الیاف شیشه برپایه E که از SIO₂ (سیل) ساخته میشوند با استفاده از الیاف شیشه در قطعات کامپوزیت قطعات سبک با استحکام بالا را تولید کرد که نسبت به فلزات عالی می باشد.
پرمصرف ترین الیاف تقویت کننده در جهان الیاف E-glass است که در برابر مواد شیمیایی و خوردگی هوا مقاومت دارند و دارای خواص دی الکتریکی عالی هستند.
از مهم‌ترین ویژگی‌های این الیاف می‌توان به مقاومت کششی بالا و وزن کم و همچنین قیمت کمتر نسبت به الیاف کربن در بازارهای جهانی اشاره کرد.
مزایای الیاف شیشه:
از مزایای اصلی الیاف شیشه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مناسب بودن قیمت آن نسبت به سایر الیاف
- فروش بالای الیاف شیشه و در نتیجه در دسترس بودن انواع مختلف آن
- استحکام کششی بالای الیاف شیشه
- عایق الکتریکی خوب یا به عبارت دیگر نارسانایی الیاف شیشه
- مقاومت شیمیایی بالای الیاف شیشه و مناسب برای محیط های مستعدخوردگی
- مقاومت مناسب حرارتی
معایب الیاف شیشه:
معایب فیبر شیشه‌ای در مقایسه با سایر الیاف به شرح زیر است:
- مدول کششی پایین‌تری که الیاف شیشه نسبت به الیاف کربن دارند سبب میشود تا مهندسین سازه جهت مقاوم‌سازی ساختمان‌ها رغبت به استفاده از الیاف کربن به جای الیاف شیشه داشته باشند.
- بالا بودن وزن مخصوص الیاف پلیمری شیشه نسبت به انواع الیاف کربن
- حساس بودن فیبر شیشه نسبت به سایش در حین حمل و نقل
- مقاومت پایین در برابر خستگی الیاف شیشه
- شکننده و ترد بودن الیاف شیشه‌ای
- سختی زیاد الیاف شیشه و در نتیجه سایش قالب‌ها و کند‌شدن ابزار برش در کارهای کامپوزیتی
کاربرد الیاف شیشه:
الیاف شیشه در مقاوم‌کردن دیوارها، ستون‌ها و تیرها نقش بسزایی دارند. علاوه بر این در صنایع الکتریکی، لوازم بهداشتی، صنایع دریایی و دیگر مصارف نیز می‌توان از فیبرهای شیشه استفاده نمود. کامپوزیت‌های شیشه در مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتن مسلح و آجری بسیار کاربرد دارند و مقاومت و شکل‌‌پذیری ستون‌هاو دیوارها را به مقدار قابل توجهی افزایش می‌دهند. فیبرهای شیشه عمر سازه را بالاتر برده و در هنگام تغییر کاربری سازه یا افزایش بارهای وارد بر آن توانایی مقاوم‌سازی سازه را به میزان قابل توجهی دارند. همچنین یکی از مصالحی که می‌توان جایگزین فولاد در بتن‌های مسلح گردد، فیبر شیشه می‌باشد. مسلح‌کردن بتن با فیبر شیشه به جای میل‌گرد سبب کاهش وزن بتن شده و سبب حذف کامل آسیب‌های ناشی ازخوردگی و فرسایش فولاد میشود.
- مصارف الکتریکی
- بدنه هواپیما
- تهیه‌ی خمیر قالب گیری
- پارچه‌های ضد آتش
- افزایش مقاومت بتن و سایر چسباننده‌های سازه‌ای
- تعمیر سطحی بتن و ترک‌های آن
- استفاده در صنایعی مانند ساخت تجهیزات لوازم خانگی، تجهیزات ورزشی، ساخت اعضاء مصنوعی بدن، وسایل خودرو و …
الیاف سوزنی - مت Chopped strand mat
شکل دیگری از الیاف مورد استفاده نمدهای الیاف پیوسته می‌باشند که در آن‌ها الیاف پیوسته با آرایش اتفاقی نمد درست می‌گردد. این شکل از الیاف مناسب قرار‌گرفتن در قسمت‌های تیز و کنج قالب هستند و در این حالت الیاف آن نمی‌شکنند. برای ثابت نگه داشتن الیاف در کنار هم از بایندر binder استفاده میشود و به همین علت آرایش اتفاقی الیاف در نمد حفظ میشود. بایندر با توجه به کاربرد مواد انتخاب میشود و نوع آن در دوام قطعه‌ی کامپوزیتی مؤثر است. برای ساخت قالب کامپوزیتی و استحکام قطعات از نمد الیاف شیشه یا نمد سوزنی شیشه استفاده میشود. این الیاف به‌طور پراکنده و کاملا نامنظم در جهات اتفاقی روی هم قرار گرفته‌اند، بنابراین استحکامی در همه جهات به قطعات می‌دهند و در ساخت قایق‌ها و لنج‌ها، وان، پنل‌ها و … استفاده میشود.
الیاف شیشه سوزنی به دلیل نوع بافت و کشش سطحی یکی از بهترین و پرکاربرد ترین نوع از الیاف های متداول امروزی می باشند. ساختار و نوع بافت الیاف سوزنی بسیار متنوع می باشد در صنعت کاربرد فراوان و گوناگونی دارند. بطور کلی الیاف سوزنی از مواد خام موجود و قابل دسترسی تولید می شوند.
الیاف شیشه سوزنی الیاف خمش پذیر و با قابلیت بالا می باشد که از شیشه طی فرآیندهای گوناگون تولید می شود.
اشکال الیاف شیشه سوزنی:
- الیاف شیشه روغنی به شکل ورق نرم
- الیاف شیشه پودری به شکل ورق خشک
- الیاف شیشه حصیری به شکل ورق بافت شده عمودی و افقی
- الیاف شیشه چاپد به شکل خرد شده
- الیاف شیشه رووینگ به شکل نخ
انواع الیاف شیشه سوزنی:
E-Glass یا الکتریکال: الیاف از نوع عایق الکتریکی که گرفته شده از کلمه Electrical می‌باشد.
C-Glass: نوعی الیاف با مقاومت شیمیایی مناسب که برگرفته از کلمه Chemical می‌باشد.
S-glass: نوعی الیاف با مقاومت مکانیکی بالا که برگرفته از کلمه Strength می‌باشد.
M-Glass: نوعی الیاف با مدول سطحی و کششی بالا که برگرفته از کلمه Modulus می‌باشد.
D-Glass: نوعی الیاف با ثابت دی الکتریک بالا که برگرفته از کلمه Dielectric می‌باشد.
ECR: نوعی الیاف با مقاومت بالای خوردگی (فیزیکی و شیمیایی) که برگرفته از کلمه Extra corrosion Resistance می‌باشد.
ترکیبات شیمیایی این الیاف‌ها با هم متفاوت است و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب است.
کاربرد الیاف سوزنی:
- استفاده در صنعت فایبرگلاس، ساخت قطعات فایبرگلاس و پس قالب، قایق سازی و لنج سازی، ساخت کلاه ایمنی موتور سیکلت. استحکام و تقویت کامپوزیت های ساختاری و فلزی.
- پوشش سطحی در مخازن، خطوط لوله های انتقال.
- کف سازی، مقاوم سازی، پوشش دهی و عایق کردن به وسیله آغشته شدن با رزین.
تفاوت الیاف شیشه و پشم شیشه:
الیاف شیشه تار و پودهای به طول نامحدود و قطر بسیار نازک ثابت حدود 5 تا 25 میکرون می باشند. تفاوت الیاف شیشه با پشم شیشه در این است که قطر تارها در پشم شیشه یکنواخت نمی باشد و طول آن مشخص و محدود است. همچنین به دلیل نوع ساختار و سرد شدن متفاوت هنگام تولید، پشم شیشه دارای ساختمان شکننده تری می باشد. این تفاوت در نوع ساختار و تولید باعث استفاده متنوع آن ها شده است. بطور کلی الیاف شیشه باعث افزایش مقاومت کششی، سطحی کامپوزیت می شود ولی پشم شیشه بطور معمول عایق حرارتی بهتری نسبت الیاف شیشه می باشد. هر چند استفاده از الیاف شیشه نیز به نسبت، بعنوان عایق حرارتی رواج یافته است.
میزان مصرف الیاف شیشه:
مصرف جهانی الیاف شیشه برای کاربردهای فنی، در سال 1995 معادل 2.3 میلیون دلار و در سال 2000 بیش از 2.9 میلیون دلار بوده است.
معایب الیاف شیشه سوزنی:
- مقاوت آن در برابر رطوبت بسیار کم و نفوذ پذیر می باشند.
- شکنندگی و سایش الیاف بین هم باعث فرسایش می شود.
- ایجاد حساسیت پوستی بدلیل وجود شیشه در بافت الیاف.
فواید الیاف شیشه سوزنی:
- چگالی کم، الاستیسیته ی بالا، مقرون به صرفه بودن،استحکام کششی و مکانیکی مناسب، نرم و منعطف بودن.
- سازگاری با انواع رزین ها و چسب های صنعتی.
- مقاومت شیمیایی بالا و اثر ناپذیری باکتری ها، قارچ ها و سایر عوامل محیطی.
- استفاده بیشتر و بهینه تر در صنایع مختلف.
روش تولید الیاف شیشه سوزنی:
روش مستقیم: روش ذوب مستقیم DIRECT MELT PROCESS
روش غیر مستقیم: روش ذوب غیر مستقیم یا فرآیند ذوب گلوله MARBLE MELT PROCESS
روش ذوب مستقیم:
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.
روش ذوب غیر مستقیم:
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.
الیاف دایرکت روینگ (DIRECT ROVING):
دسته‌ای از رشته‌ها با قطرهای مشابه ( ۱۳- ۲۴ میکرون) را که به صورت آزاد در کنار هم قرار بگیرند به آن‌ها نیمتاب می‌گویند. نیمتاب‌ها در وزن‌های ۳۰۰ الی ۴۸۰۰ تکس در بازار وجود دارند. دو نوع نیمتاب‌های مستقیم و نیمتاب‌های مجتمع شده وجود دارند. در نیمتاب‌های مستقیم مجموعه‌ای از رشته‌ها بعد از ذوب به وجود می‌آیند و در صورتی که در فرایند تولید، چند دسته رشته به‌طور جداگانه کنار هم دسته‌بندی شوند نیمتاب‌های مجتمع شده تولید میشوند. در این نیمتاب‌ها رشته‌ها قطر کمتری نسبت به نیمتاب مستقیم دارند. این قطر کم در مجموع مساحت خیس‌شدگی را بالاتر برده و رزین بیشتری را در هنگام ساخت جذب می‌کند و باعث افزایش خواص مکانیکی کامپوزیت میشوند. ساخت این نوع نیمتاب دشوارتر بوده که در انتها باعث بالا رفتن قیمت آن میشود.
الیاف شیشه دایرکت روینگ (Fiberglass Direct Roving)، از شیشه نوع E ساخته شده است. این الیاف با اکثر رزین‌ها مثل رزین اپوکسی، وینیل‌استر، رزین غیر اشباع پلی‌استر و رزین فنل فرمالدئید سازگار است. الیاف شیشه دایرکت روینگ، از ویژگی‌هایی چون عایق الکتریکی خوب، استحکام مکانیکی بالا، خرد شدگی خوب، توزیع خوب، جریان‌پذیری بالا، جذب کم آب، مقاوم در برابر حرارت و… برخوردار است. الیاف شیشه دایرکت روینگ را می‌توان در فرآیندهای ساخت مثل پالتروژن، سیم‌پیچی رشته‌ایی، پارچه بافی استفاده نمود. الیاف شیشه دایرکت روینگ ، به طور گسترده‌ای در قطعات خودرو، لوازم الکتریکی، مخازن، ابزار ورزشی و… کاربرد دارد. الیاف شیشه دایرکت روینگ در قطر و چگالی‌های (Tex)مختلفی در بازار ارائه میشود. بدین منظور، مشتری باید بنا بر کاربری موردنظر، الیاف شیشه دایرکت روینگ را با قطر و چگالی (Tex) مناسب انتخاب و سپس آن‌را از فروشگاهی معتبر نهیه نماید. برای اطلاع بیشتر از مشخصات فنی محصول می‌توانید به دیتاشیت قرار داده شده در سایت مراجعه نمایید. همچنین در صورت وجود هرگونه ابهام و یا برای تهیه محصول، می‌توانید به شماره‌های مندرج در سایت تماس حاصل نمایید.
ویژگی الیاف دایرکت روینگ:
- سازگاری با اکثر رزین‌ها
- جریان‌پذیری بالا
- جذب کم آب
- خرد شدگی هوب
- به سرعت به رزین آغشته میشود.
- عایق الکتریکی خوب
- مقاوم در برابر حرارت
- استاتیک کم
- استحکام مکانیکی بالا
کاربرد الیاف دایرکت روینگ:
- قطعات خودرو
- لوازم الکتریکی
- مخازن آب
- ابزار ورزشی
- لوله‌های تحت فشار
- محصولات FRP
روش اجرا و بسته‌بندی الیاف دایرکت روینگ:
برای تولید محصولان الیاف شیشه دایرکت روینگ، می‌توان از تکنولوژی‌هایی چون پالتروژن، سیم پیچی رشته‌ای و پارچه بافی استفاده نمود.
الیاف شیشه دایرکت روینگ به صورت رول‌های 18 کیلوگرمی در پالت‌های 48 و 64 تایی بسته بندی میشود. بسته‌بندی محصول بنا به نیاز مشتری، امکان پذیر است.