فایبرگلاس، یک ماده کامپوزیت ساخته شده از الیاف شیشه ای بافته شده توسط رزین، به دلیل ویژگی های متمایز خود، به رسمیت شناخته شده است. به دلیل دوام، مقاومت در برابر خوردگی و ویژگی های سبک وزن، انتخاب برتر در صنایع مختلف از ساخت و ساز تا هوافضا است.

این مقاله تاریخچه، ویژگی‌های کلیدی، انواع مختلف، اشکال مختلف و خواص استثنایی فایبرگلاس را بررسی می‌کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد این مواد به ادامه مطلب مراجعه کنید.

فایبرگلاس چیست؟

فایبرگلاس که با نام پلاستیک تقویت شده با شیشه (GRP) یا پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) شناخته می شود، یک ماده کامپوزیت ساخته شده از الیاف بسیار ظریف شیشه است. این الیاف شیشه معمولاً در یک تشک پارچه مانند بافته می شوند یا به عنوان یک ماده تقویت کننده در یک ماتریس رزین پلاستیکی استفاده می شوند. مواد کامپوزیتی به دست آمده استحکام و دوام شیشه را با انعطاف پذیری و قالب گیری پلاستیک ترکیب می کند.

تاریخچه فایبرگلاس چیست؟

تاریخچه فایبرگلاس با تمدن های باستانی مانند فنیقی ها و مصری ها آغاز می شود که اولین بار با الیاف شیشه برای اهداف تزئینی آزمایش کردند. با این حال، این تلاش‌های اولیه محدود بودند و فقط الیاف درشت تولید می‌کردند و پتانسیل واقعی فایبرگلاس محقق نشد.

به سرعت به اواخر قرن 19; جان پلیر یک فرآیند انقلابی را برای تولید انبوه رشته های شیشه ای، عمدتاً برای عایق، توسعه داد. در سال 1880، Herman Hammesfahr حق اختراع برای پارچه فایبرگلاس بافته شده با ابریشم دریافت کرد که آن را هم بادوام و هم مقاوم در برابر آتش کرد. این تحولات پایه و اساس نوآوری های آینده را ایجاد کرد.

در دهه 1930، یک کشف تصادفی در تولدو، اوهایو، مسیر تاریخ فایبرگلاس را تغییر داد. Dale Kleist، محققی در Owens-Illinois، هنگام تلاش برای جوش دادن بلوک های شیشه ای، به طور تصادفی دوش از الیاف شیشه ای ظریف ایجاد کرد. مهندسان با درک پتانسیل این کشف تصادفی، فرآیند تولید الیاف شیشه را به طور موثر و ارزان اصلاح کردند و آن را در سال 1933 به ثبت رساندند. این نقطه عطف مهمی بود، با اولین محصول تجاری موفق الیاف شیشه – فیلتر هوا – در سال 1932 وارد بازار شد. .

اصطلاح دیگر برای فایبرگلاس چیست؟

فایبرگلاس نیز نامیده می شود: GRP، مخفف پلاستیک تقویت شده با شیشه یا پلی استر. FRP که مخفف پلاستیک تقویت شده با فیبر است. یا پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP). اصطلاحات استفاده شده به مکان و صنعت یا بخشی که از آن استفاده می کند بستگی دارد.

فایبرگلاس چگونه ساخته می شود؟

فرآیند تولید فایبرگلاس با انتخاب و تهیه دقیق مواد اولیه از جمله: سنگ آهک، ماسه سیلیس، خاکستر سودا و مواد افزودنی مختلف مانند بوراکس، منیزیت، نفلین سینیت، فلدسپات، خاک رس کائولن و آلومینا آغاز می شود. شیشه ضایعات یا قلیان نیز می تواند به عنوان ماده خام استفاده شود. این مواد قبل از وارد شدن به کوره به دقت اندازه گیری و با هم مخلوط می شوند – مرحله ای که به عنوان بچینگ شناخته می شود. این کوره برای ذوب این مواد خام به شیشه مذاب با دمای حدود 1371 درجه سانتیگراد (2500 درجه فارنهایت) ضروری است. کنترل دقیق دما برای اطمینان از جریان صاف و مداوم شیشه مذاب حفظ می شود.

شیشه مذاب بسته به نوع فایبرگلاس مورد نظر به فرآیندهای مختلف شکل دهی هدایت می شود. فرآیندهای مختلفی را می توان برای ایجاد الیاف استفاده کرد، از جمله فرآیند ذوب مستقیم که در آن شیشه مذاب مستقیماً از کوره به الیاف تبدیل می شود، یا استفاده از سنگ مرمر شیشه ای با قطر تقریباً 1.6 سانتی متر (0.62 اینچ) که امکان بازرسی بصری برای ناخالصی ها را فراهم می کند. . نمونه هایی از این فرآیندها عبارتند از عبور شیشه مذاب از بوش هایی که به صورت الکتریکی گرم می شوند و دارای روزنه های بسیار کوچکی هستند که منجر به ایجاد رشته های ریز می شود. یک فرآیند پیوسته رشته شامل سیم پیچی رشته ها با سرعت بالا برای تولید الیاف طولانی و پیوسته است. یک فرآیند الیاف اصلی به سرعت رشته ها را با جت های هوا خنک می کند و آنها را به طول های کوتاه تر می شکند. الیاف خرد شده را می توان با بریدن رشته اصلی بلند به طول های کوتاه تر به دست آورد.

مدت زمان معمول مورد نیاز برای تولید فایبرگلاس چیست؟

مدت زمان دقیقی برای تولید فایبرگلاس مورد نیاز نیست. مدت زمانی که طول می کشد به عوامل مختلفی بستگی دارد مانند: نوع فایبرگلاس مورد نظر، محصول یا کاربرد خاص، پیچیدگی محصول، فرآیند ساخت مورد استفاده، مقیاس تولید، زمان پخت، اتوماسیون و عملیات تکمیل. برخی از محصولات فایبرگلاس ساده ممکن است در عرض چند ساعت یا چند روز ساخته شوند، در حالی که اقلام پیچیده تر ممکن است چندین هفته یا حتی ماه ها طول بکشد. جدول زمانی خاص برای یک پروژه تولید فایبرگلاس باید با یک سازنده بحث شود، زیرا به ویژگی های منحصر به فرد محصول و قابلیت های کارخانه تولید بستگی دارد.

اهمیت فایبرگلاس در صنعت تولید چیست؟

اهمیت فایبرگلاس در صنعت تولید در ترکیب منحصر به فرد خواص آن نهفته است. نه تنها سبک وزن است، بلکه از اکثر مواد سنتی قوی تر است. علاوه بر این، می تواند در شرایط سخت بدون تاب خوردگی و کمانش مقاومت کند. به همین دلیل است که در چنین طیف گسترده ای از کاربردها، از ساخت و ساز و ساخت استخر و حمام گرفته تا بردهای مدار چاپی و تجهیزات ورزشی اجرا می شود.

فایبرگلاس چه ویژگی هایی دارد؟

ویژگی های اصلی فایبرگلاس به شرح زیر است:

بادوام و قوی.

سفت.

سبک وزن.

مقاوم در برابر آتش.

مواد عایق عالی

مقاومت شیمیایی استثنایی

مقاومت در برابر خوردگی بالا.

مواد پایدار از نظر ابعاد.

نسبت به تغییرات دما و رطوبت حساس نیست.

در برابر تاب خوردگی، خم شدن، اعوجاج یا کوچک شدن مقاومت می کند.

مقاوم در برابر رطوبت.

رنگ فایبرگلاس چیست؟

فایبرگلاس خود معمولاً سفید، تقریباً بی رنگ یا شفاف است. با این حال، بسته به کاربرد و نیازهای خاص، می توان آن را در رنگ های مختلف تولید و پوشش داد. رنگ محصولات فایبرگلاس می تواند از سفید یا خاکستری تا سیاه یا سایر رنگ های سفارشی متفاوت باشد، بسته به افزودنی ها، پوشش ها یا رنگ های مورد استفاده در فرآیند تولید. پارچه‌ها، نوارها و کمربندهای فایبرگلاس با روکش PTFE معمولاً به رنگ قهوه‌ای مایل به زرد هستند که اغلب در صنعت به آن‌ها «طبیعی» می‌گویند.

فایبرگلاس چه شکلی است؟

فایبرگلاس معمولاً به عنوان یک ماده ریز و نخ مانند ساخته شده از شیشه ظاهر می شود. بسته به کاربرد مورد نظر می تواند به شکل رشته، حصیر یا پارچه های بافته شده باشد. رنگ فایبرگلاس می تواند متفاوت باشد اما اغلب سفید یا شفاف است. همچنین ممکن است با مواد دیگری پوشانده یا درمان شود که می تواند ظاهر آن را تحت تأثیر قرار دهد. به طور کلی، فایبرگلاس ظاهری فیبری و تا حدودی شفاف دارد

چگالی فایبرگلاس چقدر است؟

فایبرگلاس دارای محدوده چگالی متوسط 2.4-2.76 گرم بر سانتی متر مکعب است. E-glass، R-glass و S-glass برخی از رایج ترین انواع فایبرگلاس هستند که چگالی های متفاوتی به ترکیب منحصر به فرد آنها نسبت داده می شود (“E” برای اتیلن گلیکول، “S” برای سیلیس و “R” برای ریون). . این انواع فایبرگلاس اهداف مختلفی از جمله: عایق سازی، افزایش استحکام پلاستیک ها و مواد مختلف و کمک به کاربردهای ساختمانی را انجام می دهند.

انواع فایبرگلاس چیست؟

انواع مختلف فایبرگلاس در بازار وجود دارد که هر کدام دارای ترکیبات و خواص منحصر به فرد خود هستند. انواع فایبرگلاس به شرح زیر است:

1. E-Glass Fiber

E-glass یا شیشه الکتریکی، خواص عایق الکتریکی عالی را ارائه می دهد. به دلیل ماهیت سبک وزن و مقاومت در برابر گرما به طور گسترده در کاربردهای هوافضا و صنعتی استفاده می شود. در ابتدا برای مصارف الکتریکی توسعه یافته بود، اکنون در صنایع مختلف استفاده می شود. ترکیبات آن عبارتند از: سیلیس، سودا، پتاس، آهک، اکسید بوریک، منیزیا و آلومینا.

2. فیبر D-Glass

D-glass به دلیل ثابت دی الکتریک پایین آن شناخته شده است که آن را برای کابل های نوری، ظروف پخت و پز و لوازم الکتریکی مناسب می کند. جزء کلیدی در ترکیب آن تری اکسید بور است.

3. فیبر R-Glass، T-Glass Fiber یا S-Glass Fiber

این انواع فایبر گلاس با کارایی بالا مدول، استحکام اسیدی، خواص مرطوب کنندگی و استحکام کششی را در مقایسه با E-glass نشان می دهند. آنها در صنایع تخصصی مانند هوافضا و دفاع، با ترکیبات خاصی که برای افزایش خواص آنها طراحی شده اند، استفاده می شوند.

4. A-Glass Fiber

شیشه A که به آن شیشه سودا-آهک یا شیشه قلیایی نیز می گویند، معمولاً برای ظروف شیشه ای مانند بطری ها و شیشه ها و همچنین شیشه های پنجره استفاده می شود. از نظر شیمیایی پایدار، مقرون به صرفه است و به دلیل قابلیت نرم شدن و ذوب شدن مجدد، برای بازیافت شیشه مناسب است. ترکیب آن در درجه اول شامل: آهک، آلومینا، دولومیت، سودا، سیلیس و برخی مواد تکمیل کننده مانند سولفات سدیم است.

5. فیبر شیشه ای Advantex®

شیشه Advantex® در برابر خوردگی اسیدی مقاوم است و می تواند نوسانات حرارتی را تحمل کند و برای کاربرد در محیط های خورنده مانند: صنعت معدن، صنعت نفت، نیروگاه ها و سیستم های فاضلاب ایده آل است. در ترکیبات خود حاوی مقدار زیادی اکسید کلسیم است.

6. ECR Glass Fiber

فیبر شیشه ای ECR یا الیاف شیشه الکترونیکی، دارای مقاومت قلیایی و اسیدی، مقاومت حرارتی خوب، نشت الکتریکی کم و استحکام مکانیکی برتر در مقایسه با E-glass است. این بسیار سازگار با محیط زیست است و برای ایجاد پانل های بادوام و شفاف تقویت شده با فایبرگلاس استفاده می شود. ترکیب آن شامل موادی با مقاومت قلیایی و اسیدی، مقاومت در برابر حرارت بالا، خواص ضد آب و استحکام مکانیکی است.

7. C-Glass Fiber

شیشه C که به آن شیشه شیمیایی نیز گفته می شود، مقاومت شیمیایی و ضربه ای خوبی از خود نشان می دهد. به دلیل وجود بوروسیلیکات کلسیم در محیط های خورنده استفاده می شود و می تواند به عنوان یک بافت سطحی برای لایه های بیرونی در لوله ها و مخازن نگهدارنده آب و مواد شیمیایی استفاده شود. ترکیبات آن عبارتند از: سیلیس، سودا، پتاس، آهک، اکسید بوریک، منیزیا و آلومینا.

8. فیبر Z-Glass

Z-glass در صنایع مختلف از جمله تقویت بتن و الیاف چاپ سه بعدی کاربرد دارد. به دلیل مقاومت در برابر اسید، قلیایی، UV، استرس مکانیکی، خراش، نمک و سایش شناخته شده است. ترکیب آن شامل موادی است که برای مقاومت در برابر عوامل مختلف محیطی انتخاب شده اند.

9. S2-Glass Fiber

نوع فایبر گلاس S2 بهترین عملکرد را دارد که دارای مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت فشاری عالی و مقاومت عالی در برابر ضربه است. معمولاً در صنایع کامپوزیت و نساجی با ترکیبی خاص برای خواص برتر استفاده می شود.

10. AR-Glass Fiber

شیشه AR یا شیشه مقاوم در برابر قلیایی، برای استفاده در بتن برای جلوگیری از ترک خوردن، ایجاد استحکام و انعطاف پذیری طراحی شده است. بسیار بادوام است، در برابر آب مقاوم است و تحت تاثیر تغییرات pH قرار نمی گیرد. جزء کلیدی اضافه شده به ترکیب آن زیرکونیا است.

11. فیبر M-Glass

M-glass که به دلیل خاصیت ارتجاعی خود متمایز می شود، در کاربردهای مختلف ظروف شیشه ای از جمله: بسته بندی، مسکن، مصالح ساختمانی و ظروف غذاخوری استفاده می شود. ترکیب آن شامل بریلیم است که خاصیت ارتجاعی و مناسب بودن آن را برای چنین کاربردهایی افزایش می دهد.

12. AE-Glass Fiber

این نوع فایبر گلاس در برابر قلیایی مقاوم است و برای کاربردهایی که مقاومت در برابر قلیایی ها مورد نیاز است مناسب است. همچنین رسانایی الکتریکی پایینی دارد. فیلترهای الیاف شیشه ای درجه AE برای کاربردهایی که شامل نظارت بر مواد جامد معلق و کیفیت هوا هستند ایده آل هستند. این فیلترها تخلخل ریز را ارائه می دهند و از حفظ کارآمد ذرات به اندازه 1.0 میکرون اطمینان می دهند. علاوه بر این، ساختار میکروفیبر شیشه ای بوروسیلیکات بدون بایندر آنها سرعت جریان سریعی را ارائه می دهد و آنها را به انتخابی مطمئن برای نیازهای مختلف فیلتراسیون در هر دو محیط آزمایشگاهی و محیطی تبدیل می کند.