Graphit wird aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, elektrischen Leitfähigkeit und thermischen Stabilität häufig im Chemieanlagenbau eingesetzt. Allerdings weist Graphit relativ schwache mechanische Eigenschaften auf, insbesondere unter Stoß- und Vibrationsbedingungen.GlasfaserAls Hochleistungsverbundwerkstoff bietet Graphit aufgrund seiner Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und überlegenen mechanischen Eigenschaften erhebliche Vorteile bei der Anwendung in graphitbasierten chemischen Anlagen. Zu den besonderen Vorteilen zählen:
(1) Verbesserte mechanische Leistung
Die Zugfestigkeit von Glasfasern kann bis zu 3.450 MPa erreichen und übertrifft damit die von Graphit, die typischerweise zwischen 10 und 20 MPa liegt, deutlich. Durch die Einarbeitung von Glasfasern in Graphitwerkstoffe lässt sich die mechanische Gesamtleistung der Geräte, einschließlich der Stoß- und Vibrationsfestigkeit, deutlich verbessern.
(2) Korrosionsbeständigkeit
Glasfaser weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen die meisten Säuren, Laugen und Lösungsmittel auf. Während Graphit selbst sehr korrosionsbeständig ist,Glasfaserkann in extremen chemischen Umgebungen, wie beispielsweise bei hohen Temperaturen und hohem Druck, in oxidierenden Atmosphären oder in Flusssäureumgebungen, eine überlegene Leistung bieten.
(3) Verbesserte thermische Eigenschaften
Glasfasern haben einen extrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) von ca. 5,0 × 10−7/°C und gewährleisten dadurch Dimensionsstabilität unter thermischer Belastung. Darüber hinaus sorgt ihr hoher Schmelzpunkt (1.400–1.600 °C) für eine hervorragende Temperaturbeständigkeit. Dank dieser Eigenschaften behalten glasfaserverstärkte Graphitgeräte ihre strukturelle Integrität und Funktionalität auch in Umgebungen mit hohen Temperaturen bei minimaler Verformung.
(4) Gewichtsvorteile
Mit einer Dichte von etwa 2,5 g/cm3 ist Glasfaser etwas schwerer als Graphit (2,1–2,3 g/cm3), aber deutlich leichter als metallische Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium. Die Integration von Glasfaser in Graphitgeräte steigert die Leistung, ohne das Gewicht wesentlich zu erhöhen, und bewahrt so das leichte und tragbare Design der Geräte.
(5) Kosteneffizienz
Im Vergleich zu anderen Hochleistungsverbundwerkstoffen (z. B. Kohlefaser) ist Glasfaser kostengünstiger und daher für großindustrielle Anwendungen vorteilhaft:
Rohstoffkosten:Glasfaserwird hauptsächlich kostengünstiges Glas verwendet, während bei Kohlefasern teures Acrylnitril zum Einsatz kommt.
Herstellungskosten: Beide Materialien erfordern eine Verarbeitung bei hohen Temperaturen und hohem Druck, aber die Herstellung von Kohlefasern umfasst zusätzliche komplexe Schritte (z. B. Polymerisation, Oxidationsstabilisierung, Karbonisierung), was die Kosten in die Höhe treibt.
Recycling und Entsorgung: Kohlefasern sind schwer zu recyceln und bergen bei unsachgemäßer Handhabung Umweltrisiken, was zu höheren Entsorgungskosten führt. Glasfasern hingegen sind am Ende ihrer Lebensdauer handlicher und umweltfreundlicher.
Veröffentlichungszeit: 24. April 2025
