lasikuituvahvisteista muovia
Lasikuituvahvisteinen muovi , usein myös lyhyt lasi- kuituvahvisteista muovia ( GFK ) ( Englanti GFK - lasikuidulla vahvistettua muovia ), on kuitu-muovi-komposiitti , joka on valmistettu muovista ja lasikuituja . Pohjana voidaan käyttää sekä lämpökovettuvia muoveja (esim. Polyesterihartsi [UP] tai epoksihartsi ) kuin kestomuovia (esim. Polyamidi ).
Jatkuvia lasikuituja valmistettiin ensimmäisen kerran teollisesti Yhdysvalloissa vuonna 1935 vahvistuskuiduina. Massatuotannon kehitti 1930 -luvulla Games Slayter (Owens Corning) ja muut - tuolloin materiaalia käytettiin lähinnä talojen eristämiseen. Ensimmäinen lentokone valmistettu lujitemuovista oli FS 24 Phönix mistä Akaflieg Stuttgartissa 1957.
GRP tunnetaan puhekielessä myös lasikuiduna . Sana lasikuitu on anglismi, joka muodostettiin lasikuidusta ( AE ) tai lasikuidusta ( BE ), englanninkielisestä lasikuidusta. Ei-erikoismaailmassa he puhuvat usein vain kuiduista, kun puhutaan GRP: stä tai hiilikuituvahvisteisesta muovista (CFRP). Kuituvahvisteisia muoveja on kuitenkin aina tarkoitettu, koska ilman muotoa ja pintaa antavaa muovimatriisia komponentit eivät olisi lainkaan tuotettavissa.
Ominaisuudet ja käyttöalueet
ominaisuudet | |
---|---|
Kuitu tyyppi: E- lasikuitua | |
Joustavuuden perusmäärät | |
44 500 N / mm² | |
13 000 N / mm² | |
5600 N / mm² | |
5 100 N / mm² | |
0,25 | |
tiheys | |
2,0 g / cm³ | |
Perusvoima | |
1000 N / mm² | |
900 N / mm² | |
50 N / mm² | |
120 N / mm² | |
70 N / mm² | |
Lämpölaajenemiskerroin | |
7 · 10 −6 1 / K | |
27 · 10 −6 1 / K |
Lasikuituvahvisteiset muovit ovat kustannustehokas, mutta erittäin korkealaatuinen kuitu-muovikomposiitti . Sovelluksissa, joihin kohdistuu suuria mekaanisia kuormituksia , lasikuituvahvisteista muovia esiintyy yksinomaan jatkuvina kuiduina kankaissa tai UD -nauhoissa.
Verrattuna muista vahvistuskuiduista valmistettuihin kuitu-muovikomposiitteihin, lasikuituvahvisteisella muovilla ja sopivalla muovimatriisilla on suuri murtovenymä, korkea elastinen energian absorptio, mutta suhteellisen alhainen elastisuusmoduuli . Jopa kuitujen suunnassa se on alle alumiinin. Siksi se ei sovellu komponenteille, joilla on korkeat jäykkyysvaatimukset, mutta hyvä lehtijousille ja vastaaville komponenteille.
Lasikuituvahvisteisella muovilla on erinomainen korroosiokyky jopa aggressiivisessa ympäristössä. Tämä tekee siitä sopivan materiaalin laitosrakentamisen säiliöihin tai veneen runkoihin. Koska nämä rungot eivät myöskään ole magneettisia , materiaalia käytettiin miinanraivainten rakentamiseen jo vuonna 1966 .
Suurempi kuin hiilikuituvahvisteisesta muovista makaavan tiheys on ottanut näissä sovelluksissa huomioon.
Sopivalla matriisilla lasikuituvahvisteisella muovilla on hyvä sähköeristysvaikutus, mikä tekee siitä erittäin hyödyllisen materiaalin sähkötekniikassa. Erityisesti eristimet, joiden on siirrettävä suuria mekaanisia kuormia, on valmistettu lasikuituvahvisteisesta muovista. Ulkokäyttöön tarkoitetut kytkentäkaapit valmistetaan usein GRP: stä materiaalin kestävyyden ja vakauden vuoksi.
Markkinatilanne
Vuonna 2015 Euroopassa tuotettiin noin 1 069 000 tonnia GRP: tä. Tärkein asiakas oli kuljetusteollisuus, jolla oli 35% kokonaismäärästä, jota seurasi rakennusteollisuus (mukaan lukien tuuliturbiinien roottorin siivet) ja elektroniikka- ja urheiluvälineala 30%.
Vuonna 2014 Euroopassa käsiteltiin seuraavia määriä lasikuituvahvisteista muovia:
- Säiliöt ja putket, pääasiassa filamenttikäämityksessä ja keskipakoprosessissa: 145e6 kg
- GMT ja LFT (katso kuitumatriisin puolivalmisteet ): 121e6 kg
- Jatkuvia prosesseja, kuten B. pultruusiolla : 132e6 kg
- RTM -menettely: 132e6 kg
- SMC: n ja BMC : n painaminen : 264e6 kg
- Avoimet lomakemenetelmät, kuten Käsin laminointi tai kuitusuihkutus: 232e6 kg
- muut menettelyt: 17e6 kg
Vuonna 2014 Euroopassa käsiteltiin yhteensä 1043 kt lasikuituvahvisteista muovia.
lajittelee
Jotkut tyypilliset lasikuituvahvisteiset muovit ovat:
EN 60893-3 | NEMA LI 1-1998 | Mil | |
---|---|---|---|
Epoksihartsilaminaatti | EP GC 202 | FR-4 | MIL-I-24768/27 (GEE-F) |
Epoksihartsilaminaatti | EP GC 204 | FR-5 | MIL-I-24768/28 (GEB-F) |
Epoksihartsia laminaatti | EP GC 201 | G-10 | MIL-I-24768/2 (GEE) |
Epoksihartsilaminaatti | EP GC 203 | G-11 | MIL-I-24768/3 (GEB) |
Melamiinihartsia laminaatti | MF GC 201 | G-5 | MIL-I-24768/8 (GMG) |
Melamiinihartsilaminaatti | MF GC 201 | G-9 | MIL-I-24768/1 (GME) |
Fenoli -formaldehydihartsi - laminaatti | PF GC 301 | G-3 | MIL-I-24768/18 (GPG) |
Polyesterihartsi laminaatti | YLÖS GM 201 | GPO-1 | MIL-I-24768/4 (GPO-N-1) |
Polyesterihartsilaminaatti | YLÖS GM 202 | GPO-2 | MIL-I-24768/5 (GPO-N-2) |
Polyesterihartsilaminaatti | YLÖS GM 203 | GPO-3 | MIL-I-24768/6 (GPO-N-3) |
Polyesterihartsilaminaatti | GPO-1P | MIL-I-24768/31 (GPO-N-1P) | |
Polyesterihartsilaminaatti | GPO-2P | MIL-I-24768/32 (GPO-N-2P) | |
Polyesterihartsilaminaatti | GPO-3P | MIL-I-24768/33 (GPO-N-3P) | |
PTFE -laminaatti | MIL-I-24768/7 (GTE) | ||
Silikonihartsi laminaatti | SI GC 201 | G-7 | MIL-I-24768/17 (GSG) |
Tyypillisiä komponentteja
Lyhyet ja pitkät kuituvahvistetut komponentit
Lyhyitä kuituvahvisteisia komponentteja käytetään pääasiassa verhouksina tai niitä valmistetaan hyvän muokattavuuden ja suuren suunnittelun vapauden vuoksi. Lyhyillä kuiduilla vahvistetuilla komponenteilla on yleensä kvasi-isotrooppinen käyttäytyminen, koska lyhyet kuidut jakautuvat satunnaisesti. Heikosti korostunut ortotropia voi syntyä lyhyiden kuituvahvisteisten kestomuovien ruiskuvalun aikana . Kuidut on suunnattu virtauslinjoja pitkin. Lyhyiden lasikuitujen lisääminen kestomuoviin parantaa niiden jäykkyyttä, lujuutta ja erityisesti niiden käyttäytymistä korkeissa lämpötiloissa. Viruminen lyhyiden kuituvahvisteista kestomuovien on pienempi kuin perusmateriaali.
Jatkuvasti kuituvahvistetut komponentit
Jatkuvia kuituvahvisteisia komponentteja valmistetaan määritellyillä materiaaliominaisuuksilla. Niitä käytetään yhä useammin kevyessä rakentamisessa .
- GRP, joka on valmistettu kankaista tai harjista
- GRP, joka on valmistettu rovingista tai yksisuuntaisista kankaista / harjista (valmistettu säikeiden piirtoprosessilla )
- Sekamuotoja edellä mainituista tyypeistä
Kertamuovit ovat yleensä käytetään kuin matriisi . Esimerkiksi kudotusta lasikuitumatosta ja polyesterihartsista tehty komposiittimateriaali on tullut tunnetuksi termillä lasikuitu .
Sovellukset (valinta)
- Vahvistus betonirakenteessa
- Lehtijouset
- Suihkualustat ja kylpyammeet
- Ajoneuvon osat (esim. Huput, lokasuojat)
- Vaipat ja muunnokset
- Pienet valetut osat
- Kiipeilyaput julkisivujen vihertämiseen kiipeilykasveilla
- Profiilit ja vahvistukset
- Putki
- Roottorin siivet tuuliturbiinille ja helikoptereille
- Purjelentokoneiden tai suuritehoisten lentokoneiden rungot ja siivet
- Veneiden ja jahtien rungot
- Ajoneuvojen suojukset autokilpailussa
- Leikkikentän diat / diat
- Leijonat ja viulun jouset
- Verhous ja julkisivut
- Raajat varsijousille
- Kalastuskomponentit
- Raitiotien ilmajohtojen pidike
- Hangari- ja teollisuusovet
- Painetut piirilevyt
- Jäähdytystornit
- Suojakansi UHF -lähetysantenneille
- Säiliöt elintarvike- ja kemianteollisuudelle
- Veistosten valmistus
Valmistus- ja käsittelyongelmat
Käytettäessä polyesterihartseja vapautuu styreenihöyryjä. Nämä ärsyttävät limakalvoja ja hengitysteitä. Siksi GefStoffV: n työperäisen altistuksen enimmäisraja (AGW) on 86 mg / m³. Tietyissä pitoisuuksissa voi syntyä jopa räjähtävä seos . GRP -komponenttien jatkokäsittelyn (hionta, leikkaus, sahaus) aikana syntyy huomattavia määriä hienojakoista pölyä ja lastuja, joissa on lasikuitufilamentteja, sekä tahmeaa pölyä. Nämä vaikuttavat ihmisten terveyteen sekä koneiden ja järjestelmien toimivuuteen. Tehokkaat poisto- ja suodatinjärjestelmät on asennettava, jotta työturvallisuusmääräyksiä voidaan noudattaa ja taloudellinen tehokkuus voidaan taata pitkällä aikavälillä .
Hävittäminen / kierrätys
GRP voidaan lisätä sementin tuotantoon korvaavana polttoaineena, jolloin muovikomponentti toimittaa energiaa ja lasikomponentista tulee osa sementin raaka -ainetta. Neocomp GmbH on kehittänyt tämän prosessin ja käyttää sitä parhaillaan (syyskuusta 2019 lähtien).
Katso myös
nettilinkit
kirjallisuus
- Detlef Jens: Klassiset huviveneet. Osa 2: Muovien vallankumous. Koehlers Verlagsgesellschaft, Hampuri 2007, ISBN 978-3-7822-0945-8 .
- Volker Türschmann: Ilman pölyä ja ilman styreenihöyryjä. Julkaisussa: Plastverarbeiter Online. Hüthig GmbH, 26. toukokuuta 2011, käytetty 11. huhtikuuta 2016 .
Yksilöllisiä todisteita
- ↑ H. Schürmann: Rakentaminen kuitu-muovikomposiitteilla. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-40283-1 .
- ↑ AVK - Vahvistettujen muovien teollisuusyhdistys e. V. (toim.): Käsikirja kuitukomposiittimuovista. Vieweg + Teubner, 2010, ISBN 978-3-8348-0881-3 .
- ↑ Ю.В.Апальков: Корабли ВМФ СССР. Том IV - Десантные и минно -тральные корабли. Pietari 2007, ISBN 978-5-8172-0135-2 , s. 111 ja sitä seuraavat
- ↑ Vaihtoehdot roottorinsiipien kierrätykseen maalla sijaitsevista tuuliturbineista (PDF) ( sivu ei ole enää saatavilla , etsi verkkoarkistoista ) Info: Linkki merkittiin automaattisesti vialliseksi. Tarkista linkki ohjeiden mukaan ja poista tämä ilmoitus. Saksan tuulivoimayhdistyksen taustapaperi ; luettu 4. helmikuuta 2018.
- ↑ Elmar Witten, Thomas Kraus, Michael Kühnel: Composites Market Report 2015. (PDF; 1,3 MB) julkaisussa: avk-tv.de. AVK - Industrial Association for Reinforced Plastics , 21. syyskuuta 2015, luettu 11. huhtikuuta 2016 .
- ↑ Volker Türschmann, Christian Jakschik, Hans -Jürgen Rothe: Ongelmanratkaisut GRP -tuotannossa - Aihe: Puhdas ilma lasikuituvahvisteisten muoviosien (GRP) valmistuksessa. (PDF) (Ei enää saatavilla verkossa.) In: ult.de. ULT AG, maaliskuu 2011, arkistoitu alkuperäisestä 13. elokuuta 2012 ; Haettu 11. huhtikuuta 2016 .
- ↑ Vastaus suulliseen kysymykseen: Miten tuuliturbiini hävitetään? Lower Saxony Institute for Environment, Energy, Building and Climate Protection, 15. kesäkuuta 2017, luettu 23. syyskuuta 2019.
- ↑ Simon Schomäcker: Lasikuitumuovin kierrätys: Tuuliturbiinista tulee tienpintoja . Deutschlandfunk , 10. helmikuuta 2017; Käytössä 23. syyskuuta 2019