GFK Platten – Der große Glasfaserplatten Ratgeber
Für die Industrie, aber auch für den Hobbyhandwerker sind viele verschiedene Werkstoffe erhältlich, die keine Wünsche offen lassen. Ist eine besonders hohe Robustheit des Materials erwünscht, fällt dabei das Augenmerk schnell auf GFK, also glasfaserverstärkten Kunststoff. Um was genau es sich dabei handelt und wie vielfältig die Anwendungen von Glasfaserplatten sind, zeigen wir in unserem GFK Ratgeber.
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Was ist Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK)?
Glasfaserverstärkter Kunststoff, in der Umgangssprache auch Fiberglas genannt, besteht in der Basis entweder aus thermoplastischen Kunststoffen, beispielsweise Polyamid, oder aus duroplastischen Kunststoffen, zum Beispiel Epoxid- oder Polyesterharz. Es handelt sich dabei um einen Faser-Kunststoff-Verbund, der viele positive Eigenschaften in sich vereint und daher sowohl für die Industrie als auch für den Heimwerker interessant ist.
Der Verbund aus diesen unterschiedlichen Werkstoffen macht GFK Platten zu einem leichten und dennoch extrem robusten Werkstoff.
GFK ist bereits seit 1935 bekannt und wird seitdem auf viele verschiedene Arten verwendet. So diente es in den Dreißigerjahren des 20. Jahrhunderts vor allem als Dämmmaterial für Häuser, aber auch als Werkstoff in der Flugzeugindustrie. Heute bekannte Sorten von GFK sind beispielsweise Epoxidharz-Laminat, Melaminharz-Laminat, Silikonharz-Laminat und Polyesterharz-Laminat.
Gerade bei solchen Anwendungen, die hohen Belastungen standhalten müssen, ist der glasfaserverstärkte Kunststoff der optimale Werkstoff. So ist er nicht nur hochwertig, sondern kann auch mithilfe von Formen jede erdenkliche Gestalt annehmen. Im Verbund mit Kunststoffmatrizen weist eine Glasfaserplatte nicht nur eine sehr hohe elastische Energieaufnahme, sondern auch eine enorme Bruchdehnung bei gleichzeitig niedrigem Elastizitätsmodul auf.
Auch für den Kleinanwender ist und bleibt der glasfaserverstärkte Kunststoff ein interessantes Material. Das Handlaminieren damit ist einfach, preiswert und für alle erdenklichen Formen und Zwecke geeignet. Sie brauchen dafür wenige Materialien und nicht allzu viel Zeit. Reparaturen verschiedener Materialien und Bauteile sind ebenfalls mit GFK möglich und praktisch. Des Weiteren weist GFK verschiedene weitere Vorteile, dabei aber nur wenige Nachteile auf, die wir im vorletzten Kapitel aufzeigen.
GFK Platten kaufen
GFK Platten können Sie in allen möglichen Dimensionen online kaufen und haben eine grosse Auswahl:
- Isolierstoff ist Epoxidharz
- Sehr gute mechanische Belastbarkeit und hohe Kriechstromfestigkeit
- Das FR4 Epoxyd-Glashartgewebe lässt sich gut bohren, fräsen, sägen, schleifen, kleben.
Die verschiedenen Typen von Glasfasern
Es sind zwei grundsätzliche Glasfasertypen erhältlich: kurzfaserige und langfaserige:
Kurzfaserverstärkte GFK-Platten
Kurzfaserverstärkte Bauteile weisen eine zufällige Verteilung der Fasern auf. Dadurch erhöht sich die Steifigkeit des Bauteils. Solche kurzfaserverstärkten Glasfasern werden oft in der Spritzgusstechnik eingesetzt, da sie durch ihre optimale Formbarkeit eine sehr hohe Gestaltungsfreiheit aufweisen. Außerdem sind sie günstiger als langfaserverstärkte Bauteile. Der Nachteil ist, dass solche Bauteile keine so hohe Festigkeit besitzen wie langfaserverstärkte Bauteile.
Langfaserverstärkte GFK-Platten
Langfaserverstärkte Bauteile hingegen besitzen Fasern mit einer Länge von mindestens 10 mm. Aus ihnen wird mithilfe des Pultrusionsverfahrens durch Schmelze ein Strang produziert, aus dem danach Granulatkörner entstehen. Dadurch erhalten die Glasfasern eine enorme Steifigkeit, Festigkeit sowie Schlagzähigkeit. Langfaserverstärkte Bauteile weisen also eine hohe Stabilität auf und können dadurch eine enorme Energiemenge absorbieren.
Heutzutage sind auch Mischformen aus den beiden oben genannten glasfaserverstärkten Kunststoffen geläufig. Des Weiteren sind Endlos-Einzelfasern sowie aus solchen Endlos-Einzelfasern gewebte Matten erhältlich.
Möchten Sie also GFK Platten kaufen, sollten Sie auf die genannten Eigenschaften achten. Je nachdem, für welche Anwendung Ihr Werkstück gedacht ist, sollten Sie kurz- oder langfaserigen GFK wählen. Auch die Dicke spielt für die Anwendung eine Rolle. Es macht einen großen Unterschied, ob Sie GFK Platten von 2mm Dicke wählen oder GFK Platten von 3mm Dicke.
Festigkeit durch Kunstharz
Bauteile aus glasfaserverstärktem Kunststoff erhalten ihre Festigkeit vor allem durch den Verbund verschiedener Materialien; sie bilden einen sogenannten Kompositwerkstoff. So bestehen sie aus der Faser und einer Matrix.
Glas an sich ist natürlich weder stabil, noch formbar. Die Stabilität von glasfaserverstärktem Kunststoff resultiert aus der Form, in die das Glas gebracht wurde, nämlich den Fasern. Mithilfe der Matrix wird diese Stabilität noch erhöht. Die Matrix bildet hierbei das zugefügte Kunstharz. Dieses besteht, wie üblich, aus zwei verschiedenen Komponenten, die vor dem Beimischen miteinander verrührt werden. Sind sie eine Verbindung eingegangen, kann das so entstandene Gemisch aus Harz und Härter zur Glasfaser hinzugefügt werden.
Das Gemisch wird auf den glasfaserverstärkten Kunststoff aufgetragen und umschließt dessen Fasern, so dass diese sich nicht mehr bewegen können. Dadurch verleiht es den Fasern eine enorme Stabilität.
Man unterscheidet hierbei eindirektionale Halbzeuge und multidirektionale Halbzeuge. Bei Ersteren liegen die Fasern in nur einer Richtung, so dass das so entstandene Halbzeug zwar eine hohe Längsfestigkeit aufweist, jedoch insgesamt nicht ganz so belastbar ist. Halbzeuge, die multidirektional aufgebaut sind, verfügen hingegen über eine hohe Gesamtbelastbarkeit. Bei diesen Werkstücken werden die Fasern inmitten des Kunstharzes Schicht für Schicht eingebaut, und zwar sowohl quer als auch längs. Der Name multidirektional ist hierbei jedoch ein wenig irreführend, da die Fasern in der Hochachse unterbrochen sind.
Die gängigsten Harze, die für GFK verwendet werden, sind Epoxidharz und Polyesterharz. Beide weisen Vor- und Nachteile auf und sind für verschiedene Anwendungen interessant. So ist Polyesterharz beispielsweise günstiger als Epoxidharz, seine Klebeeigenschaften sind jedoch nicht ganz so ausgeprägt wie die des Epoxyharzes.
Anwendungsmöglichkeiten von GFK Platten
Durch sein gutes Korrosionsverhalten findet GFK vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. So werden Glasfaserplatten gern beim Bootsbau eingesetzt, um dem Rumpf sowohl eine optimale Stabilität als auch ein perfektes Fahrverhalten zu verleihen. Auch beim Anlagenbau findet GFK wegen genau dieser Eigenschaft Verwendung.
Da es eine hohe Formbarkeit aufweist, sind den Gestaltungsmöglichkeiten kaum Grenzen gesetzt. Dadurch findet GFK Anwendung bei der Verkleidung von Bauteilen, aber auch im Spritzguss.
Weil Fiberglas eine gute isolierende Wirkung aufweist, wird es außerdem gern zur Übertragung hoher mechanischer Lasten eingesetzt, beispielsweise durch Isolatoren. Eben aus diesem Grund werden oft auch Schaltschränke aus GFK gefertigt, die im Außenbereich eingesetzt werden sollen.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie sind beispielsweise die folgenden:
- Bade- sowie Duschwannenherstellung
- Kleinformteile
- Bewehrungen und Profile
- Bauteile, vor allem Rotorblätter, für Windkraftanlagen
- Rohre
- Spielgeräte auf Spielplätzen, vor allem Rutschbahnen
- Industrietore
- Tanks, die in der chemischen sowie der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden
- Bauteile für den Angelsport
- Carrosseriebau
- Wurfarme für Armbrüste und Bogen
Aber auch im Hobbybereich wird GFK immer beliebter. Kleinanwender profitieren von der enormen Formbarkeit sowie der Stabilität des Materials. So ist GFK zur Reparatur beschädigter Bauteile geeignet, selbst wenn diese nicht aus dem gleichen Material bestehen. Sogar Holz oder auch Metall lassen sich mit glasfaserverstärktem Kunststoff reparieren. Natürlich sind die hierbei erzielten Ergebnisse jedoch nicht ganz so perfekt wie solche, die aus der Arbeit mit gleichen Werkstoffen resultieren.
Durch ihr niedriges Elastizitätsmodul sind Glasfaserplatten übrigens NICHT für hohe Steifigkeitsanforderungen geeignet.
GFK Kleben – Step by Step Anleitung
Sie haben die Wahl, ob Sie GFK Platten kaufen oder lieber selbst GFK kleben möchten. Wir zeigen Ihnen mit unserer Anleitung, wie Sie eine GFK Platte selbst herstellen können. Dies mag sich zunächst etwas kompliziert anhören; es ist aber gar nicht so schwer, wie Sie vielleicht denken.
Sie benötigen dazu nur eine überschaubare Anzahl an Materialien:
- Glasfasermatten
- Einen passenden Harzkleber, beispielsweise Epoxidharz oder Polyesterharz
- Rollen oder Pinsel zur optimalen Verteilung des Harzklebers
- Etwas Schmirgelpapier
- Ein fusselfreies Tuch oder einen weichen Pinsel
- Gegebenenfalls einen Föhn
Gehen Sie nun folgendermaßen vor:
- Als Erstes wird das benötigte Gemisch aus Harz und Härter angerührt. Halten Sie sich dabei am besten an die Angaben des Herstellers. In der Regel verwendet man eine 1 : 2-Mischung. Beim Mischen ist es wichtig, das Gemisch ein bis zwei Mal umzufüllen und wirklich gut zu rühren, damit sich nichts absetzt. Sonst drohen eine unzureichende Aushärtung oder Schwachstellen im Material.
- Die zu verklebenden Stellen werden zunächst mit Hilfe des Schmirgelpapiers angeraut, da der Kleber erst dann seine optimalen Eigenschaften entfaltet, wenn die zu verklebende Oberfläche eine raue Beschaffenheit aufweist. Sie können natürlich für große Oberflächen auch eine Schleifmaschine verwenden.
- Beide Klebestellen werden von Staub und Fett gereinigt. Achten Sie darauf, die Oberflächen nach der Reinigung nicht mehr mit bloßen Händen anzufassen, denn sonst setzt sich der hauteigene Fettfilm darauf ab und der Kleber haftet nicht mehr so gut.
- Die Rillen und Oberflächenvertiefungen der Klebeflächen werden dann mit einem Spachtel oder Klebstoffpinsel bündig verfüllt; hierbei können Sie mit einem Föhn den aufgetragenen Klebstoff erwärmen, damit dieser sich besser verteilt.
- Nun werden die Verbindungsstellen komplett eingestrichen und die beiden Klebeflächen miteinander verbunden. Dabei müssen Sie natürlich auf die Offenzeit achten. Gerade bei großen Oberflächen ist dies wichtig, damit der Kleber nicht zu schnell aufhärtet.
Bilder: johzio / shutterstock.com
Glasfasermatten, die bereits fertig sind, können übrigens auch mithilfe eines Spezialklebers und verschiedenen geeigneten Werkzeugen weiter bearbeitet werden. Diese sind jedoch eher für ebene Flächen geeignet.
Wie dick das fertige Werkstück sein soll, hängt vom Verwendungszweck ab. GFK Platten 2mm Dicke sind natürlich leichter, aber nicht ganz so robust wie GFK Platten 3mm.
Mit GFK lassen sich auch Formen laminieren. Dadurch können Sie Bauteile in nahezu jeder erdenklichen Gestalt entstehen lassen. Schützen Sie ihre Form mit einer Trennfolie und achten Sie darauf, die Folie straff zu spannen, um keine unerwünschten Falten einzuarbeiten. Nutzen Sie Paketband, um die Trennfolie fest zu spannen.
Nun wird auflaminiert: Verteilen Sie die GFK Platten überlappen auf der Form. Um auf Nummer Sicher zu gehen, nutzen Sie eine Überlappung von 50 %. Geübte Heimwerker können auch 30 % Überlappung wählen. Die jeweilige Schicht muss stets komplett durchtränkt werden. Das Aushärten dauert etwa vierundzwanzig Stunden.
Beim Verkleben von GFK sollten Sie sich Anfangs an eher kleineren Projekten versuchen, denn die Arbeit mit glasfaserverstärktem Kunststoff ist reine Übungssache. Probieren Sie jedoch gleich ein zu kompliziertes Projekt aus, kann dies schnell zu Frustration führen.
Vor- und Nachteile von GFK Platten
Vorteile
- Sehr positives Korrosionsverhalten, selbst bei aggressiven Umweltbedingungen
- Hohe elektrische Isolationswirkung auch ohne Erdung
- Wärmeisolierend
- Niedriges Gewicht
- Extrem hohe Festigkeit
- Hohe Witterungsbeständigkeit
- Sehr gute chemische Beständigkeit
- Rostbeständig sowie beständig gegen Fäulnis
- Einfache Handhabung und Verarbeitung
- Preiswert und dadurch wirtschaftlich
- Lange Lebensdauer
- Antimagnetische Eigenschaften
- Fast vollständige Wartungsfreiheit
- Sowohl für die Industrie als auch für den Kleinanwender interessant
- Relativ gute Ökobilanz*
Nachteile
- Ihre Dichte liegt über der von kohlenstoffverstärktem Kunststoff
- Nicht geeignet für Bauteile mit hohen Steifigkeitsanforderungen
- Die beim Anmischen entstehenden Gase sowie die Feinstäube bei der Weiterverarbeitung sind potentiell gesundheitsschädigend
*Die gute Ökobilanz bezieht sich hierbei auf die Wiederverwertbarkeit in der Herstellung von Zement. Zerkleinerte Glasfasern lassen sich auf diese Weise als Baustoff recyceln.
Sicherheitshinweise zur Verarbeitung von Glasfaserplatten
Wenn Sie mit glasfaserverstärktem Kunststoff arbeiten, sollten Sie unbedingt einige Sicherheitsmaßnahmen beachten:
- Achten Sie auf einen sauberen und ordentlichen Arbeitsplatz, an dem Sie alle benötigten Gegenstände sofort griffbereit haben. Schützen Sie Ihre Haut, Ihre Augen sowie Ihre Schleimhäute vor den Styroldämpfen, die bei der Arbeit mit GFK freigesetzt werden, denn diese können zu Reizungen der Augen und der Atemwege führen. Entfernen Sie Kleberreste, die mit Ihrer Haut in Berührung gekommen sind, sofort mit einem Lappen und etwas Alkohol.
- Außerdem sollten Sie stets für eine gute Belüftung sorgen, da bei sehr hoher Konzentration der Styroldämpfe ein explosionsfähiges Gemisch entstehen kann.
- Möchten Sie fertige Bauteile weiterverarbeiten, also beispielsweise sägen oder schleifen, müssen Sie auf die Entstehung von Feinstäuben und die damit einhergehende Belastung für Mensch, Umwelt sowie Maschinen achten.
- Eventuelle Reste müssen als Sondermüll entsorgt werden und dürfen auf keinen Fall in den normalen Hausmüll.
Wenn Sie zuvor noch nie mit GFK Platten gearbeitet haben, kann die Beschäftigung damit anfangs ein wenig schwierig sein. Geben Sie sich Zeit, denn die Arbeit mit Glasfasermatten braucht etwas Übung. Wenn Sie den Dreh raus haben, kann aber kaum noch etwas schiefgehen. Sie werden mit diesem wandelbaren Material viel Freude haben.
