FRP

FRP (ang. Fiber Reinforced Polymer – polimer zbrojony włóknami) – materiał kompozytowy wykonany z polimerowej matrycy wzmocnionej włóknami technicznymi. Najczęściej stosowane są włókna szklane, węglowe, aramidowe, bazaltowe i mieszane np. bazaltowo-węglowe. Rzadko stosowane są inne włókna, takie jak papierowe, drewniane lub azbestowe. Jako matryce najczęściej stosuje się żywice epoksydowe, poliestrowe lub winyloestrowe.

Proces produkcji

Powstawanie kompozytu FRP obejmuje dwa odrębne procesy. W pierwszym z nich materiał włóknisty jest wytwarzany i formowany. W drugim procesie materiały włókniste są zatapiane w matrycy podczas formowania kompozytu.

Rodzaje kompozytów

Najczęściej spotykane materiały kompozytowe FRP to:

• polimery zbrojone włóknami węglowymi (CFRP - ang. Carbon Fibre Reinforced Polymer)
• polimery zbrojone włóknami szklanymi (GFRP - ang. Glass Fibre Reinforced Polymer)
• polimery zbrojone włóknami aramidowymi (AFRP - ang. Aramid Fibre Reinforced Polymer)
• polimery zbrojone włóknami bazaltowymi (BFRP - ang. Basalt Fibre Reinforced Polymer)

Materiały z FRP

Z kompozytów FRP produkuje się:

• Taśmy
• Maty
• Pręty zbrojeniowe (zarówno gładkie, jak i żebrowane),
• Cięgna sprężające (zarówno pręty sprężające, jak i liny sprężające),
• Elementy konstrukcyjne w całości wykonane z kompozytów, takie jak np. kształtowniki, kratownice, elementy płytowe.

Właściwości

Właściwości kompozytów polimerowych zależą głównie od gatunku i rodzaju włókien oraz zastosowanej żywicy. To one decydują o wytrzymałości, sztywności, trwałości i innych własności wynikających z potrzeb określonego zastosowania konstrukcyjnego. Najwyższą wytrzymałość kompozytów polimerowych uzyskuje się w przypadku rozciągania wzdłuż osi włókien. Matryce rozkładają naprężenia na wszystkie włókna równomiernie, a także chronią włókna przed uszkodzeniami mechanicznymi i niekorzystnym działaniem środowiska. Matryca praktycznie nie ma wpływu na wytrzymałość kompozytu na rozciąganie, natomiast determinuje nośność materiału na ścinanie i ściskanie

Zalety

• mała gęstość
• dobry wygląd zewnętrzny
• możliwość kształtowania w temperaturze pokojowej
• wysoka odporność antykorozyjna i chemiczna
• możliwość klejenia
• zerowa przenikalność dla fal elektromagnetycznych
• możliwość produkcji jednostkowej
• izolacyjne własności cieplne i elektryczne

Wady

• łatwość uszkodzenia powierzchni
• niska odporność cieplna (do 220 °C)
• długi czas formowania wyrobów
• wysoki koszt materiału

Zastosowanie

Kompozyty FRP powszechnie stosuje się w działach:

• budownictwo (profile konstrukcyjne, struktury przekładkowe, konstrukcje sklepień hal wystawowych i pawilonów, elementy nośne kładek dla pieszych, elementy wzmacniające konstrukcje stalowe i betonowe, inżynieria bezwykopowa, baseny, zbiorniki, pręty zbrojeniowe, itp);
• okrętownictwo i szkutnictwo (kadłuby łodzi, jachtów, motorówek, kutrów, drzwi okrętowe i chłodnicze, pontony i pływaki, rury wyrzutni torpedowych i pocisków rakietowych, tarcze ochronne, maszty antenowe, osłony i anteny radarów, itp.)
• lotnictwo (elementy płatowców pasażerskich, konstrukcje szybowcowe itp.)
• kolejnictwo i przemysł motoryzacyjny (obudowy wagonów i lokomotyw, zabudowy wagonów - ściany i sufity, zbiorniki na wodę, zespoły kabin umywalkowych, wagoniki kolejek linowych, karoserie samochodów, szoferki ciężarówek dachy i przody autobusów, obudowy skuterów i wozów ciężarowych, przyczepy campingowe itp.);
• przemysł chemiczny, petrochemiczny i spożywczy (rurociągi, zbiorniki, wanny galwanizerskie, wyciągi, kominy, obudowy pomp i wentylatorów, mieszalniki, itp.);
• elektrotechnika i przemysł maszynowy (obudowy urządzeń i silników elektrycznych, osłony i obudowy tablic rozdzielczych i skrzynek gazowych, obudowy obrabiarek, wentylatorów, pokrywy, itp.;
• sprzęt sportowy - łuki, tyczki do skoków, narty, kijki narciarskie, rakiety tenisowe, wędki, maszty, łodzie sportowe i wyczynowe, itp.;
• inne zastosowania - elementy małej architektury - donice, rzeźby, sztuczne kamienie, ścianki wspinaczkowe, itp.
• telekomunikacja - pręty FRP są używane jako główne elementy wytrzymałościowe w kablach światłowodowych, zapobiegając złamaniom włókien swiatłowodowych, ograniczając promień gięcia kabla

Bibliografia

• ↑ Paweł Tryzna, Kompozyty wokół nas
• ↑ Wit Derkowski, Teresa Zych, Nowoczesne materiały kompozytowe do wzmacniania konstrukcji budowlanych, Czasopismo Techniczne z. ISSN 0011-4561, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej