Ein Leitfaden für Anfänger zu faserverstärkten Kunststoffen (FRP)

Faserverstärkter Kunststoff (FRP), auch bekannt als faserverstärktes Polymer, ist in der Tat ein
Verbundmaterial, das eine Polymermatrix bildet, die mit bestimmten Verstärkungsmaterialien wie Fasern gemischt wird. Die Fasern sind im Allgemeinen Basalt, Kohlenstoff, Glas oder Aramid; in bestimmten Fällen können auch Asbest, Holz oder Papier verwendet werden.

Die Bildung von FRPs

Zurück zu den Grundlagen gibt es zwei Verfahren, durch die ein Polymer entwickelt wird:die Stufenwachstumspolymerisation und die Additionspolymerisation. Verbundkunststoffe entstehen, wenn sich ein paar homogene Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften zu einem Endprodukt mit den gewünschten mechanischen und Materialeigenschaften verbinden. Diese Verbundmaterialien können von zwei Arten sein, faserverstärkt und partikelverstärkt.

Faserverstärkter Kunststoff ist die Kategorie, bei der die mechanische Festigkeit und Elastizität der Kunststoffe durch die Einarbeitung von Fasermaterialien erhöht werden. Die Matrix, das Kernmaterial ohne Faserverstärkung, ist hart, aber vergleichsweise schwächer und muss durch Zugabe von leistungsstarken Verstärkungsfasern oder -filamenten gehärtet werden. Es ist die Faser, die bei der Unterscheidung des Stammpolymers vom FRP entscheidend ist.

Die meisten dieser Kunststoffe werden durch verschiedene Formverfahren geformt, bei denen eine Form oder ein Werkzeug verwendet wird, um die Faservorform zu platzieren, die trockene Fasern oder Fasern mit einem spezifischen Harzanteil darstellt. Nach dem „Benetzen“ trockener Fasern mit Harz erfolgt die „Aushärtung“, wobei die Fasern und die Matrix die Form der Form annehmen. In dieser Phase wird gelegentlich Wärme und Druck angewendet. Die verschiedenen Verfahren umfassen unter anderem Formpressen, Blasenformen, Dornwickelverfahren, Autoklavieren, Filamentwickeln und Nasslaminieren. Sehen Sie sich dieses Video zum Prozess an:

Gemeinsame Eigenschaften von FRPs

Diese Verbundmaterialien weisen typischerweise ein geringes Gewicht und eine hohe Festigkeit auf. Sie sind so stark, dass die Automobilindustrie zunehmend daran interessiert ist, damit einen Teil des Metalls in Autos zu ersetzen. Faserverstärkte Kunststoffe können so stark sein wie manche Metalle, aber sie sind viel leichter und daher kraftstoffsparender.

Die Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen können an unterschiedlichste Anforderungen angepasst werden. Faserverstärkte Polymere haben typischerweise beeindruckende elektrische und Kompressionseigenschaften und weisen eine hohe Umweltbeständigkeit auf. Ein wichtiger Faktor, der diese Materialien zu einem Favoriten in verschiedenen Industriebereichen macht, ist der Herstellungsprozess, der recht kostengünstig ist. Die Produktivität ist mittel bis hoch und es wird eine leichte Verbindung mit unterschiedlichen Materialien gezeigt.

Zu den anderen exklusiven Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen gehören eine lobenswerte Wärmedämmung, strukturelle Integrität und Feuerhärte zusammen mit UV-Strahlungsstabilität und Beständigkeit gegen Chemikalien und andere korrosive Materialien.

Die Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen hängen von bestimmten Faktoren wie den mechanischen Eigenschaften der Matrix und der Faser, dem relativen Volumen dieser beiden Komponenten sowie der Länge der Faser und der Orientierung innerhalb der Matrix ab.

Gemeinsame Fasern umfassen:

• Glas ist ein sehr gutes Isoliermaterial und bildet mit der Matrix vermischt Glasfasern oder glasfaserverstärkten Kunststoff. Im Vergleich zu Kohlefaser ist es sowohl weniger stark und steif als auch weniger spröde und teuer.
• Kohlenstoffbasiert Faserverstärkte Kunststoffe bieten hohe Zugfestigkeit, chemische Beständigkeit, Steifigkeit und Temperaturtoleranz bei geringer Wärmeausdehnung und geringem Gewicht. Die Kohlenstoffatome bilden Kristalle, die meist entlang der Längsachse der Faser liegen. Diese Ausrichtung macht das Material stark, indem das Verhältnis von Festigkeit zu Volumen hoch wird.
• Aramid ist eine Faserkomponente, die zu robusten und hitzebeständigen Kunstfasern führt. Es findet breite Anwendung in vielen Branchen.

Faserverstärkte Kunststoffe finden breite Anwendung in der Automobil-, Luftfahrt-, Bau- und Schifffahrtsbranche. Glasfaser faserverstärkter Kunststoff s sind eine sehr gute Option für die Energiewirtschaft, da sie kein Magnetfeld aufweisen und einen hohen Widerstand gegen elektrische Funken bieten. Die Verwendungsmöglichkeiten diversifizieren sich, ein Phänomen, das sich in der Einführung von Kohlefasern in Sportartikel, Segelflugzeuge und Angelruten sowie in Japans Anwendung von GFK auf hydraulische Tore zeigt.

Suchen Sie weitere Informationen zu Kunststoffmaterialien? Laden Sie unseren kostenlosen Leitfaden herunter!