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Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK)
Ein nachhaltiges Material, das den traditionellen Markt herausfordert
Unser tägliches Leben ist ohne glasfaserverstärkte Kunststoffe kaum mehr vorstellbar. Das Material wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts für die industrielle Nutzung entdeckt und diente ursprünglich zur Wärmedämmung von Häusern. Schon bald fanden sich weitere Einsatzgebiete und heute wird das Material häufig in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie, im Schiffbau und in der Bauindustrie verwendet.
Woraus besteht es?
Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) ist ein Verbundmaterial, das aus einer Kunststoffmatrix und aus 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.
Was macht 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 etwa durch (Endlos-) Faserwicklung, Schleudern, Handlaminierung, im Spritzverfahren sowie im Strangziehverfahren hergestellt.
Welche herausragenden Vorteile hat GFK?
GFK hat viele vorteilhafte Eigenschaften. Er zeichnet sich durch ein geringes Gewicht bei hoher mechanischer Festigkeit, Beständigkeit gegen Chemikalien, Korrosion (aufgrund seiner nichtleitenden Eigenschaften auch elektrolytische Korrosion) und UV-Strahlung, sowie Temperaturstabilität und Umweltfreundlichkeit aus. GFK ist wasserundurchlässig und damit ideal für alle Außenanwendungen. Die Verwendung nicht brennbarer Harze macht das Produkt flammhemmend. GFK ist ein sehr 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.
Amiblu GFK-Rohre werden vorwiegend im Faserwickel– oder Schleuderverfahren hergestellt. Bei beiden Verfahren werden dem Faser-Harz-Verbundwerkstoff Sand und Füllstoffe zugesetzt, um eine ausreichende Wanddicke aufzubauen und dadurch die Festigkeit und Steifigkeit des Rohres zu erhöhen. Der Faserwickelprozess 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 stellen ein GFK-Rohr mit definierten Eigenschaften her, das anderen Rohrmaterialien in vielerlei Hinsicht überlegen ist.
Vorteile von Amiblu GFK-Rohren:
- Zuverlässige Lebensdauer von über 150 Jahren
- Globale Nutzung und Akzeptanz durch wichtige Wasser- und Abwasserbehörden auf der ganzen Welt
- Vollautomatischer Produktionsprozess, bei dem jedes Rohr mit den spezifischen Eigenschaften hergestellt werden kann, die der Anwendung und den Betriebsanforderungen entsprechen
- 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
- 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. Glatte Rohrinnenfläche, dadurch deutlich geringere Reibung als bei anderen Materialien
Was ist Nachhaltigkeit?
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, sie interagieren miteinander, und wenn einer davon schwach ist, kann ein System nicht nachhaltig sein. Wir müssen daher unter ganzheitlichen Gesichtspunkten die verschiedenen Kräfte, Prozesse und Akteure betrachten, die ein System bilden und 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 und der Umweltfreundlichkeit des Materials sind GFK-Produkte eine Lösung für Generationen und tragen zu jeder der drei Nachhaltigkeitssäulen bei.
Ökologische Nachhaltigkeit |
Ökologische Nachhaltigkeit bedeutet die Nutzung erneuerbarer Ressourcen, Umweltverschmutzung und den Verbrauch nicht erneuerbarer Ressourcen auf einem Niveau zu halten, das die Zukunft unseres Planeten nicht beeinträchtigt. Dieser Säule der nachhaltigen Entwicklung muss höchste Priorität eingeräumt werden: Sie ist eine Voraussetzung für soziale und wirtschaftliche Nachhaltigkeit.
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Wirtschaftliche Nachhaltigkeit |
Wirtschaftliche Nachhaltigkeit ist die Fähigkeit, ein bestimmtes ökonomisches Produktionsniveau auf unbestimmte Zeit halten zu können. In anderen Worten: Knappe Ressourcen sollen verteilt und geschützt werden und gleichzeitig positive soziale und ökologische Ergebnisse erzielt werden.
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Soziale Nachhaltigkeit |
Soziale Nachhaltigkeit ist die Fähigkeit e. sozialen Systems wie dem eines Landes, auf unbestimmte Zeit ein bestimmtes Maß an gesellschaftl. Wohlergehen zu bewahren. Zukünftige Generationen sollten denselben oder einen besseren Zugang zu sozialen Ressourcen haben, wie die jetzige Generation. Darüber hinaus sollte der Zugang zu sozialen Ressourcen innerhalb einer Generation für alle gleich sein.
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