شیشه

تازه های شیشه

الياف شيشه

 

تارِيخچه

اطلاعات بدست آمده در باره تهيه شيشه در شکل الياف از مصر باستان نشان ميدهد که سازندگان شيشه نخهای شيشه ای را در رنگهای بسيار درخشان و به صورت موجی شکل تهيه کرده ، در بالا و پايين وسايل شيشه ای سرد شده نصب می نمودند.

اولين فعالیت صنعتی در طی سالهای 1870 ميلادی با استفاده از جت بخار و ضايعات سرباره کوره ها برای ساخت پشم معدنی اختراع گرديد که بصورت عايق ميتوانست مورد استفاده قرار گيرد .

از جمله مهمترين کشورهای بنيانگذار روش فوق ، آلمانيها در سال 1840 و ايرلنديها در سال 1870 ميلادی بودند .فعاليتهای انجام شده در سال 1897 به توليد موفقيت آميز پشم سنگ با استفاده از بخار منجر گرديده و در سال 1929 چند شرکت آمريکايی عايق پشم شيشه را از سنگ يا سرباره توليد نمودند.

تکنولوژی الياف شيشه مدرن ، در فاصله زمانی بين سالهای 1935 و 1940 بوجود آمد . فرآيند توليد فعلی الياف شيشه در مقايسه با فرآيندهای ابتدائی ، پيشرفتهای چشمگيری داشته است .

در حال حاضر اين فرآيند ، از طريق ذوب مواد اوليه درکوره های مقاومتی با دمای بالا و از طريق تزريق رزينها جهت بالا بردن استحکام و انعطاف پذيری الياف به شکلهای مختلف پيوسته و غير پيوسته انجام می پذيرد ، هر چند بدليل کاربردهای روزافزون و نياز به جايگزينی مواد کامپوزيتی با مواد فلزی توسعه تکنولوژی توليد آن هر روز نمای تازه ای بخود ميگيرد .

تعريف علمی

بر خلاف ساير مواد پلیمری که از ساختمانی زنجیره ای برخوردارند، شیشه از ساختمان شبکه ای برخوردار میباشد . با وجود این، مقاومت الیاف شیشه ای بسیار زیاد، حدود دو برابر مقاومت و استحکام دیگر الیاف غیر فلزی است . در صورتی که بخواهیم " شیشه " را تعریف کنیم باید گفت : جسم حاصل از ذوب مواد معدنی که به حالت سخت خنک گردیده است بدون آنکه کریستال شده باشد . تجزیه شیشه های ساخته شده و بدست آمده از زمان مصر باستان نشاندهنده آن است که از ترکیب تقریبی ذیل برخوردار میباشند :

سیلیس 50-68 درصد . آهک 10-5/1 درصد . کربنات سدیم 29-9 درصد . کربنات پتاسیم 7-1 درصد .

ترکیب فوق نیز تقریباً در حال حاضر در مراکز شیشه و الیاف شیشه مورد استفاده قرار میگیرد .

الیاف شیشه ، الیاف ظریف خمش پذیری هستند که از شیشه ساخته میشوند ، شیشه مذاب بصورت رشته های نخی شکل رشته رشته می شود .

ترکیب مواد لازم برای تهیه " الیاف شیشه ای " به قرار زیر است :

عنوان

سیلیکا

کربنات سدیم

کربنات پتاسیم

اکسید بور

آلومینا

آهک

درصد

65-62

15-11

3-1

4-3

1

6

جهت ساخت الیاف شیشه ضروریست تا تمامی مواد ذکر شده، در اندازه معین، پس از مخلوط شدن ذوب گردد . سپس مواد مذاب با فشار زیاد از داخل روزنه هایی به قطر 1/0 میلی متر خارج شده ، پس از آغشته شدن به مواد روان کتتده بر روی قرقره های در حال گردش پیچیده می شوند . قطر الیاف در صورت نیاز می تواند پس از عبور از داخل تونلهای داغ که باعث کشش بیشتر آنها میشود کاهش می یابد .

کاربرد الیاف شیشه بعنوان یک ماده مؤثر مهندسی مبتنی بر 3 خصوصیت مهم است :

الف – قطر کوچک نسبت به اندازه دانه های آنها یا واحد ساختاری ریز . این امر باعث می شود که بخش بیشتری از استحکام نسبت به حالتی که به شکل توده ای است ، بدست آید . این نتیجه مستقیم " اثر اندازه " است ، بدین معنا که اندازه کوچکتر موجب نقص کمتر در ماده خواهد شد .

ب – نسبت طول به قطر زیاد . که این امر سبب می شود که بخش عمده اعمال شده از طریق شبکه به الیاف قوی و سخت منتقل گردد.

ج – درجه انعطاف پذیری کاربرد بسیار بالا که مشخصه مدول بالای ماده و قطر کوچک آن است . این انعطاف پذیری کاربرد روشهای مختلف برای ساخت مواد کامپوزیت باالیاف شیشه را امکان پذیر می سازد .

انواع الیاف شیشه :

الیاف شیشه از انواع مختلفی از شیشه تولید میگردد که با توجه به خواص فیزیکی متفاوت دارای کاربردهای مختلفی میباشد ذیلاً خواص انواع شیشه آمده است .

نوع الیاف

استحکام کششی

چگالی

G/M**3

مدول الاستیسیته

GPA

تغییرات طول

ضریب هدایت گرمایی

W/MK

ضریب انبساط حرارتی

ثابت دی الکتریک

C

3.3 GPA

2.56

71

3.5

1

7.2 X10**6K

6.8 - 602

A

2.4 GPA

2.46

71

3.5

1

7.2 X10**3K

6.7 – 6.1

S

3.5 N/MM**2

2.53

86

4.1

1

4 X10**6K

6.1 – 6

E

3.44 GPA

2.6

72.3

3.3

1

5 X10**6K

6.74 – 6.1

خصوصیات الیاف شیشه :

الف – مقاومت شیمیایی - الیاف شیشه در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مانند اسیدها مقاوم بوده و از بین نمیرود ، همچنین قارچها ، باکتریها، و جانوران موذی نمیتوانند بر آن تأثیر بگذارند .

ب – مقاومت در برابر رطوبت – الیاف شیشه رطوبت را جذب نمیکند ، بنابراین نه متورم میشود و نه کش می آید و نه مختط می شوند . این الیاف در محیط های مرطوب نیروی مکانیکی خود را حفظ می کنند .

ج – خواص الکتریکی - از آنجائیکه الیاف شیشه عایق هستند برای استفاده در اجزاء الکتریکی ایده آل میباشند و در جاهائیکه دی الکتریکهای قوی و ثابتهای دی الکتریک پایین لازم است ، قابل استفاده می باشد.

د – خواص فیزیکی – در بعضی موارد کاربردی معمولاً ترکیبی از خواص فیزیکی باید مورد استفاده قرارگیرد . برای مثال کامپوزیتهای هوافضایی در جایی استفاده می شوند که استحکام بالا مورد نظر است ، از سوی دیگر در مدارهای چاپی و بردها با ترکیبی از خواص الکتریکی و پایداری بالای الیاف شیشه مورد نیاز است .

الیاف شیشه استحکام کششی بالاتری نسبت به دیگر الیاف نساجی دارند و الاستیسیته کاملی نیز دارند یعنی ازدیاد طول آنها متناسب با نیروی اعمال شده می باشد و با برداشتن نیرو به حالی اولیه خود بازمیگردند .

یکی دیگر از مزیتهای الیاف شیشه مقاومت حرارتی خوب آنهااست . بدلیل طبیعت غیر آلی خود قابل احتراق نبوده و انبساط حرارتی پایین و هدایت حرارتی بالایی دارند .

محصولات ساخته شده از الیاف شیشه

از الیاف شیشه محصولات متعددی تولید میشود که هر کدام از این محصولات در صنایع مختلف و کاربردهای گوناگون مورد استفاده قرار میگیرد .

1 – مت (MAT) پارچه ای از الیاف بافته شده

یکی از منسوجات بافته از الیاف شیشه می باشد که خود به گروههای مختلفی تقسیم شده و هر کدام کاربرد مخصوصی دارند مانند مت های تولید شده از الیاف ریز ( مورد استفاده در بدنه قایقها و کشتیها و بدنه وسایل نقلیه و مخازن ) ، مت های تولید شده از رشته های پیوسته ( برای قالبگیری فشاری ) ، تیشوی یکنواخت ، مت روکش دار .

2 – تیشو (ROOFING MAT)

این محصول که در اروپا تیشو نامیده میشود از رشته های ریز ریز شده الیاف شیشه و رزینی بنام اوره فرم آلید و رزینهای دیگر تهیه می شود . تیشو را بهمراه تیر برای ایجاد یک پوشش مناسب برای پشت بام منازل یا به همراه P.V.C برای تولید FLOORING FOAMED جهت کف ساختمانها مورد استفاده قرار میگیرد .

3 – روینگ (ROVING)

روینگها از قرار گرفتن رشته های الیاف شیشه به صورت موازی و کنار هم و بدون تاب ساخته میشوند . روینگ را با توجه به مصارف نهایی آنها تغییر میدهند . از عوامل قابل تغییر در رشته الیاف شیشه می توان ظرافت رشته ها ، تعداد رشته ها، ابعاد و وزن بسته ها را نام برد .

مصارف روینگ :

الف – در قالبگیری باز

ب – قابل بافته شدن و تولید پارچه

ج – برای تولید مواد کامپوزیتی که شکل محدب دارند مانند سیلندرها، قطعات مخروطی

د – تولید لوله

ه – بصورت قطعه قطعه درامده و در قالبگیری فشاری استفاده شود.

و - ........

4 – مت های ترکیبی (COMBINATION MATS)

کاربرد در انواع ساختمان کشتی و کرجی .

5 – نخهای شیشه ای (YARN)

این نخها بصورت دوکهایی بسته بندی شده ، برای تولید :

الف – طناب و ریسمان سنگین جهت آب بندی صنعتی و موتور اتومبیل .

ب – لاستیک وسایل نقلیه

ج - پارجه های کامپوزیت با کیفیت بالا برای بدنه هواپیما – پارچه های ضد آتش و .....

6 – رشته های ریز شده (CHOPPED STRANDS)

موارد کاربرد :

الف – برای تقویت مواد پلاستیکی ترموپلاست

ب – در تهیه خمیر قالبگیری

ج – بجای الیاف آسیاب شده

7 – الیاف آسیاب شده (MILLED FINER)

موارد کاربرد :

الف – برای مصارف الکتریکی

ب – در قالبگیری فشاری جهت تقویت .

+ نوشته شده در  چهارشنبه 15 اسفند1386ساعت 8:52  توسط حمید کیامیری  |