الیاف شیشه (Glass fiber) در سال 1938 توسط شرکت اونزکورنینگ به شکل انبوه تولید شده و معروف‌ترین تقویت‌کننده مورداستفاده در صنعت کامپوزیت می‌باشد.
انواع مختلفی از الیاف شیشه بصورت تجاری وجود دارند ترکیبات شیمیایی این الیاف با هم متفاوت است و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب است.
الیاف‌های شیشه تارهای بسیار باریک از جنس شیشه با قطر ثابت (حدود 5 تا 25 میکرون) و طول نامحدود هستند. تفاوت الیاف شیشه با پشم شیشه در این است که قطر تارها در پشم شیشه غیر یکنواخت و طول آن محدود است. همچنین در پروسه تولید پشم شیشه به خاطر تفاوت در نوع سرد شدن، ساختمان شیشه شکننده است. این تفاوت به‌طوری است که از الیاف شیشه در بالا بردن مقاومت کششی و تقویت کامپوزیت‌ها استفاده میشود ولی پشم شیشه را به عنوان عایق حرارتی مورد استفاده قرار می‌دهند. البته استفاده از الیاف شیشه به عنوان عایق حرارتی نیز رواج دارد.
انواع الیاف شیشه ای را می توان به صورت Glass (A، D، E، ECR، AR، R، S-2) نام برد. الیاف شیشه به دلیل دارا بودن الاستیسیته ی عالی ، دانسیته ی پایین، مقاومت در برابر شوک های ناگهانی، قیمت پایین و عایق الکتریکی در صنایع عایق کاری، صنایع ورزشی، صنایع هوافضا، خودروسازی، نیروگاه های بادی و عایق الکتریکی و صوتی و … مورد استفاده قرار می گیرد. برای ثابت نگه داشتن الیاف در کنار هم می توان از بایندر(binder) استفاده کرد. انتخاب بایندر با توجه به کاربرد مواد صورت می گیرد. دوام یک قطعه کامپوزیتی متاثر از نوع بایندر است.
قطر تار ها در الیاف پشم شیشه غیر یکنواخت و طول آن محدود است. الیاف شیشه با قطر ثابت حدود ۵ تا ۲۵ میکرون و طول نامحدود تولید می شوند. مصرف الیاف شیشه در بالا بردن مقاومت کششی و تقویت کامپوزیت های مقاوم سازی ساختمانی است و نیزبه عنوان عایق حرارتی رواج دارد. مصرف پشم شیشه تنها در زمینه ی عایق حرارتی است.
سه نوع از محصولات الیاف شیشه در ساخت کامپوزیت ها بکار می روند.
۱-شیشه E
۲-شیشه S
۳-شیشهC
الیاف شیشه E
متشکل از کلسیم آمینو بورو سیلیکات و اکسید کلسیم است که وقتی استحکام و مقاومت الکتریکی مورد نیاز باشد، استفاده می شود. رایج ترین الیاف شیشه مورد مصرف در کامپوزیت ها الیاف شیشه E است که نسبت به دیگر فایبرهای شیشه ارزان تر است. الیاف شیشه ی E به عنوان تقویت کننده های فایبر کوتاه برای ترموپلاستیک های مهندسی و برای میله های تقویت شده ی فایبری استفاده در کاربرد های عمرانی مانند قایق ها، نیمکت یا سینی ها استفاده می شود.
تقریبا %۴۰ از الیاف شیشه ی E مستحکم تر است و حفظ خواص بهتری را در دماهای بالا دارد از این نوع الیاف در کامپوزیت هایی که درآن استحکام یک پارامتر ضروری است استفاده می شود.
به دلیل پایداری ترکیب سودا لیم بورو سیلیکات در محیط های خورنده کاربرد دارد.
کاهش استحکام مقاومت با افزایش دما در شیشه Eبیشتر از شیشه S است .مدول در هر دو شیشه با افزایش دما با نرخ یکنواخت کاهش می یابد.
۱-مقاوم در برابر مواد خوردنده اسیدی
۲-مقاومت کششی بالا
۳-این نوع از الیاف سازگار با انواع رزین ها(رزین اپوکسی، رزین پلی استر، رزین وینیل استر و فنولیک و…) می باشد.
به دلیل سایش بین الیاف روی سطحشان معایب زیادی دارند.
در برابر رطوبت مقاومت ندارند و پذیرای اثرات زیان آوری است.
خواص الیاف شیشه از جمله مقاومت کششی، مدول یانگ و ماندگاری شیمیایی مستقیما از روی الیاف اندازه گیری می شود. اما ثابت دی الکتریک، ضریب اتلاف مقاومت دی الکتریک، مقاومت حجم، مقاومت سطح و انبساط حرارتی از توده های انباشته ی نمونه ی آنیل شده بدست می آید. خواصی مانند چگالی و ضریب شکست در هر دو حالت اندازه گیری می شود.
روش ذوب غیر مستقیم یا فرآیند ذوب گلوله Marble Melt Process
روش ذوب مستقیم Direct Melt Process
مواد مذاب بعد از تولید و کف گیری به قسمت تجهیزات گلوله سازی از طریق راهگاه های منشعب از کوره ی ذوب منتقل می شوند. مواد مذاب الیاف شیشه بعد از عبور از راهگاه با دما ی ۱۱۵۰ درجه سانتیگراد وارد مرحله گلوله زنی می شوند. جریان مذاب با حرکت رفت و برگشتی و برخورد به صفحه ی کشویی بر روی دو استوانه ی شیار دار مارپیچی دوار با چرخش در جهت خلاف یکدیگر قرار می گیرند. این مواد مذاب معروف به اصطلاح لقمه هستند و وزن مشخصی دارند. خروجی این شیارهای استوانه ای به صورت گلوله ای است. قطر گلوله ها حدود ۱۹ تا ۲۵ میلیمتر و وزن هر گلوله ۱۹ میلیمتری ۱۱ گرم است. نرخ تولید ماشین های گلوله زنی ۴٫۵ تن در روز است.
از جمله عواملی که در حفظ بازدهی تولید الیاف شیشه و تضمین کیفیت آن نقش دارند عبارت اند از:
گلوله های تولید شده در پالت های مخصوص نگهداری می شوند و در زمان مورد نظر با انتقال به بوشینگ های شکل دهنده الیاف، دوباره ذوب می شوند. بوشینگ ها شامل صفحاتی از جنس فلزاتی با مقاومت به خوردگی زیاد، مقاومت به سایش بالا و حفظ استحکام در دمای زیاد هستند. آلیاژ مناسب برای این بوشینگ ها، آلیاژهای خانواده پلاتین و عموماً آلیاژ پلاتین- رادیم است .پس از ذوب گلوله شیشه ای در سیستم بوشینگ، مذاب تحت تأثیر نیروی وزن خود از سوراخ های ریز متعدد تعبیه شده در کف این سیستم عبور کرده و رشته های پیوسته ای به نام تار(Filament) تشکیل می دهند. این تارها یا رشته های شیشه ای به کمک پاشش آب یا با هوا سرد شده، پوشش محافظ یا سایزینگ بر روی آنها کشیده می شود. این عمل تا زمانی که سیستم کنترل قطر بوبین دستور توقف ندهد، ادامه خواهد یافت و در نهایت بوبین حاوی تارهای جمع و دسته شده که کیک الیاف نام دارد، بر روی پالت های مخصوص قرار گرفته و برای عملیات بعدی و تولید محصولات الیاف شیشه به انبار موقت انتقال داده می شوند.
در این روش، مذاب شیشه پس از عملیات کف گیری توسط کانال هادی مذاب مستقیماً به راهگاههای منتهی به سیستم بوشینگ انتقال می یابد و پس از آن کلیه مراحل کشش تا تولید کیک الیاف در فرایندی مشابه روش ذوب غیرمستقیم دنبال می شود. بنابراین در این روش، فرایند از ذوب شیشه تا تولید الیاف شیشه به طور پیوسته ادامه می یابد و مرحله تولید گلوله های شیشه ای حذف میشود.
برتری های روش ذوب مستقیم به روش غیرمستقیم
الیاف شیشه کاربرد زیادی در صنعت دارد. از الیاف شیشه در ساخت مخزن آب پلی اتیلن و دیگر مخازن نگهداری آب شرب نیز استفاده میشود. علاوه بر آن الیاف شیشه دارای کاربردهای دیگری نیز است که در ادامه با آنها آشنا خواهید شد:
الیاف شیشه همان‌طور که از اسمش پیداست با استفاده از شیشه ساخته میشود. الیاف شیشه تارهایی بسیار نازک و باریک از شیشه بوده که از خاصیت خمش پذیری برخوردار هستند. ساختمان تشکیل‌دهنده این الیاف یک شبکه سه بعدی از سیلیکون، اکسیژن و دیگر اتم ها است. در بسیاری از محصولات پلاستیکی به عنوان عامل تقویت کننده از الیاف شیشه استفاده میشود . در این مقاله به بررسی خصوصیات و مزایای الیاف شیشه پرداختیم. جهت مشاهده و خرید این الیاف می‌توانید به صفحه خرید الیاف شیشه مراجعه فرمایید.
