الیاف شیشه و کاربرد های آن در صنعت کامپوزیت

انواع مختلف الیاف شیشه :

این الیاف انواع مختلفی دارد که نوع آن وابسته به ترکیب درصد شیمیایی آن است. در واقع هر ترکیب درصد یک ویژگی خاص به الیاف می‌دهد . برای مثال می‌توان از موارد زیر نام برد :

• E-Glass الیاف از نوع عایق الکتریکی که گرفته شده از کلمه Electrical می‌باشد. همانطور که گفته شد بیشتر الیاف موجود در بازار از این نوع است. یکی از خواص اصلی این نوع الیاف رسانایی الکتریکی به همراه مقاومت کششی مناسب است که در کنار انعطاف پذیری این الیاف را برای ساخت در قطعات الکترونیکی به گزینه مناسبی تبدیل میکند. این الیاف به نسبت نوع A مواد قلیایی کمتری دارند در نتیجه مقاومت به اسید آنها کمی کمتر است اما استحکام کششی و فشاری خوبی دارند. فراوانی این الیاف آنها را به یکی از ارزان ترین نوع الیاف تبدیل کرده است.
• C-Glassالیاف با مقاومت شیمیایی خوب که گرفته شده از کلمه Chemical می‌باشد. برای حصول سطحی صاف و صیقلی و همچنین افزایش مقاومت به خوردگی و جلوگیری از تخریب قطعات در صنایع کامپوزیت و FRP، از الیـاف تیشـو به عنوان اولین لایه در سطح قطعه، استفاده می شود. این نوع الیاف به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و آب عموما به صورت تیشو استفاده میشودند. برای ایمن کردن مخازن و لوله های آبی که ممکن است در برابر خوردگی ناشی از مواد شیمیایی قرار بگیرند نیز استفاده از این الیاف توصیه میشود.
• S-glass الیاف با مقاومت مکانیکی بالا که گرفته شده از کلمهStrength می‌باشد. در صنعت هوافضا نسبت مدول بالا به وزن پایین ویژگیه مهمی محسوب میشود که این نوع الیاف با فراهم کردن این ویژگی به یکی از پرکاربردترین الیاف شیشه در صنعت هوافضا تبدل شده اند. این نوع الیاف محدوده استفاده دمایی زیادی دارند و بیش‌تر در صنایع هوا فضا و تحقیقات فضایی و هوایی برای پوشش موشک‌ها و قطعات هواپیمایی به کار می‌روند. این الیاف عملکرد حرارتی مناسبی دارند و نیاز به کنترل کیفیت خاص در زمان تولید دارد. قیمت الیاف شیشه S خیلی بالا بوده. به همین دلیل فروش این نوع الیاف شیشه پایین می‌باشد.
• A-Glass الیاف با مقاومت اسید و باز خوب. درمواردی که نیاز به مقاومت در برابر اسید وجود دارد از این نوع الیاف استفاده میشود. در ساخت این نوع الیاف، مواد قلیایی به کار میرود که درصد مواد قلیایی موجود در آن‌ها بسیار زیاد است، امروزه از چرخه‌ی تولید خارج گردیده‌اند.
• D-Glass الیاف با ثابت دی الکتریک بالا که گرفته شده از کلمه Dielectric می‌باشد. دارای خواص دی الکتریک قوی برای کاربردهای الکتریکی
• ECR-Glass الیاف با مقاومت خوردگی بالا که گرفته شده از عبارتExtra Corrosion Resistance می‌باشد. تقریبا می­توان گفت مجموعه از خواص مناسب نوع E وC را فراهم می­کند به اضافه اینکه خواص دی الکتریک مناسب تری دارد یعنی هم مقاومت شیمیایی و هم رسانایی الکتریکی و همچنین به دلیل نداشتن بور برای محیط زیست نیز مناسب تشخیص داده شده است.

روش تولید الیاف شیشه:

1- آماده‌سازی مواد خام:

بیش از نیمی از مواد اولیه مورد استفاده در ساخت الیاف شیشه، ماسه سیلیس است که قسمت اصلی هر نوع الیاف شیشه را تشکیل می‌دهد. سایر اجزاء شامل مقادیر ناچیز ترکیبات شیمیایی دیگر می‌باشند.

2- بخش اختلاط:

در اینجا مواد با هم مخلوط شده برای قسمت کوره آماده می‌شوند. اصطلاحاً به این توده مخلوط، Batch  گفته می‌شود.

3- کوره:

دمای کوره به اندازه کافی زیاد است تا ماسه و سایر اجزاء را ذوب کند و بصورت شیشه مذاب در آورد. سطح داخلی کوره با آجرهای مخصوصی ساخته شده است که در دوره‌های زمانی مشخص تعویض می‌شوند.

4- بخش Bushing :

شیشه مذاب روی سینی‌های پلاتینی مقاوم حرارتی متعدد، جریان پیدا می‌کند. در این سینی‌ها هزاران روزنه وجود دارد که بوشینگ نامیده می‌شوند.

5- تشکیل الیاف:

جریان شیشه مذاب از درون بوشینگ‌ها بیرون کشیده می‌شود و تا قطر معین نازک می‌شوند، سپس توسط آب یا هوا خنک می‌شوند تا الیاف‌ها تشکیل شوند.

6- آهار زنی:

الیاف مو مانند، با یک مخلوط شیمیایی مایع که Sizing نامیده می‌شود، پوشش داده می‌شوند. آهارزنی به دو علت اصلی انجام می‌شود:

• برای محفوظ ماندن الیاف از سایش به یکدیگر در طی فرآیند ساخت و کار
• به منظور حصول اطمینان از چسبندگی الیاف به رزین