الیاف شیشه چیست؟ الیاف شیشه تک جهته یکی از پرکاربردترین مواد صنعتی شناخته شده، تا به امروز است. خواص مکانیکی این محصول، با الیاف‌هایی مانند فیبرهای کربن و فیبرهای پلیمری، برابری می‌کند. با توجه به مقاومت بالا و وزن کم الیاف شیشه تک جهته از آنها در بسیاری از محصولات پلیمری به عنوان عامل تقویت کننده استفاده می‌شود تا محصولی بسیار با دوام و سبک بدست آید. کاربرد دیگر فیبر شیشه در مقاوم سازی ساختمان‌ها و سازه‌های صنعتی، مانند لوله‌ها و مخازن است. انواع فیبر شیشه تک جهته سازگاری مناسبی با انواع چسب‌ها و رزین‌های شیمیایی از جمله رزین اپوکسی FRP، رزین پلی‌استر و رزین وینیل‌استر داشته و به کمک این رزین‌ها و چسب های اپوکسی براحتی روی هر سطحی چسبانده می‌شوند.
مشخصات الیاف شیشه
الیاف شیشه تک جهته، یکی از محبوب ترین تقویت کننده‌ها در صنایعی مانند صنایع نفت و گاز، دریایی و شیمیایی است. علاوه بر این، در بسیاری از فرآیندهای عایق کاری صنعتی و محصولات نهایی مانند پارچه‌هایی که در دمای بالا کاربرد دارند، استفاده می‌شود.
از جمله مشخصات فیبر شیشه و پارچه‌های فایبرگلاس می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- استحکام کششی بالا: استحکام کششی الیاف شیشه نسبت به یک سیم فولادی با قطری مشابه، بیشتر است و در عین حال وزن کمتری دارد.
- پایداری ابعاد: الیاف شیشه ای به تغییرات دما و رطوبت حساس نیست و ضریب انبساط خطی پایینی دارد.
- مقاومت حرارتی بالا: الیاف فایبرگلاس، از دمای اتاق تا دمای 370 درجه سانتی گراد حدود 50% و تا 480 درجه سانتیگراد حدود 25% استحکام کششی خود را حفظ می‌کند. نقطه نرم شوندگی آن 845 درجه سانتی گراد و نقطه ذوب آن در 1135 درجه سانتی گراد است.
- هدایت حرارتی خوب: الیاف شیشه ای به دلیل نسبت سطح به وزن بالا، عایق حرارتی خوبی است. این ویژگی موجب شده است این محصول به یکی از مصالح مفید در صنعت ساختمان تبدیل شود.
- مقاومت در برابر رطوبت: الیاف شیشه، جاذب رطوبت نیست و در تماس با آب، دچار تغییرات شیمیایی یا فیزیکی نمیشود.
- مقاومت به آتش عالی: از آنجایی که الیاف شیشه یک ماده معدنی است، به طور طبیعی غیر قابل احتراق است. در نتیجه موجب توسعه آتش نشده و به آن دامن نمی زند و زمانی که در معرض شعله قرار بگیرد، دود یا محصولات سمی دیگری تولید نمی‌کند.
- مقاومت شیمیایی خوب: الیاف شیشه نسبت به محیط‌های خورنده شیمیایی، بسیار مقاوم است.
- خواص الکتریکی برجسته: الیاف شیشه دارای مقاومت دی الکتریک بالا و ثابت دی الکتریکی پایین است. این محصول یک عایق الکتریکی عالی، حتی در ضخامت‌های بسیار کم است.
- نفوذپذیری دی الکتریک: این ویژگی الیاف شیشه موجب شده است این محصول یک گزینه عالی برای پنجره‌های الکترومغناطیسی باشد.
- سازگاری با انواع ماتریس های آلی: انواع الیاف شیشه در اندازه‌های متفاوت تولید می‌شود و می‌توان آن را با اکثر رزین‌های مصنوعی و ماتریس‌های معدنی خاص مانند سیمان، ترکیب نمود.
- پایداری و دوام عالی: الیاف شیشه به نور خورشید، قارچ یا انواع باکتری‌ها، حساس نیست.
- عدم پوسیدگی: الیاف شیشه پوسیده نمیشود و توسط جوندگان و حشرات تخریب نمیشود.
- بسیار مقرون به صرفه است: در مقایسه با سایر مواد مشابه، انتخاب الیاف شیشه تک جهته یک انتخاب مقرون به صرفه است.
تقسیم بندی الیاف از لحاظ شکل ظاهری چگونه میباشد؟
الیاف شیشه به شکل پارچه‌ای، نخ (yarn)، رشته‌ای (Roving) ، نواری (UNI)، بافت‌های 3 بعدی، سوزنی و نمدی (CSM) موجود میباشد.
الیاف شیشه به صورت نخ
به دسته ای از فیلامنت های تابیده شده که دور دوک‌های پلاستیکی پیچیده می‌شوند و در تولید پارچه استفاده می‌گردد. فیلامنت‌ها خود رشته بسیار باریکی از الیاف می‌باشند که با قرارگیری تعداد زیادی از این الیاف کنار هم محصولات ثانویه تولید می‌گردد.
الیاف شیشه به صورت رشته‌ای
دسته ای از فیلامنت‌های تابیده نشده و دور دوک نیز پیچیده نشده است گفته می‌شود. این الیاف رشته مانند به در صنعت به صورت مستقیم کاربرد ندارد.
الیاف شیشه به صورت نواری
الیاف شیشه تک جهته همان الیاف مورد استفاده در صنعت ساختمان میباشد که دارای وزن کم و مقاومت بالا می‌باشند و جهت قرارگیری الیاف در راستای صفر درجه است. استفاده از الیاف تک جهته در صنایع مختلف مانند قطعات خودرو و هواپیما، تجهیزات ورزشی کاربرد دارد ولی بیشترین استفاده و کاربرد آن در صنعت ساختمان جهت مقاوم‌سازی ساختمان‌ها و سازه‌های صنعتی، مقاوم‌سازی لوله‌ها و مخازن، حفاظت از سازه‌ها در شرایط محیطی خورنده میباشد. فیبر شیشه تک جهته در مقایسه با فیبر کربن تک جهته دارای مقاومت کمتر است. همچنین قیمت خرید الیاف شیشه تک جهته نیز کمتر میباشد که همین عامل باعث فروش بیشتر الیاف شیشه نسبت به الیاف کربن در بازارهای جهانی شده است.
الیاف شیشه به صورت بافت‌های سه بعدی
الیاف شیشه سه بعدی در سه جهت XYZ بافته و به رزین آغشته می‌گردد که ساختار یکپارچه ایجاد می‌کند.
این نوع ساختار علاوه بر وزن سبک، مقاومت بالا و شکل پذیری آسان دارد. برای تولید پانل‌های ساختمانی، دیواره مخازن و … استفاده می‌شود.
الیاف شیشه به صورت سوزنی و نمدی
این نوع از محصول شامل الیاف چاپد خرد شده میباشد که به صورت تصادفی بر روی سطح ریخته و با چسب بهم متصل می‌شوند. در ساخت قایق و لنج ، وان و پنل‌ها استفاده می‌شود.
الیاف شیشه به صورت پارچه‌ای
الیاف شیشه دو جهته سبک وزن بوده و به راحتی با رزین ترکیب می‌گردند که خواص مکانیکی بی نظیری ایجاد می‌کند. این مصحول برای بهسازی و تقویت دیوار‌های بنایی و بتنی، کامپوزیت FRP و در ساخت قطعات صنایع ورزشی، خودرو و هواپیما کاربرد دارد. با انواع رزین‌ها سازگار میباشد.
در ادامه برای آشنایی بشتر با محصولات ساخته شده از الیاف شیشه مطالعه مقاله “الیاف شیشه چیست؟” را پیشنهاد می دهیم.
الیاف شیشه و پشم شیشه چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟
اگرچه هر دو دارای ساختار معدنی تشکیل شده از سیلیکا می باشند ولی الیاف پشم شیشه، قطری غیریکنواخت و طول کوتاه دارند و الیاف شیشه طول بلند و یکنواخت دارند. از پشم شیشه به عنوان عایق حرارتی استفاده می‌گردد و از الیاف شیشه علاوه بر عایق در جهت افزایش مقاومت کششی قطعات استفاده می‌شود.
کاربردهای الیاف شیشه
الیاف شیشه و صنعت ساخت و ساز
الیاف شیشه تک جهته در بتن پیش ساخته، به جلوگیری و تاخیر در رشد ترک کمک می‌کند. رشد سریع صنعت ساخت و ساز، پیشرفت‌های روز افزون تکنولوژی در بخش ساخت و ساز و همچنین مزایای استفاده از بتن پیش ساخته مانند کاهش هزینه، زمان و نصب آسان، از جمله دلایل رشد بازار بتن پیش ساخته و در نتیجه کاربرد الیاف شیشه تک جهته هستند. احتمالا مشخصات الیاف شیشه از قبیل مقاومت عالی در برابر ترک، ظرفیت باربری و مقاومت به ضربه، موجب افزایش تقاضای این محصول شده است. در صنعت‌های عمرانی و سایر صنایع ساختمانی زیر ساختی، از GFRC برای مقابله با مشکلات ناشی از خوردگی استفاده می‌شود. استفاده از الیاف شیشه مقاوم سازی تیرها و ستون های آسیب دیده و همچنین مقاوم سازی پل ها و سایر سازه‌ها کمک می‌کند.
انتظار می‌رود افزایش جمعیت و شهرنشینی و همچنین صنعتی شدن اقتصادهای در حال رشد، دولت‌‌ها را به سوی افزایش ساخت و ساز سوق دهد تا بتواند زیر ساخت مورد نیاز را تامین نماید. در نتیجه پیش بینی می‌شود تقاضا در زمینه بتن‌‌های تقویت شده و الیاف شیشه ای تک جهته در استفاده در بخشهای مختلف ساختمانی، افزایش یابد.
الیاف شیشه و صنعت خودرو
پلاستیک های تقویت شده با الیاف شیشه تک جهته (GFRP)، به عنوان یک ماده سبک دارای استحکام بالا، در قسمت‌های مختلف خودرو استفاده می‌شوند. نه تنها ویژگی‌هایی از قبیل پایداری ابعاد و فرآیند ساخت آسان، بلکه مقاومت در برابر ضربه و حرارت الیاف های شیشه کاربری‌ها و قابلیت‌های بیشتری به خودرو می‌بخشد. و قدمی به سوی خودروهای برقی و الکتریکی میباشد بعلاوه خودروهایی که از انواع فایبرگلاس ساخته شده اند، دارای استحکام بالا و وزن کمی هستند، مسافت بیشتری را می‌پیمایند و راندمان سوخت آنها افزایش یافته است.
فرآیند تولید الیاف شیشه تک جهته
در حالت کلی، الیاف شیشه تک جهته توسط فرآیند ریسندگی مذاب تولید می‌شود. این تکنیک شامل ذوب ترکیبات شیشه درون یک مخزن و نازل پلاتینی است. این مخزن یک سوراخ کوچک برای جریان یافتن مذاب شیشه دارد. در تولید الیاف پیوسته، مذاب به طور پیوسته از نازل بیرون کشیده می‌شود و بر روی دوک پیچیده می‌شود. در حالی که در تولید الیاف کوتاه، مذاب شیشه توسط نیروی گریز از مرکز حاصل از چرخش مخزن از نازل خارج شده و توسط ابزارهای مکانیکی و یا جت هوا با ابعاد و طول های مشخص، بریده می‌شود.
انواع الیاف شیشه
به طور کلی می‌توان الیاف شیشه را بر اساس فاکتورهای مختلف دسته بندی نمود و هر دسته کاربردهای خاصی دارد. اما بر اساس کاربرد الیاف شیشه تک جهته در مقاوم سازی سازه، می‌توان این محصول را به صورت زیر تقسیم بندی نمود:
- E-glass (الکتریکی) – رایج ترین نوع الیاف تقویت کننده مورد استفاده در کامپوزیتهای زمینه پلیمری که نسبت به از A-glass (قلیایی)، مقدار عناصر قلیایی کمتر و استحکام بیشتر دارد. این محصول دارای خواص: استحکام کششی و فشاری و سختی خوب، خواص الکتریکی خوب و هزینه نسبتا کم، اما در مقابل مقاومت به ضربه نسبتا ضعیف است. بسته به نوع آن، قیمت هر کیلوگرم از این محصول بین 50 تا 100 هزار ریال متغیر خواهد بود.
- C-glass (شیمیایی) – بهترین مقاومت به حملات شیمیایی دارد. عمدتا به شکل یک پوشش پارچه ای درون لایه خارجی لمینت بکار رفته در تانک‌‌ها و لوله‌‌های مواد شیمیایی و آب، استفاده می‌شود.
- A-glass – که به شیشه قلیایی نیز معروف است. الیاف A-glass در برابر مواد شیمیایی مقاوم است و به شیشه پنجره شباهت دارد.
- AR-glass – شیشه ضد آلکالی یا مقاوم در برابر مواد قلیایی، به طور خاص برای استفاده در بتن تولید می‌شود. فرمولاسیون ترکیب آن به واسطه وجود زیرکونیوم، بهینه شده است و در واقع، افزودن زیرکونیوم عاملی است که موجب می‌شود این نوع فایبرگلاس برای استفاده در بتن مناسب باشد.
- R, S or T-glass – هر سه R-Glass، S-Glass و T-glass نام‌‌های تجاری یکی از انواع الیاف شیشه فایبرگلاس هستند که در مقایسه با فایبرگلاس E-glass، استحکام و مدول کششی بالاتری دارند. خواص ترشوندگی و مقاومت اسیدی این نوع فایبر گلاس نیز بالاتر است. که این خواص با کاهش قطر الیاف‌‌ها و رشته‌‌های شیشه، حاصل شده است. این نوع فایبر گلاس، مخصوص صنایع دفاعی و هوافضا تولید می‌شود. علاوه بر این، در ساخت جلیقه ضد گلوله بالستیک نیز استفاده می‌شود. از آنجایی که قیمت تمام شده این نوع الیاف نسبتا بالاست، حجم تولید کمتری دارد.
بازار و قیمت فروش الیاف شیشه
با توجه به تقاضای روز افزون صنایع مختلف از جمله خودروسازی و ساخت و ساز و مصرف کننده‌‌های نهایی، بازار و قیمت الیاف شیشه در حال رشد و افزایش است. عمده دلیل افزایش تقاضا در بخشهای مختلف صنعت، از همه کاره بودن و انطباق پذیری الیاف شیشه ناشی می‌شود.
همچنین با در نظر گرفتن خواص استثنایی الیاف شیشه و این تقاضای بی سابقه در بخشهای مختلف، فرصت‌‌های قابل توجه رشد در بازار الیاف شیشه، امری دور از انتظار نیست و پیش بینی می‌شود در طی سال‌‌های 2019 تا 2027 شاهد رشد چشمگیر و بی نظیر فروش فیبر شیشه باشیم.
CAGR پیش بینی شده برای بازار جهانی خرید الیاف شیشه در طی سال‌‌های 2019 تا 2027 چیزی در حدود 7.9 درصد خواهد بود. در سال 2018، حجم بازار جهانی الیاف شیشه چیزی در حدود 11.35 میلیارد دلار بود و پیش بینی می‌شود تا پایان سال 2027، این مقدار به رقم 22.32 میلیارد دلار برسد.
صنایع ساختمانی و ساخت و ساز، قابل توجه ترین محرک رشد بازار و فروش الیاف شیشه هستند. چشم انداز افزایش شهرنشینی و ظهور شهرهای هوشمند و افزایش جمعیت، نوید دهنده رشد سودآوری برای بازار الیاف شیشه است. احتمالا سرمایه گذاری‌‌ها و فعالیت‌‌های تحقیقاتی آتی، به سوی بازار الیاف شیشه هدایت خواهند شد. اگر قصد خرید الیاف شیشه را دارید، شرکت مقاوم سازی افزیر با مشاوره در زمینۀ مقاوم سازی و فروش الیاف شیشه و قیمت خرید الیاف FRP در خدمت شما خواهد بود. برای استعلام قیمت الیاف شیشه فایبرگلاس و انواع دیگر الایف شیشه با کارشناسان ما در افزیر تماس بگیرید
مجتبی کرم رضایی –
با سلام خسته نباشید، معمولا چه نوع رزینی با الیاف شیشه به کار می‌روند؟
اشکان محمدی –
با عرض سلام و درود؛ اکثر الیاف شیشه با استفاده از رزین های پلی استر ساخته می شوند، این پرکاربردترین نوع رزین در صنعت الیاف شیشه است. رزین های پلی استر برای گیرش کامل به یک کاتالیزور نیاز دارند که معمولاً متیل اتیل کتون پراکسید (MEKP) است. در صورتی که باز هم سوالی در رابطه با رزین ها و الیاف شیشه داشتید به دیتاشیت مربوط به الیاف شیشه مراجعه نمایید.
کردبچه –
آیا استفاده از الیاف شیشه در صنعت مضراتی هم دارد با تشکر کرد بچه هستم.
اشکان محمدی –
با عرض سلام و درود؛ الیاف شیشه از انواع الیاف مصنوعی هستند که از ذرات ریز شیشه ساخته شده است که ممکن است به چشم، پوست و ریه‌ها آسیب برساند و کارگران ممکن است از قرار گرفتن در معرض الیاف شیشه آسیب ببینند.
رضا نظامی –
درود، آیا الیاف شیشه از الیاف کربن ارزان تر است؟
اشکان محمدی –
با سلام، الیاف شیشه نه تنها با فیبر کربن قابل قیاس است. همچنین قیمت فیبر شیشه نیز به طور چشمگیری ارزانتر از فیبر کربن است.
رضا حق وردی –
چه نوع فایبرگلاسی برای بدنه خودرو به کار می رود با تشکر رضا حق وردی
اشکان محمدی –
بیشتر نخ های فایبرگلاس شیشه که تحت عنوان E-glass نامیده می شود در ابتدا در صنایع قایق سازی و ابزارسازی استفاده میشد و کم کم برای تمام قسمت های ساخت خودرو نیز مورد استفاده قرار گرفت. این محصول اگرچه از دهه 1940 در دسترس بوده است، اما همچنان بیشترین استفاده را در مقرون به صرفه ترین آرماتورهای کامپوزیت همه منظوره دارد.
غلامی –
سلام، چه نوع الیاف شیشه‌ای در بدنه خودروها و در کل در صنعت خودرو به کار می روند؟
اشکان محمدی –
با سلام و درود، در حالی که آلومینیوم و فولاد همچنان انتخاب اصلی مواد برای صنعت خودرو هستند، محصولات فایبرگلاس در حال حاضر به طور معمول در ساخت بدنه خودرو استفاده می شود.