Wybierz język

MATERIAŁY PRZEMYSŁOWE W ŻYCIU CODZIENNYM – WŁÓKNO SZKLANE

Kinga Ginter

Specjalista ds. marketingu

Sinograf

 

Historia szkła

Szkło jest materiałem obecnym w świecie od zarania dziejów. Ślady użytkowania go znaleziono w Mezopotamii już 3,5 tysiąca lat temu. W rzymskich zapiskach podaje się, że około 5 tysięcy lat p. n. e. podczas transportu towarów kupcy feniccy wytopili je przypadkowo w ognisku – nie potwierdzają tego jednak odkrycia archeologiczne. Około 1,5 tysiąca lat temu wytwarzano szkło w Egipcie. Co ciekawe szkło kolorowe było wcześniejszym wynalazkiem niż – powszechne dziś – bezbarwne. Dwieście lat p. n. e. zaczęto wykonywać szklane przedmioty, wdmuchując powietrze w piszczel (rurę), na końcu której formowano kształt elementu poprzez obracanie.

 

 

Szkło w XX wieku

Początkowo sposób prasowania szkła opracował w 1913 roku w Belgii Fourcault, a w roku 1916 udoskonalono go poprzez wprowadzenie bezdyszowej, amerykańskiej metody Pittsburgh. Płaskie szkło do wyrobu szyb zaczęto wykonywać w USA w roku 1952 metodą Pilkingtona, a w roku 1959 proces (nazywany także float) został opatentowany. Po pierwszej wojnie światowej w Polsce było 35 hut szkła, a po drugiej około 70. Świadczy to o wzrastającym znaczeniu tego materiału w przemyśle w XX wieku.

 

Powstanie włókna szklanego

Przemysłową produkcję włókna szklanego rozpoczęto w roku 1912. Po kilkunastu latach wykorzystywania włókna szklanego uznano je za materiał przyszłości z uwagi na szerokie możliwości stosowania i mnogość zalet.

Z powstaniem nowej metody wytwarzania włókna szklanego wiąże się anegdota, zgodnie z którą wymyślono ją przez przypadek. Młody naukowiec, chcąc połączyć szklane elementy, użył sprężonego powietrza, w wyniku czego powstał ciekawy materiał. Ten sposób produkcji waty szklanej opatentowano w 1933 roku.

Włókno szklane otrzymuje się ze stopionego szkła, a częściej ze szkła wodnego, czyli roztworu wodnego krzemianów sodu i potasu. Szkło wodne to lepka ciecz, z której po naniesieniu i odparowaniu powstaje masa półprzezroczysta. Taka masa sprawdza się świetnie jako lepiszcze do łączenia sypkich elementów. Włókno szklane to nitki różnej grubości pozyskiwane w procesie rozwłóknienia. Z cienkich włókien wyplata się nici. Po otoczeniu żywicą włókno jest mocniejsze. Na koniec suszy się je i (ewentualnie) nadaje mu formę np. nici, sznurów, arkuszy lub tkanin.

 

Rodzaje włókna szklanego

Z uwagi na mnogość zastosowań tego materiału, wyróżnia się wiele rodzajów włókna szklanego. Można wymienić włókno grube służące do izolacji, włókno ciągłe stosowane jako przędza, maty szklane (tzw. koce), kompozyt fiberglass, włókna światłowodowe, a także supercienkie o średnicy poniżej 3 mikrometrów – stosowane do izolacji akustycznej.

 

 

 

Typy włókien szklanych

Istnieją różne typy włókien szklanych. W zależności od typu charakteryzują się one cechami takimi jak: wysoka wytrzymałość (typ S), trwałość chemiczna (typ C), sztywność (typ M), niska konduktancja – przewodność (typ E), niska względna przenikalność elektryczna – stała dielektryczna (typ D), duży udział alkaliów – zasad (typ A).

 

Główne cechy włókna szklanego

Włókno szklane to materiał o wysokiej trwałości mechanicznej. O jego funkcjonalności świadczy duża wytrzymałość na rozciąganie. Ponadto włókno szklane jest niepalne. Dzięki temu, że nie podtrzymuje płomienia, ma szerokie zastosowanie w przemyśle. Dla zastosowań elektrycznych ogromne znaczenie ma fakt, iż włókno szklane stanowi bardzo dobry izolator. Jeśli dodać do tego odporność na korozję i działanie środowiska naturalnego, materiał ma świetne właściwości do wykorzystania w budownictwie. Włókno można łączyć z materiałami pochodzenia naturalnego, a przy tym łatwo nabiera pożądanego kształtu. W związku z odpornością na temperaturę i różnorodne czynniki chemiczne włókno szklane jest bardzo stabilne w swoich wymiarach. Dzięki odporności termicznej znacznie zmniejsza straty ciepła. Lekkość i odporność materiału sprawia, że sprawdza się w on wielu branżach.

Poniżej zostanie przedstawiony przegląd najciekawszych zastosowań włókna szklanego w branżach wymagających materiałów o specyficznych właściwościach.

 

Szklana stopa

Dzięki elastyczności i lekkości włókna szklanego sprawdza się ono przy tworzeniu protez stóp. Przy odpowiednim dopasowaniu ich do wzrostu i wagi użytkownika, umożliwiają one swobodne chodzenie, a nawet bieganie czy skakanie. Dzięki wytrzymałości włókna szklanego taka proteza sprawdzi się nawet w trudnych warunkach, jak górskie szlaki, błotniste drogi czy nawet woda. Główną barierą w tworzeniu protez z innowacyjnych materiałów nie jest technologia, ale wysokie koszty, które przekraczają możliwości wielu osób niepełnosprawnych i instytucji je wspierających (szczególnie biorąc pod uwagę, że protezy z czasem należy wymieniać).

 

Kaski do szybkiej jazdy

W sportach motorowych bardzo ważna jest odpowiednia ochrona głowy. Przy rozwijaniu dużych prędkości musi być ona osłonięta, aby przy ewentualnym upadku zminimalizować zagrożenie dla zdrowia lub życia. Z tego względu sportowe kaski coraz częściej wykonuje się ze skorupą z włókna szklanego, co zapewnia nie tylko wytrzymałość kasku, ale równocześnie zwiększa bezpieczeństwo użytkownika jednośladu.

 

Deska surfingowa

Tradycyjne deski surfingowe były drewniane. Zmieniło się to w momencie wynalezienia kompozytów. Obecnie szkielety desek wykonuje się z włókna szklanego, które jest lekkie, sztywne i wytrzymałe. Zapewnia więc to, co najważniejsze w windsurfingu. Należy zwrócić uwagę, że ta dyscyplina sportu ma dużo różnych odmian, jak wyścigi, slalomy, akrobacje i wiele innych. Włókno szklane stosowane jest w tym wymagającym sporcie od lat, co świadczy o jego wszechstronności.

 

Skok o tyczce

Tyczki do wykonywania skoków wykonywane są z włókna szklanego od wielu lat. W 1961 roku po raz pierwszy ustanowiono rekord świata w skoku o tyczce, którą wykonano z tego materiału. Obecnie wykonuje się tyczki z laminatu z włókna szklanego albo węglowego, dzięki czemu sprzęt charakteryzuje się tzw. twardością (chodzi o ugięcie tyczki podczas wykonywania skoku).

 

Jazda na nartach

W nartach często wykorzystuje się włókno szklane jako jedną z warstw, co daje im siłę i zwrotność. Włókno może być użyte w formie rurek, co pozytywnie wpływa na obniżenie wagi modelu. W nartach ważną cechą jest mała sztywność pod butem, ponieważ ułatwia to skręcanie – tę cechę można uzyskać poprzez użycie włókna szklanego. Wytrzymałość włókna szklanego w trudnych, zimowych warunkach zapewnia nartom trwałość przez wiele sezonów.

 

Transport drogowy i lotniczy

Włókno szklane wykorzystywane jest także w transporcie, szczególnie towarów wymagających specjalistycznych warunków przechowywania. Jednym z przykładów są zbiorniki paliwowe powstające m.in. przy użyciu polimerów, które wzmacnia się włóknem szklanym. Kontenerowe chłodnie wykonuje się m.in. z żywic epoksydowych z dodatkiem włókna szklanego. Również nadwozia samochodów ciężarowych i autobusów wzmacnia się tym wytrzymałym materiałem.

W samolotach niektóre części jak np. statecznik pionowy czy stożek dziobowy mogą być wykonane z włókna szklanego, jednak wybór materiałów do utworzenia konkretnych części jest zawsze kwestią należącą do projektantów planujących budowę określonego modelu maszyny.

 

Szkło na tapecie

Tapeta do łazienki? To raczej nietypowe rozwiązanie, ale możliwe i efektywne z tapetą z włókna szklanego, która charakteryzuje się odpornością na wilgoć. Dzięki wysokiej trwałości sprawdzi się ona także przy aranżacji pokoju dziecięcego, w którym istotna jest odporność na uderzenia i zmywanie. Co ciekawe, tapetę z włókna szklanego można ułożyć nawet na suficie, aby ukryć jego niedoskonałości, dlatego znajdzie zastosowanie we wnętrzach potrzebujących rewitalizacji. Ognioodporność tworzywa dodatkowo podnosi bezpieczeństwo zastosowania takiego rozwiązania w domu. Jego wadą jest wyższa cena i utrudnione kładzenie (konieczne są m.in. specjalne kleje) w porównaniu do tradycyjnych tapet.

 

Odbudowa zęba

Stomatologia korzysta z wielu rewolucyjnych rozwiązań, aby ułatwić i przyspieszyć pacjentom proces zdrowienia. Z tego właśnie względu zaczęto stosować włókno szklane do odbudowy zęba po leczeniu kanałowym. Wystarczy jedna wizyta, żeby wprowadzić włókno szklane do kanału zębowego, co daje słabemu zębowi stabilność. Co ważne, włókno szklane stosowane w jamie ustnej ma naturalny kolor, dlatego zapewnia dużą estetykę, co dodatkowo zachęca do wyboru takiego rozwiązania.

 

 

W ogrodzie

O wytrzymałości włókna szklanego i jego odporności na warunki atmosferyczne świadczy wykorzystywanie go w dekoracji ogrodów. Donice z włókna szklanego imitują bardzo modny beton architektoniczny, stanowiący dekorację nawiązującą do stylu industrialnego. Inne elementy ozdobne, jak np. lampy ogrodowe zbroi się włóknem szklanym, co podnosi ich trwałość. Ławki czy stoły ogrodowe pokryte tym materiałem będą służyć przez wiele lat i cieszyć interesującym designem – co wynika z łatwości kształtowania tworzywa.

 

Sprzęt laboratoryjny

Włókno szklane sprawdza się przy tworzeniu filtrów i sączków wykorzystywanych w laboratoriach. Dla badań wagowych ma znaczenie brak higroskopijności materiału (czyli niepochłanianie wilgoci). Odporność chemiczna materiału umożliwia badanie czystości wody. Ponadto materiał jest ekonomiczny, co ma znaczenie przy realizacji badań o dużej powtarzalności w czasie.

Włókno szklane nie wytwarza pola magnetycznego i nie przewodzi prądu elektrycznego, dlatego sprawdza się w projektach badawczych, gdzie konieczne jest odizolowanie urządzeń i badanych elementów od pola elektrycznego bądź magnetycznego. Z tego względu można wykorzystać włókno do wytwarzania odpowiednich przegród.

 

Technika przemysłowa

W technice przemysłowej powszechnie stosowane są izolacje z włókna szklanego z uwagi na ich dużą odporność termiczną i chemiczną. Szklane tkaniny teksturyzowane sprawdzają się w średnim zakresie temperatur. Tkaniny pokryte silikonem zapewniają dodatkową izolację, tkaniny z warstwą aluminium odbijają w dużym stopniu promieniowanie podczerwone. Taśmy z włókna szklanego stanowią ochronę przed agresywnymi czynnikami. Rękawy najczęściej stosuje się do izolacji kabli lub przewodów. Z przędzy wykonuje się sznury o zróżnicowanym przeznaczeniu i w wielu rozmiarach. W przemyśle stosuje się także włókno modyfikowane wermikulitem, które charakteryzuje się zwiększoną odpornością, co implikuje szeroki wachlarz zastosowań.

 

 

Filtracja przemysłowa

Tkaniny szklane wykorzystuje się w filtracji przemysłowej do tworzenia worków filtracyjnych. Dzięki wytrzymałości materiału mogą one pracować w wysokich temperaturach, a przy zastosowaniu membran z innych materiałów można znacznie poprawić właściwości filtracyjne.

Włókno szklane sprawdza się w wielu dziedzinach życia, od przemysłu, przez sport, po medycynę. Ogromna ilość zastosowań tego materiału świadczy o jego wszechstronności i możliwości dostosowania do różnych potrzeb. Coraz częściej włókno szklane zastępuje takie materiały jak stal czy grafit, a dzięki możliwości używania go do wzmacniania innych tworzyw, wykorzystuje się je nawet w dekoratorstwie czy ogrodnictwie. W związku z rozwojem przemysłu i odchodzeniem od tradycyjnie wykorzystywanych materiałów można się spodziewać, że włókno szklane będzie w przyszłości wykorzystywane jeszcze częściej, zastępując mniej trwałe, droższe i trudniejsze w obróbce produkty.

Sinograf SA

Poland
Osadnicza 1  
87-100 Toruń

+48 56 649 55 00