Włókno szklane – czym jest i jakie ma zastosowanie w przemyśle oraz budownictwie?

Włókno szklane jest stabilnym materiałem izolacyjnym wyróżniającym się wysoką wytrzymałością na szoki cieplne. Niewielka waga substancji pozwala na szerokie zastosowanie jej w budownictwie, motoryzacji czy przemyśle elektronicznym. Wytwarza się z niej liczne tekstylia techniczne i materiały kompozytowe. Mieszanina uzyskiwania w procesie produkcyjnym jest odporna na korodowanie, czynniki chemiczne i mechaniczne. Do czego używa się włókna szklanego? Poznaj nowoczesne zastosowania tego tworzywa sztucznego.

Czym jest włókno szklane?

Włókno szklane to włóknista, zestalona substancja chemiczna zawierająca związki polimerowe i żywiczne. Składa się z mieszaniny piasku kwarcowego często pozyskanego w procesie recyklingu opakowań szklanych. W celu uzyskania optymalnych parametrów technicznych, na etapie produkcji włącza się do niej wybrane tlenki alkaliczne i inne dodatki uszlachetniające. Z czego powstaje włókno szklane? Uzyskuje się je w wyniku roztopienia szkła i przepuszczenia go przez bardzo cienkie, mikronowe otwory. Skutkuje to wytworzeniem niewielkich nici gotowych do dalszej obróbki. Substancja może posłużyć do wykorzystania jej jako materiału wzmacniającego w produktach kompozytowych. Wyroby z włókna szklanego (a dokładniej, z jego udziałem) to m.in. pokrywy zabezpieczające, komponenty motoryzacyjne, osłony rurociągowe.

Jak powstaje włókno szklane?

Proces tworzenia włókien szklanych polega na topieniu wsadu szklanego w bardzo wysokiej temperaturze i formowaniu ultracienkich nici przeciskanych przez dysze. Produkcja włókien odbywa się w zaawansowanych liniach produkcyjnych, składających się m.in. z silosów, pieca, urządzeń do snucia, aplikatorów chemicznych czy natrysków wodnych. Pozyskanie włókna formowane są zgodnie z przyjętą techniką, np. w zwijane maty, siatki, płyty lub tkaniny syntetyczne. Szczególnym ich rodzajem jest roving, który polega na zebraniu pełnych wiązek elastycznego materiału i nawijaniu go na szpulę bądź tuleję. Nieskręcone i długie pasma rovingowe stanowią nieodzowny surowiec w kontekście wytwórstwa innowacyjnych kompozytów.

Z jakich surowców produkuje się włókno szklane?

Podstawowym budulcem współcześnie uzyskiwanych szklanych włókien jest piasek kwarcowy stanowiący średnio ponad połowę masy wyrobu. Udział innych substancji jest uzależniony od celu wytwórczego. Przykładowo, wapienie obecne w postaci tlenków zwiększają trwałość chemiczną i stabilizują strukturę półproduktu. Podobnie jak związki dolomitowe, poprawiające odporność na ścieranie i wytrzymałość cieplną. Wśród innych dodatków uszlachetniających, mających na celu nadanie odpowiednich cech substancji, wyróżnia się m.in.:

• tlenki glinu,
• tlenki boru,
• tlenki sodu,
• tlenki potasu.
• tlenki żelaza.

Jakie właściwości ma włókno szklane?

Czy włókno szklane jest wytrzymałe? Zdecydowanie tak – to materiał o wysokiej trwałości i niewielkiej wadze. Przy ograniczonej masie zachowuje wysokie parametry odporności przed korozją. Może być eksponowany na zewnątrz, ponieważ nie ulega szybkiej degradacji w wyniku działania czynników atmosferycznych. Jest dobrym izolatorem chemicznym i termicznym. W wielu przedsięwzięciach stosuje się go jako elektroizolację, np. do konstruowania osłon ochronnych.

Jakie są rodzaje włókna szklanego?

Jak inaczej nazywa się włókno szklane? W piśmiennictwie określa się go jako kompozyt szklany, glass fiber bądź glass fibre. Ważny jest również podział substancji ze względu na parametry i zastosowanie. Podstawowe i specjalistyczne odmiany włókien szklanych omawiamy poniżej.

Włókno szklane typu E

Niepalne włókno szklane i żywica posiadające oznaczenie „E” charakteryzują się zmniejszoną przewodnością elektryczną i cieplną. Uniwersalne użytkowo włókna kondurowo-krzemianowe lub glinowo-borowo-krzemowe zawierają niewielki procent tlenków alkalicznych w swoim składzie. To jeden z flagowych typów włókien szklanych z masowym wolumenem produkcji.

Włókno szklane typu S

Kluczowe właściwości włókna szklanego odmiany „S” to przede wszystkim wysoki współczynnik wytrzymałości termicznej i zadowalająca antykorozyjność. Wysoce stabilny, trwały wariant określany z angielska jako Strenght znajduje swoje zastosowanie w branży budowlanej, tworzeniu konstrukcji zewnętrznych i zbrojeń kompozytowych.

Inne specjalistyczne odmiany włókien szklanych

Klasyfikacja rodzajów włókien szklanych uwzględnia także komponenty syntetyczne nazwane zgodnie z ich właściwościami, np. chemiczne, modułowe, alkaliczne czy dielektryczne. Najczęściej stosuje się oznaczenia nawiązujące do pierwszej litery określenia, czyli w tym przypadku będzie to kolejno: C, M, A, D. Właściwości włókna szklanego specjalistycznej odmiany mogą wskazywać na zwiększoną sztywność nici czy niewrażliwość chemiczną.

Zastosowanie włókna szklanego w budownictwie

Gdzie się nie obejrzymy, tam z dużym prawdopodobieństwem znajdziemy coś, co zostało stworzone z materiałów ze szkła topionego. Do czego używa się włókna szklanego? Lista zastosowań w branży budowlanej w zasadzie nie ma końca. Trwały półprodukt w formie prętów, siatek bądź mat jest wykorzystywany do produkcji elementów kompozytowych najwyższej klasy. Tworzy się z niego pokrywy najazdowe na stacjach paliw, włazy dostępowe czy elementy zaliczane do szeroko rozumianej infrastruktury budowlanej. Znakomicie miesza się z wieloma substancjami wykorzystywanymi w budownictwie, czego przykładem jest włókno szklane do betonu.

Gdzie jeszcze wykorzystuje się włókno szklane?

Komponenty wytworzone z udziałem sztucznego włókna użytkowane są w przemyśle morskim, lotniczym i drogowym. Włókno szklane – żywica – służy do wzmacniania kadłubów i skrzydeł maszyn lotniczych. W motoryzacji stosowane jest jako substancja wzmacniająca elementy karoseryjne. Produkuje się z niej mocne tekstylia, buty sportowe, rakiety tenisowe. Części z polimerów i żywic użytkowane są w energetyce, a dokładniej w gałęzi odnawialnych źródeł energii – m.in. do produkcji paneli fotowoltaicznych. Kompozyty z włókna szklanego stosowane są także w medycynie.

Jakie zalety i ograniczenia ma włókno szklane?

Kategoria	Zalety	Ograniczenia
Użyteczność	Uniwersalne zastosowanie, wysoka kompatybilność technologiczna, prostota obróbki.	Ograniczona sztywność, mniejsza elastyczność i wytrzymałość niż w innych włóknach, np. węglowych.
Ekologia	Długa żywotność, wysoki udział surowców recyklingowych (głównie szkła) w produkcji.	Energochłonność procesu produkcji, problematyczny recykling małych fragmentów syntetycznych.
Wytrzymałość	Znakomite parametry wytrzymałościowe, niepodatność na zróżnicowane czynniki chemiczne, termiczne i środowiskowe.	Słabsza odporność na punktowe uderzenia w przypadku zastosowania niespecjalistycznych włókien.

FAQ – najczęściej zadawane pytania o włókno szklane

Czy włókno szklane jest wytrzymałe?

Tak, cechuje się ono bardzo dużą wytrzymałością na rozciąganie (często 3-5 GPa), ma zadowalającą odporność zmęczeniową.

Czy włókno szklane koroduje?

Chemicznie obojętne włókna nie są podatne na skutki korozji.

Czy włókno szklane jest odporne na warunki atmosferyczne?

Wyroby z włókna szklanego są odporne na działanie zmiennych i stałych czynników atmosferycznych.

Czym różni się włókno szklane od włókna węglowego?

Włókno szklane ma mniejszy moduł sprężystości i lepszą izolacyjność. W porównaniu do węglowego wykazuje optymalny stosunek jakości do kosztu wytworzenia.