برای پیدا کردن مطالب آموزشی در وب سایت ، لطفاً کلمات کلیدی آن مطلب را سرچ کنید.

به وب سایت حباب ها خوشامدید | ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید:

الیاف شیشه چیست ؟

  /  عمران   /  الیاف شیشه
الیاف شیشه ، الیاف شیشه چیست ؟

الیاف شیشه


الیاف شیشه (به انگلیسیGlass fiber) مشهورترین تقویت‌کننده مورد استفاده در صنعت کامپوزیت می‌باشد و انواع مختلفی از آن به صورت تجاری وجود دارند ترکیبات شیمیایی این الیاف با هم متفاوت است و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب است.

از این در صنعت ساختمان به جهت پوشش‌های حفاظتی و مقاوم سازی المان‌های مختلف سازه ای استفاده زیادی می‌شود.[۱]

از مهم‌ترین ویژگی‌های این الیاف می‌توان به مقاومت کششی بالا و وزن کم و هم چنین قیمت کمتر نسبت به الیاف کربن در بازارهای جهانی اشاره کرد.[۲]

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.

الیاف شیشه در سال 1938 توسط شرکت اونزکورنینگ به شکل انبوه تولید شده و معروف‌ترین تقویت‌کننده مورداستفاده در صنعت کامپوزیت می‌باشد.

انواع مختلفی از الیاف شیشه موجود می‌باشند که برخی از آن‌ها به اختصار در زیر آمده‌اند.

ترکیبات شیمیایی این الیاف‌ها با هم متفاوت است و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب است.

انواع الیاف شیشه:

  • E-Glass : الیاف از نوع عایق الکتریکی که گرفته شده از کلمه Electrical می‌باشد.
  • C-Glass : الیاف با مقاومت شیمیایی خوب که گرفته شده از کلمه Chemical می‌باشد.
  • S-glass : الیاف با مقاومت مکانیکی بالا که گرفته شده از کلمه Strengthمی‌باشد.
  • M-Glass : الیاف با مدول بالا که گرفته شده از کلمه Modulus می‌باشد.
  • D-Glass : الیاف با ثابت دی الکتریک بالا که گرفته شده از کلمه Dielectric می‌باشد.
  • ECR : الیاف با مقاومت خوردگی بالا که گرفته شده از عبارت  Extra corrosion Resistance می‌باشد.

انواع اشکال موجود الیاف شیشه:

  • بصورت نخ (yarn)
  • بصورت رشته‌ای  (Roving)
  • بصورت پارچه‌ای در انواع بافت‌ها (ساده ، ساتینی و …… )
  • بصورت سوزنی و نمدی  (CSM)
  • بصورت نواری
  • بصورت سه بعدی (ترکیبی از سوزنی ، پارچه‌ای زاویه‌‌دار و رشته‌ای)

روش تولید الیاف شیشه:

آماده‌سازی مواد خام:

بیش از نیمی از مواد اولیه مورد استفاده در ساخت الیاف شیشه، ماسه سیلیس است که قسمت اصلی هر نوع الیاف شیشه را تشکیل می‌دهد. سایر اجزاء شامل مقادیر ناچیز ترکیبات شیمیایی دیگر می‌باشند.

بخش اختلاط:

در اینجا مواد با هم مخلوط شده برای قسمت کوره آماده می‌شوند. اصطلاحاً به این توده مخلوط، Batch  گفته می‌شود.

کوره:

دمای کوره به اندازه کافی زیاد است تا ماسه و سایر اجزاء را ذوب کند و بصورت شیشه مذاب در آورد. سطح داخلی کوره با آجرهای مخصوصی ساخته شده است که در دوره‌های زمانی مشخص تعویض می‌شوند.

بخش Bushing :

شیشه مذاب روی سینی‌های پلاتینی مقاوم حرارتی متعدد، جریان پیدا می‌کند. در این سینی‌ها هزاران روزنه وجود دارد که بوشینگ نامیده می‌شوند.

تشکیل الیاف:

جریان شیشه مذاب از درون بوشینگ‌ها بیرون کشیده می‌شود و تا قطر معین نازک می‌شوند، سپس توسط آب یا هوا خنک می‌شوند تا الیاف‌ها تشکیل شوند.

آهار زنی:

الیاف مو مانند، با یک مخلوط شیمیایی مایع که Sizing نامیده می‌شود، پوشش داده می‌شوند. آهار زنی به دو علت اصلی انجام می‌شود:

  • برای محفوظ ماندن الیاف از سایش به یکدیگر در طی فرآیند ساخت و کار
  • به منظور حصول اطمینان از چسبندگی الیاف به رزین

خصوصیات الیاف شیشه:

  • مقاومت شیمیایی: الیاف شیشه در مقابل مواد شیمیایی مقاوم بوده و باکتری، قارچ‌ها و دیگر جانوران بر الیاف تأثیری نمی‌گذارند.
  • مقاومت در برابر رطوبت: این الیاف رطوبت را جذب نمی‌کند.
  • خواص الکتریکی: الیاف شیشه به دلیل عایق بودن در برابر جریان برق، مناسب برای استفاده در ساخت اجزا و قطعات الکتریکی می‌باشد.
  • خواص فیزیکی : مدول الاستیسیته و استحکام کششی بالا، انعطاف پذیری مناسب.

 کاربرد های الیاف شیشه:

  • افزایش مقاومت کششی و سطحی مصالح ساختمانی
  • استفاده به‌عنوان مقاوم خوردگی در صنایع شیمیایی
  • افزایش مقاومت بتن و سایر چسباننده‌های سازه‌ای
  • تعمیر سطحی بتن و ترک‌های آن
  • کمک به افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله
  • استفاده به‌عنوان عایق حرارتی، رطوبتی و صوتی
  • بکارگیری در صنایعی مانند ساخت تجهیزات لوازم خانگی، تجهیزات ورزشی، ساخت اعضاء مصنوعی بدن، وسایل خودرو و…
  • استحکام کششی بالا
  • مقاومت شیمیایی بالا و خواص عایق مناسب
  • سازگاری با انواع چسب و رزین‌ها

الیاف شیشه با وجود مزیت های فراوانی که دارد از قیمت پایین و مناسبی نیز برخوردار است.

معایب الیاف شیشه:

  • شکنندگی
  • مقاومت خستگی نسبتاً پایین
  • مدول نسبتاً پایین در مقایسه با دیگر الیاف
  • حساسیت به سایش و سختی بالا

بتن با الیاف شیشه:

الیاف شیشه بتن از گسترده‌ترین نوع از انواع الیاف بتن می‌باشد که طی طرح اختلاط بتن الیافی جهت استفاده برای مقاوم‌سازی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد.ساخت بتن مقاوم با Glass Fibre جزو اقتصادی‌ترین نوع بتن الیافی می‌باشد.

بتن مسلح با Glass Fibre ترکیبی از سیمان پرتلند و سنگدانه است که به وسیله Glass Fibre مقاوم در برابر قلیاها مسلح شده‌اند.

مواد تشکیل دهنده این بتن، شبیه به بتن معمولی است ، با این تفاوت که به جای فولاد، از الیاف شیشه برای بهبود مقاومت کششی بتن استفاده می‏شود.

با توجه به اینکه مواد تقویت‌کننده بتن، Glass Fibre است درنتیجه GRC  سبک‌تر از بتن معمولی خواهد شد و علاوه بر سبکی وزن، استفاده از الیاف این اجازه را نیز می‌دهد که GRC در ضخامت کمتری ساخته شود.

به‌ طوری که ضخامت یک قطعه بتنی را می‌توان به حدود 8 میلی‌متر کاهش داد.

نحوه استفاده الیاف شیشه در بتن:

در زمان مصرف جهت جلوگیری از عدم پخش شدن و گره خوردن بهتر است الیاف در فواصل زمانی به میکسر اضافه شود تا حداکثر کیفیت را به قطعه بتنی بدهد.

بنابراین بهتر است اختلاط الیاف طبق مراحــــل زیر صورت گیرد:

الیاف شیشه در بتن

آب ، سیمان ، الیاف ، ماسه و سپس شن به میکـسر اضافه گردد. توجه شود که زمان میکس لازم برای الیاف حدود 5 دقیقه می‌باشد.

اضافه کردن الیاف شیشه به بتن به شدت بر کاهش کارایی بتن تازه تأثیر می‌گذارد. بنابراین باید از روان‌سازهای مناسب را تجربه کرد و شیوه‌ی مناسب اختلاط را نیز بکار برد.

همچنین انواع الیاف شیشه‌ای به شدت تمایل دارند که در بتن تازه به یکدیگر چسبیده و گلوله شوند که به این پدیده گلوله شدن الیاف می‌گویند.

واضح است که در هنگام بروز این پدیده ، توزیع الیاف دیگر یکنواخت نبود که برای برطرف نمودن آن باید از مواد جداکننده استفاده نمود.

مزیت بتن با الیاف شیشه :

  1. دوام بیشتر بتن
  2. افزایش مقاومت خمشی و کششی
  3. افزایش مقاومت در برابر نفوذ آب
  4. کاهش انقباض
  5. تقلیل ترک‌های سطحی و موئی
  6. افزایش مقاومت سایش
  7. افزایش مقاومت بتن در برابر لرزش و تنش
  8. نیاز به نسبت آب به سیمان کمتر

معایب بتن با الیاف شیشه:

مهم‌ترین مشکل کار کردن با بتن مسلح به الیاف شیشه پایین آمدن کارایی بتن است که برای فایق آمدن بر این معضل راه‌های زیر پیشنهاد می‌شود:

  1. استفاده از مخلوط ریزدانه‌تر
  2. استفاده از فوق روان کننده‌ها

کاربردهای بتن با الیاف شیشه:

  1. نماسازی
  2. پنل های دکوراتیو
  3. ساخت گنبد
  4. طراحی داخلی
  5. لند اسکیپ

محصولات ساخته شده از الیاف شیشه

1. مت (MAT)  پارچه‌ ای از الیاف بافته‌ شده :

مت‌های تولیدشده از الیاف ریز (مورداستفاده در بدنه قایق‌ها و کشتی‌ها و بدنه وسایل نقلیه و مخازن)

مت‌های تولید شده از رشته‌های پیوسته (برای قالب‌گیری فشاری) ، تیشوی یکنواخت ، مت روکش‌دار

2. تیشو (ROOFING MAT) :

این محصول که در اروپا تیشو نامیده می‌شود از رشته‌های ریز ریز شده الیاف شیشه و رزینی بنام اوره فرم آلید و رزین‌های دیگر تهیه می‌شود.

تیشو را به همراه تیر برای ایجاد یک پوشش مناسب برای پشت‌بام 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 رشته‌های 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 می‌توان ظرافت رشته‌ها ، تعداد رشته‌ها ، ابعاد و وزن بسته‌ها را نام برد.

مصارف روینگ :

  1. در قالب‌گیری باز
  2. قابل بافته شدن و تولید پارچه
  3. برای تولید مواد کامپوزیتی که شکل محدب دارند مانند سیلندرها، قطعات مخروطی
  4. تولید لوله
  5. به‌صورت قطعه‌قطعه درآمده و در قالب‌گیری فشاری استفاده شود.
4. مت‌ های ترکیبی (COMBINATION MATS) :

کاربرد در انواع ساختمان کشتی و کرجی

5. نخ‌ های شیشه‌ای (YARN) :

این نخ‌ ها به‌ صورت دوک‌ هایی بسته‌ بندی‌ شده ، برای تولید :

  1. طناب و ریسمان سنگین جهت آب‌ بندی صنعتی و موتور اتومبیل.
  2. لاستیک وسایل نقلیه
  3. پارچه‌های کامپوزیت با کیفیت بالا برای بدنه هواپیما _ پارچه‌ های ضد آتش و…
6. رشته‌ های ریز شده (CHOPPED STRANDS) :

کاربرد :

  1. برای تقویت مواد پلاستیکی ترموپلاست
  2. در تهیه خمیر قالب‌گیری
  3. بجای الیاف آسیاب شده
7. الیاف آسیاب شده (MILLED FINER) :

موارد کاربرد :

  1. برای مصارف الکتریکی
  2. جهت تقویت در قالب‌ گیری فشاری

چگونگی اندازه گیری خواص الیاف شیشه:

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.

از جمله عواملی که در حفظ بازدهی تولید الیاف شیشه و تضمین کیفیت آن نقش دارند عبارت اند از :

۱) رعایت یکنواختی در اندازه گلوله های تولیدی
۲) کنترل جریان مذاب
۳) حرکت رفت و برگشتی صفحه تخلیه

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.

کاربرد الیاف شیشه در صنعت عمران:

  •  افزایش مقاومت کششی و سطحی مصالح ساختمانی
  • افزایش مقاومت بتن و سایر چسباننده های سازه ای
  •  تعمیر سطحی بتن و ترک های آن
  • تقویت رویه قیر و سایر روکش های عایق
  •  تقویت اتصال دیوارها به ستون و یکدیگر
  •  زیرسازی سنگ و کاشی و سرامیک
  •  تقویت بافت سنگ در کارخانه
  •  جلوگیری از ایجاد ترک در سطوح نما، دیوار، کف و …
  •  کاهش ضخامت لایه آستر و پلاستر دیوار و کف
  •  کمک به افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله
  •  جایگزین توری فلزی و پلیمری (رابیتس و توری سیمی)
مقایسه مش الیاف های شیشه با توری فلزی و رابیتس:
  •  مقاومت کششی مش الیاف های شیشه نسبت به توری های فولادی بیشتر است.
  • مش الیاف شیشه دارای قابلیت انعطاف بیشتر نسبت به توری های فلزی می باشد.
  • هزینه تامین یک متر مربع مش الیاف شیشه کمتر از ۲۵% هزینه رابیتس میباشد.
  • امکان خوردگی و فرسایش در الیاف شیشه وجود ندارد اما این مشکل در توری فلزی به وفور یافت می شود.
  • الیاف شیشه بر خلاف توری های فلزی به سطح کار چسبیده و نیاز به زیرسازی و آهن کشی ندارند.

مدیر حباب ها

متین برونسی مدیر و مؤسس حباب ها می باشد ، او علاقه مند به دنیای کامپیوتر و زبان های برنامه نویسی است... از تخصص های او می توان به برنامه نویسی frontend و backend اشاره کرد... او تجربیات زیادی در زبان های برنامه نویسی مختلف دارد... ، او گاهاً تجربیات خود را در قالب آموزش در وب سایت حباب ها منتشر می کند...

ارسال یک نظر