Laminat


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.

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) 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.

Inhaltsverzeichnis

Laminat als Bodenbelag

Nahaufnahme eines Laminat-Fußbodens mit Strukturoberfläche und längsseitiger Fase (V-Fuge)

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)

Flug durch einen µCT-Bildstapel einer Stricknadel aus laminierten Holzscheiben. Die Schichten werden durch die unterschiedlichen Richtungsverläufe der Gefäße sichtbar. Die Auflösung der Abbildung liegt bei circa 12 µm/Pixel.

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 Formica, Resopal 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 eher eine schöne Oberfläche und weniger widerstandsfähige Beschichtungen im Vordergrund stehen, werden die Trägerplatten mit einer Direktbeschichtung verwendet (zwei mit Melaminharz imprägnierte Papiere oder ein sogenannter Finishfilm werden direkt mit dem Trägermaterial verpresst).

Holzwerkstoffe

Viele bekannte Holzwerkstoffe sind ebenfalls Laminate, dazu gehören zum Beispiel

  • Sperrholz mit seinen Unterarten wie beispielsweise Multiplex-Platten.
  • Arbeitsplatten und Möbelfronten, bei denen eine Spanplatte mit einer schützenden Kunststoff-Dekorschicht verleimt wird.
  • formverleimtes Sperrholz, hier werden die einzelnen Furnierschichten des Sperrholzes nicht auf einer ebenen Fläche, sondern gleich in der vorgesehenen Form verklebt. Dadurch kann man relativ komplexe Formen aus Holz fertigen.
  • Kaltverleimtes Formschichtholz, das ähnlich wie formverleimtes Sperrholz aus vielen, bei Raumtemperatur verklebten Holzschichten besteht. Hier läuft allerdings die Maserung in allen Schichten parallel, so dass das geschaffene Formteil ähnliche Eigenschaften hat wie ein Stück Massivholz, das in die gleiche Form gewachsen ist. Auf das Sperren (Verdrehen der Schichten zueinander) wird meist aus optischen Gründen verzichtet.
  • 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

Eine Klinge aus laminiertem Damaszenerstahl

Damaszenerstahl besteht aus mehreren miteinander verschmiedeten Stahllagen, so dass das fertige Produkt die Eigenschaften aller verwendeten Stahlsorten miteinander vereint (zum Beispiel durch die Vereinigung sehr harter aber spröder Sorten mit weichen aber zähen Stählen). Da auch hier mehrere Schichten miteinander verbunden werden, spricht man auch von laminiertem Stahl.

Versiegelung von Druckerzeugnissen

Der bis 2010 ausgegebene deutsche Personalausweis ist in eine Kunststofffolie eingeschweißt.

In diesem Zusammenhang bezeichnet Laminieren das Verschweißen von Dokumenten, Fotos oder ähnlichen Druckerzeugnissen zwischen zwei transparenten Kunststofffolien. 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 vertrieben. Diese 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 bezeichnet) angegeben und beziehen sich auf eine „Hälfte“ 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 80 °C miteinander verschmilzt. Außerdem verbindet sich der bei Zimmertemperatur feste Klebstoff der Folientasche mit dem zu verschweißenden Dokument.
  • 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“

Laminatsegel. Zu erkennen sind die Fasern aus Kevlar (gelb) und Kohlenstofffaser (schwarz), die zwischen zwei dünnen Folien verklebt sind.
  • 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.



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