Glasfasere und sandwich Boote

Glasfasere und epoxidharze Boote - wie sie gemacht sind

Auskunft vom Schiffswerft Stefano Salvo

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Kleiner Führer über die Materialen und die Bautechniken für die Boote aus Glasharz und aus Epoxydharz.

Die Boote aus Glasharz

Damit man vor dem Kauf eines Bootes wirklich versteht, was man da kauft, und ob der Preis angemessen ist, muss man zuerst verstehen, aus welchen Materialien es besteht und wie es gebaut worden ist. Heutzutage wird in manchen Werbefaltblättern für Boote von mehr oder minder bekannten Werften der Begriff "Komposit" missbraucht, als ob es sich um eine besondere Technologie handelte, so dass jeder, der sie nicht hat, gleich vor Neid erblassen müsste. Dabei haben sie bloß gewerbliche Werften, auf denen das Glasharz auf herkömmliche Weise bearbeitet wird.

Nun, jeder, der Harz verarbeitet, gleich ob es sich um Polyester-, Vinylester-, oder Epoxydharz handelt, und es mit Glasfaser verbindet, gleich ob dieses matt, Gewebe, oder irgendeine andere Form von Garn handelt, erzeugt ein Kompositmaterial, nämlich eben Glasharz!!

Man erhält also aus der Vereinigung von zwei (oder auch mehr) verschiedenen Materialien ein Material mit besonderen Eigenschaften, die nicht bloß die Summe der Eigenschaften seiner Bestandteile sind. Das Kompositmaterial verwendet die Harze als Matrix bzw. als Bindemittel für die Verstärkung, die aus den Glasfasern (oder Kohlenstofffasern bzw. Aramidfasern) besteht. Und so entdeckt man, dass sogar die Boote Stahlzement aus einem Kompositmaterial bestehen (Matrix = Zement und Verstärkung=Stahl)!

In einem Faltblatt braucht man also nur zu schreiben, dass die Boote aus einem Kompositmaterial sind, dann fügen wir noch etwa hinzu, wo es sich um Kohlenstoff handelt, dann lassen wir vielleicht noch ein bisschen Aramid einfließen, oder auch Kevlar (eine patentierte Marke, die mehr in ist), und schon haben Sie nicht ein normales Boot gekauft, sondern eines von diesen Booten, die von Experten in neuen Technologien gebaut sind. Aber ist das den wahr?

Die Boote aus Voll-Glasharz.

Der Rumpf der Boote aus Glasharz kann mit dem herkömmlichen System gebaut werden, indem man die Schichten manuell aufträgt mit verschiedenen Verstärkungsschichten (Glasfasergewebe, Roving, matt usw.), die durch das Glasharz verbunden werden. Üblicherweise handelt es sich um Polyester oder Vinylester in mehreren Schichten und unter Einbeziehung von verschiedenen Verstärkungen (Längsbalken oder Querspanten) des Rumpfs, so dass man die gewünschten Stärken und die gewünschte Robustheit erreicht.

Diese Art der Bearbeitung wird fachgerecht von erfahrenem Personal durchgeführt, wobei gute Materialien verwendet und die gebotenen Maßnahmen ergriffen werden. Vielleicht wird in den äußeren Schichten Isophtalharz verwendet. Das gewährleistet sehr gute Resultate und die Boote sollten über Jahre oder sogar über Jahrzehnte keine Probleme haben.

Anders ist es, wenn die Rede von Bootsrümpfen ist, die Bearbeitungsmängel aufweisen. Die Mängel können auch durch Fehler des Betreibers oder durch nicht korrekte klimatische Bedingungen auftreten, oder auch durch geringe Materialqualität. Jede dieser schlechten Bearbeiten oder Materialmängel führt über die Zeit unausweichlich zu oft sogar sehr schweren Problemen wie etwa Osmose, Lösen der Klebeverbindungen oder Abblättern an einzelnen Stellen oder über Flächen.

Die Bearbeitung von Booten aus Voll-Glasharz bringt, auch wenn sie korrekt ausgeführt ist, ein höheres Gewicht des Rumpfes im Vergleich zu anderen Bearbeitungsarten mit sich, die wir nun analysieren wollen.

Die Sandwich-Boote

Die sogenannte Sandwich-Bauweise, die benutzt wird, um die Struktur der Boote aus Glasfaserkunststoff leichter zu machen, besteht aus zwei dünnen Glasfaserkunststoffschichten, die auf ein leichtes und druckfestes Kernmaterial aufgebracht werden. Damit entfernen sich die Auβenschichten voneinander, die Biegefestigkeit der Sandwich-Konstruktion erhöht sich, während die benötigte Menge von Harz und Verstärkungsfasern abfällt.

Bei Kernmaterialien unterscheidet man verschiedene Grundmaterialien, wie z.B. die mit einer wabenartigen Struktur; diese stellen die leichtesten Kerne dar, die eine sehr kleine Fläche und große Löcher zeigen. Erhältlich sind auch weitere Kerne wie die PVC-Schäume mit offenen / geschlossenen Zellen und die durch Fließpressen hergestellten Thermoplaste verschiedener Art.

Sowohl die Schäume als auch die durch Fließpressen hergestellten Thermoplaste, die üblich kostengünstig sind - mit Ausnahme von einigen Materialien, die eine Hochdruckumgebung und Kontrolle verlangen - zeigen eine geringe mechanische Festigkeit. Aus diesem Grund soll das Verkleben der Auβenschichten aus Glasfaserkunststoff sorgfältig ausgeführt werden durch die Benutzung von Strukturklebemittel und die Überwachung von Temperatur- und Feuchtigkeitsparametern. Andernfalls würden sich die Auβenschichten ablösen, weil sie fast alle Vibrationen aufnehmen, denen der Bootsrumpf ausgesetzt ist.

Die Materialien mit einer wabenartigen Struktur bestehen u.a. auch aus Aluminium oder Aramidfasern, deren Leichtgewicht aus der leichten Struktur und dem leichten Kernmaterial kommt. Diese High-Tech-Materialien verlangen sehr schwierige Bearbeitungsprozesse und absolute Kontrollen der gewünschten Parameter, aber eine gut ausgeführte Verarbeitung würde es ermöglichen, ein sehr leichtes Boot herzustellen.

Leider würde eine unvollkommene Bearbeitung dieser Materialien groβe Probleme für den Rumpf verursachen, und deshalb würden sehr teure und schwierige Wiederherstellungseingriffe notwendig werden. Man soll aber auch sagen, dass, obwohl die bisher genannten Kernmaterialien leicht und technologisch sind, diese keinen Widerstand im Fall von konzentriertem Schlag leisten und einfach Löcher bekommen würden. Auβerdem haben diese Materialien den Fehler, dass sie den Einbau keines Bootszubehörs ermöglichen, weil dieser Vorgang die Spinnerei oder das Zerbrechen der Auβenschichten verursachen würde. Aus diesem Grund werden diese Platten gewöhnlich durch Sperrholz befestigt.

Die Sandwich-Boote aus Lamellenholz und durch Epoxy geklebtem Glasfaserkunststoff.

Auch die Mahagonilamellen jeglicher Dicken, d.h. ein für den Bootsbau passendes und mehrschichtes Material, können als Kern benutzt werden. Sie sind jedoch schwerer als die supererleichterten Materialien oder die Schäume; sie sind auch teuer, aber haben zweifellos viele Vorteile.

Zunächst ist das ein sehr festes Strukturmaterial; bei gleichem Gewicht ist es bis 3 Mal fester als Stahl und besteht aus vielen dünnen Holzschichten, die durch starken und bei einstündigem Kochen beständigen Klebstoff zusammengeklebt sind. Das ist ein Kompositmaterial, das von selbst Belastungen und Vibrationen standhalten kann, denen der Bootsrumpf ausgesetzt ist. Falls die Auβenschichten sich ablösen (jedenfalls ein fast unmögliches Ereignis), haltet dieses Kernmaterial den Schnitt- und Druckbelastungen stand.

Dieses Bootsbaumaterial ist sehr leicht im Vergleich zu dem reinen Glasfaserkunststoff. Bei gleichem Festigkeitsniveau beträgt die Prozentanzahl der Gewichtersparnis 20-30% mit Sandwich-Booten aus Lamellenholz und durch Epoxy geklebtem Glasfaserkunststoff im Vergleich zu den Booten aus reinem GFK.

Natürlich ist kein Material perfekt. Dieser Kern hat beispielsweise den Nachteil, dass er nur durch Epoxy Harz geklebt und geschützt werden kann, weil die Benutzung von polyester- oder vinylhaltigem Harz schnell zum Ablösen des Glasfaserkunststoffs führen würde. Die Ursache davon ist die Wasserdurchlässigkeit des Harzes und die folgende Impregnation des Lamellenholzes.

Wenn man dagegen das Epoxy Harz – rein oder durch Glasfaser verstärkt - benutzt, ist das Verkleben ganz perfekt dank der Verträglichkeit der Materialien sowie der Klebenkraft der Matrix. Natürlich ist es sehr wichtig, die benötigten Temperatur- und Feuchtigkeitsparameter der Bearbeitung einzuhalten, ohne fortschrittliche Werkzeuge und Verarbeitungsprozesse zu brauchen.

Das Epoxy Harz integriert sich perfekt mit dem mehrschichten Material und durch die Lamination des Bootsrumpfes ist es möglich, ganz monolitische Boote mit einer hohen Kohäsionskraft von Matrix-Verstärkungsfasern-Kern herzustellen. Das Wasser wird absolut nicht aufgesaugt und das Epoxy Harz läuft nicht ein. Die mit dieser Baumethode hergestellten Boote brauchen folglich die gleiche Wartungsarbeit der Boote aus normalem Glasfaserkunststoff.

Also warum wird diese Baumethode nicht immer benutzt, um Boote herzustellen ? Die Antwort ist sehr einfach: weil das Lamellenholz (jeglicher Dicken) sehr teuer und schwer zu biegen ist, auch nicht automatisch mit Hilfe von Maschinen. Deswegen würden die Arbeitskraftkosten zu viel belasten und eine Serienherstellung von zahlreichen Booten wäre nicht günstig.

Die Holzschichten, die in die Form eingelegt werden, kleben nicht einfach am Bord an. Man soll sie langsam und stufenweise ins Rahmen hineindrücken und, nachdem sie zusammengeklebt sind, die Verstärkungsmaterialien aus Glasfaserkunststoff legen und miteinander verkleben. Diese Baumethode erfordert jedoch sehr lange Arbeitsgänge.

Infolgedessen erwartet man von einem Sandwich-Boot aus Lamellenholz und durch Epoxy geklebtem Glasfaserkunststoff ein vorhersehbares Verhalten, d.h. kein Ablösen und keine Delamination auch nach einem starken Stoß. Beim Überschreiten der Bruchgrenze stürzen aber natürlich die Strukturen ein; diese Baumethode ist jedenfalls sehr vorteilhaft dank der Möglichkeit, die Strukturbeständigkeit durch das Wiederverkleben und die Wiederlamination mit Epoxy wiederherzustellen.

Damit möchten wir nicht sagen, dass die Sandwich-Baumethode mit Lamellenholz, Epoxy und Glasfaserkunststoff die beste ist. Das Ziel dieses "Leitfadens zum Booteinkauf" ist es, die Leute, die Boote aus Glasfaserkunststoff kaufen möchten, daran denken zu machen, dass es wichtig ist, die Baumethoden und die Bootsmaterialien zu kennen.

Wir möchten, dass sie nicht nur die Schönheit des Bootes (etwas Subjectives) sondern auch die Wichtigkeit eines korrekten Informationsaustausches betrachten. Der Booteinkauf schließt nämlich eine große Geldausgabe ein und deshalb haben Sie das geheiligte Recht, den Verkäufer oder den Werft genaue Informationen über das Boot zu fragen.