الیاف شیشه چیست

فهرست :

1. الیاف شیشه چیست؟
2. چگونگی تولید
3. مزایا
4. معایب
5. انواع
6. کاربردها
7. غیر قابل اشتعال بودن
8. ویژگی ها و خصوصیات
9. صنایع پر مصرف
10. استفاده در صنعت کفسازی
11. نقش الیاف در کف سازی بتنی
12. میزان مصرف در کف سازی
13. رنگ الیاف
14. مشخصات فیزیکی و شیمیایی
15. استانداردهای بین المللی
16. استانداردهای ایران
17. نکات ایمنی
18. نگهداری و انبار

 

الیاف شیشه چیست؟

الیاف شیشه موادی هستند که از الیاف بسیار نازک تشکیل شده‌اند. این الیاف با قطری در حدود 5 تا 20 میکرون تولید می‌شوند ؛ الیاف شیشه به دلیل داشتن استحکام بالا ، وزن کم و مقاومت در برابر حرارت و شیمیایی بودن ، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله ساختمان‌ سازی ، خودروسازی ، الکترونیک و تولید کامپوزیت‌ها دارند.

 

 

الیاف شیشه چگونه تولید می شود؟

الیاف شیشه از طریق فرایندی به نام ریسندگی تولید می‌شوند ، مراحل تولید الیاف شیشه به شرح زیر است:

• ذوب کردن مواد اولیه شیشه مانند سیلیس، سدیم کربنات و کلسیم کربنات در دمای بالا (در حدود 1300 درجه سانتیگراد)
• عبور دادن مذاب شیشه از طریق سوراخ‌های بسیار ریز در یک ظرف فلزی به نام بوشه
• کشیده شدن مذاب به صورت الیاف بسیار نازک توسط نیروی گریز از مرکز
• پوشش دهی الیاف تازه تولید شده با موادی مانند روغن برای جلوگیری از شکسته شدن
• جمع آوری الیاف روی یک دکل بزرگ به صورت نخ
• عملیات حرارتی بر روی الیاف برای افزایش استحکام

با این فرایند، الیافی با قطرهای مختلف و ویژگی‌های متنوع تولید می‌شود.

 

مزایای الیاف شیشه

مزایای الیاف شیشه عبارتند از:

• وزن سبک - الیاف شیشه در مقایسه با فلزات بسیار سبک‌تر هستند. این باعث کاهش وزن محصولاتی که از آن استفاده می‌شود، می‌گردد.
• مقاومت بالا - الیاف شیشه استحکام و مقاومت بسیار بالایی در برابر کشش دارند.
• مقاومت شیمیایی - الیاف شیشه در برابر اکثر مواد شیمیایی مقاوم هستند.
• مقاومت حرارتی - الیاف شیشه تا دمای حدود 600 درجه سانتی‌گراد مقاومت دارند.
• عایق الکتریکی - الیاف شیشه خاصیت عایق الکتریکی عالی دارند.
• قابلیت ارتجاعی - الیاف شیشه تا حد زیادی قابلیت ارتجاع و بازگشت به حالت اولیه را دارا هستند.
• دوام بالا - الیاف شیشه عمر بسیار طولانی‌تری نسبت به الیاف دیگر دارند.

معایب الیاف شیشه

معایب یا محدودیت‌های الیاف شیشه عبارتند از:

• شکنندگی - الیاف شیشه در برابر ضربه نسبتاً شکننده هستند.
• حساسیت به خراش - سطح الیاف شیشه به راحتی خراش می‌بیند.
• نیاز به پوشش‌دهی - الیاف شیشه نیاز به پوشش‌دهی با موادی مانند رزین دارند تا بتوان از آن‌ها استفاده کرد.
• جذب رطوبت - الیاف شیشه مقداری رطوبت جذب می‌کنند که ممکن است باعث کاهش خواص مکانیکی آن‌ها شود.
• هزینه تولید - هزینه تولید الیاف شیشه نسبتاً بالاتر از برخی الیاف دیگر مانند الیاف پلی‌استر است.
• سایش‌ پذیری - سطح الیاف شیشه می‌تواند با مالش با مواد دیگر ساییده شود.
• حساسیت به قلیایی‌های قوی - الیاف شیشه در معرض قلیاهای قوی آسیب می‌بینند.

بنابراین باید این محدودیت‌ها را در نظر گرفت و برای کاربردهای خاص الیاف مناسب‌تری انتخاب کرد.

 

انواع الیاف شیشه

انواع مختلفی از الیاف شیشه وجود دارد که مهمترین آنها عبارتند از:

• الیاف پیوسته (Filament) - الیاف بلند و مداوم
• الیاف قطعه‌ای (Chopped) - الیاف کوتاه قطعه‌ قطعه شده
• الیاف پودری (Powdered) - الیاف خرد شده به صورت پودر
• الیاف پیچشی (Spun) - الیاف حاصل از پیچش الیاف پیوسته
• الیاف بافته (Woven) - الیاف بافته شده به صورت پارچه
• الیاف شیشه E - الیاف الکتریکی با مقاومت الکتریکی و حرارتی بالا
• الیاف شیشه S - الیاف استحکام بالا برای تقویت مصالح
• الیاف شیشه C - الیاف شیمیایی با مقاومت شیمیایی بالا

انتخاب نوع الیاف بستگی به کاربرد و ویژگی مورد نیاز دارد.

 

کاربردهای الیاف شیشه

کاربردهای مهم الیاف شیشه عبارتند از:

• تولید کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف شیشه (FRP) - استفاده در صنایع هوافضا، خودروسازی، ساختمان‌سازی و ...
• تقویت بتن - افزایش مقاومت و کاهش ترک خوردگی بتن
• تولید ورق‌های سقفی موج‌دار
• الیاف نوری - انتقال نور در دستگاه‌های الکترونیکی و تجهیزات پزشکی
• تهیه پارچه‌های ضدحریق
• تولید عایق‌های حرارتی و صوتی
• فیلتراسیون - جداسازی گازها و مایعات
• تقویت لاستیک‌ها - افزایش استحکام لاستیک خودرو
• تولید ورق جاذب رطوبت برای بسته‌بندی مواد غذایی
• تقویت پلاستیک‌ها و چسب‌ها
• ساخت توری‌های تقویت‌کننده در صنعت ساختمان

بنابراین الیاف شیشه کاربردهای فراوانی در عرصه‌های مختلف دارند.

 

چرا الیاف شیشه نمی سوزد

الیاف شیشه به دلایل زیر خاصیت غیرقابل اشتعال داشته و نمی‌سوزند:

• ترکیب شیمیایی الیاف شیشه اجازه احتراق را نمی‌دهد. الیاف شیشه از مواد معدنی تشکیل شده‌اند.
• الیاف شیشه دارای نقطه ذوب بسیار بالایی هستند که به راحتی ذوب نمی‌شوند.
• الیاف شیشه خاصیت انتقال حرارت پایینی دارند و گرما را به کندی هدایت می‌کنند.
• الیاف شیشه حاوی مواد آتش‌گیر و اشتعال‌پذیر مانند روغن یا چربی نیستند.
• سطح الیاف شیشه صاف و بدون منافذ است و اجازه نفوذ اکسیژن به درون الیاف را نمی‌دهد.
• الیاف شیشه در برابر شعله آتش مقاوم بوده و ذوب نمی‌شوند.
• آتش‌سوزی الیاف شیشه نیازمند دمای بسیار بالاتر از دمای معمول آتش است.

بنابراین خاصیت غیر اشتعال‌پذیری از ویژگی‌های منحصر به فرد الیاف شیشه است.

 

 

مهمترین ویژگی‌ها و خصوصیات الیاف شیشه عبارتند از:

مهمترین ویژگی‌ها و خصوصیات الیاف شیشه عبارتند از:

• وزن سبک - الیاف شیشه در مقایسه با فلزات بسیار سبک‌تر هستند.
• مقاومت بالا - الیاف شیشه استحکام و مقاومت کششی بسیار بالایی دارند.
• مقاومت شیمیایی - الیاف شیشه در برابر اغلب مواد شیمیایی مقاوم هستند.
• مقاومت حرارتی - الیاف شیشه تا دمای 600 درجه سانتیگراد مقاوم هستند.
• عایق الکتریکی - الیاف شیشه خاصیت عایق الکتریکی عالی دارند.
• غیرقابل اشتعال - الیاف شیشه در برابر آتش غیرقابل اشتعال هستند.
• دوام بالا - الیاف شیشه عمر بسیار طولانی دارند.
• قابلیت ارتجاعی - الیاف شیشه قابلیت بازگشت به حالت اولیه را دارند.
• مقاومت در برابر پرتوهای UV - الیاف شیشه در مقابل اشعه ماوراء بنفش مقاوم هستند.

 

صنایع پر مصرف الیاف شیشه

الیاف شیشه در صنایع متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله:

• صنعت خودروسازی - استفاده برای ساخت بدنه، داشبورد، بالشتک‌ها و غیره
• صنعت هوافضا - ساخت قطعات موشک‌ها، هواپیماها و ماهواره‌ها
• صنعت ساختمان‌سازی - بتن‌های تقویت شده با الیاف شیشه، ورق‌های سقفی، عایق‌بندی و غیره
• صنعت برق و الکترونیک - عایق‌بندی سیم‌ها و کابل‌ها، الیاف نوری، مدارهای چاپی و غیره
• صنعت نساجی - تولید پارچه‌های ضدحریق و محافظتی
• صنایع ورزشی - ساخت تجهیزات ورزشی مانند میله‌های گلف، اسکی، ماهی‌گیری و غیره
• صنایع دریایی - ساخت قایق‌ها و کشتی‌ها
• صنعت پزشکی - ساخت تجهیزات پزشکی، بخیه‌های جراحی و غیره
• صنایع نفت و گاز - خطوط لوله و تجهیزات

بنابراین الیاف شیشه در بسیاری از صنایع نقش بسزایی دارند.

 

استفاده از الیاف شیشه در صنعت کف سازی

الیاف شیشه در صنعت کف‌سازی و ساخت انواع کفپوش‌ها کاربرد فراوانی دارند. مهم‌ترین استفاده‌های الیاف شیشه در این صنعت عبارتند از:

• تولید کف‌پوش‌های وینیلی - اضافه کردن الیاف شیشه به لایه پشتی کف‌پوش‌های وینیلی باعث افزایش استحکام و طول عمر آن‌ها می‌شود.
• تقویت کف‌پوش‌های پلی‌آمید - الیاف شیشه با افزایش میزان تقویت‌کنندگی، سبب بهبود خواص کف‌پوش‌های پلی‌آمید می‌شوند.
• تولید انواع کاشی و سرامیک - الیاف شیشه در ترکیب خمیر کاشی و سرامیک باعث کاهش ترک خوردگی و افزایش مقاومت می‌شود.
• تولید موکت‌های ضداصطکاک - افزودن الیاف شیشه به پشم موکت باعث مقاوم‌تر شدن آن‌ها در برابر سایش می‌شود.
• تهیه چسب‌های کف‌سازی - الیاف شیشه در تولید چسب‌ها و ملات‌های چسباندن انواع کف‌پوش‌ها بکار می‌رود.
• تولید سنگ‌های مصنوعی - الیاف شیشه در ترکیب سنگ‌های مصنوعی باعث استحکام بیشتر آن‌ها می‌شود.

بنابراین الیاف شیشه نقش مهمی در بهبود کیفیت و عملکرد انواع کف‌پوش‌ها و مصالح کف‌سازی دارند.

 

نقش الیاف شیشه در کف سازی بتنی

الیاف شیشه در کف‌سازی بتنی کاربرد فراوانی دارند و موجب بهبود خواص و افزایش عمر بتن می‌شوند. مهمترین کارکرد الیاف شیشه در کف‌های بتنی عبارت است از:

• کاهش ترک خوردگی - الیاف شیشه با ایجاد یکپارچگی و اتصال در بتن، از گسترش ترک‌ها جلوگیری می‌کند.
• افزایش مقاومت کششی - الیاف باعث افزایش مقاومت کف بتنی در برابر نیروهای کششی می‌شود.
• بهبود مقاومت سایشی - الیاف با ایجاد مانع در برابر سایش، عمر کف را افزایش می‌دهد.
• کنترل انقباض خمیر بتن - الیاف انقباض بتن هنگام خشک شدن را کاهش می‌دهد.
• افزایش مقاومت ضربه‌ای - الیاف شیشه، تاب‌پذیری کف بتنی را بیشتر کرده و مقاومت در برابر ضربه را افزایش می‌دهد.
• جلوگیری از جدا شدن سنگدانه‌ها
• بهبود خواص بتن در دماهای بالا

معمولاً 0.5 تا 1 درصد وزن مخلوط بتن را الیاف شیشه تشکیل می‌دهد.

 

 

میزان مصرف الیاف شیشه در کف سازی بتنی

میزان مصرف الیاف شیشه در کف‌سازی بتن بسته به نوع الیاف و ضخامت کف متفاوت است. به طور کلی میزان مصرف الیاف شیشه در کف‌سازی بتن به شرح زیر است:

• الیاف نازک : 0.6 تا 1.2 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن
• الیاف ضخیم : 1 تا 2 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن
• برای کف‌های بتنی با ضخامت کمتر از 10 سانتی‌متر : 0.9 تا 1.2 کیلوگرم در هر متر مکعب
• برای کف‌های بتنی با ضخامت بیشتر از 10 سانتی‌متر : 1.2 تا 1.8 کیلوگرم در هر متر مکعب
• برای کف‌های صنعتی و انبارها : 1.5 تا 2.5 کیلوگرم در هر متر مکعب

البته میزان دقیق مصرف با توجه به شرایط پروژه و نوع بتن مصرفی، باید توسط مهندس طراح تعیین شود.

 

رنگ الیاف شیشه

الیاف شیشه معمولاً به رنگ سفید یا شفاف هستند، اما می‌توان آنها را با افزودن موادی به رنگ‌های مختلفی تولید کرد.

برخی از رنگ‌های رایج الیاف شیشه عبارتند از:

• سبز - از اکسیدهای آهن یا کروم برای رنگ سبز استفاده می‌شود.
• آبی - از اکسید کبالت برای دستیابی به رنگ آبی بهره می‌برند.
• قرمز - موادی مانند اکسید آهن و سلنیم باعث ایجاد رنگ قرمز می‌شوند.
• زرد - ترکیباتی مثل اکسید آهن و سرب رنگ زرد ایجاد می‌کنند.
• نارنجی - از ترکیب آهن و کروم برای دستیابی به رنگ نارنجی استفاده می‌شود.
• قهوه‌ای - اکسیدهای آهن باعث ایجاد رنگ قهوه‌ای می‌گردند.

انتخاب رنگ الیاف شیشه بستگی به کاربرد نهایی آن دارد و می‌تواند جنبه زیبایی‌شناسی یا عملکردی داشته باشد.

 

مشخصات فیزیکی و شیمیایی الیاف شیشه

مشخصات فیزیکی و شیمیایی الیاف شیشه را می‌توان به صورت زیر با استفاده از جدول ارائه داد :

مشخصات فیزیکی

مشخصات فیزیکی	مقدار
جرم حجمی	2.6 گرم بر سانتی‌متر مکعب
چگالی	2.55 گرم بر سانتی‌متر مکعب
استحکام کششی	3400-4800 مگاپاسکال
مدول الاستیسیته	70-80 گیگاپاسکال
نقطه ذوب	1250-1260 درجه سانتی‌گراد
هدایت حرارتی	1.1 وات بر متر-کلوین
مقاومت شیمیایی	عالی

مشخصات شیمیایی

مشخصات شیمیایی	مقدار
ترکیب اصلی	سیلیسیم دی‌اکسید
سایر عناصر	سدیم، بور، آلومینیم، کلسیم
نوع پیوند	کووالانسی
ساختار	آمورف (بی‌شکل)
pH	خنثی

 

استانداردهای بین المللی الیاف شیشه

الیاف شیشه تحت استانداردها و ضوابط مختلف بین‌المللی تولید و کنترل می‌شوند که مهمترین آنها عبارتند از:

• ASTM C1678 - تعریف استاندارد آمریکایی برای مشخصات الیاف شیشه نوع E
• EN 1259-1 - استاندارد اروپا برای الیاف شیشه عامل‌دار شده
• ISO 2078 - استاندارد بین‌المللی الیاف شیشه کشسان برای تقویت بتن
• JIS R3412 - استاندارد ژاپن برای الیاف پیچیده شیشه‌ای
• GB/T 15431 - استاندارد ملی چین برای الیاف شیشه
• ASTM D578 - استاندارد آمریکایی الیاف شیشه برای پلاستیک‌های تقویت‌شده
• DIN 1259-1 - استاندارد آلمان برای الیاف مداوم شیشه‌ای

این استانداردها مشخصات فنی الیاف شیشه از جمله ابعاد، خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی را تعریف می‌کنند. رعایت این استانداردها الزامی است.

 

استانداردهای ایران الیاف شیشه

در ایران نیز الیاف شیشه تحت استانداردها و ضوابط ملی تولید و کنترل می‌شوند که مهمترین آنها عبارتند از :

• استاندارد ملی ایران شماره 12961 - ویژگی‌ها و روش‌های آزمون الیاف شیشه برای بتن
• استاندارد ملی ایران شماره 1165 - الیاف شیشه برای تقویت پلاستیک‌ها
• استاندارد ملی ایران شماره 10457 - الیاف شیشه برای مصارف صنعتی
• استاندارد ملی ایران شماره 2695 - روش آزمون خواص فیزیکی الیاف شیشه
• استاندارد ملی ایران شماره 8203 - الیاف شیشه برای مصارف نساجی

همچنین سازمان ملی استاندارد ایران استانداردهایی را برای روش‌های نمونه‌برداری و آزمون الیاف شیشه تدوین کرده است ؛ تولیدکنندگان و تأمین‌کنندگان الیاف شیشه در ایران موظف به رعایت این استانداردهای ملی هستند.

 

نکات ایمنی استفاده از الیاف شیشه

در استفاده و کار با الیاف شیشه، رعایت نکات ایمنی زیر ضروری است :

• استفاده از ماسک، عینک و لباس محافظ برای جلوگیری از تماس مستقیم الیاف با پوست و چشم
• انجام کار در محیط‌های تهویه‌دار برای جلوگیری از استنشاق گرد و غبار الیاف
• جلوگیری از پراکنده شدن گرد و غبار الیاف در هوا
• شستشوی دست‌ها پس از کار با الیاف و قبل از صرف غذا
• جمع‌آوری و دفع صحیح پسماند و ضایعات الیاف
• انجام معاینات پزشکی دوره‌ای برای افراد شاغل در تولید و کار با الیاف شیشه
• آموزش کارکنان در خصوص خطرات احتمالی الیاف و روش‌های کنترل آن
• استقرار سیستم مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی در محیط کار با الیاف شیشه

 

نگهداری و انبار الیاف شیشه

برای انبار و نگهداری مناسب الیاف شیشه، نکات زیر پیشنهاد می‌شود:

• انبار الیاف شیشه در مکان‌های سرپوشیده و عایق‌بندی شده در برابر تابش مستقیم نور خورشید و باران
• جلوگیری از نفوذ رطوبت و نم به محل نگهداری الیاف شیشه
• قرار دادن الیاف روی پالت‌های چوبی بلند برای جلوگیری از تماس مستقیم با سطح زمین مرطوب
• پوشاندن الیاف شیشه با برگه‌های پلاستیکی یا پارچه‌های ضخیم برای محافظت در برابر گرد و غبار
• جلوگیری از تردد زیاد افراد و وسایل نقلیه در محل نگهداری الیاف
• رعایت فاصله کافی بین پالت‌های الیاف برای تهویه مناسب
• کنترل دوره‌ای الیاف انبار شده برای شناسایی به موقع آسیب‌دیدگی احتمالی
• رعایت نکات ایمنی و استفاده از تجهیزات حفاظت فردی هنگام جابجایی الیاف