Epoksi, lasikuitu ja hiilikuitu kaiuttimien materiaalina

Tasoittelin XPS:ää epoksi-mikropalloseoksella ja vedin pintaan 80 g/m2 lasikuidun ja maalailin ja paklailin Motonetin muovikitillä. Pinnasta tuli riittävän hyvä mattamaalille.

Sauma ei onnistunut ihan täysin, kun ajanpuutteen takia tein sen epoksiliimalla ja saumaa en mitenkään hionut. Tässä käyttötarkoituksessa kuitenkin ihan riittävä.

Jos samalla tekniikalla tekisi uudestaan kaiuttimet, kannattaisi panostaa kuumalankaleikkaukseen enemmän, jotta pinnan saisi viimeisteltyä pelkällä hionnalla.

 

Jepjep! Nätit on.

Lennokkiporukoilta muuten löytyy itse tehtyjä tietokoneohjattuja kuumalankaleikkureita, joilla leikkelee melkein mitä vain...

 

Onko kellään kokemusta Sandwich-rakenteesta, esim. Divinycell-levyä ja pintaan lasikuitua? http://www.biltema.fi/fi/Veneily/Kemikaalit/Muut/Divinycell-252137/
Tai miten lopputulos eroaa, jos käyttää huomattavasti halvempaa uretaanilevyä? http://www.biltema.fi/fi/Veneily/Kemikaalit/Muut/Polyuretaanilevy-252138/

Terpol myy myös muita materiaaleja http://terpol.fi/kerroslevyt.htm

Ghettoblaster suunnitteilla kooltaan noin 30x50x25 cm ja myöhemmin mahdollisesti isompi subi.

 

Kyllähän tuota kokemusta noistakin on... Sandwich-rakenteen laminointityön suunnittelu ja suoritus on oma taiteenlajinsa, jos kyllä tuollaisestakin suoriutuu hieman harjoittelemalla.

Helpoimmin käy tuolla ohjeissa mainitsemallani paineistetulla laminoinnilla, eli muottiin ensin pintalaminaatti, sitten puristetaan painepussilla ydinmateriaali ja sisäpinnan laminaatti paikalleen. Vaatii muotin joka suunniteltu tähän tarkoitukseen.

Yksiosaisessa "päästävässä" muotissa ohuen ydinmateriaalin voi painaa paikalleen jopa hiekkapuhallushiekan avulla. Ensin pintalaminointi, sitten ydinmateriaali paikalleen, sisäpinnan laminointi, irrotus/muovikalvo päälle, lopuksi muotti täyteen hiekkaa, jolla painetaan ytimet paikalleen. Näinkin on homma onnistunut.

Alipainesäkitykselläkin voi sandwichit helposti tehdä, joskin tällä tekniikalla sopivan alipaineen säätö vaatii hieman kokeilua. Epoksin kovetteet helposti kiehahtavat. Idea on se, että ensin koko komeus laminoidaan muottiin, sitten sisäpintalaminaatti päällystetään muovikalvolla, jonka päälle jotain kangasta (säkki tms). Sitten muotti laminaatteineen alipainesäkkiin, johon imetään n. 100 - 300 mBar alipaine. Säkki puristaa laminaatit ja sandwichit yhteen.

Sitten noista vaahtomaisista ydinmateriaaleista varoituksen sana; aina on muistettava hieroa pinta epoksin ja piituhkan seoksella ennen laminointia, muuten ydin irtoaa jossain vaiheessa laminaateista.

Kaiutinhommissa tuskin tarvii päästä kevyeeseen lopputulokseen eikä tarvitse "hifistellä", vaan laminaatin paksuus ja paino on vain eduksi. Sopivilla ydinmateriaaleillahan tuota paksuutta saa aikaan suht helposti, joten suosittelen kokeilemaan, jos intoa vaan löytyy.

 

Tarkoitatko, että myös tasaisen Sandwich-levyn tekemisessä tarvitaan paljon voimaa painamaan lasikuitu ja ydin yhteen, vai koskeeko tämä ainoastaan monimutkaisempia muotoja, vai onnistuuko ydinmateriaalin käyttö ollenkaan muissa kuin tasaisissa tai hyvin vähän kaarevissa muodoissa?

Tässä kaiutinsovelluksissa, kun kannettavaa tehdään, on painonsäästö pääasiallisena tavoitteena.

 

Voimaa tarvitaan aina, mutta mitä tasaisempi pinta, sitä vähemmän. Eduksi tietysti on, että mieluummin enemmän painetta kuin liian vähän. Paineen on jakauduttava pinnalle mahdollisimman tasaisesti. Ydinmateriaaleja voi toki käyttää hyvinkin kaarevissa muodoissa.

Suorilla pinnoilla voisi tuo hiekan avulla painaminen onnistua, tai sitten alipainesäkin avulla onnistuisi helpohkosti, koska tarvittava alipaine on pieni. Tässä tapauksessa voisi hommaa helpottaa siten, että puristat ensiksi ytimen märkään pintalaminaattiin, annat kovettua ja laminoit sisäpinnan myöhemmin - jos vain kaiuttimen muoto tämän mahdollistaa...

 

Kuvittelin homman onnistuvan vain kasaamalla ydinlevyistä halutun muodon, tässä pääasiassa suorista kulmista koostuva laatikko, ja laminoimalla lasikuidut sisä- ja ulkopuolelle. Jos tälläinen menetelmä ei sitten onnistukaan puristusvoiman puuttuessa, täytyy varmaan tehdä levyt ensin yksitellen ja liittää ne lopuksi yhteen. Ei sekään kovin helpolta kuulosta.

Muottia en kuitenkaan aio alkaa tekemään, eikä alipainevehkeitä löydy.

 

Kyllä jonkinlaisen sandwich-laatikon tuollakin tavalla saat kyllä aikaan. Tuolla tavallahan lasikuitukudos asettuu laminoitaessa tiiviisti levyä vasten, joten tarttuvuudessa ei ole ongelmia. Muotin kanssa tehtäessä ydin täytyy pakottaa laminaattia vasten, koska levy on enempi vähempi jäykkää ja ponnistaa kaarevasta muotista/laminaatista irti. Siksi siis painetta tarvitaan. Muista kuitenkin ennen laminointia hieroa ydinlevyjen pinta ensiksi epoksi-piituhkalla, ei sitten ime niin paljoa epoksia ja pysyy laminaatissa kiinni.

 

Entäs tällainen ajatus:
Tehdään balsasta kotelo. Laminoidaan kuidut ulkopintaan paikoilleen epoksihartsia reilusti käyttämällä ja kuituja myös nitojalla sieltä täältä apukiinnittäen. Laitos varovasti tiiviiseen muovipussiin ja pussi vesisaaviin upoksiin (ilmat pois päästäen ja vaikka pussin ulkopintaa hieroen ja puristellen), jolloin veden paine painaa melko tasaisesti kauttaaltaan kuidut pintaan kiinni kuivumisen aikana. Pintalaminaatin kuivuttua kotelo saavista pois, laminoidaan sisäpinta (elementin reiästä tai muusta huoltuluukusta käsin) reilulla epoksihartsilla ja laitetaan tiivis muovipussi koppaan sisälle. Täytetään muovipussi vedellä, jolloin veden paine painaa kuidut kuivumisen ajaksi kiinni kotelon sisäpintoihin.

Riittääkö tuo vedenpaine alkuunkaan? Sinänsähän epoksi ei tietääkseni mitään varsinaista puristusta varsinaisesti tarvitse toimiakseen. Epoksihartsia käytetään siksi, ettei se vaadi myöskään ilmaa (jota siellä muovipussissa ei ole) kuivumiseen.

Kuva ideasta:

Spoiler

katso liitettä laminointi.png

Lisäys: Edellä mainitun ehdotuksen runsaasta epoksin käytöstä laitoin siksi, että hartsia todennäköisesti valuu ja häviää pussin poimuihin ja ruttuihin. Kovin kuivalla laminoidessa saattaisi laminaattiin ehkä jäädä ilmakuplia herkemmin? Kyseessä on muutenkin vain karkea idea tai luonnos.

 

Miksi ei tuokin idea toimisi... Veden kanssa läträäminen on ok, jos systeemi on vaan tiivis. Paineistettujen muottien painepussit joskus paineistetaan ja lämmitetään kierrättämällä pussissa vettä, joten ei veden käyttö sinällään ennen kuulumatonta ole. Tuo vesisaavi-idea voisi toimia, mikäli vaan on tarpeen puristaa kuituja boxin pintaan. Hiekka-menetelmällä pyritään itse asiassa samaan.

Balsa on erittäin hyvä ydinmateriaali. Jos laminoi sivu kerrallaan, niin painetta/puristusta ei oikeastaan tarvita. Pari kerrosta hyvälaatuista kangasta siististi laminoiden mahdollisimman vähällä epoksimäärällä, niin saa helposti viimeisteltävää pintaa aikaiseksi. Varotaan laminoitaessa, että epoksia ei hirveästi mene reunan yli. Laminaatin kovetuttua poistetaan reunan yli menevä kuitu hiomalaikalla varovasti reunoja pyyhkäisten. Tämän jälkeen pintaan ruiskukittiä tai pehmeää tasoitetta siten, että kudoksen kuopat täyttyy. Sitten varovainen hionta, niin että kudos ei mene puhki. Tämän jälkeen maalaus. Näin saadaan aikaan erinomainen pinnanlaatu suhteellisen helposti - balsapintaisia RC-lennokin siipiä olen näin tehnyt...

 

Sileän pinnan saa kaikkein helpoiten pigoittamalla tavallinen nailon kangas märän laminaatin päälle. Nailonia telataan sen verran että ylimääräinen hartsi nousee nailonin pinnalle. Laminaatin kuivuttua nailon on melko helppo repäistään pois. Ylimääräinen hatsi murenee ja yksikään kuitusäie ei törrötä. Pintakuviona on nailonkankaan kudos ja se on sellaisenaan erinomaisen hyvä tartuntapohja kaikille jatkotyövaiheille. Nailonkankaaksi käy ihan mikä tahansa, mutta on suositeltavaa käyttää värillistä kangasta jotta laminaattiin ei jää vahingossa nailonin paloja.

Jos tekee umpinaisia rakenteita epoksihartsilla kotelon voi tehdä myös näin. Veistele solumuovista sisätilaa kuvaava kappale. Laminoi epoksihartsilla (polyesteri sulattaisi styroxin) ja kappaleen kovettuttua kaada sen sisälle asetonia. Huljuta ja kaada muotin jäänteet pois kotelosta.

Edellä kuvatulla tavalla kappaleen voi rakentaa sisältä ulos päin. Laminaatin tiivistämiseen voi käyttää leveää nailonkankaan suikaletta (vähän niinkuin kipsatessa). Puristusvoimat ovat tietty paljon pienemmät kuin alipainetta käytettäessä...

 

Lähden siis kokeilemaan ilman puristusta.

Onko ydinlevyn materiaaliin ja paksuuteen mielipidettä? Entä lasikuitukerroksen paksuus, 2x300 g matto riittävä puolta kohti?

Taidan jättää maton kudoksen näkyviin, maalia vain pintaan. Se hankaloittaa kyllä hommaa maton saumojen peittämisen kannalta.

 

Eiköhän tuohon blasteriin senttinen (tai jopa ohuempikin) levy käy, uretaani ihan ok tähän tarkoitukseen. Tuo 2x300 g riittänee per puoli. Tee ensin vaikka pieni koepala, niin saat paremman käsityksen lujuudesta.

 

Useiden kokeilujen jälkeen päädyin käyttämään 12,7 mm balsaa ja ulkopinnassa 2x160 g mattoa ja sisäpuolella yhtä kerrosta.

Olisi pitänyt valita 9,5 mm balsa, tai vieläkin ohuempi, mutta innostuin kasvattamaan ydinaineen paksuutta testaillessani uretaanilla ja XPS:llä. Balsa 150 kg/m3 painollaan on vain jo tavoitteisiin nähden liian painavaa, mutta se on hankittu, niin käytän sitä. Balsaan siis siirryin paremman pintakovuuden takia. Vaahdot olisivat vaatineet aika paksun pintakerroksen, jotta sormella ei enää saisi painettua kuoppaa ja kimmomoduuli olisi kaiutinkotelolle riittävällä tasolla. Varmaan jollain hieman tiheämmällä vaahdolla olisi päässyt parempiin tuloksiin, mutta isot myyntierät eivät houkutelleet kokeilemaan enää lisää materiaaleja.

Tarttuvuudessa balsaan oli hieman ongelmia ja päädyin käyttämään puristusta ja nyt olen tehnyt levyjä lasia vasten, samalla kun saisi hyvälaatuisen pinnan.

Ensin epoksikerros, kuumailmapuhaltimella ilmakuplia pois, lasikuidut ja viimeksi balsa päälle painon kera. Balsan pinnassa epoksi piituhkalla.

Väliin näyttäisi jäävän ilmaa ja olisikohan epoksin puutettakin
http://aijaa.com/0081510690462
Paikotellen kuidut näyttävät siltä, kuin eivät olisi kostuneet riittävästi. Ennen balsaa kudos on kuitenkin näyttänyt telaamisen jäljiltä ilmattomalta.

Parhaan tuloksen sain tekemällä ensin lasikuitulevyn ja vasta se kovetuttua liimasin sen balsaan, jolloin näin lasikuidun läpi lastalla painaa kaikki ilmat pois välistä. Tuntuu vain vaativan enemmän epoksia ja tuo ylimääräisen työvaiheen.

Miten balsan siis saisi kauttaaltaan tarttumaan kunnolla?

 

Sandwich-rakenteiden teko on, kieltämättä, aika hankalaa ilman paine/alipainesysteemejä. Vaikka kuinka paljon painoa laittaisi päälle, paine jakautuu epätasaisesti eikä painetta tule tarpeeksi. Pienetkin epätasaisuudet ydinmateriaalissa (balsassa niitä on) aiheuttaa sen, että tulee ilmakuplia tai pinta ei tartu hyvin.

Kudokseen jäävät pinholet (pienet reiät, epoksin puute) saat enimmäkseen eliminoitua, kun laitat uloimmaksi kerrokseksi n. 40 grammaisen kankaan. Parhaiten laminaatit saisi ytimeen kiinni alipaineella, jonka periaatteesta seuraavaksi lyhyt selostus.

Kun laminointityö on tehty, laminaatin pintaan laitetaan rakennusmuovikalvo, jonka päälle jotain kangasta (lakanaa tms). Teipataan lasiin (reunoistaan) päälle toinen rakennusmuovikalvo, niin että koko hoito peittyy ilmatiiviisti. Teipin välistä ohut letku, jolla saadaan ilmat imettyä pois. Letkuun takaiskuventtiili, niin että pois imetty ilma ei pääse takaisin. Parhaiten sopiva alipaine saadaan kompressorilla, jossa paineensäätö säädettävällä alipainekytkimellä (kätevä teekkari askartelee tällaisen jääkaappikompurasta). Kompuraa käytettäessä pitää olla varovainen, ettei alipainetta tule liikaa, koska silloin epoksit kiehahtaa. Jos systeemin tiivistys on tehty kunnolla, alipaineen voi imeä käsipumpullakin (pölynimuriakin on menestyksellä tähän hommaan käytetty). Välissä pitäisi olla jonkinlainen säiliö, joka sopivasti ylläpitää alipainetta. Silloin tällöin epoksin kovettuessa pitäisi tarkistaa, että alipaineet pysyy sopivana.

Alipaine lienee varmin keino taata homman onnistuminen. Mainitsemasi kaksivaiheinen menetelmä toimii myös jotenkin, mutta epoksia tosiaan kuluu... Pitäisi saada pintaan todella paljon painoa ja vieläpä jaettua se tasaisesti.

 

Pinholet ovat pieni murhe tässä kohtaa, mutta toki samalla voisi pyrkiä niistäkin eroon. Ensimmäisen levyn kohdalla annoin epoksin kuivahtaa hanskaan tarttumattomaksi kerrokseksi ennen kuitujen laminointia. Täytyy verrata sen pintaa jälkimmäisiin pinholejen osalta.

On ollut mielessä käyttää jääkaapin kompuraa. Alipaine riittäisi tähän hommaan, mutta olen saanut käsityksen, ettei riittäisi "infusion" menetelmään? (jolle varmaankin löytyy joku suomenkielinenkin termi)
En siis jaksaisi alkaa nähdä vaivaa laitteen kanssa, joka tarvisi myöhemmin päivittää uusien kokeilujen edessä.

Toimisiko käsipumppuna viinipullojen tyhjiöpumppu? Siihen tarkoitettu korkki sisältäisi valmiiksi venttiilin, niin ei tarvitsisi sellaista tähän hätään metsästää.

Paineilmakompuraan liitettävät ejektorit taitavat olla halvin vaihtoehto riittävään alipaineeseen, mutta meteliä sitten piisaa.

 

Päivitetäänpä pitkästä aikaa tätä aihetta. Vihdoinkin sain aikaiseksi ruveta uusimaan kotiteatterin etupäätä. Kaiuttimiksi tulee 8” koaksiaalit, joiden suuntaavuutta lisätään torvimaisilla suuntaimilla. Nämä tietysti syntyvät epoksista ja lasikuidusta. Kaiuttimien inspiraatio löytyi Danley Sound Labsin SM100-kaiuttimista.

Suuntaimien muotoa hain HornResp-ohjelman wavefront-simulaattorilla, eli muotoa en ole ihan hatusta vetänyt. Simuloinneista ei kuitenkaan tämän enempää tällä kertaa, vaan keskityn siihen, miten suuntaimien muotit syntyivät helposti ja nopeasti (verrattuna ”perinteisesti” toteutettuun muottiin). Aikaa meni kokonaisuudessaan muutama tunti yhden viikonlopun aikana.

Asiaan. Ensiksi tein vanerista kehikon, johon tein suuntaimen suuaukon muotoisen aukon. Lisäksi tein hieman elementtiä suuremman pyöreän levyn, jonka muoto vastaa suuntaimen kurkun muotoa. Kehikon ja levyn avulla pingotin suuntaimen muodon muovikalvoon, ja tämän päälle laminoin varsinaisen muotin.

Kuva 1: kehikon rakenne.
katso liitettä kehikko1.jpg

Kuva 2: kehikon päälle pingotin rakennusmuovia, niiteillä ja ilmastointiteipillä varmistin, että muovi pysyy varmasti paikoillaan myöhempien toimenpiteiden aikana.
katso liitettä muovi2.jpg

Kuva 3: kiristin muovin kuumailmapuhaltimella niin, että siihen ei jäänyt ainuttakaan ryppyä. Kiristettäessä piti olla varovainen, koska muovi palaa helposti puhki.
katso liitettä muovi_kiristetty.jpg

Kuva 4: suuntaimen muodon kiristys hoidetaan pitkällä puuruuvilla varovasti ja vähän kerrallaan.
katso liitettä muotin_muoto1.jpg

Kuva 5: kiristys tehty, mittaamalla varmistetaan, että levy on millilleen oikeassa kohdassa ja suorassa.
katso liitettä muotin_muoto2.jpg

Jahas, 5 kuvaa/posti, jatkuu seuraavassa postauksessa...

 

Jatkuu edellisestä...

Kuva 6: pari kerrosta lasikuitua laminoitu.
katso liitettä kuidut_pinnassa2.jpg

Kuva 7: vahvuuden aikaansaamiseksi levittelin reilun sentin kerroksen epoksihiekkaa, eli epoksin ja hiekkapuhallushiekan sekoitusta. Tämän jälkeen laminoin pari kerrosta lasikuitua reunoille koko kehikon alueelle, tästä työvaiheesta ei tullut otettua kuvaa.
katso liitettä epoksihiekka.jpg

Kuva 8: taustalevyksi liimasin sentin MDF-levyn.
katso liitettä taustalevy.jpg

Kuva 9: muotti irrotettuna kehikosta. Pari pientä ilmakuplaa jäi laminaattiin, muuten pinnasta tuli kelvollinen. Tarkoitus vielä vetää päälle ruiskukitti ja pintamaali, jotta pinnasta tulisi priimaa.
katso liitettä muotti_irrotettu.jpg

Homma jatkuu joululomalla...

 

Näppärä tapa saada symmetrisen lisäksi vielä hyvää pintaa. Täytyy pitää tekniikka mielessä. Kuinka paljon joustovaraa muoviin vielä jäi?

 

Olisi tuo vielä reilut viisi senttiä venynyt ainakin. Jos venytyksen tekisi muovia lämmittäen (saunassa, halogeenilampun alla tms), venytysvaraa olisi huomattavasti enemmän.