الیاف شیشه ریزبافت
پارچه شیشه تک جهته UD مورد استفاده در صنعت كامپوزيت اسـت.
برحسب نوع و تركيب مواد بكار رفته در تهيه آنها، فایبرگلاس بـه انـواع مختلـف تقسـيم بندي ميشوند.
که انواع فایبر گلاس و نوع کاربردشان را میتوان در جدول زیر مشاهده نمود.
“جدول از سایت ایران کامپوزیت. فایبرگلاس ریزبافت
glass- Eمصارف عمومی.
glass- Rخواص مکانیکی بالاتر.
glass-S خواص مکانیکی بالاتر.
glass-c مقاومت شیمیایی مناسب.
glass-ECR مقاومت اسید و باز خوب.
glass-AR مقاومت اسید و باز خوب.
در جدول ذیل ترکیب شیمیایی انواع الیاف شیشه مشاهده میشود:
| AR | ECR | C | S | R | E | |
| ۶۱ | ۵۸٫۴ | ۶۴٫۶ | ۶۴٫۴ | ۶۰ | ۵۴٫۲ | SiO2 |
| ۰٫۵ | ۱۱ | ۴٫۱ | ۲۵ | ۲۵ | ۱۴٫۰ | Al2O3 |
| ۵ | ۲۲ | ۱۳٫۴ | – | ۹ | ۱۷٫۲ | CaO |
| ۰٫۰۵ | ۲٫۲ | ۳٫۳ | ۱۰٫۳ | ۶ | ۴٫۶ | MgO |
| ۱۴ | ۰٫۹ | ۹٫۶ | – | – | ۰٫۸ | Na2O, K2O, Li2O |
| – | ۰٫۰۹ | ۴٫۷ | – | – | ۱۰٫۶ | B2O3 |
| – | – | ۰٫۹ | – | – | – | BaO |
| – | ۳ | – | – | – | – | ZnO |
| ۱۳ | – | – | – | – | – | ZrO2 |
| ۵٫۵ | ۲٫۱ | – | – | – | – | TiO2 |
| ۰٫۵ | ۰٫۲۶ | – | – | – | ۰٫۴ | Fe2O3 |
| ۲٫۷۴ | ۲٫۶ | ۲٫۴۵ | ۲٫۴۹ | ۲٫۵۸ | ۲٫۵۶ | Specific gravity |
| ۱٫۵۶ | – | ۱٫۵۲ | ۱٫۵۲ | – | ۱٫۵۵ | Refractive index |
| ۲٫۵ | ۳٫۴ | – | ۴٫۵ | ۴٫۴ | ۳٫۶ | Single fibre tensile strength, GPa |
| ۸۰ | ۷۳ | – | ۸۶ | ۸۵ | ۷۶ | Single fibre tensile modulus, GPa |
| ۸۶۰ | ۹۰۰ | ۶۹۰ | ۱۰۰۰ | ۹۹۰ | NA | Softening point, oC |
فرآیند تولید الیاف شیشه را میتوان بصورت زیر خلاصه نمود:
۱- آماده سازی مواد خام: بیش از نیمی از مواد اولیه مورد استفاده ماسه سیلیس است. و قسمت اصلی هر نوع الیاف شیشه را تشکیل می‌دهد. سایر اجزاء شامل مقادیر ناچیز سایر ترکیبات شیمیایی می‌باشند.
۲- بخش اختلاط (Batch House): در اینجا مواد با هم مخلوط شده برای قسمت کوره آماده می‌شوند. اصطلاحا به این توده مخلوط، Batch گفته میشود.
۳- 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.
۴- بخش Bushing: شیشه مذاب روی سینی‌های پلاتینی مقاوم حرارتی متعدد، جریان پیدا می‌کند. در این سینی‌ها هزاران روزنه وجود دارد که بوشینگ نامیده می‌شوند.
۵- 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 الیاف تشکیل شوند.
-آهار زنی: الیاف مو مانند، با یک مخلوط شیمیایی مایع کهSizing 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
دسته (strand): یک دسته از چند تاو (tow) تشکیل شده است و هر تاو بیانگر تعداد لیفهایی (fiber) است.
که از یک بوش رسیده می‌شوند. به عنوان مثال می‌تواند دویست لیف باشد. مجموعه‌ای از دسته‌ها، یک رشته (roving) نامیده میشود. یک تاب مختصر به رشته داده میشود. تا کار کردن با آن آسانتر شود. برای کامپوزیتهای الیاف پیوسته، انتخاب نوع الیاف، بستگی به فرآیند شکل دهی و میزان آرایش یافتگی الیاف دارد.
تعداد تارهای (filament) یک رشته توسط تکس (tex) بیان میشود. به عنوان مثال ۶۰۰، ۲۰۰ ۱ ، ۲۴۰۰ .(tex 1= 1000m/g )
میتوان رشته‌ها را خرد کرد (chopped) و برای تولید نمد شیشه (strand mat chopped) استفاده کرد.
در این حالت از یک بایندر (binder) برای ثابت نگاه شدن الیاف در کنار هم استفاده می کنند. بایندر فوق به هنگام آغشته سازی الیاف با رزین خیس خوردگی (wet-out) را کنترل می‌کند. و بنابراین آرایش اتفاقی الیاف در نمد حفظ میشود. انتخاب بایندر با توجه به کاربرد مواد انجام می گیرد. و دوام یک قطعه کامپوزیتی می‌تواند متأثر از نوع بایندر باشد.
نمدهای الیاف پیوسته ( contruous random mat ) شکل دیگری از الیاف مورد استفاده می‌باشند. که در آنها الیاف پیوسته با آرایش اتفاقی نمد درست میشود. این شکل از الیاف برای قرار گرفتن در قسمتهای تیز و کنج قالب مناسب هستند و در این حالت الیاف آن نمی‌شکنند.
همچنین میتوان از فایبر گلاس با طولهای متفاوت برای کاربرد مستقیم در آمیزه سازی (BMC) استفاده کرد. طول الیاف در نمد (CSM) معمولا بیشتر از mm20 و بلندتر از الیاف مورد کاربرد در آمیزه سازی است.فایبرگلاس ریزبافت
طول الیاف مورد استفاده در رزینهای گرماسخت نیز بیشتر از گرمانرمهاست. انواع پارچه‌ها با بافتهای مختلف نیز از رشته‌های شیشه بافته میشود.
ساختمان فایبر گلاس يك شبكه سه بعدي از سيليكون، اكسيژن و ديگر اتـمهـا اسـت. و مهمترین و‌اصلی‌ترین عنصر تشکیل دهنده الیاف شیشه، سیلیکا یا SiO2 میباشد.
استحکام این الیاف بسیار بالا بوده و در انواع کاربردهای نظامی، فضایی، ساخت هواپیماها، پهبادها، لوازم ورزشی، ساختمان و…. مورد استفاده قرار میگیرد.
که بسته به کاربرد از انواع فایبر گلاس بصورت پارچه‌های بافته شده حصیری woven Roving، پارچه ریزبافت fabric، نمدهای سوزنی csm، الياف خرد شد chopped fiberglass, رشته‌های نتابیده Roving و… استفاده میشود.
این الیاف دارای مقاومت حرارتی حدود ۵۵۰ درجه می‌باشند که البته نوع ديگري از فایبرگلاس با درصد SiO2 بالا (silica high ) ابداع شده اسـت كه مقاومت حرارتي بسيار بالاتر و در حدود ۱۰۰۰تا۱۲۰۰ درجه سانتیگراد میباشد. و بیشتر در صنایع نظامی و عایق‌های دما بالا مورداستفاده قرار میگیرد.فایبرگلاس ریزبافت
چگالی این نوع الیاف حدود ۲/۵۴ gr/Cm3 میباشد.
برخی از معایب و مزایای این الیاف نیز به شرح زیر میباشد.
مزايا :
قيمت پايين
استحكام كششي بالا
مقاومت شيميايي بالا.
خواص عايقي عالي(حرارتي و الكتريكي)
معایب:
مدول كششي پايين
مقاومت خستگي پايين.
شكننده بودن.
وزن مخصوص نسبتاً بالا (نسبت به الیاف کربن)
حساسيت به سايش در حين حمل و نقل.
سختي بالا (سايش قالبها و كندي ابزار برش)
فایبرگلاس ریزبافت