FRP vs GRP
Nykyaikaisessa suunnittelussa materiaaleilla on tärkeä rooli tuotteen suunnittelun, rakenteen, suorituskyvyn ja tehokkuuden määrittelyssä. Joskus luonnossa esiintyvät tekniset materiaalit eivät pysty täyttämään tuotteen spesifikaatioita. Siksi uusia materiaaleja kehitettiin vastaamaan monenlaisia teknisiä vaatimuksia yhdistämällä kaksi tai useampia materiaaleja yhteen. Näitä kutsutaan komposiittimateriaaleiksi.
Betoni, vaneri, aerogeeli ja hiilikuitu ovat vahvistettuja polymeerejä; kaikki ovat komposiittimateriaaleja. Tämä artikkeli keskittyy tiettyyn komposiittimateriaalien luokkaan, jotka tunnetaan kuituvahvisteisina polymeereinä. Nämä materiaalit ovat kevyitä, vahvoja ja kestäviä.
Mikä on kuituvahvistettu muovi/polymeeri (FRP)?
Kuituvahvisteiset polymeerit on valmistettu kahdesta pääaineosasta; kuidut ja polymeerimatriisi. FRP:ssä kuitu on upotettu polymeerimatriisiin. Tämä rakenne antaa täysin erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet kuin yksittäisten materiaalien ominaisuudet. Itse asiassa nämä materiaalit täyttävät korkeammat tekniset vaatimukset kuin tavalliset materiaalit. Siksi komposiitteja käytetään vähemmän kehittyneissä erittäin hienostuneisiin ja vaativiin valmistustehtäviin. Mekaaninen, siviili-, biolääketieteellinen, meri- ja ilmailuteollisuus ovat komposiittimateriaalien pääkäyttäjiä.
Kuitujen ensisijainen tehtävä on antaa materiaalille lujuutta ja jäykkyyttä. Mutta kuitu yksin on hauras (esim. lasi). Siksi kuidut on koteloitu polymeerimateriaalien päällysteeseen. Polymeerimatriisi pitää kuidut paikoillaan ja siirtää kuormat kuitujen välillä. Se edistää myös laminaarien välistä leikkauslujuutta.
Komposiitissa käytetyt kuidut ovat seuraavat; E-lasi, S-lasi, kvartsi, aramidi (Kevlar 49), Spectra 1000, hiili (AS4), hiili (IM-7), grafiitti (P-100) ja boori. Polyesterit, vinyyliesterit, epoksidit, bismaleimidit, polyimidit ja fenolit ovat käytettyjä polymeerejä. Jokaisella polymeerillä on erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet; siksi vaikuttavat eri tavalla yhdistelmärakenteeseen. Tämän seurauksena myös komposiitin ominaisuudet ovat erilaisia polymeerin mukaan.
Polyesteri ja vinyyli ovat edullisia materiaaleja, joten niitä käytetään laajasti kaupallisissa sovelluksissa. Epokseja käytetään korkean suorituskyvyn jatkuvissa kuitumatriiseissa. Se toimii myös paremmin kuin vinyyli ja polyesteri korkeissa lämpötiloissa. Bismaleimidit ja polyimidit ovat korkean lämpötilan hartsimatriiseja käytettäväksi lämpötilakriittisissä suunnittelusovelluksissa. Fenolit ovat korkean lämpötilan hartsijärjestelmiä, joilla on hyvä savu- ja palonkestävyys; siksi käytetään lentokoneiden sisätiloissa.
Mikä on lasivahvistettu muovi (GRP) / lasikuituvahvistettu muovi (GFRP)?
Lasivahvistettu muovi, joka tunnetaan yleisesti nimellä lasikuitu, on kuituvahvistettu polymeeri, jonka komposiittirakenteessa on lasikuituja. Polymeeri on yleensä epoksi, polyesteri tai vinyyli. Lasikuitumateriaaleja käytetään yleisesti korkealuokkaisissa vapaa-ajan lentokoneissa ja purjelentokoneissa, veneissä, autoissa, kylpyammeissa, kylpytynnyreissä, vesisäiliöissä, kattotuotteissa, putkissa, verhouksissa, valuissa, surffilaudoissa ja ulko-ovien päällysteissä.
Mitä eroa on FRP:n ja GRP:n välillä?
• FRP on komposiittimateriaali, jossa lujia kuituja on sisällytetty polymeerimatriisiin. Niitä käytetään monissa kaupallisissa ja teknisissä sovelluksissa niiden suuren lujuuden ja keveyden vuoksi. FRP:tä käytetään laajasti metallin ja puun korvikkeena. Paras esimerkki on hiilikuituvahvisteisen polymeerin (CFRP) käyttö alumiinin ja titaanin tai korkealaatuisen teräksen sijasta lentokoneissa.
• Lasikuitu tai GRP on lasikuiduista valmistettu komposiittimateriaali, jonka polymeerinä käytetään polyesteriä, vinyyliä tai epoksia. Sitä käytetään purjelentokoneiden, veneiden ja kylpyammeiden valmistukseen. Lasikuitua käytetään pääasiassa kaupallisiin sovelluksiin. Lasikuitu on yksi FRP-tyyppi.
