Vláknom vystužený polyčír (FRP) sa skladá z plastovej polymérnej živice (plastová polymérna živica) a výstužného vlákna. Po syntetizácii dvoch materiálov do FRP si môže nielen udržať vlastnosti pôvodného materiálu, ale aj posilniť celkovú výkonnosť FRP, čo výrazne zvyšuje pevnosť a tuhosť nového materiálu.
Polymérové živice sú všeobecne lepivé a ľahko sa formujú, ale ich tvrdosť je pomerne slabá. Živica obsiahnutá v materiáli môže chrániť materiál pred oderom a chrániť jeho povrch pred chemickou koróziou. Nielen to, materiál sa dá použiť aj ako spojivo na vystuženie vlákien.
Vďaka vysokej pevnosti a ľahkej textúre boli kompozitné materiály FRP široko používané v obranných, leteckých a iných oblastiach. V posledných rokoch sa rozsah použitia tohto materiálu ďalej rozširoval a používal sa na výrobu luxusných automobilov, veterných turbín, nádrží na stlačený zemný plyn a ďalších zariadení. Hlavní výrobcovia tiež uprednostňujú FRP kvôli jeho nízkej hmotnosti, vysokej pevnosti a vysokej tuhosti. Je to dobrý ľahký materiál a môže tiež ušetriť energiu počas prepravy. Okrem toho sa vďaka svojej pevnosti, trvanlivosti a chemickej štruktúre začal FRP uplatňovať na priemyselné zariadenia, budovy a inú infraštruktúru.
▶ Výroba kompozitných materiálov FRP
Proces výroby kompozitných materiálov FRP vyžaduje veľa tepla a tlaku, aby sa dosiahlo spojenie kompozitných materiálov.
▶ Príprava vlákien
Pri výrobe uhlíkových vlákien a sklenených vlákien FRP sú nevyhnutné vysoké teploty. Uhlíkové vlákno je možné vyrobiť karbonizáciou polyakrylonitrilového vlákna, smoly, viskózového vlákna alebo fenolového vlákna. Výroba uhlíkových vlákien zahŕňa štyri procesy: spriadanie vlákien, tepelnú stabilizáciu (predoxidáciu), karbonizáciu a grafitizáciu. Sprievodné chemické zmeny zahŕňajú dehydrogenáciu, cyklizáciu, preoxidáciu, oxidáciu a deoxidáciu. Vyrába sa z neho&„; biele vlákno GG“; sériou vysokoteplotných pecí a potom sa z nich stane&"čierne vlákno GG"; po oxidácii a karbonizácii. Sklenené vlákno sa vyrába vysokoteplotnou pecou vysokoteplotným tavením, ťahaním, navíjaním, tkaním a ďalšími procesmi, v závislosti od konkrétnych požiadaviek vyrábaných častí.
▶ Výroba dielov
V súčasnosti existuje veľa spôsobov spracovania a výroby dielov vyrobených z kompozitných materiálov FRP. Spravidla sa pred alebo počas spracovania častí zmiešajú výstužné vlákna s polymérmi, ktoré sa potom umiestnia do formy a diely sa vrstvením upravia a zahrejú. U niektorých častí s viac hranami a rohmi a zložitejšími tvarmi je možné vlákno a živicu vložiť do štrbiny formy, zlisovať ich do suroviny a potom zahriať. V prípade rúr a iných dlhých obrobkov je možné vlákno a živicu vytláčať lisovnicou a vytvrdzovať pri vysokej teplote.
▶ Aplikácia materiálu
Ak sa proces prípravy zlepší, môžu sa tiež znížiť výrobné náklady a hustota energie FRP kompozitných materiálov. Je široko používaný v rôznych aplikáciách na dosiahnutie úspory energie a zvýšenia energetickej účinnosti.
Automobil: Pre automobilový priemysel, ktorý sa snaží dosiahnuť ľahkú váhu, je tento materiál veľmi dôležitý. Môže zlepšiť energetickú účinnosť a spotrebu paliva vozidiel a zároveň splniť bezpečnostné normy. Ak vozidlo dosiahne zníženie hmotnosti o 10%, jeho spotreba paliva sa zvýši o 6 - 8%, čo sa rovná predĺženiu cestovného dosahu čistého elektrického vozidla o 10%. V porovnaní s tradičnou oceľou môže sklenené vlákno FRP znížiť hmotnosť o 25 - 30%, zatiaľ čo kompozitný materiál z uhlíkových vlákien môže znížiť hmotnosť o 60 - 70%.
Veterná turbína: Kompozitný materiál z uhlíkových vlákien FRP má vysokú tvrdosť, nízku hmotnosť a vysokú odolnosť proti únave. Môže znížiť hmotnosť lopatiek turbíny a predĺžiť dĺžku lopatiek, čím sa zlepší energetická účinnosť výroby veternej energie. Od roku 2018 sa veterné elektrárne môžu stať najväčším spotrebiteľom kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien FRP.
Skladovacie nádrže na stlačený zemný plyn: Skladovacie nádrže používané vo vozidlách musia mať ľahkú textúru a vysokú pevnosť a môžu skladovať vodík a zemný plyn. Aj keď kompozitný materiál z uhlíkových vlákien FRP spĺňa požiadavky na skladovacie nádrže vozidiel a vysokotlakové nádrže na vodík, jeho náklady sú pomerne vysoké.
Priemyselné zariadenie: Vďaka vysokej odolnosti tohto typu kompozitného materiálu proti korózii môže zlepšiť výkonnosť priemyselných zariadení a komponentov. Tento materiál môže zlepšiť výkonnosť tepelných výmenníkov, ventilátorov, dúchadiel a iných zariadení, odolávať vysokým teplotám, predĺžiť životnosť potrubí a skladovacích nádrží a zlepšiť elektrickú izoláciu mechanických zariadení.
Vďaka vynikajúcemu výkonu materiálu môžu byť prínosom ďalšie priemyselné odvetvia a súvisiace zariadenia, ako sú stavby, cesty a mosty, námorné plavidlá a vedenia na prenos energie.