Zalety produktów z TWS

Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym łączą w sobie wiele zalet konwencjonalnych materiałów, takich jak plastik, stal, drewno i aluminium. Rezultatem są dodatkowe korzystne właściwości materiału i wyższa wydajność przy niższych kosztach.

Poniżej przedstawiamy szczegółowy przegląd najważniejszych i największych zalet produktów z TWS.  

Fakty i zastosowania:

Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (TWS) ma właściwości antymagnetyczne ze względu na zawarte w nim materiały, takie jak włókna szklane i żywice. W przeciwieństwie do metali, które wpływają na pola magnetyczne, TWS nie jest magnesowalny. TWS idealnie nadaje się do zastosowań, w których należy unikać zakłóceń magnetycznych, na przykład w przemyśle elektronicznym. Ponadto właściwości antymagnetyczne TWS umożliwiają jego stosowanie w środowiskach z urządzeniami wrażliwymi elektromagnetycznie bez uszczerbku dla wydajności lub precyzji. 

  • Brak wpływu elektromagnetycznego: TWS nie zakłóca pola magnetycznego i dlatego idealnie nadaje się do stosowania w pobliżu wrażliwego sprzętu w przemyśle elektronicznym.
  • Zastosowanie w obrazowaniu rentgenowskim i rezonansie magnetycznym: TWS jest często stosowane w instytucjach medycznych, zwłaszcza w pobliżu skanerów rentgenowskich MRI, ponieważ nie zakłóca pola magnetycznego.

Doskonała odporność na korozję sprawia, że TWS jest preferowanym wyborem do zastosowań w agresywnych środowiskach. W przeciwieństwie do konwencjonalnych materiałów, takich jak stal lub aluminium, TWS nie jest podatne na korozję, nawet po długotrwałym narażeniu na wilgoć, chemikalia lub słoną wodę. Zastosowanie TWS pozwala również uniknąć ryzyka korozji galwanicznej. Właściwości te sprawiają, że TWS idealnie nadaje się do stosowania w środowisku morskim, zakładach chemicznych, oczyszczalniach ścieków i innych obszarach, w których konwencjonalne materiały uległyby szybkiej korozji.

  • Korozja: odporne na wilgoć i wodę, podczas gdy niektóre metale, zwłaszcza nieobrobiona stal, szybko zaczynają rdzewieć pod wpływem wilgoci.
  • Efektywność ekonomiczna: tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym jest bardziej opłacalną alternatywą w porównaniu ze stalą nierdzewną.
  • Lebensdauer: TWS może osiągnąć długą żywotność w środowiskach korozyjnych bez znaczącej degradacji materiału.
  • Odporność na słoną wodę: TWS nie wykazuje oznak korozji ani butwienia nawet po długotrwałym kontakcie ze słoną wodą i dlatego idealnie nadaje się do zastosowań morskich.
  • Wydatki na konserwację: ze względu na odporność TWS na korozję, koszty konserwacji są znacznie niższe niż w przypadku stali lub aluminium, które muszą być regularnie kontrolowane i konserwowane.
  • Zapobieganie korozji galwanicznej: TWS jest tworzywem niemetalicznym, więc korozja kontaktowa nie występuje w kontakcie z innymi metalami.
  • Odporność chemiczna:: TWS można stosować w środowiskach takich jak oczyszczalnie ścieków, gdzie jest stale narażone na działanie agresywnych chemikaliów. Tam, gdzie stal lub aluminium szybko by zawiodły, TWS jest odporne na wiele chemikaliów, w tym kwasy, zasady i rozpuszczalniki.

Niska waga TWS umożliwia profesjonalny wstępny montaż konstrukcji z TWS w fabryce. Umożliwia to transport nawet bardzo dużych komponentów i oszczędza czas i pracę podczas montażu na miejscu, nawet w trudno dostępnych miejscach, ponieważ często nie jest wymagane użycie specjalnych maszyn. Cięcia i wiercenie otworów można wykonać na miejscu przy użyciu prostych narzędzi; późniejsze uszczelnianie nie jest absolutnie konieczne.

TWS ma doskonałe właściwości izolacji elektrycznej. W przeciwieństwie do metali, TWS nie przewodzi energii elektrycznej, a tym samym zapewnia wysoki stopień izolacji i ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym. TWS jest zatem idealne do stosowania w rozdzielnicach elektrycznych, transformatorach, systemach wysokiego napięcia i innych zastosowaniach, w których wymagana jest separacja komponentów elektrycznych lub ochrona przed wyładowaniami elektrycznymi.

Zalety izolacji elektrycznej z TWS:

  • doskonałe właściwości izolacyjne  
  • wysoka rezystancja powierzchni  
  • wysoka dporność na prądy pełzające, CTI 600 
  • wysoka udarność 
  • stabilność termiczna: TWS zachowuje swoje właściwości izolacyjne w szerokim zakresie temperatur od -50°C do +200°C, dzięki czemu może być stosowane w różnych środowiskach.   

Porównanie z innymi materiałami:

  • Metalle: metale przewodzą prąd i wymagają dodatkowych materiałów izolacyjnych oraz środków zapewniających bezpieczeństwo przed napięciem elektrycznym. TWS natomiast oferuje wysoki poziom izolacji elektrycznej.   
  • Ceramika: ceramika zapewnia również dobrą izolację, ale jest krucha i podatna na złamania. TWS łączy w sobie wysokie wartości izolacyjne z elastycznością i odpornością na uderzenia.  
  • Tworzywa sztuczne: wiele tworzyw sztucznych ma dobre właściwości izolacyjne, ale TWS oferuje również wytrzymałość mechaniczną i odporność na temperaturę, które są wymagane w wielu wymagających zastosowaniach. 

Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym są elektrycznie izolujące i nieprzewodzące. W przeciwieństwie do konwencjonalnych materiałów metalowych, ich uziemienie nie jest wymagane. Produkty takie jak kraty i pokrywy z TWS są zatem idealne do stosowania w transporcie kolejowym lub przemyśle elektrycznym.

MateriałGęstośćWytrzymałość na rozciąganiewytrzymałość właściwa na rozciąganie 
 kg/dm³MPaMPa*dm³/kg
Profile z TWS1,9385202,6
Drewno dębowe0,5890155,2
PP0,913538,5
PA GF300,63124196,8
Stal konstrukcyjna7,8536045,9
Stal narzędziowa7,851180150,3
Aluminium2,718066,7
Tytan4,5700155,6

Zalety lekkości TWS

  • Łatwość przenoszenia: niewielka waga TWS ułatwia przenoszenie i montaż, co przekłada się na niższe koszty robocizny.  
  • Niższe koszty transportu: lżejsze materiały znacznie zmniejszają koszty transportu, ponieważ można transportować więcej materiałów na ładunek.  
  • Zwiększone bezpieczeństwo: niższa waga zmniejsza ryzyko obrażeń podczas montażu i przenoszenia.  
  • Mniejsze wsparcie konstrukcyjne: ze względu na mniejszą masę można zmniejszyć zapotrzebowanie na ciężkie konstrukcje wsporcze i fundamenty, co zmniejsza całkowity koszt budowy. 

Porównanie gęstości

  • TWS: gęstość TWS wynosi około 1,8 do 2,0 g/cm³.   
  • Stal: gęstość stali wynosi około 7,8 g/cm³, czyli około cztery razy więcej niż gęstość TWS.   
  • Aluminium: gęstość aluminium wynosi około 2,7 g/cm³, czyli około 1,5 razy więcej niż gęstość TWS.  
  • Drewno: drewno (w zależności od rodzaju) ma gęstość około 0,5 do 0,9 g/cm³ i dlatego jest lżejsze niż TWS, ale nie ma tej samej wytrzymałości i trwałości.  
  • Inne tworzywa sztuczne: wiele konwencjonalnych tworzyw sztucznych ma gęstość około 0,9 do 1,5 g/cm³, co sprawia, że TWS jest lepszy ze względu na wyższą wytrzymałość i odporność na temperaturę. 

Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym są przepuszczalne elektromagnetycznie. Ta wysoka przepuszczalność częstotliwości i fal zapobiega zakłóceniom elektromagnetycznym, dlatego produkty z TWS mogą być idealnie stosowane w takich obszarach, jak komunikacja mobilna, transmisja komunikacyjna i lotniska. 

Fakty i korzyści

  • Minimalne zakłócenia elektromagnetyczne: TWS nie powoduje zakłóceń elektromagnetycznych, ponieważ umożliwia niemal nieograniczony przepływ fal elektromagnetycznych. Jest to szczególnie ważne w obszarach, w których obsługiwany jest wrażliwy sprzęt elektroniczny.  
  • Lepsza jakość sygnału: ze względu na wysoką przepuszczalność TWS sygnały mogą być przesyłane w sposób niezakłócony, co nie wpływa na jakość sygnału w zastosowaniach komunikacyjnych.  
  • W przeciwieństwie do stali i aluminium, TWS jest nieprzewodzące i niemagnetyczne. Nie blokuje ani nie odbija fal elektromagnetycznych i dlatego idealnie nadaje się do zastosowań, w których wymagane jest minimalne tłumienie.  

Zakres zastosowań

  • Telefonia komórkowa i komunikacja: osłony i obudowy anten z TWS są idealne do masztów telefonii komórkowej, ponieważ nie pogarszają jakości sygnału.
  • Lotniska: TWS jest idealne do stosowania na lotniskach, aby zapewnić niezakłóconą komunikację między wieżami kontrolnymi, samolotami i sprzętem naziemnym. 

TWS charakteryzuje się wysoką odpornością na warunki atmosferyczne, co czyni go solidnym i trwałym materiałem kompozytowym do zastosowań zewnętrznych. W przeciwieństwie do konwencjonalnych materiałów, takich jak drewno lub stal, TWS jest niewrażliwe na szkodliwe działanie czynników atmosferycznych, takich jak deszcz, śnieg, słońce i wahania temperatury.

Ze względu na swój skład, TWS jest odporne na korozję i butwienie, a zatem idealnie nadaje się do stosowania w środowiskach o wysokiej wilgotności, słonym powietrzu lub silnych wahaniach temperatury. Te właściwości sprawiają, że TWS jest preferowanym materiałem do szerokiej gamy zastosowań zewnętrznych, takich jak elementy elewacji, mosty, balustrady, platformy i pomosty.

  • Stal: stal musi być regularnie konserwowana i chroniona przed korozją. Zazwyczaj stal musi być przemalowywana lub powlekana co 5 do 10 lat, aby zapobiec rdzewieniu i korozji. Bez regularnej konserwacji stal może ulec poważnej korozji i strukturalnej awarii w ciągu 20-30 lat.  
  • Aluminium: aluminium jest bardziej odporne na korozję niż stal, ale może korodować w środowisku solankowym lub chemicznym. Aluminium wymaga również regularnej konserwacji i może wymagać obróbki powierzchni co 10-15 lat.  
  • Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym: tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym wymaga minimalnej konserwacji i może wytrzymać 50 lat lub dłużej bez znaczącego, mierzalnego wpływu na właściwości mechaniczne. TWS nie musi być malowane ani powlekane, aby zachować integralność strukturalną, co skutkuje długoterminowymi oszczędnościami kosztów.

Ochrona przeciwpożarowa z TWS

TWS jest trudnopalne zależnie od wymagań klienta i składu użytego materiału. W zależności od zastosowania istnieją różne wymagania w zakresie ochrony przeciwpożarowej, które możemy odpowiednio wdrożyć.  

  • Ognioodporność: TWS można poddać obróbce ognioodpornej przy użyciu dodatków.  
  • Samogasnące: odpowiednie profile z TWS są samogasnące i zatrzymują rozprzestrzenianie się płomieni, gdy tylko źródło ognia lub energii zostanie usunięte. wird.  
  • Niskie wytwarzanie dymu: TWS jest wolne od halogenów i wytwarza mniej dymu w przypadku pożaru niż wiele innych tworzyw sztucznych.  Dym jest również mniej toksyczny, co zwiększa bezpieczeństwo ludzi.  

Liniowe zachowanie naprężeniowe jest właściwością materiału, która opisuje, w jaki sposób materiał reaguje na obciążenie. Materiał o liniowej charakterystyce naprężenie-odkształcenie wykazuje proporcjonalną zależność między naprężeniem (σ) a odkształceniem (ε), aż do osiągnięcia granicy sprężystości. Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (TWS) ma taką liniową zależność, dzięki czemu jest przewidywalnym materiałem do różnych zastosowań.  

Zalety liniowych zachowań naprężeniowych

  • Przewidywalne zachowanie: liniowa charakterystyka naprężenie-odkształcenie TWS oznacza, że odkształcenie materiału pod obciążeniem jest wprost proporcjonalne do przyłożonego naprężenia. Pozwala to na dokładne obliczenia i przewidywania zachowania materiału w różnych warunkach obciążenia.  
  • Wysokie bezpieczeństwo i niezawodność: konstrukcje z TWS są szczególnie bezpieczne i niezawodne ze względu na ich przewidywalne zachowanie. Inżynierowie mogą dokładnie obliczyć, jak materiał będzie się zachowywał pod obciążeniem, zwiększając rezerwy w zakresie planowania i bezpieczeństwa.  
  • Moduł Younga: TWS charakteryzuje się modułem Younga wynoszącym około 17-40 GPa, zazwyczaj 25 GPa dla profili konstrukcyjnych, a zatem jest sztywniejsze niż wiele konwencjonalnych tworzyw sztucznych, ale mniej sztywne niż stal (210 GPa) i aluminium (70 GPa).
  • Wytrzymałość na rozciąganie: TWS może osiągnąć wytrzymałość na rozciąganie 350-800 MPa, podczas gdy stal zwykle osiąga 350-900 MPa, a aluminium 70-400 MPa.  

Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (TPR) oferuje doskonałą wydajność w szerokim zakresie temperatur od -50°C do +200°C. Ta właściwość sprawia, że TWS jest idealnym materiałem do zastosowań w ekstremalnych środowiskach, które wymagają stabilności termicznej i trwałości. W porównaniu z tworzywami termoplastycznymi TWS ma kilka zalet, w tym niższą rozszerzalność cieplną i wyższą integralność strukturalną w przypadku wahań temperatury. 

Zalety TWS w szerokim zakresie temperatur

  • Szeroki zakres zastosowań temperaturowych: TWS może być stosowane w zakresie temperatur od -50°C do +200°C.  
  • Niska rozszerzalność cieplna: TWS ma niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, co pozwala mu na lepsze utrzymanie swojego kształtu i rozmiaru podczas wahań temperatury. 

Przewodność cieplna TWS jest niższa niż metali takich jak aluminium czy stal. Ponieważ TWS składa się głównie z włókien szklanych i żywicy, przewodność cieplna TWS jest niższa niż metali, dzięki czemu tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym można uznać za termoizolacyjne. 

Ogólnie rzecz biorąc, przewodność cieplna TWS jest znacznie niższa niż metali i prawie tak samo niska jak drewna. Dlatego TWS jest atrakcyjnym materiałem do zastosowań, w których wymagany jest niski transfer ciepła, takich jak izolacja budynków lub profile okienne i drzwiowe.   

Ponadto niska przewodność cieplna TWS jest zaletą w środowiskach o ekstremalnych temperaturach, ponieważ materiał pomaga izolować ciepło lub zimno, a tym samym przyczynia się do stabilności termicznej.

Przewodność cieplna różnych materiałów - Fibrolux GmbH
Przewodność cieplna różnych materiałów

Zalety izolacji termicznej TWS

  • Niska przewodność cieplna: TWS ma niską przewodność cieplną, czyli słabo przewodzi ciepło. Dzięki temu jest doskonałym materiałem izolacyjnym.  
  • Stabilność termiczna: TWS zachowuje swoje właściwości mechaniczne i fizyczne w szerokim zakresie temperatur i dlatego nadaje się do ekstremalnych środowisk.  
  • Unikanie mostków termicznych: w budownictwie TWS może pomóc w zapobieganiu powstawania mostków termicznych i kondensacji, które często występują w konstrukcjach metalowych.

Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (TWS) charakteryzuje się wysoką nośnością, co czyni je idealnym materiałem do wielu zastosowań przemysłowych. W porównaniu z konwencjonalnymi materiałami, takimi jak stal, aluminium, inne tworzywa sztuczne i drewno, TWS oferuje doskonałe połączenie wytrzymałości, elastyczności i trwałości.

Zalety dużej nośności TWS

  • Wysoka wytrzymałość na rozciąganie: TWS może wytrzymać naprężenia rozciągające do 1000 MPa, co znaczy, że jest niezwykle odporne. Ta wysoka wytrzymałość na rozciąganie umożliwia TWS przenoszenie dużych obciążeń bez zerwania lub znacznego odkształcenia.   
  • Wysoka wytrzymałość na zginanie: TWS ma wytrzymałość na zginanie od 250 do 500 MPa, co oznacza, że może wytrzymać wysokie obciążenia zginające bez zerwania lub uszkodzenia.  

Porównanie z innymi materiałami:

Materiał

Wytrzymałość na rozciąganie

Wytrzymałość na zginanie

Moduł Younga

Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (TWS)

500-100 MPa

250-500 MPa

17-40 GPa

Stal

350-900 MPa

250-550 MPa

210 GPa

Aluminium 

7-250 MPa (stop standardowy)

do 570 MPa (stopy o wysokiej wytrzymałości)

100-200 MPa

70 GPa

Polypropylen  (PP)

20-40 MPa

30-40 MPa

1-2 GPa

Drewno (w zależności od gatunku)

40-80 MPa

50-100 MPa

10-15 GPa

Tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (TWS) to materiał, który ze względu na swoje wyjątkowe właściwości zapewnia znaczną oszczędność kosztów w różnych gałęziach przemysłu. Poniżej przedstawiamy kilka aspektów, w jaki sposób TWS przyczynia się do tych korzyści: 

  • Trwałość:: TWS jest niezwykle odporne na korozję, wilgoć i wiele chemikaliów. W rezultacie żywotność produktów wykonanych z TWS jest często znacznie dłuższa niż w przypadku konwencjonalnych materiałów, takich jak stal, aluminium lub drewno.
  • Niskie wymagania konserwacyjne:: TWS nie rdzewieje i jest bardzo odporne na wpływy środowiska, dlatego wymaga mniej konserwacji. Pozwala to nie tylko zaoszczędzić na bezpośrednich kosztach konserwacji, ale także na przestojach i związanych z nimi stratach produkcyjnych.
  • Efektywność wykorzystania energii: dzięki dobrym właściwościom izolacyjnym TWS można zminimalizować straty energii, na przykład w izolacji lub w przemyśle budowlanym. Skutkuje to niższymi kosztami ogrzewania i chłodzenia.
  • Koszt wytworzenia: procesy produkcyjne TWS, np. proces pultruzji, są często mniej energochłonne i mogą być przeprowadzane szybciej niż porównywalne procesy dla metalu, co skutkuje oszczędnościami kosztów. 
  • Swoboda projektowania i oszczędność materiałów: TWS można formować w złożone kształty, które są trudne do wykonania z konwencjonalnych materiałów. Pozwala to na bardziej efektywne wykorzystanie materiału i zmniejszenie ilości odpadów. Ponadto swoboda projektowania często umożliwia rezygnację z dodatkowych komponentów, co zmniejsza koszty montażu.
  • Montaż: możliwość wstępnego montażu w fabryce i łatwa obsługa bez specjalnych narzędzi skracają czas montażu na miejscu. Ponadto wymagana jest mniejsza liczba pracowników, co pozwala zaoszczędzić dalsze koszty.