Kompozitok

Repülıgépek szerkezete 

Kompozitok Szegény Péter 

1. Mátrix anyagok 

2. Erısítı szálak 

3. Szendvics szerkezetek 

I. Kompozit anyagok 

Készítette: Szegény Péter 

Tel.: (20) 950-6074 

e-mail: peterglider@axelero.hu 

1



1 Mátrix anyagok 

1.1 Bevezetés 

Többféle mátrixú kompozitok léteznek, úgymint szerves mátrixú, fémmátrixú, kerámia 

mátrixú, stb. Ezek közül a repülıgép iparban leginkább a szerves mátrixú kompozitok az 

elterjedtek, de fém mátrixúak is ismertek (pl.: A380). A szerves mátrixú kompozitok mátrix 

anyagai a mőgyanták. 

A szerves mátrixú kompozitok lehetnek hıre lágyulók, illetve hıre keményedık 

(thermoplastik, thermoset). 

Hıre keményedı 

- Epoxi 

- Poliészter 

- Fenol 

- Bismaleimid (BMI) 

- Poliimid 

Jellemzıik: 

Hıre keményedı gyanták: 

- Kötés során kémiai reakció játszódik le 

- A kötési eljárás visszafordíthatatlan 

- Alacsony viszkozitásúak, tehát könnyen folyósak 

- Hosszú (legalább két órás) kötési idı 

- Ezekkel gyártott prepreg (lásd késıbb) ragadós 

2 

Hıre lágyuló 

- Polietilén 

- Polisztirén 

- Polipropilén 

- Poliéteréterketon (PEEK) 

- Poliéterimid (PEI) 

- Poliéterszulfén (PES) 

- Polifenilén szulfid 

- Poliamil-imid (PAI) 

Hıre lágyuló gyanták: 

- Kémiai reakció nem játszódik le, tehát nincs külön kötési ciklus 

- Elıformázható és újra felhasználható 

- Magas viszkozitásúak, tehát nehezen folyósak 

- Rövid gyártási ciklusidı lehetséges 

- Ezekkel gyártott prepreg szilárd 

Elınyök: 


- Viszonylag alacsony gyártási hımérséklet 

- Jó szálnedvesítı képesség



- Bonyolult, komplex felületek gyártására is alkalmas 

- Alacsony viszkozitás 


- A hıre keményedıkhöz képest tartósabbak 

- A maradékok újrahasznosíthatók 

- A selejtes darabok újraformázhatóak 

- Rövid, ezért olcsó gyártási folyamat 

- Végtelen szavatossági idı (fagyasztás nélkül is) 

- Jól ellenáll a réteg szétválásnak 

Hátrányok: 


- Hosszú, ezért drága gyártási folyamat 

- Korlátozott tárolási idı 

- Hosszú raktározáshoz fagyasztást igényel 


- Kémiai oldószereknek kevésbé állnak ellen, mint a hıre keményedık 

- Nagyon magas gyártási hımérséklet szükséges 

- Könnyen habosodnak 

- Kevés gyártási tapasztalat áll rendelkezésre 

- Ezekrıl sokkal kevesebb adat áll rendelkezésre, mint a hıre keményedı gyantákról 

Hıre lágyuló gyantákat is már nagyon régóta alkalmaznak a repülıgép iparban, de 

leginkább nem teherviselı szerkezetekhez. Az utóbbi években fejlesztették ezeket, a 

gyantákat olyan tulajdonságúra, hogy akár különbözı teherviselı alkatrészekben is 

alkalmazni lehessen, de egyelıre még nem terjedtek el széles körben, ezért ezeknek a 

részletes ismertetésétıl eltekintek. 

1.2 Hıre keményedı mátrix gyanták 

Ezekrıl, a gyantákról mutat egy összehasonlító táblázatot az 1.2.1. ábra. Néhány 

magyarázat az ábrához: 

T[°F] = -17,777778°F + T[°C]*0,555555 

Tack: tapadó képesség 

Drape: nedvesítı képesség 

Cure: Kötési ciklus 

Void content: Levegıbuborékokra és az esetlegesen visszamaradt komponensekre utal 

3



82,22°C 93,33°C 176,67°C 176,67°C 260-315,56°C 

1.2.1. ábra: A hıre keményedı mátrixok összehasonlítása 

4



1.2.1 Poliészter gyanták (kiegészítés a Balázs jegyzetéhez) 

A kötési ciklus történhet szobahımérsékleten, atmoszférikus nyomáson és történhet akár 

180°C-os hımérsékleten, magasabb nyomáson. 

Fı jellemzıik: 

olcsók, 

könnyen kezelhetıek, 

viszonylag jó mechanikai tulajdonságai vannak, 

kémiai anyagokkal (fıleg savakkal) szemben ellenállóak. 

Üvegszál erısítéső poliésztert gyakran használnak repülıgépek radarburkolatához, mert 

átengedi a radarhullámokat. 

A poliészterek egyik változata a vinilészter. Ennek nagyobb a szakadási nyúlása, 

szilárdabbak, nagyobb a hıállósága, a kémiai ellenálló képessége, mint a hagyományos 

telítetlen poliésztereknek. Árban a poliészterek és az epoxik között vannak. 

Teherviselı szerkezetekhez a repülıgép iparban ritkán alkalmaznak poliésztert, viszont 

a hajóiparban szinte csak ezt a gyantát használják alacsony ára miatt. A repülıgép iparban 

azért jelentısek mégis, mert könnyő kezelhetısége, viszonylag rövid kötési ciklusideje és 

alacsony ára miatt gyakran alkalmazzák sablongyártáshoz. 

1.2.2 Epoxi gyanták (kiegészítés a Balázs jegyzetéhez) 

Az epoxik a leginkább elterjedt mátrixgyanták alacsony hımérséklető szerkezeti 

elemekhez. Ezt használják leggyakrabban repülıgépek teherviselı elemeihez. 

Fı jellemzıi: 

nagyon jó mechanikai tulajdonságok, 

kiemelkedı kémiai ellenálló képesség, 

erıs adhézió a szálakhoz, 

kimagasló szerkezeti stabilitás, 

kedvezı dielektromos tulajdonságok. 

Rengeteg típusa létezik. Ezek leginkább viszkozitásukban térnek el, így különbözı 

gyártási eljárásokhoz lehet alkalmazni. Nem tartalmaznak illékony gázképzıket (habosodásra 

nem hajlamosak). Nedves és egyéb extrém körülmények között is jól alkalmazható, kötési 

ciklus alatt csak kis mértékben zsugorodik. Az epoxi gyantákról nagyon sok információ áll 

rendelkezésre. 

Mivel a magas hımérsékletet nehezen viselik így az őrhajózásban csak korlátozottan 

alkalmazhatóak. 

Alapvetıen az epoxi gyanták ridegek, így nehezen viselik az ütésszerő igénybevételeket. 

Ezért úgy módosítják és fejlesztik ıket, hogy növeljék az ütésállóságukat. 

Az epoxik, bár vízállóak, hajlamosak valamennyi nedvesség megkötésére. A megkötött 

nedvesség csökkenti mechanikai tulajdonságaikat, fıleg magas hımérsékleten. Nedvesség 

jelenléte az epoxiban csökkenti az üveg átalakulás hımérsékletét (glass transition 

temperature). Ezt a tervezés során figyelembe kell venni. 

5



Glass transition temperature (Tg): Az a hımérséklet, melyen a polimer szilárd, 

üvegszerő anyagból átalakul gumiszerő anyaggá. A Tg hımérséklet alatt a polimer 

molekulaláncok mozgása korlátozott, ezért az anyag kemény, üvegszerő, míg Tg fölött a 

molekulaláncok mozgása szabadabb, így a polimer nyúlós gumiszerő lesz. A valóságban ez az 

átalakulás nem egy konkrét hımérsékleten játszódik le, hanem egy hımérsékleti 

tartományban, ezért már Tg alatt is jelentısen leromlanak a gyanta mechanikai tulajdonságai. 

A következı környezeti hatások károsíthatják az epoxi gyantát: nedvesség, magas 

hımérséklet, ultraviola sugárzás, hidraulikus folyadék, tüzelıanyag, tisztítószerek. 

Az epoxi gyanták kiválasztásánál, mechanikai tulajdonságaikon kívül számos egyéb 

tulajdonságot kell vizsgálni. Ilyenek a fazékidı (pot life), a gélesedési idı és hımérséklet (gel 

time, temperature), milyen gyártási eljáráshoz javasolják, milyen hımérsékleten használható 

(Tg), milyen hımérsékleten kell kezelni a kötési ciklus során, stb. 

Az epoxigyanták további tulajdonságait az MGS Kunstharzprodukte GmbH katalógusai 

tartalmazzák ( www.mgs-online.com ). 

Az MGS a következı csoportokba sorolja a gyantákat: 

- Regisztrált lamináló rendszerek 

- Szobahımérsékleten kötı lamináló rendszerek 

- Kezdetben szobahımérsékleten kezelt lamináló rendszerek 

- Magas hımérsékleten kezelt lamináló rendszerek 

- Lamináló rendszerek RTM-ezéshez 

- Láng gátló gyanta 

- Epoxi gyanta alapú sablon gyanták 

- Epoxi gyanta alapú gélek 

- Poliészter alapú gélek 

- Formaleválasztók / speciális anyagok 

Regisztrált lamináló rendszerek: 

A német légügyi hatóság által elismert lamináló rendszerek. Lamináló és ragasztó 

gyanták. 

Példa: L160; L135 (ragasztógyanta) 

Szobahımérsékleten kötı lamináló rendszerek: 

Ezek a gyanták kötésük során nem igényelnek hıkezelést. Kézi lamináláshoz ajánlják. 

Mőködési hımérsékletük -60°C-tól 50-60°C-ig terjed. Kötési ciklus 10-50°C-on történik. 

Fazékidejük 15 perctıl 5 óráig terjed. 

Példa: Gyanta: L135, L160; Térhálósító: 135-137, 501-502 

Kezdetben szobahımérsékleten kezelt lamináló rendszerek: 

Ezt, a gyantát a kötés kezdetén, szobahımérsékleten kell kezelni (fazékideje: 1-3 óra), 

majd miután megkötött, hıkezelni kell minimum 50°C-os hımérsékleten ahhoz, hogy 

meglegyenek az elıírt mechanikai tulajdonságok. A hıkezelés hımérsékletétıl és idejétıl 

függ a megkötött gyanta Tg-je. Olyan alkatrészekhez ajánlják, melyeknek magas az üzemi 

hımérsékletük. 

Példa: Gyanta L326 

Magas hımérsékleten kezelt lamináló rendszerek: 

Ezt, gyantát különlegesen magas hıállóságú alkatrészekhez ajánlják. 

6



Lamináló rendszerek RTM-ezéshez: 

Ehhez a gyártási eljáráshoz kis viszkozitású gyanta szükséges (lásd késıbb). 

Példa: Gyanta L180 

Láng gátló gyanta: 

Olyan szerkezetekhez, amiknek láng gátlónak, illetve önkioltónak kell lennie, az eddig 

ismertetett gyanták helyett az EP 240 F gyantát kell használni. 

Epoxi gyanta alapú sablon gyanták: 

Ezek a gyanták a sablonokat borítják. Lásd a mellékelt tájékoztatót. 

Gél gyanták: 

Az gélgyanták felhasználásukban nem különböznek jelentısen a sablon gyantáktól, de 

nem feltétlenül sablonokhoz, hanem más kompozit alkatrészekhez is ajánlják védırétegnek. 

Ezzel növelhetı az alkatrész kémiai ellenálló képessége, UV ellenálló képessége, vízálló 

képessége. 

Formaleválasztók / speciális anyagok: 

Ide három anyagot sorol az MGS. Az elsı egy flexibilizátor, mely megnöveli a gyanta 

szakadási nyúlását. Flexibilisator V51 

A második egy ragasztógyanta, melynek viszkozitása nagy, így könnyen tapad akár 

függıleges felületekre is. Ez nem csak kompozitok, hanem fémek és más mőanyagok 

ragasztásához is alkalmas. 

A harmadik anyagot (illetve anyagcsoportot) szendvicsszerkezetekhez használt habok 

ragasztásához ajánlja az MGS. 

2 Erısítı szálak 

Az erısítı szálak közül, a repülıgép iparban az üveg, a szén és az aramid (Kevlar) 

szálakat alkalmazzák leggyakrabban. 

2.1 Üveg 

A leggyakrabban alkalmazott anyag, mert viszonylag olcsó. A Balázs jegyzetében 

említett fajtákon túl még érdemes megjegyezni az M-glass-t, melynek különösen nagy a 

rugalmassági modulusa és az L-glass-t, melynek magas az ólomtartalma, így radioaktív 

sugárzás elleni védıfelszerelésekhez használják. 

Az üveg fonal (yarn), szálköteg (rowing), illetve az ezekbıl szıtt szövetek formájában 

jut el a felhasználóhoz. Egy tipikus üvegfonalat mutat be a 2.1.1. ábra. A nem sodort 

szálakból álló kompozit anyagok szilárdsága nagyobb, viszont nehezebben kezelhetıek. 

A kisgépes repülıgép iparban az üvegszöveteket használják a másodlagos teherviselı 

szerkezetekhez, úgymint borítások, bordák, fıtartó gerinc, segédtartó gerinc, stb. 

A kezeletlen üvegszövetbıl készített kompozit alkatrészben a gyanta pár héten belül 

elveszti tapadását az üvegszövethez, melynek hatására természetesen jelentısen csökkenek 

7



mechanikai tulajdonságai. Ennek kiküszöbölésére az üvegszálat különbözı kémiai csatoló 

szerekkel kezelik. Ezeket, a szereket angolul „finishes”-nek nevezik. A leggyakrabban 

alkalmazott ilyen csatoló szer a Volan A. Ezt E-glass kezelésére alkalmazzák. Ezután 

poliészter és epoxi mátrixú kompozitokhoz is fel lehet használni az üvegszövetet. Üvegszövet 

vásárlásakor tisztában kell lenni azzal, hogy milyen utókezelést kapott, tehát hogy milyen 

gyantát alkalmazhatunk hozzá. 

2.1.1. ábra: Üveg fonal 

8



2.2 Szén 

Kisgépes repülıgép iparban fı teherviselı szerkezeti elemekhez használják, úgymint 

fıtartó övek, segédtartó övek, bordák öv része, törzskeretek, hossztartók. A grafit és a karbon 

szál kifejezés között általában nem tesznek különbséget, de valójában a karbon a 93-95%-os 

széntartalmú szálra utal, míg a grafit a 95%-osnál nagyobbra. 

A szénszálat szerves prekurzor pirolízisével állítják elı. A prekurzortól függıen 

háromféle szénszál lehetséges: Poli-akrilo-nitril (PAN), szurok és mőselyem alapú szénszál. 

- A PAN alapú szénszálat fejlesztették ki a legkorábban. Ezeknek a legmagasabb a 

szilárdsága illetve legjobbak a mechanikai tulajdonságai. Nagyon sok adat áll rendelkezésre 

az ilyen szénszálakról. 

- A szurok alapú szénszálak újabbak. Ezek nem olyan erısek, mint a PAN alapúak, de 

rugalmassági modulusuk magasabb. Mivel a prekurzor gyártása sokkal olcsóbb, ezért az ilyen 

szénszálnak is sokkal olcsóbbnak kéne lennie, de ez egyelıre még nem igaz, valószínőleg a 

kisebb kereslet miatt. 

- A mőselyem alapú szénszálak mechanikai tulajdonságai lemaradnak a PAN és a 

szurok alapúakhoz képest. Egyelıre csak különleges helyeken használják, például fékekhez. 

A szénszálat szálköteg, illetve szövet formájában használják. A szénbıl készült 

szálköteget tow-nak hívják, nem rowing-nak, mint az üvegbıl készült szálköteget. Szénbıl 

fonalat nem készítenek. Attól függıen, hogy egy szálkötegben hány elemi szál van, lehet 1K, 

3K, 6K, 12K és 24K szálköteg. Ezekben 1000, 3000, 6000, 12000 és 24000 elemi szál van. 

További tulajdonságokat a Hexcel honlapjáról ( www.hexcel.com ) vett konkrét példák 

szemléltetik. 

2.3 Kevlar 

A Dupont által fejlesztett aromás poliamid (aramid) szálanyag. A 70-es évek eleje óta 

használják. Három változata van: Kevlar 29, Kevlar 49, Kevlar 149 (2.5.1. táblázat). 

Váltakozó és lökésszerő igénybevételeknek jól ellenáll. Nyomó terhelés felvételére kevésbé 

alkalmas, mint a szén és az üveg. Könnyebb a szénnél, szakító szilárdságuk körülbelül 

azonos, de olcsóbb, mint a szén. Gyantákhoz kevésbé tapad, nedvességet köt meg, az UV 

sugárzás károsítja. 

Húzó rugalmassági Szakító szilárdság Szakadási Nyúlás 

modulus (GPa) 

(MPa) 

(%) 

Kevlar 29 62-82,7 2757 3,6 

Kevlar 49 117,2-131 3620-4137 2,5 

Kevlar 149 186,2 3447 2,0 

2.5.1. táblázat: Kevlar típusai 

9



2.4 Erısítıszálakból készített szövetek 

1 ksi = 6,895 MPa 1 lb/in 3 = 27679,9 kg/m 3 

2.1. ábra: Szálanyagok összehasonlítása 

Az erısítı szálakból elsı lépésben szálkötegeket készítenek. Ezt, mint ahogy már 

fentebb említettem, üveg esetében rowing-nak, szén esetében tow-nak nevezik. Üveg esetében 

fonalat (yarn) is készítenek. Kereskedelmi forgalomban a legegyszerőbb forma a szálköteg. 

A szálkötegeket és a fonalakat összefonva kapjuk meg a szöveteket. Ezt a folyamatot 

szemlélteti a 2.4.1. ábra. 

10



2.4.1. ábra: Szövet gyártás 

1. Warping (Felvetés): A fonás elsı lépése a felhengerlés (felvetés). Ekkor a 

fonál a tekercsállványról az osztott felvetıhengerre kerül. 

2. Slashing (Írezés): Több felvetı hengerrıl (felvetı henger készlet) származó 

láncfonalat egy közös hengerre tekercselik át. Ez a közös henger a lánchenger. 

Írezést alkalmaznak a fonalrétegre, mely behatol a szálak közé, és védıburkot 

képez köréjük, így csökkentik a szálkopást és a szálak töredezését. 

3. Entering (Befőzés): Az elıkészítés utolsó lépése. A lánchenger akár több mint 

4500 külön láncfonalat is tartalmazhat, a készítendı szövetfajtától függıen. 

Minden láncfonalat átvezetnek egy lamellán, nyüstszálakon és felvetı bordán. 

Ezt végezhetik kézzel vagy géppel. Ezek az alkatrészek rendezik és irányítják a 

láncfonal réteget a fonás során. 

4. Weaving (Fonás): Ebben a lépésben hozzák létre a szövetet, keresztirányú 

szálak befőzésével a szövetmintának megfelelıen. Mechanikus vagy levegı 

befúvásos eljárással. Ezután a nyers szövetet (grézs) feltekercselik és ezzel a 

szövési eljárás befejezıdött. 

5. Heat Cleaning (Hı tisztítás): Ennek az eljárásnak az a célja, hogy eltávolítsa a 

szálakról az írezés során rájuk ragadt ragasztóanyagot. Szerves szálanyagoknál, 

mint a Kevlar, ez a lépés kimarad. 

6. Finishing (Utókezelés): Errıl már korábban volt szó. Olyan vegyszerrel 

kezelik az üvegszövetet, mely az üveghez és a gyantához is jól tapadó 

bevonatot képez a szálakra. 

11



2.5 Szövetfajták 

2.5.1 Bevezetés 

A szövet attól függıen, hogy a különbözı irányokban mennyi szálköteget tartalmaz, 

lehet kiegyensúlyozott és kiegyensúlyozatlan. A teljesen kiegyensúlyozatlan szövet az UD 

(unidirectional). Az UD szövetben csak egy irányban futnak erısítı szálak, keresztirányban 

(weft) csak nem teherviselı szálak futnak, hogy összetartsák a szövetet. Prepregek esetén nem 

kellenek keresztirányú szárak, mert az impregnáló gyanta összetartja a szövetet. 

Az UD anyagok elınyei: 

- Nagyobb terhelés felvételére alkalmas 

- A terhelésnek megfelelıen lehet elhelyezni 

Az UD anyagok hátrányai: 

- Nehezen kezelhetı 

- A szálak könnyen szétválnak 

Kiegyensúlyozott szövetek elınyei: 

- Könnyen kezelhetı 

- Több irányú terhelés felvételére alkalmas 

Kiegyensúlyozott szövetek hátrányai: 

- Kisebb terhelés felvételére alkalmas (fıleg nyomóterhelés esetén) 

Leszögezhetjük, hogy minél sőrőbb hullámok vannak a szálon egy adott szövetben annál 

kisebb terhelés felvételére alkalmas. 

2.5.2 Szövetfajták 

Nagyon sokféle szövés típus ismert. Mindet nem lehetne bemutatni, ezért csak a 

leggyakoribbakat mutatom be. Néhány szövetfajtát a 2.5.2.1. és a 2.5.2.2. ábra szemléltet. 

Paplan (Non woven): A paplan tulajdonképpen nem szövet. Azért említem itt meg, 

mert ugyanolyan tekercsben kapható, mint a szövetek. Ez lazán egymáshoz ragasztott 

különbözı hosszúságú, nem folytonos szálakból áll. Ennek a szilárdsága sokkal kisebb, mint a 

folytonos szálakból álló szöveteké, ezért repülıgép iparban legfeljebb sablonkészítésre 

használják. 

Vászon kötés (Plain): Ez a legegyszerőbb szövési forma. 

Kosár szövés (Basket): Hasonló az elızıhöz, csak itt duplán futnak a szálak. 

12



Mintás szövés (Twill): Ebben a szövési formában egy szál több szál fölött fut át mielıtt 

egy alatt átbújik. Twill esetében két szál fölött fut át, majd egy alatt. 

Keresztkötés (Crowfoot): Ez a szövés teljesen hasonló a mintás szövéshez, csak ebben 

az esetben 3 vagy 4 szál fölött fut át a szál mielıtt egy alatt átbújik. Jellegzetes halszálkaszerő 

mintát ad. 

Szatén kötés (Satin): Ez is hasonló a mintáshoz, de ebben az esetben több mint 4 szál 

fölött fut át egy szál, mielıtt átbújik egy alatt. Ha 4 szál fölött, egy alatt fut a keresztszál, 

akkor angolul Five-harness satin-nak nevezzük. Ha pl. 7 fölött, egy alatt, akkor Eight-harness 

satin-nak. 

Megjegyzések: 

- Van olyan szakirodalom, mely a Crowfoot szövést nem a fenti módon definiálja, 

hanem, mint a mintás és a szatén kötés egy módosított változatát. 

- A szatén kötés teherviselési szempontból jobb, mint a mintás és a vászon szövés, 

mert kevesebb helyen törik meg benne a szál. 

2.5.2.1. ábra: Szövésfajták 

13



2.5.2.2. ábra: Szövésfajták 

14



Redı mentes szövetek (Non Crimp Fabrics; NCF): A szövetek egy speciális fajtája. 

Ezekben, a szövetekben a szálakat nem fonják össze, hanem csak nem teherviselı szálakkal 

összevarrják. Abban különbözik az UD anyagoktól, hogy nem csak egyirányú, hanem egymás 

alatt több különbözı irányú réteg van, így több irányú terhelés felvételére alkalmas. Ezek 

terhelhetısége sokkal nagyobb mint az összeszıtt anyagoké. 

A szövetek további tulajdonságait kiadott katalógusok tartalmazzák. 

2.6 Különleges kompozit anyagok 

Napjainkban a kompozitokat az ipar nagyon sok területén alkalmazzák. Nem csak a 

jármőiparban, hanem az építıiparban is. Nagyon sok különleges kompozit termék jelenik meg 

a piacon egy adott feladat ellátására. Ezek egy része már késztermék (megkötött mátrixszal), 

más részük félkész, vagy valamilyen nyersanyag. A különleges kompozitok között lehet 

megemlíteni a Spectra szálat, a Szilikon karbid szálat, a Bór szálat, ide sorolhatjuk a 

prepregeket, a semipregeket, a már korábban említett hıre lágyuló gyantákat, a térbeli 

szöveteket, a pultrudált anyagokat. 

A kisrepülıgépek gyártásakor egyre jobban elterjed a prepregek alkalmazása, és ritkán 

ugyan, de alkalmaznak pultrudált anyagokat is. Ezeket mutatom be részletesebben. 

2.6.1 Prepregek 

A prepregek elıimpregnált szövetek. Mindenféle szövetbıl gyártanak prepreget. A 

prepregek kötése, mint ahogy az Balázs jegyzetébıl is kiderül gátolva van, addig míg 

valamilyen hıkezeléssel be nem indítjuk a kötési folyamatot. 

A prepregek elınyei: 

− Ideális gyantamennyiség az adott szövethez. 

− A laminát mechanikai tulajdonságai jól elıre jelezhetık. 

− A laminát súlya könnyen számolható. 

− Gyors gyártást tesz lehetıvé, mert nem kell gyantát kenni és akár elıre 

trimmelhetı is. 

A prepregek hátrányai: 

− Korlátozott ideig tárolhatóak. 

− Nem megfelelı tárolás esetén tönkremennek. 

− Lefagyasztva kell tárolni, ezért tárolásuk költséges. 

− A prepreggel gyártott alkatrészekhez hıkamra, esetleg autokláv szükséges, tehát 

nagyobb kezdeti beruházás kell. 

− A prepreg sokkal drágább, mint az ugyanolyan nem impregnált anyag, plusz a 

szükséges gyanta. 

Tehát összegezve, nagy szériában gyártott repülıgépek esetén érdemes prepreget 

alkalmazni, mert bár az anyagköltség nagyobb, az olcsóbb gyártás miatt a gyártás teljes 

költsége csökkenhet. 

15



További tulajdonságokat a Hexcel prepreg katalógusa mutat be. Ezekben, a 

katalógusokban leginkább a gyantára vonatkozó adatokat találjuk meg, de némelyik bemutatja 

a belılük készült prepreg laminát mechanikai és egyéb tulajdonságait is. Egy összesítı 

táblázat (selector guide) segít kiválasztani a megfelelı anyagot. Négy csoportba osztja a 

prepreg gyantákat: epoxik, fenol gyanták, bismaleimidek, cianátok (ezek az őrhajózásban is 

alkalmazható gyanták). 

2.6.2 Pultrudált anyagok 

Ezek készre gyártott kompozit termékek. Az eljárás lényege, hogy feszített szálakból 

készítenek különbözı keresztmetszető egyenes gerendákat (2.6.2.1. ábra). 

A pultrudálás speciális formája a csökkenı keresztmetszető pultrudálás (Taperedthickness 

Pultrusion). Ezzel az eljárással hajlító igénybevételnek jobban megfelelı 

(egyenfeszültségő) gerendákat lehet gyártani. 

Szintén a pultrudálásnál kell megemlíteni a Pultforming nevő eljárást (2.6.2.2. ábra). 

Ezzel nem egyenes szerkezeti elemeket gyártanak (pl.:futószárat). 

2.6.2.1 ábra: Pultrudálás 

16



A pultrudált termékek elınyei: 

− Mivel a szálak teljesen egyenesek, azért nagyobb terhelés felvételére 

alkalmasak. 

− Nem kell külön laminálni (késztermékek), csak beragasztani az erısíteni 

kívánt alkatrészbe. 

A pultrudált termékek hátrányai: 

− Alkalmazásuk speciális. 

3 Szendvicsszerkezetek maganyagai 

3.1 Bevezetı 

2.6.2.2. ábra: Pultforming 

A szendvicsszerkezetek maganyagai a repülıgép iparban a különbözı habok, a 

méhsejtek, és a különbözı faanyagok (elsısorban balza). 

A maganyagokra nyomó és nyíró terhelések hatnak, de a hajlító terhelés során keletkezı 

húzó és nyomó igénybevételeket nem a maganyag veszi fel. A maganyag hajlításból származó 

terhelése, megfelelı méretezés esetén sokkal a határterhelés alatt marad. Ennek oka, hogy a 

szendvicsszerkezet héját képezı kompozit törési deformációja sokkal kisebb, mint a 

maganyagnak. 

Ennek ellenére szendvicsszerkezetekben mégis a maganyag szokott sérülni, de ennek 

oka a hajlítás során fellépı nyírás és nyomás. A maganyag leginkább nyíró feszültségek 

hatására sérül. 

17



3.2 Fa maganyagok 

Néhány könnyő faanyagot gyakran alkalmaznak maganyagnak szendvicspanelekben, 

elsısorban az alacsony áruk miatt. A leginkább elterjedt a Balza, de lucfenyıt, mahagónit, 

vörösfenyıt, és egyéb fákat is felhasználnak. 

A Balza népszerőségének fı oka a kis sőrősége és nagy nyomószilárdsága. Ha olyan 

réteget alkalmaznak, melynek a száliránya merıleges a szendvicspanel síkjára, határnyomóterhelése 

magasabb szinte mindegyik maganyagnál, még némelyik méhsejt magnál is 

jobb. 

Nyíró igénybevételt már nem visel olyan jól, mint nyomóterhelést. Hátránya még, hogy 

mint minden fa, gombásodik, rohad és nedvességet szív fel. Mindezek ellenére olcsó ára miatt 

sok helyen alkalmazzák. 

3.3 Hab maganyagok 

Polisztirén (Polystyrene) hab: 

− Elektromosan főtött dróttal (cekaz) vágható, nem termel mérgezı gázokat. 

− Sztirén monomerek oldják, ezek a poliészter és vinilészter gyanták fı 

részei. 

− Oldja a gázolaj és még számos egyéb oldószer. 

− A Dow Chemical Co. gyártja, és Styrofoam néven hozza forgalomba. 

− Legtöbb fajtája 30 kg/m 3 sőrőségő, de van 50 kg/m 3 sőrőségő is. 

Poliuretán (Polyurethan) hab (PUR hab): 

− Nagyon sokféle fajta létezik, különbözı sőrőségőek és kémiai 

tulajdonságúak. 

− Leginkább a bútoripar számára készülnek, így nagyon sok, kereskedelmi 

forgalomban kapható nem felel meg a repülıgépeken alkalmazható 

szendvicsszerkezetek követelményeinek. 

− Probléma, hogy gyakran egy táblán belül széles határok között változik a 

sőrőség (inhomogén). 

− A repülıgép ipar számára is megfelelı minıségő Poliuretán habot gyárt a 

General Plastics nevő cég, termékük neve: Last-A-Foam. 

− 40-320 kg/m 3 sőrőségi tartományban gyártják. 

− Oldószereknek jól ellenáll. 

− A Last-A-Foam kivételével az összes nagyon gyúlékony 

− Égése közben mérgezı gázt termel (ciánt) 

− Fórró dróttal nem darabolható 

− Jelentısége, a repülıgép iparban nem is annyira a szendvicsszerkezetekben 

van, mint inkább a pozitív sablonok anyagaként (100 kg/m 3 sőrőség fölött). 

Polivinil klorid (Polyvinyl chloride) hab (PVC): 

− Ugyanaz az anyag, mint például a PVC csövek, de a gyártásuk sokkal 

bonyolultabb. 

− A fentebb említett haboknál drágább 

− Európai gyártók: 

18



o Olaszország: Klegecell 

o Svédország, Németország (és Texas): Divinycell 

o Svájc: Airex – Ez hajlékonyabb az elızı kettınél. 

− Oldószereknek nem állnak olyan jól ellen, mint az uretánok. 

− 40 kg/m 3 -es sőrőségtıl gyártanak. 

− 96 kg/m 3 -es sőrőség alatt mechanikai tulajdonságai jobbak, mint az 

uretánoknak. 

Polimetakrilimid (Polymethacrylimide) hab: 

− A legjobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkezı hab maganyag. 

− Rohacell márkanéven kapható kereskedelmi forgalomban, a német Röhm 

Tech gyártja. 

− 32 kg/m 3 a legkisebb sőrőségő, 190 kg/m 3 a legnagyobb. 

− A cellamérete sokkal kisebb, mint a PVC haboké, és nagyon homogén. 

− Mechanikai tulajdonságai jobbak a PVC-kénél és az uretánokénál is. 

− Nagyon világos fehér színő. 

− Szinte minden kémiai oldószernek ellenáll. 

− Kb. 120 °C-os hımérsékletig megırzi mechanikai tulajdonságait. 

− Magasabb hımérsékleten térfogatuk jelentısen megnı. 

− Áruk sokkal magasabb a többi habnál. 

− Az egyetlen hab, mely tulajdonságaiban összemérhetı a Nomex méhsejttel. 

3.4 Méhsejtek 

A méhsejtek közül a repülıgép iparban az alumínium, a Nomex (a Dupont aramid 

szálakból készült terméke) és a Kraft papír méhsejtet használják. Az alumínium a legerısebb, 

viszont a Nomex viseli legjobban a dinamikus terheléseket és a környezeti hatásoknak is 

jobban ellenáll, mint az alumínium, ezért leggyakrabban ezt alkalmazzák a kisgépes iparban. 

A jobb minıségő alumínium árban is a Nomex fölött van. Kraft papírt teherviselı 

szerkezetekben nem alkalmaznak, csak pl. kabin belsı berendezéseiben. 

Egyéb anyagokból is készítenek méhsejtet (karbon, kevlar, üveg, mőanyagok), de ezek 

még nem terjedtek el széles körben. 

Néhány méhsejt fajtát mutat be a 3.4.1. ábra. Az ábrán látható méhsejtek közül az A, B, 

C, D, és H jelő méhsejteket szokták leginkább alkalmazni. 

A: Általános méhsejt. Ezt a formát mindenféle anyagból gyártják. Nehezen hajlítható, 

csak kis íveltségő felületekre alkalmazható. (Egyik irányban hajlítva a másik irányban is 

hajlik.) 

B: Erısített méhsejt (Reinforced Hexagonal): Az általános méhsejtet kiegészítik Lirányú 

falakkal. Ezáltal sokkal erısebb lesz, de a sőrősége is jelentısen megnı. Bekötési 

pontok környezetének megerısítéséhez javasolják. Egyáltalán nem hajlítható. 

C: Túlhúzott méhsejt (OX-core): A általános méhsejtet W-irányban túlhúzták, így 

négyszögletes cellájú méhsejtet kapunk. Az ilyen méhsejt L-irányba könnyen hajlítható és 

nem veszít sokat mechanikai tulajdonságaiból sem. Alkalmazása azért is elınyös, mert ára 

nem magasabb az általános méhsejtnél. 

19



D: Alulhúzott méhsejt (Under expanded): Ritkán alkalmazzák, olyan helyen ahol 

magasabb L-irányú nyírószilárdságot és modulust akarnak elérni, mint az általános méhsejté, 

de nem akarnak más méhsejtet alkalmazni. Ha pl. 25 %-kal nagyobb modulus szükséges, 

akkor úgy nyomják össze a méhsejtet, hogy 25 %-kal növeljék a sőrőségét. 

H: Hajlékony méhsejt (Flex-core): Nagyon jól alakítható, kis ívő-, vagy akár 

gömbfelületekre is jól ráhajtható. 

További tulajdonságokat a Hexcel méhsejt kiválasztó katalógusa (Honeycomb selector 

guide) szemléltet. 

3.4.1. ábra: Méhsejt fajták 

20



A különbözı maganyagok mechanikai tulajdonságait hasonlítja össze a 3.1. ábra. 

Megjegyzések az ábrához: 1 pcf = 16,02 kg/m 3 ; 1 PSI = 6895 Pa 

3.1. ábra: Szendvicsszerkezetek maganyagainak összehasonlítása 

21

Kompozitok

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?