الیاف شیشه

الیاف شیشه :

الیاف شیشه ای به اشکال مختلفی تولید می شود و در طیف گسترده ای از کاربردهای کامپوزیت و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. غالباً در کاربردهای ترموست و گرمانرم که در آن از فیبر به عنوان تقویت کننده استفاده می شود ، تولید انبوه الیاف شیشه ای از دهه 1930 آغاز شد  .

برای ذوب ماسه های سیلیس ، سنگ آهک و سایر مواد معدنی دیگر از کوره های بزرگ استفاده می شود. سپس مواد معدنی ذوب شده از طریق بوش ها و سوراخ های ریز خارج می شود – اکسترود می شود-  و برای کمک به بسته شدن رشته ها و تهیه الیاف برای رابط کامپوزیت رزین ، روکش (اندازه) می شود .

الیاف شیشه چیست ؟

جالب است بدانید که الیاف شیشه ای و فیبر کربن ویژگی های عملکرد مشابهی را نشان می دهند و در صورتی که الیاف شیشه ای  رنگ مشکی داشته باشند می توانند شبیه به هم باشند. این درست نیست که بعد از ساخت ، شما می بینید که چه چیزی این دو ماده را از هم جدا می کند: یعنی قدرت ، سفتی و به میزان کمی وزن (فیبر کربن کمی سبک تر از فیبر شیشه ای است). در مورد اینکه آیا یکی بهتر از دیگری است ، پاسخ "نه" است. هر دو ماده بسته به برنامه دارای جوانب مثبت و منفی هستند .

سفتی ، سختی الیاف شیشه :

الیاف شیشه ای نسبت به فیبر کربن انعطاف پذیرتر است و تقریباً 15 برابر ارزانتر است . برای برنامه های کاربردی که به حداکثر سختی نیاز ندارند - مانند مخازن ذخیره سازی ، عایق ساختمان ، کلاه ایمنی و پانل های بدنه - فایبرگلاس ماده مورد نظر است الیاف  شیشه ای  نیز اغلب در برنامه های با حجم زیاد مورد استفاده قرار می گیرد که هزینه واحد پایین آن در اولویت قرار دارد .

انواع الیاف شیشه ای :

الیاف شیشه نوع A :

 این الیاف یک فایبر گلاس قلیایی است که از سیلیکات آهک دار ساخته شده است که در مکان هایی که به مقاومت الکتریکی -glass E نیاز نباشد از این نوع استفاده می شود . مواد اصلی تشکیل دهنده این نوع از الیاف شیه ای شامل : آهک ، سدیم کربنات ، سیلیکا یا سیلیسیم در اکسید ، سدیم سولفات ، آلومینا و دولومیت است . همه این مواد در دمایی حدود 1675 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود و ذوب می شوند .

فایبرگلاس نوع AR :

 الیاف نوع AR از مقاومت خوبی در برابر مواد قلیایی برخوردار است.استفاده معمول و رایج از این نوع الیاف در بتن و سیمان پرتلند است.در واقع این نوع الیاف با ایجاد یک انعطاف پذیری مناسب از ترک خوردگی سیمان و بتن جلوگیری می کند . از دیگر ویژگی های این نوع الیاف شیشه ای مودول و خواص کشسانی بالا می باشد .

الیاف شیشه ای نوع C :

 این نوع الیاف برای نامیدن نوعی الیاف شیشه ای استفاده می شود که مقاومت بالایی به مواد شیمیایی و مواد خورنده دارد  و همچنین در محیط های خورنده اسیدی استفاده می شود . ماده اصلی تشکیل دهنده این نوع الیاف کلسیم بورو سیلیکات است .

الیاف شیشه ای نوع D :

 الیاف شیشه ای نوع D نوعی است که ثابت دی الکتریک بالایی دارد . در کاربردهای الکتریکی استفاده می شود.

الیاف شیشه ای نوع E :

 الیاف شیشه ای بسیار مقاوم در برابر الکتریکی قلیایی ، ساخته شده با بوروسیلیکات های کلسیم آلومینا . شیشه E به دلیل داشتن استحکام و مقاومت الکتریکی در صنعت به عنوان یک الیاف عمومی برای بسیاری از صنایع به کار می رود .

الیاف شیشه ای نوع ECR : 

الیاف شیشه ای  نوع E دارای مقاومت بالایی از استحکام ، رسانایی الکتریکی و مقاومت بالا در برابر اسید خوردگی در برابر اسید هستند که از آلومینوسیلیکات کلسیم ساخته شده اند .

الیاف شیشه ای نوع R :

 یک نوع الیاف شیشه ای  تقویت شده با آلومینوسیلیکات کلسیم است که از آن به عنوان مقاومت بیشتر و مقاومت در برابر خوردگی اسید مورد استفاده قرار می گیرد .

الایف شیشه ای نوع S : 

این نوع الیاف از استحکام بالا که از منیزیم آلومینوسیلیکات ساخته شده است . در جایی مورد استفاده قرار می گیرد که استحکام ، سفتی زیاد ، مقاومت در برابر دمای شدید و مقاومت در برابر خوردگی لازم باشد .

الیاف شیشه ای نوع S-2 :

 خصوصیات الیاف شیشه ای نوع  S-2 مشابه الیاف S می باشد، اما با خاصیت آن تا حدودی بهبود یافته است . الیاف S-2 نام تجاری الیافی است که در ابتدا توسط شرکت  Owens-Corning در سال 1998 تولید شد . 

فایبر نوع E که به آن  E-Glass نیز گفته می شود به طور معمول به دلیل خاصیت مدولوسیته بالا مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا S-Glass مقاومت کمتری در برابر شکست دارد.

کاربرد الیاف شیشه :

از جمله کاربرد های الیاف شیشه می توان در صنعت ساختمان سازی اشاره کرد  به طوری که با ترکیب کردن این الیاف با بتن و سیمان الیاف بسیار مستحکمی تهیه می شود.از این الیاف همچنین در صنعت خودرو سازی برای تقویت کمربند های ایمنی لاستیکی ، برای ساخت سر سیلندر ، دیسک های کلاچ و لنت ترمز استفاده می شود .

کاربرد الیاف شیشه در صنعت آشامیدنی :

از الیاف شیشه بافته شده به شکل تور در بسیاری از صنایع مانند خطوط تولید بطری استفاده می شود .

در صنعت اتومبیل سازی اخیراً از شیشه برای مقاومت در برابر زنگ زدگی و ایجاد رنگ کنتراست به مناطقی که قبلاً ممنوع به نظر می رسید استفاده می شود. باعث روشن تر شدن قسمت داخلی تونل کارواش می شود و باعث می شود خودرو تمیزتر از گذشته باشد .

کاربرد الیاف شیشه در صنایع شیمیایی :

ماهیت فایبرگلاس به گونه ای است که در برابر رزین ها مطابقت دارد بنابر این در این صنعت از الیاف  شیشه با استفاده از ویژگی استحکام آن در برابر مواد شیمیایی استفاده می شود  .

کاربرد الیاف شیشه در برج های خنک کننده :

از آنجا که برج های خنک کننده همیشه مرطوب هستند ، باید از زنگ زدگی ، خوردگی و سایر موارد ایمنی محافظت شوند . به دلیل خواص عالی فایبرگلاس ، در این برج ها به عنوان غربالگری مورد استفاده قرار می گیرد تا مردم و حیوانات از مناطق خطرناک دور شوند .

کاربرد الیاف شیشه در اسکله ها :

اسکله ها در اثر آب دریا شور خورده ، زنگ زده و آسیب می بینند . بنابراین ، از فایبرگلاس در این مکان ها برای محافظت از زنگ زدگی استفاده می شود .

کاربرد الیاف شیشه در فرآوری مواد غذایی :

در کارخانه های فرآوری مرغ و گوشت گاو ، از توری هایالیافل شیشه ای  برای مقاومت در برابر لغزش و برای نگه داشتن خون که خورنده است استفاده می شود . در بیشتر مناطق پردازش مواد غذایی نیز از الیاف شیشه ای استفاده می شود زیرا سایر مواد رنده کننده مناسب نیستند .

کاربرد الیاف شیشه در چشمه ها و آکواریوم ها :

در تمام اندازه چشمه ها و آکواریوم ها از شیشه های فایبرگلاس برای حمایت از سنگ ها استفاده می شود تا به گردش خون و فیلتر کردن از زیر صخره ها کمک کند . در فواره های عمومی بزرگ ، از توری های الیاف شیشه ای برای محافظت از هدر و لامپ های اسپری محافظت می شود . این همچنین مردم را از غرق شدن در چشمه ها باز می دارد .

ساخت : سطح رنده تعبیه شده از توری های الیاف های شیشه ای مقاومت در برابر لغزش را در مناطقی که مرطوب یا در مکان هایی که مایعات یا روغن ها هیدرولیک در آن وجود دارد ، تضمین می کند .

کاربرد الیاف شیشه در فلزات و معادن :

از الیاف تهیه شده از فایبرگلاس در صنایعی که تحت پردازش های الکترونیکی هستند و در آنها احتمال خوردگی شیمیایی بالا است استفاده می شود .

کابرد الیاف شیشه در صنعت تولید برق :

بسیاری از مناطق صنعت تولید مثل مزارع مخزن ، اسکرابر و سایر موارد از فایبرگلاس استفاده می کنند . دلیل این امر خاصیت غیر رسانای الیاف شیشه ای  است .

کاربرد الیاف شیشه در صنعت خمیر کاغذ و کاغذ :

خاصیت الیاف شیشه ای  که باعث مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی می شود ، در کارخانه های خمیر و سفید کننده ها مفید است . اخیراً از الیاف شیشه ای به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و خاصیت ضد لغزش در بسیاری از مناطق استفاده می شود .

کابرد الیاف شیشه در صنعت خودرو سازی :

الیاف شیشه ای به طور گسترده در صنعت خودرو مورد استفاده قرار می گیرد . تقریباً در هر اتومبیل اجزای الیاف شیشه ای و کیت بدن وجود دارد .

کاربرد الیاف شیشه در هوافضا و دفاع : الیاف شیشه ای برای ساخت قطعات برای صنایع هوایی نظامی و غیرنظامی از جمله تجهیزات تست ، مجاری ، محوطه و سایر موارد استفاده می شود .

ویژگی های الیاف شیشه :

استحکام کششی و مدول بالا

ثبات ابعادی : که یکی از ویژگی های مهم الیاف شیشه ای محسوب می شود و تحت تاثیر دما تغییرات زیادی در آن حاصل نمی شود و به طور کلی ضریب انبساط خطی کمی دارد .

مقاومت شیمیایی خوب

مقاومت خوب در برابر شعله

قدرت مکانیکی  بالای الیاف فایبر به گونه ای است که گفته می شود مقاومت مکانیکی آن از فولاد نیز بیشتر است که باعث شده این ماده یک تقویت کننده با کارایی بالا محسوب شود .

عایق الکتریکی خوب ، حتی در مواقعی که ضخامت کمی نیز داشته باشد از نظر عایق الکتریکی می باشد .

هدایت حرارتی کم – که منجر شده یک ماده مناسب برای صنایع ساخت و ساز محسوب شود .

سازگاری خوب با مواد آلی : به گونه ای که نوع خورد شده این الیاف را می توان با سیمان ترکیب کرده و کامپوزیت مقاومی را ایجاد کرد .

الیاف شیشه ای دوام بالایی دارند به طوری که دچار فساد نمی شوند و تحت تاثیر حشرات و جوندگان قرار نمی گیرد .

نفوذپذیری دی الکتریک ، الیاف شیشه ای  نفوذ پذیر دی الکتریک است ، در نتیجه می توان از آن در ساخت سازه های الکترومغناطیسی استفاده کرد .

استحکام و قدرت الیاف شیشه :

فیبر کربن با توجه به استحکام کششی آن واقعاً می درخشد. به عنوان الیاف خام فقط کمی از الیاف شیشه ای قوی تر است ، اما با ترکیب شدن با رزین های اپوکسی مناسب بسیار قوی می شود . در حقیقت ، فیبر کربن در هنگام ساختن راه درست از بسیاری از فلزات قوی تر است . به همین دلیل است که تولید کنندگان همه چیز ، از هواپیما گرفته تا قایق ، فیبر کربن را در مقابل گزینه های فلزی و الیاف شیشه ای  قرار می دهند . فیبر کربن باعث افزایش استحکام کششی در وزن کمتری می شود .

دوام الیاف شیشه :

در جایی که دوام به عنوان "چقرمگی" تعریف شده است الایف شیشه ای برنده واضح است . گرچه تمام مواد ترموپلاستیک نسبتاً سخت هستند ، توانایی الیاف شیشه ای  در برابر مجازات بیشتر در ارتباط مستقیم با انعطاف پذیری آن است. فیبر کربن مطمئناً سفت تر از الایف شیشه ای است ، اما این استحکام نیز به معنای ماندگاری آن نیست .

قیمت گذاری الیاف شیشه :

در طی چند دهه اخیر الیاف شیشه ای قیمت رو به رشدی داشته اما باز با این حال قیمت بسیار مناسب تری نسبت به الیاف کربن دارند و این امر منجر به کاربرد گسترده آن شده است . در واقع علت اختلاف قیمت الیاف کربن نسبت به الایف شیشه ای از آن جهت است که تولید الیاف کربن فرایندی دشوار و وقت گیر است . در مقابل ، اکسترود کردن شیشه ذوب شده برای تشکیل الایف شیشه ای نسبتاً آسان است . مانند هر فرایند دیگر که هر چه فرایند دشوارتر باشد گران تر است .

سوالات متداول 

1. منسوجاتی که در صنعت از الیاف فایبرگلاس در ساخت آن ها استفاده می شود کدام اند؟

برای ساخت محصولات نسوز بسیاری در صنعت مواد دیرگداز از الیاف فایبرگلاس استفاده می شود. پارچه های نسوز سرامیک فایبر، فایبرگلاس، سیلیکونی، نخ های نسوز و... برخی از محصولایت هستند که در ساختار خود از الیاف فایبرگلاس سود برده اند. استفاده از این الیاف سبب شده است تا کیفیت محصولات نهایی و میزان استحکام و طول عمر آن ها بسیار افزایش یابد.

2. الیاف شیشه عمدتا از چه ترکیبات شیمیایی ساخته شده است؟

به طور کلی مواد سازنده الیاف فایبرگلاس با مواد تشکیل دهنده شیشه بسیار نزدیک به یکدیگر می باشند. در ساختار این الیاف مستحکم مواد شیمیایی همچون سیلیس، کربانت سدیم و آهک وجود دارد که باعث افزایش میزان تحمل حرارتی و مانع از انتشار گاز سمی توسط این الیاف شده است.

3. ای گلس به کدام دسته از الیاف فایبرگلاس گفته می شود؟

به طور کلی الیاف فایبرگلاس دارای انواع و دسته های مختلفی هستند که هرکدام به طور تخصصی برای مواردی تولید شده اند. یکی از انواع این الیاف ها نمونه ای گلس (E Glass) آن می باشد. این نوع از الیاف شیشه دارای عایق بندی الکتریکی و حرارتی مناسبی می باشد و در صنایع مختلفی مثل؛ هوافضا، حمل و نقل، عایق بندی مخازن و... مورد استفاده قرار می گیرد.

4. در صورتی که الیاف فایبرگلاس در معرض حرارت بیش تر از حد تحمل خود قرار بگیرد چه اتفاقی برای آن می افتد؟

هنگامی که دمای این الیاف به محدوده ای بالاتر از تحمل حرارتی آن برسد، با ذوب شدن و چسبیدن اجزا و الیاف آن به یکدیگر مواجه خواهیم بود.

منابع : 

https://www.fiber-line.com/en/fibers/fiberglass

http://www.3mb.asia/everything-about-fiberglass-manufacturing-benefits-and-applications/

https://www.homestratosphere.com/types-of-fiberglass/

https://www3.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch11/final/c11s13.pdf

https://www.fiberglassfabricators.com/

https://polser.com/en/frp/fiberglass-types

https://www.vetrotextextiles.com/applications/automotive