Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK)
Wie glasfaserverstärkter Kunststoff unsere Infrastruktur langfristig sichert – mit GFK-Rohren von Amiblu
Warum GFK?
Unser tägliches Leben ist ohne glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) kaum mehr vorstellbar. Das Material wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts für die industrielle Nutzung entdeckt und diente ursprünglich der Wärmedämmung von Häusern. Schon bald wurden weitere Einsatzgebiete erschlossen und heute wird das Material unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, im Schiffbau und natürlich auch in der Bauindustrie verwendet. Als Material für langlebige Rohrsysteme ist GFK heute unerlässlich für lebensnotwendige Infrastruktur wie z.B. Abwassersysteme und Trinkwasserversorgung.
Woraus besteht GFK?
Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) ist ein Verbundmaterial, welches aus einer Kunststoffmatrix und Glasfasern besteht. Die Polymermatrix besteht üblicherweise aus einem Epoxidharz, Vinylesterharz oder einem thermisch aushärtbaren Polyesterharz. Das Harz verleiht dem Produkt Umwelt- und Chemikalienbeständigkeit, ist Bindemittel für die Fasern der Laminatstruktur und bestimmt die Form eines Werkstücks aus GFK. Die Glasfasern sorgen für Festigkeit. Sie können zufällig oder gezielt angeordnet werden. Die gebräuchlichste Art von Glasfasern für GFK ist E-Glas, auch Aluminium-Borosilikat-Glas genannt. Das elektrisch und chemisch beständige E-CR-Glas wird häufig auch in Anwendungen eingesetzt, die einen besonders hohen Schutz gegen Säureangriffe erfordern.
Wodurch ist es so leistungsstark?
Wie bei vielen anderen Verbundmaterialien ergänzen sich beide Materialien und bilden einen stärkeren Verbund. Kunststoffharze halten hoher Druckbelastung stand; Glasfasern sind stark bei hoher Zugspannung. Durch die Kombination beider Materialien hält GFK sowohl Druck- als auch Zugkräften sehr gut stand. GFK-Produkte werden im Allgemeinen durch (Endlos-) Wickelverfahren, Schleudern, Handlaminierung, im Spritzverfahren sowie im Strangziehverfahren hergestellt.
Welche herausragenden Vorteile bringt GFK?
GFK bringt viele vorteilhafte Eigenschaften mit sich. Vor allem weist der Werkstoff ein geringes Gewicht bei hoher mechanischer Festigkeit auf, Beständigkeit gegen Chemikalien, Korrosion (aufgrund seiner nichtleitenden Eigenschaften auch elektrolytische Korrosion) und UV-Strahlung, sowie Temperaturstabilität und Umweltfreundlichkeit. GFK ist wasserundurchlässig und damit ideal für alle Außenanwendungen. Die Verwendung nicht brennbarer Harze macht das Produkt flammhemmend. GFK ist ein äußerst haltbares Material mit einer sehr langen Lebensdauer, das sich bestens für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen eignet.
GFK im Rohrleitungsbau
Seit den 1950er Jahren hat sich GFK im Pipelinebau etabliert. Das Anwendungsspektrum der GFK-Rohrleitungssysteme ist heute breit gefächert: von Abwassersystemen und Trinkwasserleitungen über Speichertanks, Entwässerungsrohren, Kraftwerksleitungen, industriellen Rohrleitungssystemen bis hin zu Sanierungslösungen mit speziellen, nicht-kreisförmigen Rohrprofilen, um nur einige zu nennen. Die Methoden, mit denen die Rohre installiert werden können, sind ebenso vielfältig und umfassen Grabenverbau, oberirdische Verlegung, Verlegung auf Auflagern und Aufhängungen, Unterwasserverlegung und grabenlose Technologien wie Relining und Vortrieb.
GFK-Rohre von Amiblu
Amiblu GFK-Rohre werden vorwiegend im Wickel– oder Schleuderverfahren hergestellt. Bei beiden Verfahren werden dem Faser-Harz-Verbundwerkstoff Quarzsand und Füllstoffe zugesetzt, um eine ausreichende Wanddicke aufzubauen und dadurch die Festigkeit und Steifigkeit des Rohres zu erhöhen.
Das Wickelverfahren verwendet endlose und geschnittene Glasfaserverstärkungen, die in Umfangsrichtung auf einen sich ständig nach vorn schiebenden Stahlkern aufgebracht werden. Das Rohr wird dabei von innen nach außen geformt.
Beim Schleuderverfahren wird die Rohrwand von außen nach innen in einer rotierenden Form gebildet. Die Rohstoffe, einschließlich der geschnittenen Glasfasern, werden dabei mittels eines sich vor- und rückwärts bewegenden Vorschubarms in die Form eingebracht.
Beide Verfahren ermöglichen die Herstellung eines GFK-Rohrs mit genau definierten Eigenschaften, welches anderen Rohrmaterialien in vielerlei Hinsicht überlegen ist.
Vorteile von Amiblu GFK-Rohren:
- Globale Nutzung und Akzeptanz durch wichtige Wasser- und Abwasserbehörden auf der ganzen Welt.
- Der vollautomatische Produktionsprozess ermöglicht, dass jedes einzelne Rohr perfekt auf die spezifischen Bedürfnisse angepasst produziert werden kann. Somit entspricht es genau den Anforderungen des Betriebs und dessen Anwendung.
- Hohe Steifigkeitsklassen verfügbar (z.B. für Bereiche mit weichen Böden).
- Leichtes Gewicht und beliebige Länge. GFK-Rohre wiegen nur 1/4 des Gewichts von Gussrohren und 1/10 des Gewichts von Betonrohren. Dies führt zu beträchtlichen Einsparungen durch niedrigere Transportkosten, Nesting (Rohr-in-Rohr-Transport), Handhabung und Verlegekosten.
Weitere Vorteile:
- Geringerer Druckstoß und Wasserschlag aufgrund niedriger Druckwellen-Fortpflanzungsgeschwindigkeit.
- Korrosionsbeständigkeit über einen weiten pH-Bereich.
- Keine elektrolytische Korrosion. GFK-Rohre benötigen weder Kathoden- noch anderen Schutz.
- Fähig, hohen Druckbelastungen in Längsrichtung (2-3 Mal höher als Beton) zu widerstehen, die beim Rohrvortrieb auftreten.
- Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient.
- Hervorragende hydraulische Fließeigenschaften, welche aus einer glatten Rohrinnenfläche und dadurch deutlich geringerer Reibung als bei anderen Materialien, resultieren.
Was ist nachhaltige Entwicklung?
Die Weltkommission für Umwelt und Entwicklung definiert nachhaltige Entwicklung als „Entwicklung, die die Bedürfnisse gegenwärtiger Generationen erfüllt, ohne die Befähigung künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu decken“.
Für eine umfassende Nachhaltigkeit müssen Gesellschaft, Umwelt und Wirtschaft zusammenarbeiten. Alle drei Faktoren überlappen sich und interagieren miteinander. Wenn ein Teilbereich davon schwach ist, kann das gesamte System nicht wirklich nachhaltig sein. Wir müssen daher unter ganzheitlichen Gesichtspunkten die verschiedenen Kräfte, Prozesse und Akteure betrachten, die ein System bilden. Und wir müssen verstehen, wie sie sich gegenseitig beeinflussen. Im Vergleich zu anderen Materialien ist die Herstellung von GFK außergewöhnlich umweltschonend und nachhaltig. Dies liegt daran, dass die Herstellung von Basisharzen und Glasfasermatten die Umwelt weniger belastet als die von Metallen wie zum Beispiel Stahl. Dank der sehr langen Lebensdauer, der hohen Qualität der Produkte und der Umweltfreundlichkeit des Materials sind GFK-Produkte eine Lösung für Generationen und tragen zu jeder der drei Nachhaltigkeitssäulen bei.
Nachhaltigkeit verlangt, der Natur nicht mehr zu entnehmen, als wir zurückgeben können. Bisher entnehmen wir jedoch mehr, als wir zurückgeben. Keine Wirtschaftstätigkeit ist in diesem Sinne wirklich nachhaltig. Solange wir also keine Rohrsysteme produzieren, die die Umwelt in keinster Weise beeinträchtigen, werden wir das Wort Nachhaltigkeit nicht verwenden. Stattdessen sprechen wir künftig von ökologischer Verantwortung.
Ökologische Verantwortung: GFK-Rohre sind ökologisch verantwortungsvoll bei der Herstellung, dem Transport und bei der Installation. Sie zeichnen sich durch eine geringe CO2-Bilanz in der Produktion sowie durch geringe Transportkosten aus und ermöglichen eine schnelle Verlegung und einen effizienten Betrieb.
Wirtschaftliche Verantwortung: Aus der langen Lebensdauer von Amiblu GFK-Produkten, resultieren viele wirtschaftliche Vorteile: sie sind eine wartungsarme, langfristige Investition und eine kosteneffektive Lösung für Planer, Baufirmen und Betreiber sowie Kommunen.
Soziale Verantwortung: GFK-Produkte sind so konzipiert, dass sie den Anforderungen und Möglichkeiten heutiger und zukünftiger Generationen gerecht werden. Sie sorgen für den sicheren Transport von Abwasser und die Bereitstellung der lebensnotwendigen Ressource Wasser. Sauberes Wasser ist eine Grundbedingung für die menschliche Gesundheit und unsere Gesellschaft.
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