plástico reforçado com fibra de vidro
O plástico reforçado com fibra de vidro , frequentemente também plástico reforçado com fibra de vidro curta ( GFK ) ( inglês GFRP - plástico reforçado com fibra de vidro ), é um composto de fibra de plástico feito de plástico e fibras de vidro . Ambos os plásticos termoendurecíveis (por exemplo, resina de poliéster [UP] ou resina epóxi ) e termoplásticos (por exemplo, poliamida ) podem ser usados como base.
As fibras de vidro contínuas foram produzidas pela primeira vez industrialmente nos EUA em 1935 como fibras de reforço. A produção em massa foi desenvolvida na década de 1930 pela Games Slayter (Owens Corning) e outros - naquela época, o material era usado principalmente para isolar casas. A primeira aeronave feita de GRP foi o Fs 24 Phönix de Akaflieg Stuttgart de 1957.
O GRP também é conhecido coloquialmente como fibra de vidro . A palavra fibra de vidro é um anglicismo formado a partir da fibra de vidro ( AE ) ou fibra de vidro ( BE ), a palavra inglesa para fibra de vidro. No mundo não especializado, eles geralmente falam apenas de fibras quando falam de GRP ou plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP). No entanto, os plásticos reforçados com fibras são sempre significados, porque sem a matriz de plástico que dá forma e superfície, os componentes não seriam de todo produzidos.
Propriedades e áreas de aplicação
propriedades | |
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Tipo de fibra : E- fibra de vidro | |
Quantidades de elasticidade básica | |
44.500 N / mm² | |
13.000 N / mm² | |
5.600 N / mm² | |
5 100 N / mm² | |
0,25 | |
densidade | |
2,0 g / cm³ | |
Força básica | |
1.000 N / mm² | |
900 N / mm² | |
50 N / mm² | |
120 N / mm² | |
70 N / mm² | |
Coeficiente de expansão térmica | |
7 · 10 -6 1 / K | |
27 · 10 -6 1 / K |
Os plásticos reforçados com fibra de vidro são um composto de fibra de plástico com boa relação custo-benefício, mas de alta qualidade . Em aplicações sujeitas a altas cargas mecânicas, o plástico reforçado com fibra de vidro é encontrado exclusivamente como fibras contínuas em tecidos ou em fitas UD .
Comparado aos compósitos de fibra de plástico feitos de outras fibras de reforço, o plástico reforçado de fibra de vidro combinado com uma matriz de plástico adequada tem alto alongamento na ruptura, alta absorção de energia elástica, mas um módulo de elasticidade relativamente baixo . Mesmo na direção das fibras, está abaixo da do alumínio. Portanto, não é adequado para componentes com requisitos de alta rigidez, mas é bom para molas de lâmina e componentes semelhantes.
O plástico reforçado com fibra de vidro tem excelente comportamento à corrosão, mesmo em um ambiente agressivo. Isso o torna um material adequado para tanques na construção de fábricas ou para cascos de barcos. Como esses cascos também não são magnéticos , o material foi usado para construir caça-minas já em 1966 .
Quanto maior do que a de fibra de carbono reforçado plástico deitada densidade é feita nestas aplicações em conta.
Com uma matriz adequada, o plástico reforçado com fibra de vidro tem um bom efeito de isolamento elétrico, o que o torna um material muito útil na engenharia elétrica. Especialmente os isoladores que precisam transferir altas cargas mecânicas são feitos de plástico reforçado com fibra de vidro. Os gabinetes de distribuição para uso externo geralmente são feitos de GRP devido à durabilidade e estabilidade do material.
Situação do mercado
Em 2015, foram produzidas na Europa cerca de 1.069.000 toneladas de GRP. O cliente mais importante foi a indústria de transportes com 35% do total, seguida da indústria da construção (inclusive de pás de rotores para turbinas eólicas) e da indústria de equipamentos eletrônicos e esportivos com 30%.
Em 2014, as seguintes quantidades de plástico reforçado com fibra de vidro foram processadas na Europa:
- Recipientes e tubos, principalmente no enrolamento de filamentos e processo centrífugo: 145e6 kg
- GMT e LFT (ver produtos semiacabados de matriz de fibra ): 121e6 kg
- Processos contínuos, como B. Pultrusão : 132e6 kg
- Procedimento RTM : 132e6 kg
- Pressionando SMC e BMC : 264e6 kg
- Métodos de formulário aberto, como B. Laminação manual ou pulverização de fibra: 232e6 kg
- outros procedimentos: 17e6 kg
Um total de 1.043 kt de plástico reforçado com fibra de vidro foi processado na Europa em 2014.
sortes
Alguns tipos típicos de plásticos reforçados com fibra de vidro são:
EN 60893-3 | NEMA LI 1-1998 | Mil | |
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Laminado de resina epóxi | EP GC 202 | FR-4 | MIL-I-24768/27 (GEE-F) |
Laminado de resina epóxi | EP GC 204 | FR-5 | MIL-I-24768/28 (GEB-F) |
Laminado de resina epóxi | EP GC 201 | G-10 | MIL-I-24768/2 (GEE) |
Laminado de resina epóxi | EP GC 203 | G-11 | MIL-I-24768/3 (GEB) |
Laminado de resina melamínica | MF GC 201 | G-5 | MIL-I-24768/8 (GMG) |
Laminado de resina melamínica | MF GC 201 | G-9 | MIL-I-24768/1 (GME) |
Resina de fenol-formaldeído - laminado | PF GC 301 | G-3 | MIL-I-24768/18 (GPG) |
Laminado de resina de poliéster | UP GM 201 | GPO-1 | MIL-I-24768/4 (GPO-N-1) |
Laminado de resina de poliéster | UP GM 202 | GPO-2 | MIL-I-24768/5 (GPO-N-2) |
Laminado de resina de poliéster | UP GM 203 | GPO-3 | MIL-I-24768/6 (GPO-N-3) |
Laminado de resina de poliéster | GPO-1P | MIL-I-24768/31 (GPO-N-1P) | |
Laminado de resina de poliéster | GPO-2P | MIL-I-24768/32 (GPO-N-2P) | |
Laminado de resina de poliéster | GPO-3P | MIL-I-24768/33 (GPO-N-3P) | |
Laminado de PTFE | MIL-I-24768/7 (GTE) | ||
Laminado de resina de silicone | SI GC 201 | G-7 | MIL-I-24768/17 (GSG) |
Componentes típicos
Componentes reforçados com fibra curta e longa
Os componentes reforçados com fibras curtas são usados principalmente como revestimento ou são fabricados devido à sua boa maleabilidade e grande liberdade de design. Componentes reforçados com fibras curtas geralmente apresentam comportamento quase isotrópico , uma vez que as fibras curtas são distribuídas aleatoriamente. Um fracamente pronunciada ortotropia podem surgir durante a moldagem por injecção de termoplásticos reforçados de fibra curta. As fibras são orientadas ao longo das linhas de fluxo. A adição de fibras de vidro curtas aos termoplásticos melhora sua rigidez, resistência e, em particular, seu comportamento em altas temperaturas. A fluência dos termoplásticos reforçados com fibra curta é menor do que a do material de base.
Componentes reforçados com fibra contínua
Componentes reforçados com fibra contínua são fabricados com propriedades de material definidas. Eles são usados cada vez com mais frequência em construções leves .
- GRP feita a partir de tecidos ou scrims
- GRP feito de mechas ou tecidos / telas unidirecionais (fabricados usando o processo de estiramento de fios )
- Formas mistas dos tipos mencionados acima
Os duroplásticos são geralmente usados como matriz . Por exemplo, um material composto feito de mantas de fibra de vidro tecida e resina de poliéster tornou-se conhecido como fibra de vidro .
Aplicativos (seleção)
- Reforço na construção de concreto
- Leaf Springs
- Bases de duche e banheiras
- Peças de veículos (por exemplo, capôs, pára-lamas)
- Bainhas e conversões
- Pequenas peças moldadas
- Auxiliares de escalada para fachadas verdes com plantas trepadeiras
- Perfis e reforços
- Tubo
- Pás de rotor para turbinas eólicas e helicópteros
- Fuselagens e asas de planadores ou aviões motorizados de alto desempenho
- Cascos de barcos e iates
- Carenagens de veículos em corridas de automóveis
- Slides / slides de playground
- Bastões e arcos de violino
- Revestimento e fachadas
- Membros para bestas
- Componentes de pesca
- Suporte para linhas aéreas de bonde
- Hangar e portas industriais
- Placas de circuito impresso
- Torres de refrigeração
- Capa protetora para antenas transmissoras UHF
- Tanques para a indústria alimentar e química
- Fabricação de esculturas
Problemas de fabricação e processamento
Ao usar resinas de poliéster, os vapores de estireno são liberados. Isso irrita as membranas mucosas e o trato respiratório. Portanto, o GefStoffV prescreve um limite máximo de exposição ocupacional (AGW) de 86 mg / m³. Em certas concentrações, uma mistura explosiva pode até surgir. Durante o processamento posterior de componentes GRP (moagem, corte, serragem), pós finos e aparas com filamentos vítreos, bem como pós pegajosos, surgem em quantidades consideráveis. Eles afetam a saúde humana e a funcionalidade de máquinas e sistemas. A instalação de sistemas de extração e filtragem eficazes é necessária para que as normas de segurança no trabalho sejam cumpridas e a eficiência econômica possa ser garantida a longo prazo .
Eliminação / reciclagem
O GRP pode ser adicionado à produção de cimento como combustível substituto, com o componente plástico fornecendo energia e o componente de vidro passando a fazer parte da matéria-prima do cimento. A Neocomp GmbH desenvolveu esse processo e está usando-o atualmente (em setembro de 2019).
Veja também
Links da web
literatura
- Detlef Jens: Os iates clássicos. Volume 2: A revolução dos plásticos. Koehlers Verlagsgesellschaft, Hamburgo 2007, ISBN 978-3-7822-0945-8 .
- Volker Türschmann: Sem poeira e sem fumaça de estireno. In: Plastverarbeiter Online. Hüthig GmbH, 26 de maio de 2011, acessado em 11 de abril de 2016 .
Evidência individual
- ↑ H. Schürmann: Construindo com compósitos de fibra de plástico. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-40283-1 .
- ↑ AVK - Associação Industrial de Plásticos Reforçados e. V. (Ed.): Manual de plásticos compostos de fibra. Vieweg + Teubner, 2010, ISBN 978-3-8348-0881-3 .
- ↑ Ю.В.Апальков: Корабли ВМФ СССР. Том IV - Десантные и минно-тральные корабли. São Petersburgo 2007, ISBN 978-5-8172-0135-2 , p. 111 e seguintes
- ↑ Opções de reciclagem de pás de rotor de turbinas eólicas onshore (PDF) ( página não disponível , pesquisa em arquivos da web ) Informação: O link foi automaticamente marcado como defeituoso. Verifique o link de acordo com as instruções e, em seguida, remova este aviso. Documento de referência da Associação Alemã de Energia Eólica ; acessado em 4 de fevereiro de 2018.
- ↑ Elmar Witten, Thomas Kraus, Michael Kühnel: Composites Market Report 2015. (PDF; 1,3 MB) In: avk-tv.de. AVK - Associação Industrial de Plásticos Reforçados , 21 de setembro de 2015, acessado em 11 de abril de 2016 .
- ↑ Volker Türschmann, Christian Jakschik, Hans-Jürgen Rothe: Soluções de problemas na produção de GRP - Tópico: Ar limpo na fabricação de peças de plástico reforçado com fibra de vidro (GRP). (PDF) (Não está mais disponível online.) In: ult.de. ULT AG, março de 2011, arquivado do original em 13 de agosto de 2012 ; Recuperado em 11 de abril de 2016 .
- ↑ Resposta à pergunta oral: Como você descarta uma turbina eólica? Instituto de Meio Ambiente, Energia, Construção e Proteção Climática da Baixa Saxônia, 15 de junho de 2017, acessado em 23 de setembro de 2019.
- ↑ Simon Schomäcker: Reciclagem de plástico de fibra de vidro: As turbinas eólicas tornam-se superfícies de estradas . Deutschlandfunk , 10 de fevereiro de 2017; acessado em 23 de setembro de 2019