Laminat

Als Laminat (v. lat. lamina , Schicht) bezeichnet man einen Werkstoff oder ein Produkt, das aus zwei oder mehreren flächig miteinander verklebten Schichten besteht. Diese Schichten können aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Herstellung eines Laminats bezeichnet man als laminieren.

Zweck

Generell gibt es zwei Gründe für die Herstellung eines Laminates:

• Vereinigung verschiedener Werkstoffe, so dass das fertige Laminat die Eigenschaften aller Komponenten in sich vereint, zum Beispiel
  • Fußbodenbeläge , bei denen eine feste und preiswerte Unterlage mit einer optisch ansprechenden Deckschicht (meist Holzimitat) zum Laminatboden verklebt wird;
  • Personalausweise , bei denen eine bedruckte Karte als Informationsträger zwischen zwei schützenden Plastikfolien verleimt ist.
• Kontrollierter Aufbau von Material entsprechend den Festigkeits- oder Qualitätsanforderungen, zum Beispiel
  • bei der Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen , die an höher belasteten Stellen dicker ausgeführt werden, und bei denen die Faserrichtung entsprechend der Lastrichtung gewählt wird;
  • bei der Herstellung von Sperrholz , bei der jede einzelne Holzschicht vor dem Verleimen auf eventuelle Schäden oder Wuchsfehler untersucht werden kann.

Laminat als Bodenbelag

Laminatfußböden imitieren das Aussehen eines hochwertigen Bodenbelages (meist Parkett ), bestehen allerdings aus einer preiswerten Trägerschicht, die mit einer dünnen Dekorschicht verziert und versiegelt wird. Ein solcher Fußboden ist (verglichen zum Beispiel mit Parkett oder Fliesen) sehr preiswert und leicht zu verlegen.

Laminatfußböden sind in verschiedenen Paneelstärken und mit unterschiedlicher Abriebfestigkeit (Nutzungsklasse) erhältlich. Preiswertere Laminate sind relativ dünn, haben ein relativ einfaches Dekor und sind empfindlicher gegen Abrieb und Feuchtigkeit (besonders in den Stoßkanten zwischen zwei Paneelen). Hochwertige Laminate dagegen imitieren mit Strukturprägungen (zur Nachbildung einer gemaserten Holzoberfläche) und V-Fugen zwischen den Paneelen sehr realistisch das Aussehen eines echten Parkettbodens. Aufwändige Oberflächenversiegelungen ermöglichen den Einsatz von Laminat auch auf hochbelasteten Fußböden wie beispielsweise in Diskotheken.

Alle Laminatfußböden haben aber einen Nachteil gemeinsam: bei Beschädigungen oder Verschleiß der Oberfläche lassen sie sich nicht wie ein Massivholzparkett abschleifen, da unter der Dekorschicht sofort das Trägermaterial freigelegt würde.

Laminate aus faserverstärkten Kunststoffen

Laminate aus faserverstärkten Kunststoffen sind feste, leichte und frei gestaltbare Werkstoffe aus in Kunstharz eingebetteten Fasern. Sie werden in der Luftfahrt, im Boots- und Automobilbau und in vielen weiteren Bereichen eingesetzt, in denen hochfeste und leichte Materialien benötigt werden.

Man unterscheidet Laminate nach mehreren Kriterien:

nach ihrem Aufbau

• Volllaminat, also massive Ausführung: Das Bauteil besteht vollständig aus faserverstärktem Kunststoff. Solche Laminate sind relativ schwer, aber unempfindlicher gegen Punktbelastung, und in engen Radien leichter zu fertigen.
• Sandwichlaminat : Zwischen zwei Laminatschichten aus faserverstärktem Kunststoff wird eine Zwischenlage aus beispielsweise Holz, Hartschaum oder Nomexwaben eingelegt. Diese Zwischenschicht macht das Gesamtbauteil deutlich dicker (und damit steifer), wiegt aber deutlich weniger als eine ebenso steife Zwischenschicht aus Volllaminat. Sie sind meist deutlich leichter als Volllaminate, aber durch den weichen Kern empfindlicher gegen Durchstich und Punktbelastung.

nach dem Material der verwendeten Fasern, üblicherweise

• Glasfaserlaminat (GFK): preiswert, leicht verfügbar, in dünnen Lagen transparent. Die Fasern sind unempfindlich gegen UV-Licht.
• Kohlenstofffaserlaminat : sehr leicht und fest, aber teuer. Elektrisch leitend und schlagempfindlich. Bei Verwendung entsprechender Gewebe ergibt sich eine optisch reizvolle Oberfläche (sogenannte Sichtkohle ).
• Kevlarlaminat : relativ unempfindlich gegen Schlag- und Punktbelastung. Vibrationsdämpfend und elektrisch isolierend. Die Fasern sind UV-empfindlich und können Feuchtigkeit aufnehmen.

nach der Ausrichtung der verwendeten Fasern

• Unidirektionales Laminat: die einzelnen Faserschichten laufen jeweils nur in eine Richtung. Dadurch liegen die Fasern sehr gestreckt und können Zugkräfte besonders gut aufnehmen. Die einzelnen Schichten sind üblicherweise in verschiedenen Richtungen ausgerichtet, um Lasten in mehreren Richtungen aufnehmen zu können. Die Festigkeit in jede Richtung ist sehr genau definierbar.
• Gewebelaminat: besteht aus einem Gewebe aus Fasern. Die Fasern werden miteinander verwoben und haben somit Kett- und Schussfäden. Während die Schussfäden gerade verlaufen, sind die Kettfäden durch sie hindurchgewoben. Die Kettfäden können sich unter Last also strecken, daher ist das Laminat in Kettrichtung weniger steif.
• Fasermattenlaminat: die Fasern liegen ungeordnet aufeinander. Da die Fasern nicht gestreckt sind, ist ein solches Laminat weniger steif als die oben genannten.
• Spritz-Laminat: Dieses Material ist eigentlich kein Laminat, weil keine definierten Lagen aufgebracht werden. Stattdessen wird Harz mit einer Sprühpistole in eine Form eingebracht, wobei kurze (maximal einige Zentimeter lange) Faserstücke beigemischt werden. Die kurzen und ungeordneten Fasern und der sehr hohe Harzanteil sorgen für schlechte Festigkeitswerte und große Neigung zu Mikrorissen, die das Material weiter schwächen. Darüber hinaus ist es unmöglich, die aufgebrachte Schichtdicke genau zu kontrollieren. Vorteilhaft ist lediglich die sehr billige Herstellung.

nach dem Material des verwendeten Harzes (als Matrix zur Aufnahme und Fixierung der Fasern), üblicherweise

• Polyesterharz : preiswert und leicht zu verarbeiten. Härtet schnell aus, ist aber relativ spröde und neigt dazu, Mikrorisse zu bilden. Oberflächen aus Polyesterharz sind sehr glatt und glänzend, daher sind sie gut geeignet für dekorative Oberflächen oder den Formenbau.
• Vinylesterharz : hochwertiger, aber auch teurer als Polyester. Weniger spröde.
• Epoxidharz : teuer und relativ aufwändig in der Verarbeitung. Lange Aushärtezeiten ermöglichen lange Bearbeitung, erfordern aber auch viel Zeit. Um hohe Festigkeiten zu erzielen ist oft ein genau definiertes Nachhärten unter erhöhter Temperatur (sogenanntes tempern ) nötig. Sehr elastisch und hochfest, ausgezeichnete Klebeigenschaften.
• Phenolharz : sehr hitzebeständig, daher für Hochtemperaturanwendungen wie Bremsbeläge oder Hitzeschilde geeignet.

HPL (High Pressure Laminate) und CPL (Continuous Pressure Laminate)

Bereits früh nach der Entwicklung der ersten Kunstharze entdeckte man, dass sich diese hervorragend dazu eignen, preiswerte Materialien wie Papier, Pappe oder Textilfasern zu flachen Platten zu pressen, die sich wiederum gut zu dickeren Laminaten verarbeiten ließen. Dazu werden mehrere mit Melamin – und Phenol -Harz getränkte Papiere unter Druck und Temperatur miteinander und mit einer Deckschicht verpresst. Diese Baustoffe sind als HPL (kurz für High Pressure Laminate) bekannt, werden aber auch mit den Markennamen wie Dekodur , Duropal , Resopal , FunderMax oder Sprelacart benannt. Durch die Verwendung hitzebeständiger Harze halten die fertigen Platten auch hohen Temperaturen (z. B. durch Zigarettenglut und heiße Topfböden) kurzzeitig stand, ohne Schaden zu nehmen. Die Oberflächen sind leicht zu pflegen und zu reinigen, lichtbeständig sowie geruchsneutral und unempfindlich gegen Alkohol, organische Lösemittel und Wasser.

HPL ist wegen der Kratzfestigkeit und der Vielfalt, die durch verschiedene bedruckte Papiere erzeugt werden kann, in vielen Produkten des täglichen Lebens verarbeitet. Tischplatten, Türblätter, Möbel und Küchenplatten sind nur einige der häufigen Anwendungen. Wenn es auf eine hohe Stoßfestigkeit nicht ankommt, oder die Beschichtung den Konturen des Materials folgen soll, können Trägerplatten mit einer Direktbeschichtung versehen werden. Dann werden beispielsweise zwei mit Melaminharz imprägnierte Papiere oder ein sogenannter Finishfilm direkt mit dem Trägermaterial verpresst.

Eine als umweltfreundlich vermarktete Variante von HPL sind die am Markt ECO-HPL ^[1] genannten Schichtstoffplatten. Diese werden überwiegend aus Recyclingpapier gepresst und ohne Einsatz künstlicher Phenol – Formaldehyd -Harze hergestellt. ^[2]

CPL-Platten (Continues Pressure Laminate) werden im Durchlauf- oder Endlosverfahren in zweiseitig beheizten Rollenbandpressen in einer Art Endlosplatte verpresst. Der Pressdruck ist geringer als bei HPL-Platten.

In deutschsprachigen Ländern werden diese Laminate auch Dekorative Schichtpressstoffplatten (nach DIN abgekürzt DKS = Dekorativ Kunststoff Schichtpressstoff) oder auch dekorativer Schichtstoff genannt.

Durch die Verwendung spezieller Materialien lässt sich eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Flammeneinwirkungen erreichen. Eine wärmeableitende Schicht, z.B. eine Metallfolie, macht die Platte gegenüber Zigarettenglut beständig, indem die Hitze schnell abgeleitet wird.

Verschiedene Platteneigenschaften, wie Zug-/Biegefestigkeit, Abriebfestigkeit, Kratz- und Fleckenunempfindlichkeit, Verhalten gegenüber Zigarettenglut, heißen Kochtopfböden, kochendem Wasser etc., sind in Prüfnormen geregelt.

Für Postforming-Platten verwendete Papiere und Harze lassen eine nachträgliche Erweichung der Imprägnierung zu, da die Vernetzung der Kunststoffmoleküle zunächst noch nicht abgeschlossen ist. So ist eine Verformung unter Einwirkung von Wärme und Druck möglich, um die Schichtstoffplatte beispielsweise um die abgerundeten Kanten des Trägerwerkstoffes herum zu kleben. ^{[3] [4]}

Holzwerkstoffe

Viele bekannte Holzwerkstoffe sind ebenfalls Laminate, dazu gehören zum Beispiel

• Sperrholz mit seinen Unterarten, wie beispielsweise Multiplex-Platten , Tischlerplatten , sowie als formverleimtes Sperrholz , bei welchem die einzelnen Furnierschichten des Sperrholzes nicht auf einer ebenen Fläche, sondern gleich in der vorgesehenen Form verklebt werden, wodurch relativ komplexe Formen gefertigt werden können.
• Kaltverleimtes Formschichtholz besteht ähnlich wie formverleimtes Sperrholz aus vielen, bei Raumtemperatur verklebten Furnierschichten. Hier läuft allerdings die Maserung in allen Schichten parallel, so dass das geschaffene Formteil ähnliche Eigenschaften hat wie Massivholz. Im Gegensatz zum Sperrholz wird hier auf das Sperren (Verdrehen der Schichten zueinander) meist aus optischen Gründen verzichtet.
• Arbeitsplatten und Möbelfronten, bei denen eine Spanplatte oder MDF -Platte mit Furnier oder einer schützenden Kunststoff-Dekorschicht (HPL, Melamin oder RTF/Rigid Thermal Foil) verleimt wird.
• OSB-Platten (auch Grobspanplatten genannt) sind streng genommen nicht als Laminate zu bezeichnen, da sie nicht aus definierten Schichten (lat.: laminae) aufgebaut sind.

Laminierte Stähle

Damaszenerstahl besteht aus mehreren miteinander verschmiedeten Stahllagen, so dass im fertigen Produkt ein Muster durch die verwendeten Stahlsorten entsteht. Da auch hier mehrere Schichten miteinander verbunden werden, spricht man auch von laminiertem Stahl.

Versiegelung von Druckerzeugnissen

In diesem Zusammenhang bezeichnet Laminieren das Verschweißen von Dokumenten, Fotos oder ähnlichen Druckerzeugnissen zwischen zwei transparenten Kunststofffolien (Polyesterfolien). Dadurch wird normales Papier vor Nässe, Knicken und Beschädigungen geschützt, außerdem werden Manipulationen erschwert und Beschriftungen lassen sich bei Bedarf leicht wieder entfernen. Die Laminierfolien werden meist als sogenannte Laminiertaschen oder im Dienstleistungssektor als Rollen, die über große Laminiermaschinen verarbeitet werden, vertrieben. Die Laminiertaschen sind mittig gefalzt, wodurch Dokumente leichter gerade ausgerichtet werden können. Es gibt verschiedene Dicken von Laminierfolien. Die Angaben sind gewöhnlich in Mikrometer (oft als µ , Mic, Mi oder Mü bezeichnet) angegeben und beziehen sich auf eine Schichtdicke der Folie. Bei einer Angabe von beispielsweise 80 Mic beträgt die Dicke eines laminierten Dokumentes 160 Mikrometer zuzüglich der Dicke des Papiers. Man unterscheidet zwei Verarbeitungsarten:

• Heißlaminieren: Hierbei wird das Papier in die Folie eingelegt und in einem Laminiergerät über eine heiße Rolle geführt, die beide Kunststofflagen bei etwa 60 bis 120 °C miteinander durch Hitze und Druck verschmolzen.

• Kaltlaminieren: Hierbei befindet sich in der Folientasche ein Klebstoff, der bereits durch Druck miteinander verklebt. Kaltlamination kann daher auch ohne besonderes Gerät von Hand vorgenommen werden.

Sonstige Verwendung des Begriffs „Laminat“

• einseitige Schutzlaminierung von Druckwerken mit Klebefolien, meist im Außenbereich für Infotafeln und Ähnliches zum Schutz vor Witterung, UV-Licht oder Vandalismus wie Graffiti .
• Laminatsegel aus hochfesten Fasern, die von beidseitigen Folien oder Gewebelagen fixiert und geschützt werden.
• Textillaminate , bei denen eine wasserdampfdurchlässige, atmungsaktive Membranschicht mit Decklagen verklebt wird, um die Membran vor Beschädigungen zu schützen.