plastique renforcé de fibre de verre
Le plastique renforcé de fibres de verre , souvent aussi le plastique renforcé de fibres de verre court ( GFK ) (en anglais GFRP - glass-fiber renforcée plastic ), est un composite fibre-plastique composé d'un plastique et de fibres de verre . Les plastiques thermodurcissables (par exemple la résine polyester [UP] ou la résine époxy ) et les thermoplastiques (par exemple le polyamide ) peuvent être utilisés comme base.
Les fibres de verre continues ont d'abord été produites industriellement aux États-Unis en 1935 en tant que fibres de renforcement. La production de masse a été développée dans les années 1930 par Games Slayter (Owens Corning) et d'autres - à cette époque, le matériau était principalement utilisé pour isoler les maisons. Le premier avion fabriqué en GRP était le Fs 24 Phönix d' Akaflieg Stuttgart à partir de 1957.
Le GRP est également connu familièrement sous le nom de fibre de verre . Le mot fibre de verre est un anglicisme formé à partir de fibre de verre ( AE ) ou de fibre de verre ( BE ), le mot anglais pour fibre de verre. Dans le monde des non-spécialistes, ils ne parlent souvent que de fibres lorsqu'ils parlent de GRP ou de plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP). Cependant, les plastiques renforcés de fibres sont toujours destinés, car sans la matrice plastique qui donne forme et surface, les composants ne seraient pas du tout réalisables.
Propriétés et domaines d'application
Propriétés | |
---|---|
Type de fibre : fibre de verre E | |
Quantités d'élasticité de base | |
44 500 N/mm² | |
13 000 N/mm² | |
5 600 N/mm² | |
5 100 N/mm² | |
0,25 | |
densité | |
2,0 g/cm³ | |
Force de base | |
1 000 N/mm² | |
900N/mm² | |
50N/mm² | |
120N/mm² | |
70N/mm² | |
Coefficient de dilatation thermique | |
7 · 10 −6 1 / K | |
27 · 10 −6 1 / K |
Les plastiques renforcés de fibres de verre sont un composite fibre-plastique économique mais de très haute qualité . Dans les applications soumises à des charges mécaniques élevées , le plastique renforcé de fibres de verre se trouve exclusivement sous forme de fibres continues dans les tissus ou dans les rubans UD .
Comparé aux composites fibre-plastique fabriqués à partir d'autres fibres de renforcement, le plastique renforcé de fibres de verre combiné à une matrice plastique appropriée présente un allongement à la rupture élevé, une absorption d'énergie élastique élevée, mais un module d'élasticité relativement faible . Même dans le sens des fibres, il est inférieur à celui de l'aluminium. Il n'est donc pas adapté aux composants ayant des exigences de rigidité élevées, mais convient aux ressorts à lames et composants similaires.
Le plastique renforcé de fibres de verre a un excellent comportement à la corrosion même dans un environnement agressif. Cela en fait un matériau approprié pour les réservoirs dans la construction d'usines ou pour les coques de bateaux. Étant donné que ces coques sont également non magnétiques , le matériau a été utilisé pour construire des dragueurs de mines dès 1966 .
La densité de couchage supérieure à celle du plastique renforcé de fibres de carbone est prise en compte dans ces applications.
Avec une matrice appropriée, le plastique renforcé de fibres de verre a un bon effet d'isolation électrique, ce qui en fait un matériau très utile en génie électrique. En particulier, les isolateurs qui doivent transférer des charges mécaniques élevées sont en plastique renforcé de fibres de verre. Les armoires de commande à usage extérieur sont souvent fabriquées en PRV en raison de la durabilité et de la stabilité du matériau.
Situation du marché
En 2015, environ 1 069 000 tonnes de PRV ont été produites en Europe. Le client le plus important était l'industrie des transports avec 35% du total, suivie par l'industrie de la construction (y compris pour les pales de rotor d'éoliennes) et l'industrie de l'électronique et des équipements sportifs avec 30%.
En 2014, les quantités suivantes de plastique renforcé de fibre de verre ont été traitées en Europe :
- Conteneurs et tuyaux, principalement dans le processus d'enroulement filamentaire et de centrifugation : 145e6 kg
- GMT et LFT (voir produits semi-finis matrice fibre ) : 121e6 kg
- Des processus continus tels que B. Pultrusion : 132e6 kg
- Procédure RTM : 132e6 kg
- En appuyant sur SMC et BMC : 264e6 kg
- Méthodes de formulaire ouvert telles que B. Laminage à la main ou pulvérisation de fibres : 232e6 kg
- autres procédures : 17e6 kg
Au total, 1 043 kt de plastique renforcé de fibres de verre ont été traitées en Europe en 2014.
trie
Certains types typiques de plastiques renforcés de fibres de verre sont :
EN 60893-3 | NEMA LI 1-1998 | Mil | |
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Stratifié de résine époxy | EP GC 202 | FR-4 | MIL-I-24768/27 (GEE-F) |
Stratifié de résine époxy | EP GC 204 | FR-5 | MIL-I-24768/28 (GEB-F) |
Stratifié de résine époxy | EP GC 201 | G-10 | MIL-I-24768/2 (GEE) |
Stratifié de résine époxy | EP GC 203 | G-11 | MIL-I-24768/3 (GEB) |
Stratifié de résine de mélamine | MF GC 201 | G-5 | MIL-I-24768/8 (GMG) |
Stratifié de résine de mélamine | MF GC 201 | G-9 | MIL-I-24768/1 (GME) |
Résine phénol-formaldéhyde - stratifié | PF GC 301 | G-3 | MIL-I-24768/18 (GPG) |
Stratifié de résine de polyester | UP GM 201 | GPO-1 | MIL-I-24768/4 (GPO-N-1) |
Stratifié de résine de polyester | UP GM 202 | GPO-2 | MIL-I-24768/5 (GPO-N-2) |
Stratifié de résine de polyester | UP GM 203 | GPO-3 | MIL-I-24768/6 (GPO-N-3) |
Stratifié de résine de polyester | GPO-1P | MIL-I-24768/31 (GPO-N-1P) | |
Stratifié de résine de polyester | GPO-2P | MIL-I-24768/32 (GPO-N-2P) | |
Stratifié de résine de polyester | GPO-3P | MIL-I-24768/33 (GPO-N-3P) | |
Stratifié PTFE | MIL-I-24768/7 (GTE) | ||
Stratifié de résine de silicone | SI GC 201 | G-7 | MIL-I-24768/17 (GSG) |
Composants typiques
Composants renforcés de fibres courtes et longues
Les composants renforcés de fibres courtes sont principalement utilisés comme revêtement ou sont fabriqués en raison de leur bonne malléabilité et de leur grande liberté de conception. Les composants renforcés de fibres courtes ont généralement un comportement quasi-isotrope , car les fibres courtes sont réparties de manière aléatoire. Une orthotropie faiblement prononcée peut apparaître lors du moulage par injection de thermoplastiques renforcés de fibres courtes. Les fibres sont orientées le long des lignes d'écoulement. L'ajout de fibres de verre courtes aux thermoplastiques améliore leur rigidité, leur résistance et, en particulier, leur tenue à haute température. Le fluage des thermoplastiques renforcés de fibres courtes est inférieur à celui du matériau de base.
Composants continus renforcés de fibres
Les composants continus renforcés de fibres sont fabriqués avec des propriétés matérielles définies. Ils sont de plus en plus utilisés dans la construction légère .
- GRP fabriqué à partir de tissus ou de canevas
- GRP fabriqué à partir de mèches ou de tissus / canevas unidirectionnels (fabriqués selon le procédé de tréfilage )
- Formes mixtes des types mentionnés ci-dessus
Les duroplastiques sont généralement utilisés comme matrice . Par exemple, un matériau composite constitué de mats de fibres de verre tissées et de résine polyester est devenu connu sous le terme de fibre de verre .
Candidatures (sélection)
- Renforcement dans la construction en béton
- ressorts à lames
- Receveurs de douche et baignoires
- Pièces du véhicule (par exemple capots, ailes)
- Gaines et conversions
- Petites pièces moulées
- Aides à l'escalade pour végétaliser les façades avec des plantes grimpantes
- Profils et renforts
- Tube
- Pales de rotor pour éoliennes et hélicoptères
- Fuselages et ailes de planeurs ou d' avions à moteur haute performance
- Coques de bateaux et yachts
- Carénages de véhicules en course automobile
- Toboggans / toboggans
- Bâtons et archets de violon
- Bardage et façades
- Branches pour arbalètes
- Composants de pêche
- Support pour lignes aériennes de tramway
- Hangar et portes industrielles
- Cartes de circuits imprimés
- Tours de refroidissement
- Housse de protection pour antennes émettrices UHF
- Réservoirs pour l'industrie alimentaire et chimique
- Fabrication de sculptures
Problèmes de fabrication et de transformation
Lors de l'utilisation de résines polyester, des vapeurs de styrène sont libérées. Ceux-ci irritent les muqueuses et les voies respiratoires. Par conséquent, le GefStoffV prescrit une limite maximale d' exposition professionnelle (AGW) de 86 mg / m³. A certaines concentrations, un mélange explosif peut même se former. Lors du traitement ultérieur des composants en PRV (meulage, coupe, sciage), des poussières fines et des copeaux avec des filaments vitreux ainsi que des poussières collantes se forment en quantités considérables. Ceux-ci affectent la santé humaine et la fonctionnalité des machines et des systèmes. L'installation de systèmes d' extraction et de filtration efficaces est nécessaire pour respecter les règles de sécurité au travail et garantir l'efficacité économique à long terme .
Élimination / recyclage
Le GRP peut être ajouté à la production de ciment en tant que combustible de substitution, le composant plastique fournissant de l'énergie et le composant verre faisant partie de la matière première du ciment. Neocomp GmbH a développé ce procédé et l'utilise actuellement (depuis septembre 2019).
Voir également
liens web
- Institut des matériaux composites GmbH
- AVK - Association industrielle pour les plastiques renforcés e. V.
Littérature
- Detlef Jens : Les yachts classiques. Tome 2 : La révolution des plastiques. Koehlers Verlagsgesellschaft, Hambourg 2007, ISBN 978-3-7822-0945-8 .
- Volker Türschmann : Sans poussière et sans vapeurs de styrène. Dans : Plastverarbeiter Online. Hüthig GmbH, 26 mai 2011, consulté le 11 avril 2016 .
Preuve individuelle
- ↑ H. Schürmann : Construire avec des composites fibre-plastique. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-40283-1 .
- ↑ AVK - Association industrielle pour les plastiques renforcés e. V. (Ed.) : Manuel des plastiques composites en fibres. Vieweg + Teubner, 2010, ISBN 978-3-8348-0881-3 .
- ↑ Ю.В.Апальков: Корабли ВМФ СССР. ом IV - есантные и минно-тральные корабли. Saint-Pétersbourg 2007, ISBN 978-5-8172-0135-2 , pages 111 et suivantes
- ↑ Options de recyclage des pales de rotor d'éoliennes terrestres (PDF) (la page n'est plus disponible , recherche dans les archives Web ) Info : Le lien a été automatiquement marqué comme défectueux. Veuillez vérifier le lien conformément aux instructions , puis supprimer cet avis. Document d'information de l' Association allemande de l'énergie éolienne ; consulté le 4 février 2018.
- ↑ Elmar Witten, Thomas Kraus, Michael Kühnel : Composites Market Report 2015. (PDF ; 1,3 Mo) Dans : avk-tv.de. AVK - Industrial Association for Reinforced Plastics , 21 septembre 2015, consulté le 11 avril 2016 .
- ↑ Volker Türschmann, Christian Jakschik, Hans-Jürgen Rothe : Solutions aux problèmes dans la production de PRV - Sujet : Air pur dans la fabrication de pièces en plastique renforcé de fibres de verre (PRV). (PDF) (N'est plus disponible en ligne.) Dans : ult.de. ULT AG, mars 2011, archivé de l' original le 13 août 2012 ; Consulté le 11 avril 2016 .
- ↑ Réponse à la question orale : Comment disposer d'une éolienne ? Institut de Basse-Saxe pour l'environnement, l'énergie, le bâtiment et la protection du climat, 15 juin 2017, consulté le 23 septembre 2019.
- ↑ Simon Schomäcker : Recyclage du plastique en fibre de verre : les éoliennes deviennent des revêtements routiers . Deutschlandfunk , 10 février 2017 ; consulté le 23 septembre 2019