FRP vs GRP
Kaasaegses inseneritöös on materjalidel oluline roll toote disaini, struktuuri, jõudluse ja tõhususe määratlemisel. Mõnikord ei suuda looduslikult esinevad ehitusmaterjalid vastata toote spetsifikatsioonidele. Seetõttu töötati välja uued materjalid, mis vastavad kahe või enama materjali kombineerimisel väga erinevatele tehnilistele nõuetele. Neid nimetatakse komposiitmaterjalideks.
Betoon, vineer, aerogeel ja süsinikkiud on tugevdatud polümeerid; kõik on komposiitmaterjalid. See artikkel keskendub kindlale komposiitmaterjalide klassile, mida tuntakse kiududega tugevdatud polümeeridena. Need materjalid on kerged, tugevad ja vastupidavad.
Mis on kiududega tugevdatud plastik/polümeer (FRP)?
Kiududega tugevdatud polümeerid on valmistatud kahest põhikomponendist; kiud ja polümeermaatriks. FRP puhul on kiud põimitud polümeermaatriksisse. See struktuur annab täiesti erinevad keemilised ja füüsikalised omadused kui üksikute materjalide omadused. Tegelikult vastavad need materjalid kõrgematele insenerinõuetele kui tavalised materjalid. Seetõttu kasutatakse komposiite vähem keerukates ja väga keerulistes ja nõudlikes tootmisülesannetes. Komposiitmaterjalide peamised kasutajad on mehaanika-, tsiviil-, biomeditsiini-, mere- ja kosmosetööstus.
Kiudude peamine roll on anda materjalile tugevust ja jäikust. Kuid ainuüksi kiud on rabedad (nt klaas). Seetõttu on kiud ümbritsetud polümeermaterjalist kattega. Polümeermaatriks hoiab kiud paigal ja kannab koormuse üle kiudude vahel. See aitab kaasa ka kihtidevahelisele nihketugevusele.
Komposiidis kasutatavad kiud on järgmised; E-klaas, S-klaas, kvarts, aramiid (Kevlar 49), Spectra 1000, süsinik (AS4), süsinik (IM-7), grafiit (P-100) ja boor. Kasutatavad polümeerid on polüestrid, vinüülestrid, epoksiidid, bismaleimiidid, polüimiidid ja fenoolid. Igal polümeeril on erinevad keemilised ja füüsikalised omadused; seetõttu panustavad komposiitstruktuuri erinev alt. Sellest tulenev alt on ka komposiidi omadused olenev alt polümeerist erinevad.
Polüester ja vinüül on odavad materjalid, mistõttu kasutatakse neid laialdaselt kommertsrakendustes. Epoksiide kasutatakse suure jõudlusega pidevate kiudmaatriksite jaoks. Samuti toimib see kõrgel temperatuuril paremini kui vinüül ja polüester. Bismaleimiidid ja polüimiidid on kõrge temperatuuriga vaigumaatriksid, mida kasutatakse temperatuurikriitilistes insenerirakendustes. Fenoolid on kõrge temperatuuriga vaigusüsteemid, millel on hea suitsu- ja tulekindlus; seetõttu kasutatakse seda lennukite siseruumides.
Mis on klaasplast (GRP) / klaaskiuga tugevdatud plast (GFRP)?
Klaasiga tugevdatud plast, üldtuntud kui klaaskiud, on kiududega tugevdatud polümeer, mille komposiitstruktuuris on klaaskiud. Polümeer on tavaliselt epoksü, polüester või vinüül. Klaaskiudmaterjale kasutatakse tavaliselt suure jõudlusega vabaajalennukites ja purilennukites, paatides, autodes, vannides, mullivannides, veepaakides, katusetoodetes, torudes, vooderdis, valatud, surfilaudades ja välisustes.
Mis vahe on FRP ja GRP vahel?
• FRP on komposiitmaterjal, mille polümeermaatriksis sisalduvad ülitugevad kiud. Neid kasutatakse nende suure tugevuse ja kerge kaalu tõttu paljudes kaubanduslikes ja insenerirakendustes. FRP-d kasutatakse laialdaselt metalli ja puidu asendajana. Parim näide on süsinikkiuga tugevdatud polümeeri (CFRP) kasutamine alumiiniumi ja titaani või kõrgekvaliteedilise terase asemel lennukites.
• Klaaskiud ehk GRP on klaaskiust valmistatud komposiitmaterjal, mille polümeerina kasutatakse polüestrit, vinüüli või epoksiidi. Seda kasutatakse purilennukite, paatide ja vannide valmistamiseks. Klaaskiudu kasutatakse peamiselt kaubanduslikes rakendustes. Klaaskiud on üht tüüpi FRP.
