhärdat. Laminatet blir inte heller helt luktfritt förrän efter denna tidsrymd eller mer har förflutit (beroende på hur väl polyesterlaminatet härdar).
Ohärdat polyesterharts accelererad med koboltnaftanat har ofta en blåaktig färg, om inga andra färgändrande ämnen (tex pigment) är tillsatta. Då härdning av denna polyester påbörjas övergår färgen mot gröngul för att då polyestern är genomhärdad få en bärnstensfärg. Om laminatet är armerad med ofärgade eller optiskt klara fibrer som tex glasfiber är det denna färg det sluthärdade laminatet får. Om härdningen sker för snabbt, om katalysatorinblandningen är för hög, den omgivande temperaturen för hög eller laminatskiktet för tjockt uppkommer ofta missfärgning av laminatet i form av bruna fläckar.

Härdningens temperaturberoende

Då polyestern härdar utvecklar den kemiska processen energi i form av värme. Härdningsprocessen är alltså exoterm.
Om den härdande polyestern har stor volym i förhållande till ytan blir värmeavledningen låg och
därmed blir polyesterns temperatur hög och vise versa.
En förhöjd temperatur, både i form av intern från den kemiska reaktionen och extern ger ett snabbare härdningsförlopp. Som tumregel kan man utgå ifrån att en temperaturhöjning med 1 grad ger 10% snabbare härdningsförlopp och tvärtom vid lägre temperatur. Härdreaktionen fördubblas alltså vid varje temperaturhöjning om 10°C, varvid härdningstiden minskar i samma omfattning.

Eftersom polyesterlaminatets tjocklek styr hur varmt laminatet blir under härdningsprocessen och ett för snabbt eller för långsamt härdande laminat ger risk för sämre hållfasthet är det viktigt att mängden inblandad härdare och accelerator samt typ av accelerator anpassas efter erforderlig laminattjocklek.

För att påskynda sluthärdningen kan polyesterlaminatet värmehärdas genom att laminatet tillförs en förhöjd temperatur under den senare delen av härdningsprocessen då laminatet har gelat och är hårt. Temperaturen beror på typen av polyester, acceleratormängd och inblandad mängd katalysator samt temperaturtåligheten för ingående armeringsfibrer och eventuellt sandwichmaterial. Vid värmehärdning av rumstemperaturhärdande polyester kan en lämplig värmehärdning ske i 3-6 timmar i 60-100 grader, alternativt med lägre temperatur, 40-50 grader under 12-24 timmar.
Det värmehärdade laminatet blir bättre genomhärdat och blir generellt starkare och styvare men samtidigt mer sprött.

Krympning

Då polyester härdar dras molekylerna samman. Detta medför att polyestern krymper under härdningen, kring 6-10%. 5-10% av krympningen sker då polyestern är flytande medan 90-95% sker efter att polyestern har hårdnat.
Krympningen ger upphov till en rad nackdelar:

• Laminatet ändrar något form och blir får inte perfekta mått
• Laminatet kan slå sig om plasthalten är ojämn pga armeringsfibrerna inte krymper med
• Laminatet får interna spänningar pga skillnaden mellan polyesterns krympning och fibrernas
• Fibrernas struktur framträder efter härdningen om laminering sker direkt mot form och inte
  gelcoat eller extra lager polyester appliceras mellan form och laminat
• Krympningen medför att polyester har dålig limmande förmåga mot styva material som inte
  krymper med
  En fördel med polyesterns krympning är att polyesterlaminat enklare släpper från formar,
  speciellt honformar efter att laminatet har härdat.

Styren

Omättad polyester är lösningsmedelsbaserat där styren ingår med upp till 50%. Styrenet krävs för
att polyestern skall kunna härda korrekt och utnyttjas för att sänka viskositeten för polyestern och
därmed höja den vätande förmågan av de ingående armeringsfibrerna i fiberlaminat. Det är
styrenet som ger den karakteristiska starka lukten, som även är farlig vid inandning. För att
undvika allt för stor styrenavdunstning under härdningen är vanligtvis parafinvax inblandat i
polyestern. Denna polyester, som även kan ha reducerad styrenhalt brukar benämnas ”miljöpolyester” eller LSE (lågstyrenavdunstande polyester). Vaxen kryper mot ytan och begränsar styrenavdunstningen under härdningsförloppet. Vaxskiktet begränsar även syrets påverkan på polyestern varvid härdat laminat inte blir lika klibbigt.

Gelcoat

Vid laminerande i form där det krävs att den sida mot laminatet är närmst formen har hög ytfinish
och gott skydd mot sol, vatten och mekaniskt slitage utnyttjas vanligtvis s.k. gelcoat.
Gelcoat, även kallat formpolyester, är en omättad polyester som är specialanpassad för att appliceras närmast formen och skydda fiberlaminatet. Polyestern tixotroperad till tjockflytande konsistens, och innehåller pigmentpulver ofta i ljusa färger, då mörka färger bleknar något vid långvarig exponering av solljus.
Gelcoatskiktet appliceras med en tjocklek på en halv till en millimeter. För att gelcoaten skall härda vid så tunna skikt är den föraccelererad och något högre katalysatorinblandning än för lamineringspolyester rekommenderas (vanligtvis 1,5-2%).
Gelcoaten är det ofta vita blanka ytterskiktet som återfinns på bla plastbåtar.

Topcoat

För att skydda polyesterlaminat som inte ligger mot en form utnyttjas ofta s.k. topcoat. Topcoat är vanligtvis gelcoat (ofta med grått pigment) där 4% paraffinvaxlösning tillsätts i hartsen. Under härdningen ”svettas” vaxen mot ytan och bildar ett tunt skikt som skyddar polyestern från att påverkas av luften, vilket annars skulle ha lett till att polyesterskiktet hade blivit något klibbigt även efter fullständig uthärdning. Därmed fungerar topcoat som en polyesterbaserad skyddande färg för laminatet innanför.

Polyester i butiken

DockYard Composites tillhandahåller dessa polyestrar:

Polyester 8435
Premium Polyester

Lamineringspolyester av premiumkvalitet, ackrediterad av Lloyds och rekommenderad för glasfiber konstruktion av båtskrov, luckor, paneler och byggnadsformar.
Kräver MEKP (Metyletylketonperoxid) som härdare.

Polyester 6755

Polyester 6755 för laminering är en orto DCPD polyester med bra mekaniska egenskaper för all typ av handlaminering. Transparent lösning med mekanism för färgändring vid härdning.

Kräver MEKP (Metyletylketonperoxid) som härdare.
Full beskrivning här: Polyester 6755

GC 181 Gelcoat

GC 181 Gelcoat för laminering är en vit, lågviskös gelcoat av högsta kvalitet (Isoftalisk). Den är användbar till konstruktion av kompositkomponenter såsom båtskrov, luckor, däck, paneler och generella komposit formar. 

Kräver MEKP (Metyletylketonperoxid) som härdare.
Full beskrivning här: GC 181 Gelcoat

Delar från Lars Viebke, Handbok för Fiberkompositlaminering