الیاف شیشه | هوافضای جوان

الیاف شیشه

در بخش قبلی به الیاف و نقش آن در مواد مرکب یا کامپوزیت‌ها پرداختیم. همانظور که توضیح داده شد امروزه طیف گسترده‌ای از مواد، به عنوان ماده اولیه تشکیل دهنده الیاف تقویت کننده مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه به معرفی متداول‌ترین و شناخته شده‌ترین الیاف تقویت کننده مورد استفاده در کامپوزیت‌های پلیمری می‌پردازیم. در بخش اول، الیاف شیشه را بررسی می‌کنیم.

الیاف شیشه

الیاف شیشه که تارهایی بسیار باریک از جنس شیشه، با قطر ثابت و طول نامحدود هستند، مشهورترین تقویت کننده‌ی مورد استفاده در صنعت کامپوزیت می‌باشند. این الیاف می‌توانند با قطری از ۵ تا ۲۵ میکرون تولید گردند. از نظر ساختاری تفاوت الیاف شیشه با پشم شیشه در این است که قطر تارها در پشم شیشه غیریکنواخت و طول آن محدود است همچنین در پروسه تولید پشم شیشه به خاطر تفاوت در نوع سرد شدن، ساختمان شیشه شکننده است و پشم شیشه دارای مقاومت کششی نمی‌باشد.

پارچه تهیه شده از الیاف شیشه

همین تفاوت کاری الیاف شیشه و پشم شیشه را با هم متفاوت می‌سازد به طوری که از الیاف در بالا مقاومت کششی و تقویت کامپوزیت‌ها استفاده می گردد. ولی از پشم شیشه به عنوان عایقهای حرارتی استفاده می شود. از الیاف شیشه در بسیاری از محصولات پلاستیکی به عنوان عامل تقویت کننده استفاده می شود. مواد کامپوزیتی از موارد مصرف معروف و محبوب الیاف شیشه می باشد. الیاف شیشه یا فایبر گلاس اولین بار در سال ۱۹۳۸ به صورت آنچه ما امروز از آن شناخت داریم به شکل انبوه تولید شد.

پوسته قایق کامپوزیتی که الیاف شیشه در آن بکار رفته است

این الیاف معمولا از ترکیب ۵۰ تا ۷۰ درصد سیلیکا و درصد کمتری از چندین نوع اکسید مختلف تشکیل شده اند. این الیاف بی رنگ هستند اما به علت شکست نور، سفید به نظر می رسند.

الیاف شیشه انواع مختلفی دارد و کاربرد زیادی در ساخت انواع کامپوزیت دارد به طوری که میتوان تخمین زد ۹۰ درصد الیاف مورد استفاده در ساخت کامپوزیت ها الیاف شیشه هستند. اگرچه این رقم در کامپیوزیت های هوایی و فضایی متفاوت و مقدار آن پایین تر است. در هر حال هزینه تهیه این الیاف پایین است و خواص مکانیکی مناسبی دارند. مقاومت خوردگی این الیاف نیز پایین است. انواع مختلف این الیاف به دلیل ترکیبات شیمیایی متفاوتی است که برای ساخت آنها استفاده میشود اما پرکاربرد ترین نوع این الیاف نوع E است که تقریبا  ۹۹ درصد از الیاف تولیدی از این نوع است

ساخت استخر با استفاده از کامپوزیت الیاف شیشه

تقسیم بندی شش نوع الیاف شیشه

A – glass:  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.

E – glass (الکتریکی): 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.

E – glass

C – glass (شیمیایی): 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: در صنعت هوافضا نست 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.

S-glass

R – glass: مقاومت در برابر خوردگی اسیدی و مقاومت مکانیکی بالا به صورت همزمان را فراهم میکنند.

D – glass: دارای خواص دی الکتریک قوی برای کاربردهای الکتریکی

ECR – glass: 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.

R , S – glass یا T – glass: انواعی از الیاف نوع E که در هنگام ساخت و ترکیب با رزین استحکام خود را حفظ میکنند و مدول و استحکام کششی بالاتری را ارائه میکنند با این نام های تجاری شناخته میشوند. رشته های این الیاف استحکام برشی بین لایه ای را به دلیل قطر کوچکشان تامین میکنند.

شیشه S در آمریکا توسط شرکت OCF و AGY در انگلستان، شیشه SR در کارخانه Vetrotex و شیشه T در ژاپن به وسیله مجموعه Nittobo تولید میشوند. این نوع الیاف گران تر هستند و در صنایع تخصصی مثل هوافضا و بالستیکی استفاده میشوند

 

شکل های مختلف الیاف شیشه

دسته رشته(Strand): مجموعه ای از فیلامنت ها (filament)  که در کنار هم قرار میگیرند. این نوع الیاف برای ساخت نخ استفاده میشوند و به صورت مجزا در بازا وجود ندارند.

نخ ها(Yarn): رشته هایی که قطر یکسانی حدودا بین ۴ تا ۱۳ میکرون به هم پیچیده میشوند تا نخ تولید شود. نخها در وزن های متنوع با تکس ۵ الی ۴۰۰ در بازار ارائه میشوند . واحد نام گذاری وزنی آنها تکس (وزن به گرم به ازای ۱۰۰۰ متر طول) و یا معادل کاربردی آن دنیر (وزن به پوند به ازای ۱۰۰۰۰ یارد طول) می باشد.

الیاف شیشه به شکل نخ

نیم تاب ها(Roving): اگر دسته ای از رشته ها با قطرهای مشابه ( ۱۳-۲۴ میکرون) را بهم نپیچیدند تا به صورت آزاد در کنار هم قرار بگیرند به آنها نیم تاب میگویند. نیم تاب ها در وزن های ۳۰۰ الی ۴۸۰۰ تکس در بازار ارائه میشوند.

نیم تابها

دو نوع از نیم تاب ها وجود دارند، نیم تابهای مستقیم و نیم تابهای مجتمع شده. نیم تاب های مستقیم از گردآوری مجموعه ای از رشته ها بعد ذوب بوجود می آیند و اگر در فرآیند تولید، چند دسته رشته را به طور جداگانه کنار هم دسته بندی شوند نیم تاب های مجتمع شده تولید میشوند. رشته های این نیم تابها قطر کمتری نسبت به نیم تاب مستقیم دارند. این قطر کم در مجموع مساحت خیس شدگی را بالاتر میبرد و رزین بیشتری در هنگام ساخت جذب میشود و باعث میشود تا خواص مکانیکی کامپوزیت افزایش یابند. ساخت این نوع نیم تاب دشوارتر است که در نهایت قیمت آن را بالاتر میبرد.

در بخش بعدی به معرفی الیاف کربن میپردازیم که از مهمترین الیاف پیشرفته هستند.

 

منابع:

http://www.float-glass.blogfa.com

 


 

 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.