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GlasfaserverstĂ€rkter Kunststoff, kurz GFK (engl. GRP â glass-fibre reinforced plastic), ist ein Faser-Kunststoff-Verbund aus einem Kunststoff und Glasfasern. Als Basis kommen duroplastische (z. B. Polyesterharz (UP) oder Epoxidharz) als auch thermoplastische (z. B. Polyamid) Kunststoffe in Frage.
Endlos-Glasfasern wurden erstmals 1935 industriell in den USA als VerstÀrkungsfasern hergestellt. Das erste Flugzeug aus GFK war der Fs 24 Phönix der Akaflieg Stuttgart aus dem Jahr 1957.[1]
GFK ist umgangssprachlich auch als Fiberglas bekannt. Das Wort Fiberglas ist ein Anglizismus, der sich aus fiberglass (AE) bzw. fibreglass (BE), dem englischen Wort fĂŒr Glasfaser, gebildet hat.
Inhaltsverzeichnis |
| Eigenschaften | |
|---|---|
|
Fasertyp: E-Glasfaser | |
| GrundelastizitĂ€tsgröĂen | |
| }</math> | 44 500 N/mm2 |
| <math>E_{\perp}</math> | 13 000 N/mm2 |
| }</math> | 5 600 N/mm2 |
| <math>G_{\perp\perp}</math> | 5 100 N/mm2 |
| }</math> | 0,25 |
| Dichte | |
| <math>\rho</math> | 2,0 g/cm3 |
| Grundfestigkeit | |
| }</math> | 1 000 N/mm2 |
| }</math> | 900 N/mm2 |
| <math>R^{+}_{\perp}</math> | 50 N/mm2 |
| <math>R^{-}_{\perp}</math> | 120 N/mm2 |
| }</math> | 70 N/mm2 |
| WĂ€rmeausdehnungskoeffizienten | |
| }</math> | 7·10â6 1/K |
| <math>\alpha_{\perp}</math> | 27·10â6 1/K |
GlasfaserverstĂ€rkte Kunststoffe sind ein kostengĂŒnstiger und dennoch sehr hochwertiger Faser-Kunststoff-Verbund. In mechanisch hoch beanspruchten Anwendungen findet sich glasfaserverstĂ€rkter Kunststoff ausschlieĂlich als Endlosfaser in Geweben oder in UD-BĂ€ndern.
Verglichen mit Faser-Kunststoff-Verbunden aus anderen VerstĂ€rkungsfasern hat der glasfaserverstĂ€rkte Kunststoff einen relativ niedrigen ElastizitĂ€tsmodul. Selbst in Faserrichtung liegt er unter dem von Aluminium. Bei hohen Steifigkeitsanforderungen ist er daher nicht geeignet. Ein Vorteil der Glasfaser im Verbund mit einer passenden Kunststoffmatrix liegt in der hohen Bruchdehnung und der elastischen Energieaufnahme. Deshalb ist er besonders fĂŒr Blattfedern und Ă€hnliche Bauteile geeignet.
GlasfaserverstĂ€rkter Kunststoff hat auch in aggressiver Umgebung ein ausgezeichnetes Korrosionsverhalten. Dies macht ihn zu einem geeigneten Werkstoff fĂŒr BehĂ€lter im Anlagenbau oder auch fĂŒr BootsrĂŒmpfe. Die ĂŒber der von kohlenstofffaserverstĂ€rktem Kunststoff liegende Dichte wird bei diesen Anwendungen in Kauf genommen.
Mit einer geeigneten Matrix hat glasfaserverstĂ€rkter Kunststoff eine gute elektrische Isolationswirkung, was ihn zu einem gut brauchbaren Werkstoff der Elektrotechnik macht. Besonders Isolatoren, die hohe mechanische Lasten ĂŒbertragen mĂŒssen, werden aus glasfaserverstĂ€rktem Kunststoff gefertigt. SchaltschrĂ€nke fĂŒr den AuĂenbereich werden wegen der BestĂ€ndigkeit und StabilitĂ€t des Materials hĂ€ufig aus GFK gefertigt.
Im Jahr 2009 wurden in Europa die folgenden Mengen an glasfaserverstĂ€rktem Kunststoff verarbeitet (Ănderung gegenĂŒber 2005 in Klammern, Abweichung zu 100 % durch Rundung):
Insgesamt wurden 851000 Tonnen (â23 %) glasfaserverstĂ€rkter Kunststoff verarbeitet (Quelle: AVK).
Einige typische Sorten glasfaserverstÀrkter Kunststoffe sind:
| EN 60893-3 | NEMA LI 1-1998 | MIL | |
|---|---|---|---|
| Phenol-Formaldehydharz-Laminat | PF GC 301 | G-3 | MIL-I-24768/18 (GPG) |
| Silikonharz-Laminat | SI GC 201 | G-7 | MIL-I-24768/17 (GSG) |
| Melaminharz-Laminat | MF GC 201 | G-5 | MIL-I-24768/8 (GMG) |
| Melaminharz-Laminat | MF GC 201 | G-9 | MIL-I-24768/1 (GME) |
| Epoxidharz-Laminat | EP GC 201 | G-10 | MIL-I-24768/2 (GEE) |
| Epoxidharz-Laminat | EP GC 202 | FR-4 | MIL-I-24768/27 (GEE-F) |
| Epoxidharz-Laminat | EP GC 203 | G-11 | MIL-I-24768/3 (GEB) |
| Epoxidharz-Laminat | EP GC 204 | FR-5 | MIL-I-24768/28 (GEB-F) |
| Epoxidharz-Laminat | CEM-1 | MIL-I-24768/29 (CEM-1) | |
| Epoxidharz-Laminat | CEM-3 | MIL-I-24768/30 (CEM-3) | |
| Polyesterharz-Laminat | UP GM 201 | GPO-1 | MIL-I-24768/4 (GPO-N-1) |
| Polyesterharz-Laminat | UP GM 202 | GPO-2 | MIL-I-24768/5 (GPO-N-2) |
| Polyesterharz-Laminat | UP GM 203 | GPO-3 | MIL-I-24768/6 (GPO-N-3) |
| Polyesterharz-Laminat | GPO-1P | MIL-I-24768/31 (GPO-N-1P) | |
| Polyesterharz-Laminat | GPO-2P | MIL-I-24768/32 (GPO-N-2P) | |
| Polyesterharz-Laminat | GPO-3P | MIL-I-24768/33 (GPO-N-3P) | |
| PTFE-Laminat | MIL-I-24768/7 (GTE) |
KurzfaserverstĂ€rkte Bauteile finden vor allem Verwendung als Verkleidungen, oder werden wegen der guten Formbarkeit und groĂen Gestaltungsfreiheit hergestellt. KurzfaserverstĂ€rkte Bauteile weisen meist ein quasiisotropes Verhalten auf, da die Kurzfasern zufĂ€llig verteilt vorliegen. Eine schwach ausgeprĂ€gte Orthotropie kann beim Spritzguss von kurzfaserverstĂ€rkten Thermoplasten entstehen. Die Fasern orientieren sich dabei entlang der FlieĂlinien. Die Beimischung von Kurzglasfasern zu Thermoplasten verbessert deren Steifigkeit, Festigkeit und insbesondere deren Verhalten bei hohen Temperaturen. Das Kriechen kurzfaserverstĂ€rkter Thermoplaste ist geringer als das des Grundmaterials.
EndlosfaserverstÀrkte Bauteile werden mit definierten Materialeigenschaften hergestellt. Immer hÀufiger finden sie Verwendung im Leichtbau.
In der AushÀrtungsphase der Harze werden StyroldÀmpfe freigesetzt. Diese reizen die SchleimhÀute und Atemwege. Deshalb schreibt die GefStoffV einen maximalen Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) von 86 mg/m³ vor. In bestimmten Konzentrationen kann sogar ein explosionsfÀhiges Gemisch entstehen. Bei der Weiterbearbeitung von GFK-Bauteilen (Schleifen, Schneiden, SÀgen) entstehen FeinstÀube und SpÀne mit glasigen Filamenten sowie klebrige StÀube in erheblichen Mengen. Diese beeintrÀchtigen die Gesundheit von Menschen und die FunktionalitÀt der Maschinen und Anlagen. Damit Arbeitsschutzvorschriften eingehalten und die Wirtschaftlichkeit nachhaltig gewÀhrleistet werden kann, ist die Installation von effektiven Absaug- und Filteranlagen nötig.[2]
Der Recycling-Code fĂŒr GlasfaserverstĂ€rkter Kunststoff ist 07.
Commons: Glass-reinforced plastic â Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
