Vorteile faserverstärkter Polymerverbundwerkstoffe

Was sind faserverstärkte Polymere (FRP) undProfile aus glasfaserverstärktem Polymer (GFK).und wofür sind sie am besten geeignet?

FRP umfasst Verbundmaterialien mit hochfesten Fasern, die typischerweise in einer Polymermatrix enthalten sind. Ihre hohen Festigkeits- und Leichtgewichtseigenschaften sind sowohl in kommerziellen als auch in technischen Anwendungen nützlich. Sie werden zunehmend verwendet, um traditionelle Materialien wie Holz und Metalle wie Stahl, Eisen und Aluminium zu ersetzen.

Grob gesagt ist GFK ein Verbundwerkstoff, der in die Kategorie der glasfaserverstärkten Kunststoffe (FVK) fällt. Unter Verwendung von Polyester, Epoxid oder Vinyl als Polymer wird GFK aus Glasfaser hergestellt und hauptsächlich in kommerziellen Anwendungen verwendet, einschließlich der Herstellung von Booten, Wannen und Segelflugzeugen.

Vorteile faserverstärkter Polymerverbundwerkstoffe

Manchmal verwendet ein Hersteller einen der folgenden Begriffe:

• Glasfaserverbund
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• Glasfaser (GFK)
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• Faserverstärkter Kunststoff (GFK)
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Diese Namen beziehen sich eigentlich auf dasselbe: einen Verbundstoff, der zwei Materialien verwendet – Fasern und Harz. Die Fasern sorgen für die Verstärkung, während das Harz den Körper – technisch gesprochen die Matrix – liefert, die notwendig ist, um dem Produkt seine Form zu geben.

In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die wachsende Beliebtheit von FVK und GFK und die Anwendungen, für die sie am besten geeignet sind.

FRP ist ein Verbundwerkstoff, der aus einer Polymermatrix besteht, die mit Verstärkungsmaterialien wie Fasern vermischt ist. Typischerweise können die Fasern Glasfasern, Aramid-, Basalt- oder Kohlefasern sowie Papier oder Asbest sein. Das resultierende Produkt ist typischerweise ein halbstarres Kunststoffprodukt.

Während die meisten Glasfaserbauteile durch das Pultrusionsverfahren hergestellt werden, kann Glasfaser auch durch Formpressen, Harzspritzpressen, Spritzgießen in offene Form und Gießen hergestellt werden.

Pultrusionsbasierte Hersteller betonen daher oft, die von ihnen hergestellten Produkte ausschließlich als pultrudierte Glasfasern zu bezeichnen, um Verwechslungen mit nach anderen Verfahren hergestellten Glasfasern zu vermeiden.

Woraus besteht Harz?

Die Art des Harzes variiert mit der Art des FRP. Historisch gesehen gehören zu den Arten von Harzen, die bei der Glasfaser-Pultrusion verwendet werden:

• Polyester
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• Polyurethan
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• Epoxidharz
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• Vinylester
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Polyester bleibt das am weitesten verbreitete Harz und hat hervorragende Allround-Eigenschaften. Zu den Vorteilen gehören relativ geringe Kosten, einfache Verarbeitung, schnelles Aushärten und relative Robustheit.

Vinylester ist möglicherweise teurer als Polyester, führt jedoch zu einem haltbareren FRP-Verbundwerkstoff. Die Molekülstruktur von Vinylestern ist in den meisten Fällen der von Polyestern sehr ähnlich. Der Unterschied besteht darin, dass Vinylester weniger Estergruppen enthalten. Daher ist der Verbundstoff beständiger gegen Wasser und Chemikalien.

Gleichzeitig bietet Glasfaser auf Epoxidbasis eine größere Haltbarkeit, Festigkeit und chemische Beständigkeit. Außerdem erhöht das Epoxidharz die Hochtemperaturbeständigkeit der Glasfaser. Epoxidharze haben jedoch komplexere Verarbeitungsanforderungen und sind tendenziell teurer in Bezug auf die Materialien.

In jüngerer Zeit haben viele Hersteller von pultrudierten Glasfasern damit begonnen, Polyurethanharze zu verwenden, die unübertroffene Leistungsmerkmale von Polyurethanen aufweisen. Polyurethane sind anderen Harztypen in Bezug auf Festigkeit, Zähigkeit, Hitzebeständigkeit, UV-Licht und Umweltfaktoren überlegen.

Die Verwendung von pultrudierten Produkten hat mehrere Branchen revolutioniert. Von der Hitzebeständigkeit bis zum geringen Gewicht sind sie eine ideale Alternative zu herkömmlichen Baumaterialien. Pultrudiertes Fiberglas hat Vorteile, die es zu einem der stärksten, langlebigsten und kostengünstigsten Baumaterialien machen, die heute erhältlich sind.

So lässt sich beispielsweise sagen, dass gängige Materialien wie Beton, Stahl und Aluminium elektromagnetische Wellen sehr gut unterdrücken. Kurz gesagt, jedes magnetische oder leitfähige Material blockiert oder verzerrt eine große Anzahl von drahtlosen Signalen, auf die es trifft.

Glücklicherweise ist Glasfaser weder magnetisch noch leitfähig. Dadurch eignet sich Glasfaser für den Einsatz in der Telekommunikationsindustrie, da es für Funkwellen, Mobilfunkfrequenzen und andere Formen elektromagnetischer Signale durchlässig ist.

Tatsächlich ist Glasfaser zum Material der Wahl für den Bau von Bildschirmen für Mobilfunkmasten geworden. Sie werden zunehmend verwendet, um Schutzschichten für Antennen und andere Telekommunikationsgeräte bereitzustellen.

Vorteile von Fiberglas

Fiberglas ist eine attraktive Alternative zu Metall. Je nach Anwendung bieten Glasfasern überzeugende Vorteile, darunter:

• Hohe Festigkeit
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• Konservierungsmittel
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• Leicht
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• Nicht leitend
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• Elektromagnetische Transparenz
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• Wartungsfrei
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• Einfach zu transportieren und zu installieren
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• Thermische Stabilität
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• Vielfältige Anwendungen
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Pultrudierte Produkte (GFK und GFK) werden in Umgebungen eingesetzt, in denen Festigkeit eine entscheidende Rolle spielt. Ein Beispiel sind Lagertanks, die mit verschiedenen Arten von Flüssigkeiten in Kontakt kommen und große Mengen speichern müssen, ohne zu bersten oder auszulaufen.

Sowohl GFK- als auch GFK-Rohre werden in Meeresumgebungen, Raffinerien und Abwasseranwendungen eingesetzt. Hersteller passen Profile – Farbe, Form, Größe, Länge – für die Verwendung an. Diese Flexibilität ermöglicht es Projektmanagern, Produkte nach ihren Bedürfnissen auszuwählen. Beispielsweise führen solche Rohre Wasser für Bewässerung oder Wasserkraft zu und leiten Abwasser ab.

Vorteil

Kontrollkosten:GFK- und GFK-Produkte sind nachhaltiger als Alternativen wie Holz, Aluminium, Eisen oder Stahl. Sie halten länger und benötigen wenig Wartung.

Nicht leitend:Pultrudierte Produkte können nicht leitend, witterungsbeständig, isolierend und korrosionsbeständig sein.

Einfach zu transportieren:Sie sind leicht, einfach und günstig zu transportieren.