glassfiberarmert plast

Glassfiberarmert plast , ofte også korte glassfiberarmerte plast ( GFK ) ( engelsk GFRP - glassfiberarmert plast ), er en fiber-plastkompositt laget av en plast og glassfibre . Både termohærdende plast (f.eks. Polyesterharpiks [UP] eller epoksyharpiks ) og termoplast (f.eks. Polyamid ) kan legges til grunn.

Kontinuerlige glassfibre ble først produsert industrielt i USA i 1935 som armeringsfibre. Masseproduksjon ble utviklet på 1930-tallet av Games Slayter (Owens Corning) og andre - på den tiden ble materialet hovedsakelig brukt til å isolere hus. Det første flyet laget av GRP var Fs 24 Phönix fra Akaflieg Stuttgart fra 1957.

GRP er også kjent som glassfiber . Ordet glassfiber er en anglisisme som ble dannet av glassfiber ( AE ) eller glassfiber ( BE ), det engelske ordet for glassfiber. I den ikke-spesialiserte verden snakker de ofte bare om fibre når de snakker om GRP eller karbonfiberarmert plast (CFRP). Imidlertid er alltid fiberforsterket plast ment, for uten plastmatrisen som gir form og overflate, ville ikke komponentene i det hele tatt være produserbare.

Egenskaper og bruksområder

eiendommer

Fibertype : E- glassfiber
Matrixtype: epoksyharpiks
Fibervolumfraksjon 60%
Alle data er karakteristiske
gjennomsnittsverdier

Grunnleggende elastisitetsmengder
44.500 N / mm²
13.000 N / mm²
5600 N / mm²
5 100 N / mm²
0,25
tetthet
2,0 g / cm3
Grunnleggende styrke
1000 N / mm²
900 N / mm²
50 N / mm²
120 N / mm²
70 N / mm²
Koeffisient for termisk utvidelse
7 · 10 −6 1 / K
27 · 10 −6 1 / K
GRP-brudd i SEM i stereoskopisk fremstilling, forstørrelse 50 × (basert på negativt mediumformat )
GRP-brudd i SEM i stereoskopisk representasjon, forstørrelse 200 × (basert på middels format negativt)
GRP-brudd i SEM i stereoskopisk representasjon, forstørrelse 500 × (basert på negativt mediumformat)
GRP-brudd i SEM i stereoskopisk fremstilling, forstørrelse 1000 × (basert på negativt mediumformat)
Glassfiberkopi av en gammel romersk statue i Santa Giulia-museet i Brescia

Glassfiberarmert plast er en kostnadseffektiv, men veldig høy kvalitet fiberplastkompositt . I applikasjoner som er utsatt for høye mekaniske belastninger , finnes glassfiberarmert plast utelukkende som kontinuerlige fibre i tekstiler eller i UD- bånd.

Sammenlignet med fiberplastkompositter laget av andre forsterkende fibre, har glassfiberarmert plast kombinert med en passende plastmatrise høy forlengelse ved brudd, høy elastisk energiabsorpsjon, men en relativt lav elastisitetsmodul . Selv i retning av fibrene er den under aluminiums. Det er derfor ikke egnet for komponenter med høye stivhetskrav, men er bra for bladfjærer og lignende komponenter.

Glassfiberarmert plast har utmerket korrosjonsadferd, selv i et aggressivt miljø. Dette gjør det til et egnet materiale for tanker i anleggskonstruksjon eller for båtskrog. Siden disse skrogene også er ikke-magnetiske , ble materialet brukt til å bygge minesveipere så tidlig som i 1966 .

Den høyere enn den for karbonfiberarmert plastlig tetthet blir tatt med i disse applikasjonene.

Med en passende matrise har glassfiberarmert plast en god elektrisk isolasjonseffekt, noe som gjør det til et veldig nyttig materiale innen elektroteknikk. Spesielt isolatorer som må overføre høye mekaniske belastninger er laget av glassfiberarmert plast. Bryterskap for utendørs bruk er ofte laget av GRP på grunn av materialets holdbarhet og stabilitet.

Markedssituasjon

I 2015 ble det produsert rundt 1.069.000 tonn GRP i Europa. Den viktigste kunden var transportindustrien med 35% av totalen, etterfulgt av byggebransjen (inkludert for rotorblad for vindturbiner) og elektronikk- og sportsutstyrsindustrien med 30%.

I 2014 ble følgende mengder glassfiberarmert plast behandlet i Europa:

  • Beholdere og rør, hovedsakelig i filamentviklingen og sentrifugalprosessen: 145e6 kg
  • GMT og LFT (se halvfabrikata av fibermatrise ): 121e6 kg
  • Kontinuerlige prosesser som B. Pultrusion : 132e6 kg
  • RTM- prosedyre: 132e6 kg
  • Trykk på SMC og BMC : 264e6 kg
  • Åpne skjemametoder som B. Håndlaminering eller sprøyting av fiber: 232e6 kg
  • andre prosedyrer: 17e6 kg

Totalt 1043 kt glassfiberarmert plast ble behandlet i Europa i 2014.

sorterer

Noen typiske typer glassfiberarmert plast er:

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

Typiske komponenter

Kort og lang fiberarmerte komponenter

Kortfiberarmerte komponenter brukes hovedsakelig som kledning eller produseres på grunn av god smidighet og stor designfrihet. Komponenter forsterket med korte fibre har vanligvis en kvasi-isotrop oppførsel, siden de korte fibrene er tilfeldig fordelt. En svakt uttalt ortotropi kan oppstå under sprøytestøping av kortfiberarmert termoplast. Fibrene er orientert langs strømningslinjene. Tilsetningen av korte glassfibre til termoplast forbedrer deres stivhet, styrke og spesielt deres oppførsel ved høye temperaturer. Den kryping av kortfiberarmert termoplast er mindre enn den for basismaterialet.

Kontinuerlige fiberarmerte komponenter

Kontinuerlige fiberarmerte komponenter produseres med definerte materialegenskaper. De blir brukt oftere og oftere i lett konstruksjon .

Duroplastics brukes vanligvis som matrise . For eksempel har et komposittmateriale laget av vevde glassfibermatter og polyesterharpiks blitt kjent under betegnelsen glassfiber .

Søknader (utvalg)

  • Armering i betongkonstruksjon
  • Bladfjærer
  • Dusjkar og badekar
  • Bildeler (f.eks. Hetter, fendere)
  • Ermer og konvolutter
  • Små støpte deler
  • Klatrehjelpemidler for grønne fasader med klatreplanter
  • Profiler og forsterkninger
  • Rør
  • Rotorblad for vindturbiner og helikoptre
  • Flykropper og vinger av seilfly eller høyytelsesdrevne fly
  • Skrog av båter og yachter
  • Bilmesser i bilracing
  • Lekeplass lysbilder / sklier
  • Batons og fiolinbuer
  • Kledning og fasader
  • Lemmer for armbrøst
  • Fiske komponenter
  • Brakett for overliggende trikkelinjer
  • Hangar og industrielle dører
  • Kretskort
  • Kjøletårn
  • Beskyttelsesdeksel for UHF-sendende antenner
  • Tanker for næringsmiddel- og kjemisk industri
  • Produksjon av skulpturer

Produksjons- og prosesseringsproblemer

Ved bruk av polyesterharpiks frigjøres styrendamp. Disse irriterer slimhinnene og luftveiene. Derfor foreskriver GefStoffV en maksimal yrkeseksponeringsgrense (AGW) på 86 mg / m³. I visse konsentrasjoner kan det til og med oppstå en eksplosiv blanding . Under videre bearbeiding av GRP-komponenter (sliping, skjæring, saging) oppstår det fin støv og flis med glassholdige filamenter samt klebrig støv i betydelige mengder. Disse påvirker menneskers helse og funksjonaliteten til maskiner og systemer. Installasjon av effektive avtrekks- og filtersystemer er nødvendig slik at arbeidsforskrifter kan overholdes og økonomisk effektivitet kan garanteres på lang sikt .

Avhending / gjenvinning

GRP kan tilsettes sementproduksjon som et erstatningsbrensel, med plastkomponenten som tilfører energi og glasskomponenten blir en del av sementråmaterialet. Neocomp GmbH har utviklet denne prosessen og bruker den for øyeblikket (fra september 2019).

Se også

weblenker

Commons : Glassfiberforsterket plast  - Samling av bilder, videoer og lydfiler

litteratur

  • Detlef Jens: De klassiske yachtene. Volum 2: Plastrevolusjonen. Koehlers Verlagsgesellschaft, Hamburg 2007, ISBN 978-3-7822-0945-8 .
  • Volker Türschmann: Uten støv og uten styrendamp . I: Plastverarbeiter Online. Hüthig GmbH, 26. mai 2011, åpnet 11. april 2016 .

Individuelle bevis

  1. H. Schürmann: Konstruksjon med fiberplastkompositter. Springer, 2005. ISBN 978-3-540-40283-1 .
  2. AVK - Industriforening for forsterket plast e. V. (red.): Håndbok fiber kompositt plast. Vieweg + Teubner, 2010. ISBN 978-3-8348-0881-3 .
  3. Ю.В.Апальков: Корабли ВМФ СССР. TOM IV - Десантные и минно-тральные корабли. St. Petersburg 2007, ISBN 978-5-8172-0135-2 , s. 111 og etterfølgende
  4. ↑ Alternativer for resirkulering av rotorblader fra vindmøller på land (PDF)  ( siden er ikke lenger tilgjengelig , søk i webarkiverInfo: Linken ble automatisk merket som defekt. Sjekk lenken i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne meldingen. Bakgrunn fra den tyske vindenergiforeningen ; åpnet 4. februar 2018.@1@ 2Mal: 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 - Industriforening for forsterket plast , 21. september 2015, åpnet 11. april 2016 .
  6. Volker Türschmann, Christian Jakschik, Hans-Jürgen Rothe: Problemløsninger i GRP-produksjon - Tema: Ren luft ved fremstilling av glassfiberarmerte plastdeler (GRP). (PDF) (Ikke lenger tilgjengelig online.) I: ult.de. ULT AG, mars 2011, arkivert fra originalen 13. august 2012 ; Hentet 11. april 2016 .
  7. Svar på det muntlige spørsmålet: Hvordan avhender du en vindturbin? Niedersachsen institutt for miljø, energi, bygning og klimabeskyttelse, 15. juni 2017, åpnet 23. september 2019.
  8. Simon Schomäcker: Resirkulering av glassfiberplast: Vindturbiner blir veidekke . Deutschlandfunk , 10. februar 2017; åpnet 23. september 2019