Puupohjaisten kuitukomposiittien materiaalitekniset mahdollisuudet veneteollisuudessa

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää puupohjaisten kuitukomposiittimateriaalien soveltuvuutta veneteollisuuden valmistusmateriaaliksi. Huviveneiden rakennusta säätelee huvivenedirektiivi ja lukuisat standardit. Standardien mukaan uusien materiaalien käyttö veneenrakennuksessa on mahdollista, mikäli materiaalin ominaisuudet todetaan muun muassa laboratoriotesteissä soveltuviksi kyseiseen käyttötarkoitukseen. Tutkimusta varten valmistettiin kuusi erilaista kuitukomposiittimateriaalia. Tutkimuksessa käytettiin myös neljän kaupallisen puumuovikomposiittivalmistajan materiaalia. Vertailumateriaaleiksi valittiin puuraaka-aineista mänty, saarni ja mahonki sekä muoviraakaaineista ABS – muovi. Tarkisteltaville materiaaleille määriteltiin standardien mukaisin testein taivutuslujuus, vetolujuus, Charpy – iskulujuus, Brinell – kovuus, veden absorptio sekä paksuusturpoama. Saatuja arvoja vertailtiin vertailumateriaalien kirjallisuudessa mainittuihin arvoihin. Puupohjaisten kuitukomposiittien ominaisuudet jäivät vertailumateriaalien vastaavista lukuun ottamatta Brinell – kovuutta. Taivutus- ja vetolujuuden osalta eräiden kaupallisten puumuovikomposiittivalmistajien ilmoittamat lujuusarvot olivat lähellä veneenrakennuksessa käytettyjen materiaalien vastaavia. Suurimpana yksittäisenä haasteena puukuitupohjaisilla kuitukomposiiteilla havaittiin Charpy – iskulujuus. Myös veden absorption saattaminen alhaiseksi havaittiin tärkeäksi veneilysovelluksissa. Ominaisuuksien kehittäminen on kuitenkin käytettävissä olevan tutkimustiedon perusteella mahdollista. Diplomityössä saatujen tulosten perusteella on puupohjaisilla kuitukomposiiteilla potentiaalia veneteollisuudessa. Jatkotutkimusta tulisikin kohdistaa materiaalin ominaisuuksien kehittämiseen.

In this thesis, the object was to study the suitability of wood based fiber composite materials as building material for boat manufacturing industry. Leisure boat manufacturing is regulated by various standards. According to the standards, new materials can be used in boat manufacturing, if material properties are proven to be suitable for this purpose, for example, by laboratory tests. For the purpose of this study six different fiber composite materials were manufactured and wood plastic composite materials from four commercial manufacturers were used. As wood materials pine, ash, mahogany and ABS as plastic were selected as the reference materials. Bending strength, tensile strength, Charpy impact strength, Brinell hardness, water absorption and thickness swelling were measured for the studied materials by using test methods specified by standards. Measured values were then compared to the reference material values which were found from literature. Wood based fiber composite properties did not reach the values of the reference materials except for the Brinell hardness. Bending and tensile strength values reported by commercial wood plastic composite manufacturers, however, were close to the materials used in boat manufacturing. Charpy impact strength of wood based fiber composites was the most significantly below the reference material values. Also, reducing the water absorption to the minimum was found to be significant for the boat applications. However, based on the research data, these properties can be improved. Based on the data acquired in this thesis, wood based fiber composites have potential in the boat industry. Further research should be directed to the development of material properties.