Czy znasz różnicę między włóknem węglowym a włóknem szklanym? A wiesz, czy jeden jest lepszy od drugiego?
Włókno szklane jest zdecydowanie starszym z tych dwóch materiałów. Powstaje w wyniku stopienia szkła i wytłaczania go pod wysokim ciśnieniem, a następnie połączenia powstałych pasm materiału z żywicą epoksydową w celu stworzenia tak zwanego tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem (FRP).
Włókno węglowe składa się z atomów węgla połączonych ze sobą długimi łańcuchami. Następnie łączy się tysiące włókien, tworząc kabel (inaczej pasma wiązek włókien). Kable te można splatać ze sobą, tworząc tkaninę, lub rozłożyć na płasko, tworząc materiał „jednokierunkowy”. Na tym etapie łączy się go z żywicą epoksydową, aby wyprodukować wszystko, od rur i płaskich płyt po samochody wyścigowe i satelity.
Warto zauważyć, że surowe włókno szklane i włókno węglowe wykazują podobne właściwości użytkowe i mogą również wyglądać podobnie, jeśli masz włókno szklane barwione na czarno. Dopiero po wyprodukowaniu zaczynamy widzieć, co oddziela te dwa materiały: wytrzymałość, sztywność i w niewielkim stopniu wagę (włókno węglowe jest nieco lżejsze niż włókno szklane). Jeśli chodzi o to, czy jeden jest lepszy od drugiego, odpowiedź brzmi „nie”. Obydwa materiały mają swoje zalety i wady w zależności od zastosowania.
SZTYWNOŚĆ
Włókno szklane jest zwykle bardziej elastyczne niż włókno węglowe i jest około 15 razy tańsze. W zastosowaniach, które nie wymagają maksymalnej sztywności – takich jak zbiorniki magazynowe, izolacja budynków, hełmy ochronne i panele nadwozia – preferowanym materiałem jest włókno szklane. Włókno szklane jest również często stosowane w zastosowaniach o dużej objętości, gdzie priorytetem jest niski koszt jednostkowy.
WYTRZYMAŁOŚĆ
Włókno węglowe naprawdę błyszczy pod względem wytrzymałości na rozciąganie. Jako włókno surowe jest tylko nieznacznie mocniejsze niż włókno szklane, ale staje się niezwykle mocne w połączeniu z odpowiednimi żywicami epoksydowymi. W rzeczywistości włókno węglowe jest mocniejsze niż wiele metali, jeśli jest wykonane we właściwy sposób. Właśnie dlatego producenci wszystkiego, od samolotów po łodzie, wybierają włókno węglowe zamiast alternatywnych rozwiązań z metalu i włókna szklanego. Włókno węglowe zapewnia większą wytrzymałość na rozciąganie przy niższej wadze.
TRWAŁOŚĆ
Tam, gdzie trwałość definiuje się jako „wytrzymałość”, włókno szklane okazuje się wyraźnym zwycięzcą. Chociaż wszystkie materiały termoplastyczne są porównywalnie wytrzymałe, zdolność włókna szklanego do wytrzymania większych obciążeń jest bezpośrednio związana z jego elastycznością. Włókno węglowe jest z pewnością sztywniejsze niż włókno szklane, ale ta sztywność oznacza również, że nie jest tak trwałe.
WYCENA
Rynki rur i arkuszy z włókna węglowego i włókna szklanego dramatycznie wzrosły na przestrzeni lat. W związku z tym materiały z włókna szklanego mają znacznie szerszy zakres zastosowań, w wyniku czego produkuje się więcej włókna szklanego, a ceny są niższe.
Do różnicy w cenie dodaje fakt, że produkcja włókien węglowych jest procesem trudnym i czasochłonnym. Natomiast wytłaczanie stopionego szkła w celu utworzenia włókna szklanego jest stosunkowo łatwe. Jak w przypadku wszystkiego innego, trudniejszy proces jest droższy.
Ostatecznie rurki z włókna szklanego nie są ani lepsze, ani gorsze niż ich alternatywa z włókna węglowego. Obydwa produkty mają zastosowania, w których są lepsze, chodzi o znalezienie odpowiedniego materiału do swoich potrzeb.
Czas publikacji: 24 czerwca 2021 r