Lujitemuovi

Lujitemuovi tai kuitulujitettu muovi on muovin ja siihen sekoitettavien lujitekuitujen muodostama komposiittimateriaali. Lujitemuovissa hartsi toimii materiaaliyhdistelmän kokonaisuudeksi sitovana ainesosana, eli matriisina. Tyypillisesti käytettyjä hartseja ovat epoksi, vinyyliesteri tai polyesteri. Matriisin tehtävänä on välittää materiaaliin kohdistuvat rasitukset kuiduille. Kaupallisesti merkittäviä kuituja ovat lasi-, hiili- ja aramidikuitu. Lähinnä erikoistapauksissa voidaan käyttää myös boori- ja piikarbidikuituja sekä keraamisia kuituja.

Kuitu voi olla pitkinä yksittäisinä kuituina, mattoina tai katkottuna kuituna. Viimeksi mainitussa tapauksessa rakenne ei ole niin luja kuin jatkuvan kuidun tapauksessa. (Alumiiniseoksia on lujitettu lentokoneteollisuuden käyttöön etenkin titaanikuiduilla, mutta kyseessä on tällöin metalli-metalli-komposiittimateriaali.)

Usein lujitemuoveista käytetään englannin kielestä tulevia lyhenteitä: "Fibre-reinforced plastic" on FRP. Hiilikuitulujitettu muovi on CFRP ("Carbon fibre reinforced plastic").

Kuidun suuntauksella voidaan rakenteen lujuus räätälöidä. Tämä vaatii homogeenisia materiaaleja suuremman suunnittelupanoksen.

Valmistus tehdään muotin päälle latomalla kuituja tai kuitumattoja ja liimaamalla ne päällekkäiset ja eri suuntaiset kuidut tai kuitumatot toisiinsa hartsilla. Tässä käytetyn hartsin haihtuminen tehtävästä rakenteesta voi aikaansaada työterveysongelmia. Yleensä rakenne kovetetaan lämpökaapissa. 

Lujitemuovia alettiin käyttää sotilaslentokoneiden ja purjeveneiden rakenteena 1950-luvulla. Tällöin lujite oli lasikuitua. Lujitteiden lukumäärä ja laatu on parantunut. Markkinoilla on nykyisin aramidikuituja (tuotenimeä Kevlar käytetään yleisesti kaikista aramidikuiduista) ja hiilikuituja. Kuitujen valmistajia on kuitenkin vain muutama koko maailmassa ja niiden saatavuus ei ole itsestään selvää. Nykyisin monet urheiluvälineet tehdään lujitemuovista. Lujitemuovituotteet ovat liikuteltavia rakenteita, joilta vaaditaan keveyttä ja suurta lujuutta.

Tuotanto Suomessa
Suomessa Eiri Aviation valmisti 1970- ja 1980-luvilla PIK-20-purjelentokoneita, joiden rakenne oli lujitemuovia. Aikoinaan keltaisen ulkopinnoituksen omaavaa PIK-20-konetta pidettiin uhkayrityksenä. Kilpailevat purjelentokoneiden valmistajat uskottelivat keltaisen rakenteen kuumenevan auringonvalossa liikaa koneen ollessa kentällä, jolloin rakenteen lujuus heikkenisi. Tuotanto loppui vuonna 1981. PIK-20-konetta edelsi 1960-luvulla KK-1 Utu-purjelentokone, joka oli rakenteeltaan lasikuitulujitettua muovia. Tätä edelsi lujitemuovien käyttö purje- ja moottoriveneissä, joiden valmistuksessa muovihartsien terveyshaitat nousivat esille. Toisen maailmansodan aikana Valtion lentokonetehdas  kehitti muovilujitettua puuta muun muassa VL Myrsky-hävittäjän lisäpolttoainetankkiin. 

Lujitemuoveja tutkii ainakin Aalto-yliopiston kevytrakennetekniikan laboratorio ja Tampereen teknillinen yliopisto.

Exel tekee Kiihtelysvaarassa muun muassa suksi- ja kävelysauvoja hiilikuidusta. Suomen Muotoilutoimisto valmistaa alihankintana Padasjoella lasikuituotteita muun muassa teollisuuden tarpeisiin. Finnyards valmistaa esimerkiksi kuitulujitettuja sotilaskypäriä.

Lähteet

Aiheesta muualla 
 Business Week story about FRPs used to construct bridges
 Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
 AVK - Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e. V.
 Wiki lujitetuille materiaaleille

Muovit
Materiaalitekniikka