üvegszállal erősített műanyag

Üvegszál erősítésű műanyag , gyakran rövid üveg erősítésű műanyag ( GFK ) ( angol GFRP - üvegszál-erősítésű műanyag ), egy szál műanyag kompozit készült műanyag és üvegszál . Mind a hőre keményedő műanyagok (pl. Poliésztergyanta [UP] vagy epoxigyanta ), mind a hőre lágyuló műanyagok (például poliamid ) használhatók alapul.

A folytonos üvegszálakat először 1935 -ben állították elő iparilag az USA -ban megerősítő szálakként. A tömeggyártást az 1930 -as években fejlesztették ki a Games Slayter (Owens Corning) és mások - ekkor az anyagot főként házak szigetelésére használták. Az első GRP -ből készült repülőgép az Fs 24 Phönix volt az Akaflieg Stuttgartból 1957 -ből .

A GRP köznyelvben üvegszál néven is ismert . Az üvegszál szó egy anglicizmus , amelyet üvegszálból ( AE ) vagy üvegszálból ( BE ), az üvegszál angol szavából alakítottak ki . A nem szakosodott világban gyakran csak akkor beszélnek szálakról, amikor GRP-ről vagy szénszálerősítésű műanyagról (CFRP) beszélnek . A szálerősítésű műanyagokra azonban mindig gondolni kell, mert a formát és felületet adó műanyag mátrix nélkül az alkatrészek egyáltalán nem lennének előállíthatók.

Tulajdonságok és alkalmazási területek

tulajdonságait
Szál típusa: E- üvegszál Mátrix típusa: epoxigyanta Szálas térfogat frakció 60% Minden adat jellemző átlagos érték
Alapvető rugalmassági mennyiségek
${\ displaystyle E _ {\ |}}$	44.500 N / mm²
${\ displaystyle E _ {\ perp}}$	13.000 N / mm²
${\ displaystyle G _ {\ perp \ |}}$	5 600 N / mm²
${\ displaystyle G _ {\ perp \ perp}}$	5 100 N / mm²
${\ displaystyle \ nu _ {\ | \ perp}}$	0,25
sűrűség
${\ displaystyle \ rho}$	2,0 g / cm³
Alapvető erő
${\ displaystyle R _ {\ |} ^ {+}}$	1000 N / mm²
${\ displaystyle R _ {\ |} ^ {-}}$	900 N / mm²
${\ displaystyle R _ {\ perp} ^ {+}}$	50 N / mm²
${\ displaystyle R _ {\ perp} ^ {-}}$	120 N / mm²
${\ displaystyle R _ {\ perp \ |}}$	70 N / mm²
Hőtágulási együttható
${\ displaystyle \ alpha _ {\ |}}$	7 · 10 −6 1 / K
${\ displaystyle \ alpha _ {\ perp}}$	27 · 10 −6 1 / K

GRP törés a SEM -ben sztereoszkópikus megjelenítésben, 50 × -es nagyítás ( közepes formátumú negatív alapján )

GRP törés a SEM -ben sztereoszkópikus ábrázolásban, 200 × nagyítás (közepes formátumú negatív alapján)

GRP törés a SEM -ben sztereoszkópikus megjelenítésben, 500 × nagyítás (közepes formátumú negatív alapján)

GRP törés a SEM -ben sztereoszkópikus ábrázolásban, 1000 × nagyítás (közepes formátumú negatív alapján)

Ősi római szobor üvegszálas másolata a bresciai Santa Giulia Múzeumban

Az üvegszállal megerősített műanyagok költséghatékony, ugyanakkor nagyon jó minőségű szál-műanyag kompozitok . Azokban az alkalmazásokban, amelyek nagy mechanikai terhelésnek vannak kitéve, az üvegszállal megerősített műanyag kizárólag szövetekben vagy UD szalagokban található szálként .

Más erősítő szálakból készült szál-műanyag kompozitokhoz képest az üvegszállal megerősített műanyag megfelelő műanyag mátrixszal kombinálva nagy szakadási nyúlással, nagy elasztikus energiaelnyeléssel, de viszonylag alacsony rugalmassági modulussal rendelkezik . Még a szálak irányában is alatta van az alumíniuménak. Ezért nem alkalmas nagy merevségű követelményeknek megfelelő alkatrészekhez, de laprugókhoz és hasonló alkatrészekhez jó.

Az üvegszállal megerősített műanyag kiváló korróziós viselkedést mutat még agresszív környezetben is. Így alkalmas anyag az üzemépítésben lévő tartályokhoz vagy csónakhéjakhoz. Mivel ezek a hajótestek szintén nem mágnesesek , az anyagot már 1966-ban aknavető építésére használták .

A magasabb, mint a szénszálas erősítésű műanyag fekvő sűrűségét vesszük ezekben az alkalmazásokban figyelembe.

Megfelelő mátrix mellett az üvegszállal megerősített műanyag jó elektromos szigetelő hatással rendelkezik, ami nagyon hasznos anyaggá teszi az elektrotechnikában. Különösen a nagy mechanikai terhelést átvivő szigetelők készülnek üvegszállal megerősített műanyagból. A kültéri használatra szánt kapcsolószekrények gyakran GRP -ből készülnek az anyag tartóssága és stabilitása miatt.

Piaci helyzet

2015 -ben körülbelül 1 069 000 tonna GRP -t állítottak elő Európában. A legfontosabb vevő a szállítóipar volt a teljes 35% -kal, ezt követte az építőipar (beleértve a szélturbinák rotorlapátjait is), valamint az elektronikai és sportfelszerelési ipar 30% -kal.

2014 -ben a következő mennyiségű üvegszállal megerősített műanyagot dolgoztak fel Európában:

• Tartályok és csövek, főleg az izzószál tekercselés és centrifugális eljárás során: 145e⁶ kg
• GMT és LFT (lásd szálmátrix félkész termékek ): 121e⁶ kg
• Folyamatos folyamatok, mint pl B. Pultrúzió : 132e⁶ kg
• RTM eljárás: 132e⁶ kg
• Az SMC és a BMC megnyomása : 264e⁶ kg
• Nyílt űrlapmódszerek, mint pl B. Kézi laminálás vagy szálas permetezés: 232e⁶ kg
• egyéb eljárások: 17e⁶ kg

2014 -ben Európában összesen 1043 kt üvegszállal megerősített műanyagot dolgoztak fel.

fajta

Az üvegszállal megerősített műanyagok néhány tipikus típusa:

Tipikus alkatrészek

Rövid és hosszú szál erősítésű alkatrészek

A rövid szálerősítésű alkatrészeket főként burkolatként használják, vagy jó képlékenységük és nagy tervezési szabadságuk miatt gyártják. A rövid szálakkal megerősített alkatrészek általában kvázi izotróp viselkedést mutatnak, mivel a rövid szálak véletlenszerűen oszlanak el. A rövid szál erősítésű hőre lágyuló műanyagok fröccsöntése során gyengén kifejezett ortotrópia léphet fel . A szálak az áramlási vonalak mentén orientáltak. A rövid üvegszálak hozzáadása a hőre lágyuló műanyagokhoz javítja azok merevségét, szilárdságát és különösen magas hőmérsékleten való viselkedését. A kúszás rövid szálerősítésű , hőre lágyuló műanyagok kisebb, mint az alapanyag.

Folyamatos szál erősítésű alkatrészek

A folyamatos szálerősítésű alkatrészeket meghatározott anyagtulajdonságokkal gyártják. Egyre gyakrabban használják őket a könnyűszerkezetes építésben .

• GRP készült szövet vagy bélésvásznakból
• GRP előfonásokból vagy egyirányú szövetekből / szálakból (szálhúzó eljárással gyártva )
• Vegyes formák a fent említett típusokból

Duroplasztikus műanyagok vannak általában használják , mint a mátrix . Például egy üvegszálas szőnyegből és poliészter gyantából készült kompozit anyag vált ismertté üvegszál néven .

Alkalmazások (kiválasztás)

• Megerősítés a betonépítésben
• Levélrugók
• Zuhanytálcák és kádak
• Járműalkatrészek (pl. Motorháztetők, sárvédők)
• Hüvelyek és átalakítások
• Kis öntött alkatrészek
• Hegymászó segédeszközök homlokzatok zöldítésére mászónövényekkel
• Profilok és megerősítések
• Cső
• Rotorlapátok szélturbinákhoz és helikopterekhez
• Vitorlázórepülők vagy nagyteljesítményű hajtóműves repülőgépek törzsei és szárnyai
• Csónakok és jachtok
• Járműburkolatok az autóversenyzésben
• Játszótéri diák / diák
• Botok és hegedű íjak
• Burkolatok és homlokzatok
• Végtagok számszeríjhoz
• Halászati ​​összetevők
• Konzol a villamospálya felsővezetékeihez
• Hangár és ipari ajtók
• Nyomtatott áramkörök
• Hűtő tornyok
• Védőburkolat UHF adó antennákhoz
• Tartályok az élelmiszer- és vegyipar számára
• Szobrok gyártása

Gyártási és feldolgozási problémák

Poliészter gyanták használatakor sztirol gőzök szabadulnak fel. Ezek irritálják a nyálkahártyát és a légutakat. Ezért a GefStoffV 86 mg / m³ maximális munkahelyi expozíciós határértéket (AGW) ír elő . Bizonyos koncentrációkban akár robbanásveszélyes keverék is keletkezhet. A GRP komponensek további feldolgozása (csiszolás, vágás, fűrészelés) során jelentős mennyiségű finom por és üvegszálú forgács, valamint ragadós por keletkezik. Ezek befolyásolják az emberi egészséget, valamint a gépek és rendszerek működését. A hatékony elszívó- és szűrőrendszerek telepítése szükséges ahhoz , hogy betartsák a munkavédelmi előírásokat, és hosszú távon garantálják a gazdasági hatékonyságot .

Ártalmatlanítás / újrahasznosítás

A GRP hozzáadható a cementgyártáshoz helyettesítő tüzelőanyagként, a műanyag alkatrész energiát szolgáltatva, és az üveg alkatrész a cement alapanyag részévé válik. A Neocomp GmbH kifejlesztette ezt a folyamatot, és jelenleg is használja (2019 szeptemberétől).

Lásd még

• Ömlesztett öntőanyag
• Szálas kompozit
• Lemezformázó vegyület

web Linkek

• Institute for Composite Materials GmbH
• AVK - Ipari Egyesület megerősített műanyagokhoz e. V.

irodalom

• Detlef Jens: A klasszikus jachtok. 2. kötet: A műanyag forradalom. Koehlers Verlagsgesellschaft, Hamburg 2007, ISBN 978-3-7822-0945-8 .
• Volker Türschmann: Por és sztirol füst nélkül. In: Plastverarbeiter Online. Hüthig GmbH, 2011. május 26., hozzáférés: 2016. április 11 . 

Egyéni bizonyíték

1. ↑ H. Schürmann: Építés szál-műanyag kompozitokkal. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-40283-1 .
2. ↑ AVK - Ipari Egyesület a megerősített műanyagokhoz e. V. (Szerk.): Kézikönyv szálas kompozit műanyagok. Vieweg + Teubner, 2010, ISBN 978-3-8348-0881-3 .
3. ↑ Ю.В.Апальков: Корабли ВМФ СССР. Том IV - Десантные и минно -тральные корабли. Szentpétervár 2007, ISBN 978-5-8172-0135-2 , 111. o
4. ↑ A rotorlapátok újrafelhasználásának lehetőségei a szárazföldi szélturbinákból (PDF)  (az oldal már nem érhető el , keresés a webarchívumban )  Információ: A link automatikusan megjelölt hibásnak. Kérjük, ellenőrizze a linket az utasítások szerint, majd távolítsa el ezt az értesítést. A Német Szélenergia Szövetség háttéranyaga ; megtekintve: 2018. február 4.@1@ 2Sablon: Dead Link / www.wind-energie.de  
5. ↑ Elmar Witten, Thomas Kraus, Michael Kühnel: Composites Market Report 2015. (PDF; 1,3 MB) In: avk-tv.de. AVK - Ipari Egyesület megerősített műanyagokhoz , 2015. szeptember 21., hozzáférés: 2016. április 11 . 
6. ↑ Volker Türschmann, Christian Jakschik, Hans -Jürgen Rothe: Problémamegoldások a GRP -gyártásban - Téma: Tiszta levegő az üvegszállal megerősített műanyag alkatrészek (GRP) gyártásában. (PDF) (Online már nem elérhető.) In: ult.de. ULT AG, 2011. március, archiválva az eredetiből 2012. augusztus 13 -án ; Letöltve: 2016. április 11 . 
7. ↑ Válasz a szóbeli kérdésre: Hogyan dobja el a szélturbinát? Alsó -Szászország Környezetvédelmi, Energetikai, Épület- és Éghajlatvédelmi Intézet, 2017. június 15, hozzáférés: 2019. szeptember 23.
8. ↑ Simon Schomäcker: Üvegszálas műanyag újrahasznosítása: A szélturbinák útfelületté válnak . Deutschlandfunk , 2017. február 10.; megtekintve: 2019. szeptember 23