به طور کلی، درک ما از الیاف شیشه همیشه این بوده است که این ماده یک ماده غیرفلزی معدنی است، اما با عمیق‌تر شدن تحقیقات، می‌دانیم که در واقع انواع مختلفی از الیاف شیشه وجود دارد و عملکرد بسیار خوبی دارند و مزایای برجسته بسیاری نیز دارند. به عنوان مثال، استحکام مکانیکی آن به ویژه بالا است و مقاومت حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی آن نیز به ویژه خوب است. درست است که هیچ ماده‌ای کامل نیست و الیاف شیشه نیز کاستی‌های خاص خود را دارد که نمی‌توان آنها را نادیده گرفت، یعنی در برابر سایش مقاوم نیست و مستعد شکنندگی است. بنابراین، در کاربرد عملی، باید از نقاط قوت خود استفاده کنیم و از نقاط ضعف خود دوری کنیم.
مواد اولیه الیاف شیشه به راحتی قابل تهیه هستند و عمدتاً از شیشه‌های قدیمی یا محصولات شیشه‌ای دور ریخته شده تهیه می‌شوند. الیاف شیشه بسیار ریز است و بیش از 20 تک رشته شیشه روی هم رفته معادل ضخامت یک مو هستند. الیاف شیشه معمولاً می‌توانند به عنوان ماده تقویت کننده در مواد کامپوزیتی استفاده شوند. با توجه به عمیق‌تر شدن تحقیقات الیاف شیشه در سال‌های اخیر، نقش مهمی در تولید و زندگی ما ایفا می‌کنند. چند مقاله بعدی عمدتاً فرآیند تولید و کاربرد الیاف شیشه را شرح می‌دهند. این مقاله خواص، اجزای اصلی، ویژگی‌های اصلی و طبقه‌بندی مواد الیاف شیشه را معرفی می‌کند. در چند مقاله بعدی فرآیند تولید، حفاظت ایمنی، کاربرد اصلی، حفاظت ایمنی، وضعیت صنعت و چشم‌انداز توسعه آن شرح داده خواهد شد.
Iمقدمه
۱.۱ خواص الیاف شیشه
یکی دیگر از ویژگی‌های عالی الیاف شیشه، استحکام کششی بالای آن است که می‌تواند در حالت استاندارد به 6.9 گرم در روز و در شرایط مرطوب به 5.8 گرم در روز برسد. چنین خواص عالی باعث می‌شود که الیاف شیشه اغلب به عنوان ماده تقویت‌کننده در سطح جهانی مورد استفاده قرار گیرد. چگالی A آن 2.54 است. الیاف شیشه همچنین در برابر حرارت بسیار مقاوم است و خواص طبیعی خود را در دمای 300 درجه سانتیگراد حفظ می‌کند. فایبرگلاس همچنین به دلیل خواص عایق الکتریکی و عدم خوردگی آسان، گاهی اوقات به عنوان عایق حرارتی و محافظ به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۱.۲ مواد اصلی تشکیل دهنده
ترکیب الیاف شیشه نسبتاً پیچیده است. به طور کلی، اجزای اصلی که توسط همه شناخته می‌شوند عبارتند از سیلیس، اکسید منیزیم، اکسید سدیم، اکسید بور، اکسید آلومینیوم، اکسید کلسیم و غیره. قطر تک رشته الیاف شیشه حدود 10 میکرون است که معادل 1/10 قطر مو است. هر دسته الیاف از هزاران تک رشته تشکیل شده است. فرآیند کشش کمی متفاوت است. معمولاً محتوای سیلیس در الیاف شیشه 50 تا 65 درصد است. استحکام کششی الیاف شیشه با محتوای اکسید آلومینیوم بیش از 20 درصد نسبتاً بالا است، معمولاً الیاف شیشه با استحکام بالا، در حالی که محتوای اکسید آلومینیوم الیاف شیشه بدون قلیا عموماً حدود 15 درصد است. اگر می‌خواهید الیاف شیشه مدول الاستیک بزرگتری داشته باشند، باید مطمئن شوید که محتوای اکسید منیزیم بیشتر از 10 درصد است. به دلیل اینکه الیاف شیشه حاوی مقدار کمی اکسید آهن است، مقاومت در برابر خوردگی آن تا درجات مختلفی بهبود یافته است.
۱.۳ ویژگی‌های اصلی
۱.۳.۱ مواد اولیه و کاربردها
در مقایسه با الیاف معدنی، خواص الیاف شیشه برتر است. اشتعال آن دشوارتر، مقاوم در برابر حرارت، عایق حرارت، پایدارتر و مقاوم در برابر کشش است. اما شکننده است و مقاومت سایشی ضعیفی دارد. الیاف شیشه به عنوان یک ماده تقویت کننده برای ساخت پلاستیک‌های تقویت شده یا تقویت لاستیک استفاده می‌شود و دارای ویژگی‌های زیر است:
(1) استحکام کششی آن از سایر مواد بهتر است، اما ازدیاد طول آن بسیار کم است.
(2) ضریب الاستیک مناسب تر است.
(3) در محدوده الاستیک، الیاف شیشه می‌توانند برای مدت طولانی کش بیایند و بسیار کششی هستند، بنابراین می‌توانند مقدار زیادی انرژی را در مواجهه با ضربه جذب کنند.
(4) از آنجایی که الیاف شیشه فیبر معدنی است، فیبر معدنی مزایای زیادی دارد، به راحتی نمی‌سوزد و خواص شیمیایی آن نسبتاً پایدار است.
(5) جذب آب آسان نیست.
(6) مقاوم در برابر حرارت و پایدار در طبیعت، واکنش نشان دادن آسان نیست.
(7) قابلیت پردازش آن بسیار خوب است و می‌توان آن را به محصولات عالی در اشکال مختلف مانند رشته‌ها، نمدها، دسته‌ها و پارچه‌های بافته شده تبدیل کرد.
(8) می‌تواند نور را منتقل کند.
(9) از آنجا که مواد اولیه به راحتی در دسترس هستند، قیمت آنها گران نیست.
(10) در دمای بالا، به جای سوختن، به دانه‌های مایع تبدیل می‌شود.
۱.۴ طبقه‌بندی
طبق استانداردهای طبقه‌بندی مختلف، الیاف شیشه را می‌توان به انواع مختلفی تقسیم کرد. بر اساس شکل و طول‌های مختلف، می‌توان آن را به سه نوع تقسیم کرد: الیاف پیوسته، الیاف پنبه‌ای و الیاف با طول ثابت. بر اساس اجزای مختلف، مانند محتوای قلیایی، می‌توان آن را به سه نوع تقسیم کرد: الیاف شیشه بدون قلیایی، الیاف شیشه با قلیایی متوسط و الیاف شیشه با قلیایی بالا.
۱.۵ مواد اولیه تولید
در تولید صنعتی واقعی، برای تولید الیاف شیشه، به آلومینا، ماسه کوارتز، سنگ آهک، پیروفیلیت، دولومیت، خاکستر سودا، میرابیلیت، اسید بوریک، فلوریت، الیاف شیشه آسیاب شده و غیره نیاز داریم.
۱.۶ روش تولید
روش‌های تولید صنعتی را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: یکی این است که ابتدا الیاف شیشه را ذوب می‌کنند و سپس محصولات شیشه‌ای کروی یا میله‌ای شکل با قطرهای کوچکتر تولید می‌کنند. سپس، آن را گرم کرده و به روش‌های مختلف دوباره ذوب می‌کنند تا الیاف ظریفی با قطر 3 تا 80 میکرومتر تولید شود. نوع دیگر نیز ابتدا شیشه را ذوب می‌کند، اما به جای میله یا کره، الیاف شیشه تولید می‌کند. سپس نمونه با استفاده از روش کشش مکانیکی از طریق یک صفحه آلیاژ پلاتین کشیده می‌شود. محصولات حاصل، الیاف پیوسته نامیده می‌شوند. اگر الیاف از طریق یک چیدمان غلتکی کشیده شوند، محصولات حاصل، الیاف ناپیوسته نامیده می‌شوند که به عنوان الیاف شیشه برش خورده و الیاف اصلی نیز شناخته می‌شوند.
۱.۷ نمره‌دهی
با توجه به ترکیبات، کاربرد و خواص مختلف الیاف شیشه، این الیاف به گریدهای مختلفی تقسیم می‌شوند. الیاف شیشه‌ای که در سطح بین‌المللی تجاری شده‌اند به شرح زیر هستند:
۱.۷.۱ شیشه الکترونیکی
این شیشه بورات است که در زندگی روزمره به آن شیشه بدون قلیا نیز گفته می‌شود. به دلیل مزایای فراوان، بیشترین کاربرد را دارد. در حال حاضر بیشترین کاربرد را دارد، اگرچه کاربرد زیادی دارد، اما کاستی‌های اجتناب‌ناپذیری نیز دارد. به راحتی با نمک‌های معدنی واکنش می‌دهد، بنابراین نگهداری آن در محیط اسیدی دشوار است.
۱.۷.۲ شیشه C
در تولید واقعی، به آن شیشه قلیایی متوسط نیز گفته می‌شود که خواص شیمیایی نسبتاً پایداری دارد و مقاومت خوبی در برابر اسید دارد. عیب آن این است که استحکام مکانیکی آن بالا نیست و عملکرد الکتریکی آن ضعیف است. مکان‌های مختلف استانداردهای متفاوتی دارند. در صنعت الیاف شیشه داخلی، عنصر بور در شیشه قلیایی متوسط وجود ندارد. اما در صنعت الیاف شیشه خارجی، آنچه تولید می‌کنند شیشه قلیایی متوسط حاوی بور است. نه تنها محتوای آن متفاوت است، بلکه نقشی که شیشه قلیایی متوسط در داخل و خارج از کشور ایفا می‌کند نیز متفاوت است. تشک‌های سطح الیاف شیشه و میله‌های الیاف شیشه تولید شده در خارج از کشور از شیشه قلیایی متوسط ساخته شده‌اند. در تولید، شیشه قلیایی متوسط در آسفالت نیز فعال است. در کشور من، دلیل عینی این است که به دلیل قیمت بسیار پایین، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد و در همه جا در صنعت پارچه بسته‌بندی و پارچه فیلتر فعال است.
۱.۷.۳ الیاف شیشه A شیشه
در تولید، مردم آن را شیشه قلیایی بالا نیز می‌نامند که متعلق به شیشه سیلیکات سدیم است، اما به دلیل مقاومت در برابر آب، عموماً به عنوان الیاف شیشه تولید نمی‌شود.
۱.۷.۴ فایبرگلاس نوع D
همچنین به آن شیشه دی الکتریک گفته می‌شود و عموماً ماده اولیه اصلی برای الیاف شیشه دی الکتریک است.
۱.۷.۵ شیشه با مقاومت بالا از جنس الیاف شیشه
استحکام آن 1/4 بیشتر از الیاف شیشه E است و مدول الاستیک آن نیز بیشتر از الیاف شیشه E است. به دلیل مزایای مختلف آن، باید به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد، اما به دلیل هزینه بالای آن، در حال حاضر فقط در برخی زمینه‌های مهم مانند صنایع نظامی، هوافضا و غیره استفاده می‌شود.
۱.۷.۵ شیشه AR فایبرگلاس
همچنین به آن الیاف شیشه مقاوم در برابر قلیا گفته می‌شود که یک الیاف معدنی خالص است و به عنوان ماده تقویت کننده در بتن مسلح به الیاف شیشه استفاده می‌شود. در شرایط خاص، حتی می‌تواند جایگزین فولاد و آزبست شود.
۱.۷.۶ الیاف شیشه E-CR شیشه
این یک شیشه بهبود یافته بدون بور و بدون قلیا است. از آنجا که مقاومت آن در برابر آب تقریباً 10 برابر بیشتر از الیاف شیشه بدون قلیا است، به طور گسترده در تولید محصولات مقاوم در برابر آب استفاده می‌شود. علاوه بر این، مقاومت آن در برابر اسید نیز بسیار قوی است و در تولید و کاربرد خطوط لوله زیرزمینی جایگاه غالبی دارد. علاوه بر الیاف شیشه رایج‌تر ذکر شده در بالا، دانشمندان اکنون نوع جدیدی از الیاف شیشه را توسعه داده‌اند. از آنجا که این محصول بدون بور است، به دنبال حفاظت از محیط زیست است. در سال‌های اخیر، نوع دیگری از الیاف شیشه وجود دارد که محبوبیت بیشتری دارد و آن الیاف شیشه با ترکیب شیشه دوبل است. در محصولات پشم شیشه فعلی، می‌توانیم وجود آن را درک کنیم.
۱.۸ شناسایی الیاف شیشه
روش تشخیص الیاف شیشه بسیار ساده است، یعنی الیاف شیشه را در آب قرار دهید، تا زمانی که آب به جوش بیاید حرارت دهید و به مدت 6-7 ساعت آن را نگه دارید. اگر متوجه شدید که جهت تار و پود الیاف شیشه کمتر فشرده می‌شود، این الیاف شیشه‌ای با قلیایی بالا هستند. طبق استانداردهای مختلف، روش‌های طبقه‌بندی زیادی برای الیاف شیشه وجود دارد که عموماً از دیدگاه طول و قطر، ترکیب و عملکرد تقسیم‌بندی می‌شوند.
تماس با ما:
شماره تلفن: +8615823184699
شماره تلفن: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com
زمان ارسال: ۲۲ ژوئن ۲۰۲۲
