Lyhyesti sanottuna komposiitit ovat komponenttien yhdistelmiä. Teollisuudessamme komposiitit ovat materiaaleja, jotka on valmistettu yhdistämällä kaksi tai useampia luonnollisia tai keinotekoisia elementtejä (joilla on erilaiset fysikaaliset tai kemialliset ominaisuudet), jotka ovat vahvempia joukkueena kuin yksittäisinä toimijoina. Komponenttimateriaalit eivät sekoitu täysin tai menetä yksilöllisyyttään, vaan ne yhdistyvät ja tuovat hyödyllisimmät ominaisuutensa lopputuloksen tai lopputuotteen parantamiseksi. Komposiitit suunnitellaan tyypillisesti tiettyä käyttötarkoitusta silmällä pitäen, kuten lujuuden, tehokkuuden tai kestävyyden lisääminen.

Mistä komposiitit koostuvat?

Komposiitit, jotka tunnetaan myös nimellä kuituvahvisteiset polymeerikomposiitit (Fiber-Reinforced Polymer, FRP-komposiitit), valmistetaan polymeerimatriisista, joka on lujitettu teknisesti suunnitelluilla, keinotekoisilla tai luonnollisilla kuiduilla (esim. lasi-, hiili- tai aramidi-kuiduilla) tai muulla lujitemateriaalilla. Matriisi suojaa kuituja ympäristö- ja ulkoisilta vaurioilta ja siirtää kuormaa kuitujen välillä. Kuidut puolestaan antavat lujuutta ja jäykkyyttä vahvistaakseen matriisia – ja auttavat sitä vastustamaan halkeamia ja murtumia.

Monissa teollisuutemme tuotteissa polyesterihartsi on matriisina ja lasikuitu on vahvistuksena. Komposiiteissa käytetään kuitenkin monia hartsien ja lujitteiden yhdistelmiä – ja jokainen materiaali vaikuttaa osaltaan lopputuotteen ainutlaatuisiin ominaisuuksiin: Kuitu, joka on voimakas mutta hauras, antaa lujuutta ja jäykkyyttä, kun taas joustavampi hartsi antaa muodon ja suojaa kuitua. FRP-komposiitit voivat sisältää myös täyteaineita, lisäaineita, ydinmateriaaleja tai pintakäsittelyaineita, joiden tarkoituksena on parantaa lopputuotteen valmistusprosessia, ulkonäköä ja suorituskykyä.

Luonnolliset ja synteettiset komposiitit

Komposiitit voivat olla luonnollisia tai synteettisiä. Puu, luonnollinen komposiitti, on selluloosan eli puukuitujen ja ligniiniksi kutsutun aineen yhdistelmä. Kuidut antavat puulle sen lujuuden; ligniini on matriisi eli luonnollinen liima, joka sitoo ja stabiloi kuidut. Muut komposiitit ovat synteettisiä (keinotekoisia).

Vaneri on keinotekoinen komposiitti, jossa yhdistyvät luonnolliset ja synteettiset materiaalit. Ohuet puuviilukerrokset liimataan toisiinsa liimalla, jolloin muodostuu litteitä laminaattipuuarkkeja, jotka ovat vahvempia kuin luonnollinen puu.

Ovatko muovit komposiitteja?

Eivät kaikki muovit ole komposiitteja. Itse asiassa useimmat muovit – ne, joita käytetään leluissa, vesipulloissa ja muissa tutuissa esineissä – eivät ole komposiitteja. Ne ovat puhtaita muoveja. Mutta monia muovityyppejä voidaan lujittaa, jotta niistä saadaan vahvempia. Tämä muovin ja vahvistuksen yhdistelmä voi tuottaa joitakin vahvimmista ja monipuolisimmista materiaaleista (painoonsa nähden), joita tekniikka on koskaan kehittänyt.

Polymeerihartseja (kuten polyesteri, vinyyliesteri, epoksi tai fenoli) kutsutaan joskus muoveiksi.

Millä tahansa muullakin nimellä…

Monia termejä käytetään määrittelemään lujitemuovikomposiitteja. Modifikaattoreita on käytetty tunnistamaan tietty kuitu, kuten lasikuituvahvisteinen polymeeri (GFRP), hiilikuituvahvisteinen polymeeri (CFRP) ja aramidikuituvahvisteinen polymeeri (AFRP). Toinen tuttu termi on kuituvahvisteinen muovi. Lisäksi vuosien varrella on kehitetty muita lyhenteitä, joiden käyttö on riippunut maantieteellisestä sijainnista tai markkinakäytöstä. Esimerkiksi kuituvahvisteiset komposiitit (Fiber Reinforced Composites, FRC), lasivahvisteiset muovit (Glass Reinforced Plastics, GRP) ja polymeerimatriisikomposiitit (Polymer Matrix Composites, PMC) esiintyvät monissa viitteissä. Jokainen edellä mainituista termeistä tarkoittaa samaa asiaa: FRP-komposiitteja.