الیاف شیشه در تولید چه محصولاتی کاربرد دارد؟
الیاف شیشه به عنوان یکی از همه کاره‌ترین مواد مهندسی شده صنعتی شناخته می‌شود که خواص مکانیکی آن با سایر الیاف مشابه مانند فیبر کربن و پلیمرها قابل مقایسه است. این الیاف به دلیل داشتن وزن سبک، مقاومت بالا در برابر خوردگی، عدم واکنش با ترکیبات شیمیایی و استحکام زیاد، انتخابی برتر در بسیاری از صنایع، از ساختمان‌سازی و لوله‌کشی گرفته تا صنعت هوافضا و غیره به حساب می‌آید. از آنجاییکه موارد کاربرد الیاف شیشه طیف گسترده‌ای از صنایع را در بر گرفته ما در این مقاله از «پرسال» قصد داریم تا به بررسی این موضوع بپردازیم که اساسا الیاف شیشه در تولید چه محصولاتی کاربرد دارد پس تا انتهای مطلب همراه ما باشید.
منظور از الیاف شیشه چیست و چه مزایایی دارد؟
الیاف شیشه از ذوب مواد معدنی مختلف مانند سیلیس، ماسه، کائولن، کلسیت و کلمنیت در دماهای بین 1400 تا 1500 درجه سانتیگراد به دست می‌آید. این الیاف اکثرا برپایه سیلیس تولید می‌شوند که در کنار آن از سایر اکسیدها مانند کلسیم، بور، سدیم، آلومینیوم، آهن و غیره نیز استفاده می‌شود. الیاف شیشه به عنوان مواد اصلی تقویت کننده ترموست و ترموپلاستیک‌ها نقشی حیاتی در صنعت پلاستیک دارند. الیاف شیشه معمولا یا به صورت یک ورق صاف تولید شده و یا به شکل پارچه بافته می‌شوند. در اصطلاح عمومی به الیاف شیشه فایبر گلاس نیز گفته می‌شود. الیاف شیشه به عنوان غالب‌ترین الیاف مورد استفاده در صنعت پلیمرهای تقویت شده دارای طیف گسترده‌ای از خواص به شرح زیر است:
- استحکام کششی بالا: الیاف شیشه از مقاومت کششی بسیار بالایی برخوردار هستند به طوریکه می‌توان ادعا کرد؛ استحکام کششی این الیاف بیشتر از سیم فولادی با همان قطر، در وزن کمتر است.
- ثبات ابعادی:الیاف شیشه نسبت به تغییرات دما و رطوبت حساس نیستند و ضریب انبساط خطی پایینی دارند، در نتیجه در مقابل نوسانات دما دچار تغییر شکل و سایز نمی‌شوند.
- مقاومت حرارتی بالا: الیاف شیشه می‌توانند در دماهای بالا (تا حدود 1000 درجه سانتیگراد) بدون تغییر ماهیت مقاومت نشان دهند. این ویژگی آنها را برای استفاده در برخی از صنایع مانند فضانوردی مناسب می‌سازد.
- هدایت حرارتی بالا: الیاف شیشه به دلیل نسبت بالای سطح به وزن، عایق‌های حرارتی بسیار خوبی هستند که این ویژگی در صنعت ساخت‌وساز بسیار کارآمد است.
- مقاومت عالی در برابر آتش:از آنجاییکه الیاف شیشه پایه معدنی دارند به طور طبیعی غیر قابل احتراق هستند، در نتیجه در صورت اشتعال، شعله را تکثیر نکرده و هنگام قرار گرفتن در معرض گرما، هیچگونه دود یا محصول سمی منتشر نمی‌کنند.
- مقاومت شیمیایی خوب:الیاف شیشه در برابر تأثیرات مواد شیمیایی از جمله اسیدها و قلیاها از مقاومت بالایی برخوردار هستند به همین دلیل در صنایع شیمیایی و پتروشیمی کاربردهای فراوانی دارند.
- خواص الکتریکی برجسته: الیاف شیشه دارای استحکام دی الکتریک پایین هستند که این ویژگی باعث شده از آنها در تولید الکترودهای الکتریکی و الیاف نوری به وفور استفاده شود.
- ماندگاری و دوام بالا:الیاف شیشه مستعد آسیب‌های ناشی از نور خورشید، قارچ یا باکتری، حمله حشرات و جانوارن نیستند و پوسیده نمی‌شوند.
- وزن سبک: الیاف شیشه به دلیل ساختار خلل‌دار وزن کمی دارند.
- قیمت مناسب: الیاف شیشه نسبت به سایر الیاف مشابه قیمت مقرون‌به‌صرفه‌‌تری دارند.
موارد کاربرد الیاف شیشه ای
الیاف شیشه به دلیل تطبیق پذیری و خواص منحصربه‌فردشان در صنایع مختلف به کار برده می‌شوند که موارد زیر تنها بخشی از مهم‌ترین آنها است:
- صنایع دریایی: فایبرگلاس به دلیل وزن سبک و مقاومت بالا در برابر خوردگی به عنوان یک ماده محبوب در صنایع دریایی شناخته می‌شود. این الیاف منعطف کارآیی زیادی در شکل‌دهی قایق‌ها، کشتی‌ها و … دارند. الیاف شیشه در برابر تنش‌های محیط‌های دریایی بسیار عالی عمل کرده و مانع از نفوذ رطوبت و نمک به عرشه، بدنه و سایر نقاط قایق و کشتی‌ها می‌شوند. مجموع ویژگی‌های این الیاف، دوام و ایمنی کشتی‌های دریایی را به طرز قابل توجهی بهبود بخشیده و تقاضا برای خرید مواد شیمیایی و پلیمری اعم از پلی آمید، الیاف شیشه ای و … را به شدت افزایش داده‌است.
- صنعت هوافضا: الیاف شیشه یکی از متداول‌ترین مواد کامپوزیتی مورد استفاده در ساخت هواپیماهای نظامی و غیر نظامی هستند. مهم‌ترین مزیت این الیاف سبک بودن آنها است که با کمک به کاهش وزن هواپیما، منجر به مصرف سوخت کمتر شده و تأثیر مثبتی در شتاب و سرعت این وسیله دارد. در صنعت هواپیماسازی از الیاف شیشه به خصوص نوع S-glass آن برای ساخت قطعات مختلف هواپیما مانند پنل‌ها، بال‌ها، تیغه‌ها، پره‌ها و … استفاده می‌کنند. به کارگیری این الیاف به افزایش مقاومت و سبک‌سازی اجزای مختلف هواپیما کمک می‌کند. الیاف شیشه ای به کار رفته در هواپیما به صورت لایه‌‌ای درون بدنه قرار می‌گیرند تا مقاومت ساختاری و مکانیکی آن را تقویت کنند. این الیاف به راحتی خورده نمی‌شوند و در برابر ترک خوردگی نیز مقاوم هستند.
- صنعت ساختمان سازی: یکی از بزرگ‌ترین بازارهای خرید الیاف شیشه متعلق به صنعت ساخت‌وساز است زیرا این متریال بهترین گزینه برای پوشش‌دهی وان، سقف، کفپوش، درها، پنجره‌ها و غیره است. به کارگیری الیاف شیشه در پروسه ساخت ساختمان علاوه بر افزایش استحکام کلی سازه، به دوام و یکپارچگی ساختاری آن نیز کمک می‌کند. این الیاف با مقاومت در برابر آتش و حفظ ثبات ابعادی خود، این اطمینان را ایجاد می‌کنند که در طول زمان از تغییر شکل و ابعاد مصالح ساختمانی جلوگیری نموده و مانع از پوسیدگی زود هنگام آنها شوند مثلا کف‌پوش‌های ساخته شده با الیاف شیشه از مقاومت کششی بالایی در برابر ترافیک سنگین و نفوذ رطوبت و حشرات برخوردار هستند.
- بتن سازی: استفاده از الیاف شیشه در فرآیند ساخت بتن، نقش پر رنگی در افزایش مقاومت خمشی، کششی و ضربه‌ای این محصول دارد. از آنجاییکه بتن معمولی دارای شکنندگی بالا، وزن زیاد و مقاومت پایین در برابر شکست و ضربه است صنعت‌گران تلاش می‌کنند تا با به کارگیری الیاف شیشه‌ای در فرمولاسیون بتن، علاوه بر کم کردن وزن کلی این متریال، تنش‌های شیمیایی، کششی و ساختاری آن را نیز کاهش دهند.
- خودروسازی: بسیاری از قطعات خودرو در حال حاضر به کمک الیاف شیشه ساخته می‌شوند، به ویژه خودروهای اسپرت که فاکتور وزن در ساختار آنها از اهمیت بالاتری برخوردار است. فایبرگلاس عمدتا در ساخت سپرهای جلو و عقب، کاپوت‌ها، درها و بدنه خودروها استفاده می‌شود. همچنین الیاف شیشه‌ای گزینه‌ای ایده‌آل برای ساخت تسمه‌های تایم و تسمه‌های V که به استحکام کششی بالا نیاز دارند نیز به شمار می‌آیند. از آنجاییکه این الیاف در برابر سایش دارای مقاومت زیادی هستند از آنها برای ساخت و تولید لنت ترمز و کلاچ هم استفاده می‌کنند. الیاف شیشه‌ای در صنعت خودروسازی برای ایجاد پانل‌های سبک وزن، کاپوت‌ها، درها و … هم کارآیی قابل توجهی دارند.
- وسایل ورزشی و تفریحی: در صنعت ورزش از الیاف شیشه‌ای برای تقویت سازه‌های تخته موج‌سواری، وسایل اسکی، چوب هاکی، دوچرخه، اجزای ماشین‌های مسابقه‌ای و غیره استفاده می‌کنند. در واقع توانایی این ماده برای قالب‌گیری اشکال پیچیده و ترکیب سبکی و استحکام آن، الیاف شیشه‌ای را برای تولید انواع تجهیزات ورزشی با کارایی بالا که هم دوام و هم چابکی را می‌طلبد، به گزینه‌ای منحصربه‌فرد تبدیل کردهاست.
- مخازن ذخیره سازی: یکی از مهم‌ترین بازارهای خرید مواد شیمیایی و پلیمری اعم از الیاف شیشه‌ای، الیاف پلی آمید و… در عرصه تولید مخازن ذخیره‌سازی است. استقامت استثنایی الیاف شیشه‌ای در محیط‌های خشن و تنش‌زا، تحمل بالا در برابر بارهای مکانیکی و ضربات آسانسوری، وزن سبک، قابلیت قالب‌بندی و … این ظرفیت را ایجاد کردهاست که بتوان به کمک این الیاف مخازنی مقاوم را تولید کرده و هزینه‌های جابه‌جایی و حمل‌ونقل را تا حد قابل توجهی کاهش داد. مخازن و تانکرهای مخصوص بنزین و سایر مواد سوختنی‌ای که با الیاف شیشه‌ای تقویت شده‌اند از مقاومت بالایی در برابر خوردگی، حرارت و واکنش‌های شیمیایی برخوردار هستند.
- صنعت برق و الکترونیک: الیاف شیشه در صنعت برق و الکتروتیک به عنوان یک ماده تقویت‌کننده، عایق حرارتی، عنصر نورپردازی و ماده اصلی تشکیل‌دهنده برخی قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این الیاف بهترین گزینه برای ساخت نانوکامپوزیت‌ها، لایه محافظ کابل و سیم‌ها، حسگرها، پکیج‌های مقاومت فیبری، بردهای مدار چاپی و … به شمار می‌آیند.
- صنعت لوله‌کشی و تأسیسات: خواص عایقی الیاف شیشه و قابلیت منحصربه‌فرد آنها در حفظ حرارت و عدم تبادل دما کمک کردهاست تا از این ماده در عایق‌بندی و ساخت انواع لوله‌های صنعتی، جداره‌ای، فاضلابی، حفاری و … استفاده شود. لوله‌های تقویت شده با این الیاف می‌توانند در برابر خوردگی، انسداد، ترکیبات شیمیایی و … مقاومت بالایی از خود نشان دهند. این نوع لوله‌ها بیشترین کاربرد را در صنعت نفت، گاز، نیروگاه‌ها و کوره‌های صنعتی دارند. همچنین استفاده از الیاف شیشه در ساخت سیستم‌های اطفاء حریق و حفاظت در برابر دود و آتش مرسوم است.
بیشتر بخوانیم! انواع کاربرد الیاف شیشه در صنعت
جمع بندی
الیاف شیشه جزو کاربردی‌ترین فرآورده‌های پلیمری هستند که به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی منحصربه‌فردشان و قابلیت بازیافت، سهولت ساخت و هزینه تولید پایین در مقایسه با الیاف مشابه مانند فیبر کربن در بسیاری از صنایع اعم از هواپیماسازی، خودروسازی، بتن‌سازی، ساختمان‌سازی، تولید تجهیزات ورزشی و … به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرند.
