glasfiberarmerad plast

Glasfiberförstärkt plast , ofta även korta glasfiberförstärkt plast ( GFK ) ( engelska GFRP - glasfiberförstärkt plast ), är en fiber-plast komposit tillverkad av en plast och glasfibrer . Både härdplaster (t.ex. polyesterharts [UP] eller epoxiharts ) och termoplaster (t.ex. polyamid ) kan användas som grund.

Kontinuerliga glasfibrer tillverkades först industriellt i USA 1935 som armeringsfibrer. Massproduktion utvecklades på 1930 -talet av Games Slayter (Owens Corning) och andra - då användes materialet främst för att isolera hus. Det första flygplanet av GRP var Fs 24 Phönix från Akaflieg Stuttgart från 1957.

GRP är också allmänt känt som glasfiber . Ordet glasfiber är en anglicism som bildades av glasfiber ( AE ) eller glasfiber ( BE ), det engelska ordet för glasfiber. I den icke-specialiserade världen talar de ofta bara om fibrer när de pratar om GRP eller kolfiberförstärkt plast (CFRP). Men den fiberförstärkta plasten är alltid avsedd, för utan plastmatrisen som ger form och yta skulle komponenterna inte kunna produceras alls.

Egenskaper och tillämpningsområden

egenskaper

Fiber typ: E- glasfiber
Matrix Typ: epoxiharts
fibervolymfraktion 60%
All data är karakteristiska
genomsnittsvärden

Grundläggande elasticitetskvantiteter
44 500 N / mm²
13 000 N / mm²
5600 N / mm²
5 100 N / mm²
0,25
densitet
2,0 g / cm³
Grundstyrka
1000 N / mm²
900 N / mm²
50 N / mm²
120 N / mm²
70 N / mm²
Värmeutvidgningskoefficient
7 · 10 −6 1 / K
27 · 10 −6 1 / K
GRP -brytning i SEM i stereoskopisk representation, förstoring 50 × (baserat på mediumformat negativt )
GRP -brytning i SEM i stereoskopisk representation, förstoring 200 × (baserat på mediumformat negativt)
GRP -brytning i SEM i stereoskopisk representation, förstoring 500 × (baserat på mediumformat negativt)
GRP -brytning i SEM i stereoskopisk representation, förstoring 1000 × (baserat på mediumformat negativt)
Glasfiberkopia av en gammal romersk staty i Santa Giulia -museet i Brescia

Glasfiberarmerad plast är en kostnadseffektiv, men ändå mycket högkvalitativ fiberplastkomposit . I mekaniskt mycket stressade applikationer finns glasfiberarmerad plast uteslutande som kontinuerliga fibrer i tyger eller i UD -band.

Jämfört med fiber-plastkompositer tillverkade av andra förstärkande fibrer, har den glasfiberarmerade plasten i kombination med en lämplig plastmatris hög förlängning vid brott, hög elastisk energiabsorbering, men en relativt låg elasticitetsmodul . Även i fibrernas riktning är det under aluminiumens. Den är därför inte lämplig för komponenter med höga styvhetskrav, men är bra för bladfjädrar och liknande komponenter.

Glasfiberarmerad plast har utmärkt korrosionsbeteende även i en aggressiv miljö. Detta gör det till ett lämpligt material för tankar i anläggningskonstruktion eller för båtskrov. Eftersom dessa skrov också är icke-magnetiska , användes materialet för att bygga gruvsvepare redan 1966 .

Den högre än den för kolfiberförstärkt plast ligger densitet beaktas i dessa applikationer.

Med en lämplig matris har glasfiberarmerad plast en god elektrisk isoleringseffekt, vilket gör den till ett mycket användbart material inom elektroteknik. Speciellt isolatorer som måste överföra höga mekaniska belastningar är gjorda av glasfiberarmerad plast. Kopplingsskåp för utomhusbruk är ofta tillverkade av GRP på grund av materialets hållbarhet och stabilitet.

Marknadsläge

År 2015 producerades cirka 1 069 000 ton GRP i Europa. Den viktigaste kunden var transportindustrin med 35% av totalen, följt av byggindustrin (inklusive för rotorblad för vindkraftverk) och elektronik- och sportutrustningsindustrin med 30%.

Under 2014 bearbetades följande mängder glasfiberarmerad plast i Europa:

  • Behållare och rör, främst i filamentlindningen och centrifugalprocessen: 145e6 kg
  • GMT och LFT (se halvfabrikat med fibermatris ): 121e6 kg
  • Kontinuerliga processer som t.ex. B. Pultrusion : 132e6 kg
  • RTM -förfarande: 132e6 kg
  • Tryck på SMC och BMC : 264e6 kg
  • Öppna formmetoder som t.ex. B. Handlaminering eller fibersprutning: 232e6 kg
  • andra procedurer: 17e6 kg

Totalt 1043 kt glasfiberarmerad plast bearbetades i Europa 2014.

sorterar

Några typiska typer av glasfiberarmerad plast är:

EN 60893-3 NEMA LI 1-1998 Mil
Epoxiharts laminat EP GC 202 FR-4 MIL-I-24768/27 (GEE-F)
Epoxiharts laminat EP GC 204 FR-5 MIL-I-24768/28 (GEB-F)
Epoxiharts laminat EP GC 201 G-10 MIL-I-24768/2 (GEE)
Epoxiharts laminat EP GC 203 G-11 MIL-I-24768/3 (GEB)
Melaminharts laminat MF GC 201 G-5 MIL-I-24768/8 (GMG)
Melaminharts laminat MF GC 201 G-9 MIL-I-24768/1 (GME)
Fenol -formaldehydharts - laminat PF GC 301 G-3 MIL-I-24768/18 (GPG)
Polyesterharts laminat UP GM 201 GPO-1 MIL-I-24768/4 (GPO-N-1)
Polyesterharts laminat UP GM 202 GPO-2 MIL-I-24768/5 (GPO-N-2)
Polyesterharts laminat UP GM 203 GPO-3 MIL-I-24768/6 (GPO-N-3)
Polyesterharts laminat GPO-1P MIL-I-24768/31 (GPO-N-1P)
Polyesterharts laminat GPO-2P MIL-I-24768/32 (GPO-N-2P)
Polyesterharts laminat GPO-3P MIL-I-24768/33 (GPO-N-3P)
PTFE -laminat MIL-I-24768/7 (GTE)
Silikonharts laminat SI GC 201 G-7 MIL-I-24768/17 (GSG)

Typiska komponenter

Korta och långa fiberförstärkta komponenter

Kortfiberförstärkta komponenter används huvudsakligen som beklädnad eller tillverkas på grund av deras goda formbarhet och stora designfrihet. Komponenter förstärkta med korta fibrer har vanligtvis ett kvasi-isotropt beteende, eftersom de korta fibrerna är slumpmässigt fördelade. En svagt uttalad ortotropi kan uppstå under formsprutning av kortfiberarmerad termoplast. Fibrerna är orienterade längs flödeslinjerna. Tillsatsen av korta glasfibrer till termoplast förbättrar deras styvhet, hållfasthet och i synnerhet deras beteende vid höga temperaturer. Den kryp av kortfiberarmerade termoplaster är mindre än den hos basmaterialet.

Kontinuerliga fiberförstärkta komponenter

Kontinuerliga fiberförstärkta komponenter tillverkas med definierade materialegenskaper. De används allt oftare i lätt konstruktion .

Duroplast används vanligtvis som matris . Till exempel har ett kompositmaterial av vävda glasfibermattor och polyesterharts blivit känt under termen glasfiber .

Applikationer (urval)

  • Armering i betongkonstruktion
  • Bladfjädrar
  • Duschkar och badkar
  • Fordonsdelar (t.ex. kåpor, skärmar)
  • Mantlar och ombyggnader
  • Små gjutna delar
  • Klättringshjälpmedel för grönare fasader med klätterväxter
  • Profiler och förstärkningar
  • Rör
  • Rotorblad för vindkraftverk och helikoptrar
  • Flygkroppar och vingar av segelflygplan eller högpresterande flygplan
  • Skrov av båtar och yachter
  • Fordonsfästen i bilracing
  • Lekplatser / rutschbanor
  • Batonger och fiolbågar
  • Beklädnad och fasader
  • Lemmar för armborst
  • Fiskekomponenter
  • Fäste för spårvagnslinjer
  • Hangar och industridörrar
  • Tryckta kretskort
  • Kylartorn
  • Skyddskåpa för UHF -sändande antenner
  • Tankar för livsmedels- och kemisk industri
  • Tillverkning av skulpturer

Problem med tillverkning och bearbetning

Vid användning av polyesterhartser frigörs styrenångor. Dessa irriterar slemhinnorna och luftvägarna. Därför föreskriver GefStoffV en maximal gräns för exponering arbetsplatsen (AGW) på 86 mg / m³. I vissa koncentrationer kan till och med uppstå en explosiv blandning . Under den fortsatta bearbetningen av GRP -komponenter (slipning, skärning, sågning) uppstår fina dammar och flisar med glasfibrer och klibbiga dammar i betydande mängder. Dessa påverkar människors hälsa och funktionerna hos maskiner och system. Installationen av effektiva utsugnings- och filtersystem är nödvändig för att arbetssäkerhetsbestämmelserna ska kunna följas och ekonomisk effektivitet kan garanteras på lång sikt .

Avfallshantering / återvinning

GRP kan läggas till cementproduktionen som ett ersättningsbränsle, där plastkomponenten levererar energi och glaskomponenten blir en del av cementråvaran. Neocomp GmbH har utvecklat denna process och använder den för närvarande (från september 2019).

Se även

webb-länkar

Commons : Glasfiberförstärkt plast  - Samling av bilder, videor och ljudfiler

litteratur

Individuella bevis

  1. H. Schürmann: Konstruktion med fiberplastkompositer. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-40283-1 .
  2. AVK - Industriföreningen för armerad plast e. V. (red.): Handbok fiberkompositplast. Vieweg + Teubner, 2010, ISBN 978-3-8348-0881-3 .
  3. Ю.В.Апальков: Корабли ВМФ СССР. Том IV - Десантные и минно -тральные корабли. Sankt Petersburg 2007, ISBN 978-5-8172-0135-2 , s. 111 och följande
  4. ↑ Alternativ för återvinning av rotorblad från vindkraftverk på land (PDF)  ( sidan är inte längre tillgänglig , sök i webbarkivInfo: Länken markerades automatiskt som defekt. Kontrollera länken enligt instruktionerna och ta sedan bort detta meddelande. Bakgrundspapper från German Wind Energy Association ; öppnade den 4 februari 2018.@1@ 2Mall: Dead Link / www.wind-energie.de  
  5. Elmar Witten, Thomas Kraus, Michael Kühnel: Composites Market Report 2015. (PDF; 1,3 MB) I: avk-tv.de. AVK - Industriföreningen för förstärkt plast , 21 september 2015, öppnade den 11 april 2016 .
  6. Volker Türschmann, Christian Jakschik, Hans -Jürgen Rothe: Problemlösningar vid tillverkning av kornämnen - Ämne: Ren luft vid tillverkning av glasfiberarmerade plastdelar (GRP). (PDF) ( Inte längre tillgänglig online.) I: ult.de. ULT AG, mars 2011, arkiverat från originalet den 13 augusti 2012 ; Hämtad 11 april 2016 .
  7. Svar på den muntliga frågan: Hur förfogar man över ett vindkraftverk? Niedersachseninstitutet för miljö, energi, byggnad och klimatskydd, 15 juni 2017, öppnade den 23 september 2019.
  8. Simon Schomäcker: Återvinning av glasfiberplast: Vindkraftverk blir vägytor . Deutschlandfunk , 10 februari 2017; öppnade den 23 september 2019