در این برگه قصد داریم به معرفی فایبر گلاس و ورق فایبر گلاس بپردازیم و ویژگی‌های آن را بررسی کنیم. پس با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
1- فایبر گلاس و تاریخچه آن
2- انواع و اشکال فایبرگلاس
3- خواص فایبرگلاس
4- کاربرد فایبرگلاس در صنایع مختلف
5- ورق فایبرگلاس
1- فایبر گلاس و تاریخچه آن
فایبرگلاس نوعی پلاستیک تقویت شده با الیاف است که در آن فیبر شیشه پلاستیک تقویت شده است. شاید به همین دلیل است که فایبرگلاس به عنوان پلاستیک تقویت شده با شیشه یا پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه نیز شناخته‌می‌شود.
الیاف شیشه معمولاً به صورت یک ورق صاف می شود، و به طور تصادفی مرتب می شود یا به صورت پارچه بافته می شود. با توجه به کاربرد فایبرگلاس، الیاف شیشه را می توان از انواع مختلف شیشه ساخت. فایبرگلاس سبک، قوی است و کمتر دچار شکنندگی می شود. بهترین بخش فایبرگلاس توانایی آن در قالب گیری به اشکال مختلف و پیچیده است. همین ویژگی تا حد زیادی توضیح می دهد که چرا فایبرگلاس به طور گسترده در در ساخت و ساز، مهندسی عمران، محصولات تجاری و مسکونی، هواپیما، سقف و تجهیزات ورزشی استفاده می شود.
قرن 18
در پایان قرن هجدهم، الیاف شیشه توسط دانشمند فرانسوی رنه فرشو دو رئومور کشف شد. پس از مدتی یک دمنده شیشه ای آلمانی به ثبت رسید که با بافتن الیاف ابریشم در یک جهت و الیاف شیشه در سمت دیگر، یک تکه پارچه می‌بافت.
در سال 1893، در نمایشگاه جهانی شیکاگو، ادوارد دی لیبی – از شرکت لیبی گلس – لباسی را که از آن پارچه ساخته شده‌بود، به نمایش گذاشت. این لباس فقط برای اهداف نمایشی تهیه شده‌بود، و بگونه ای بود که هنگام تا شدن می‌شکست و وزن آن به 13.5 پوند می‌رسید. هرچند الیاف های شیشه در آن زمان کاملاً انعطاف پذیر نبودند، اما پتانسیل خوبی برای تعدادی از کاربردها داشتند. در آن زمان هیچ راهی برای تولید انبوه این الیاف شیشه وجود نداشت.
خوشبختانه در دهه 1930، شرکت شیشه ای Owens-Illinois مستقر در ایلینویز فرآیندی را برای تولید فیلترهای هوای ساخته‌شده از الیاف شیشه برای تجهیزات تهویه کشف کرد. این فیلترهای هوا نسبت به مواد پنبه ای که برای همین منظور استفاده می‌شد، کارآمدتر بودند.
علاوه براین، این فیلترهای هوای فیبر شیشه ای ارزان قیمت بودند که در صورت گرفتگی می توانستند دور انداخته شوند. Owens-Illinois برای چندین دهه با استفاده گسترده از تهویه مطبوع، فروشنده ثابت این فیلترهای هوا بود.
2- انواع و اشکال فایبرگلاس
فایبرگلاس مانند شیشه معمولی رفتار می‌کند؛ بدین ترتیب که:
- رطوبت را جذب نمی‌کند.
- دچار کپک زدگی نمی‌شود.
- نارسانا است.
- زنگ نمی‌زند، منقبض و منبسط نمی‌شود و نمی‌سوزد.
بسته به مواد خام مورد استفاده و نسبت آنها برای ساخت فایبرگلاس، فایبر گلاس را می‌توان به انواع عمده زیر طبقه بندی کرد:
این نوع گلاس، با عنوان شیشه قلیایی نیز شناخته می شود و در برابر مواد شیمیایی مقاوم است. به دلیل ترکیب الیاف شیشه A، نزدیک به شیشه پنجره است. در برخی از نقاط جهان از آن برای ساخت تجهیزات فرآیندی استفاده می شود.
گلاس C مقاومت بسیار خوبی در برابر ضربه های شیمیایی دارد. از این رو، به آن شیشه شیمیایی نیز می گویند.
به E-glass شیشه الکتریکی می گویند و عایق بسیار خوبی برای الکتریسیته است.
این شیشه در برابر مواد قلیایی مقاوم است.
این نوع گلاس با عنوان شیشه ساختاری شناخته می شود و به دلیل خواص مکانیکی اش شناخته شده است.
فایبرگلاس به اشکال مختلف برای کاربردهای مختلف تولید می‌شود که عمده‌ترین آنها عبارتند از:
نوار فایبرگلاس:
نوارهای فایبرگلاس از نخ‌های الیاف شیشه تشکیل‌شده‌اند و به دلیل خاصیت عایق حرارتی خود شناخته‌شده‌اند. این شکل از فایبرگلاس کاربردهای گسترده‌ای در ظروف بسته بندی، خطوط لوله داغ و موارد مشابه دارد.
پارچه فایبرگلاس:
پارچه فایبر گلاس صاف است و در انواع مختلفی مانند نخ‌های الیاف شیشه و نخ‌های فیلامنت شیشه‌ای موجود است. به طور گسترده‌ای به عنوان سپر حرارتی، در پرده‌های آتش و غیره استفاده می‌شود.
طناب فایبرگلاس:
طناب‌ها از نخ‌های الیاف شیشه بافته‌می‌شوند و برای اهداف بسته‌بندی استفاده‌می شوند.
3- خواص فایبرگلاس
استحکام کششی بالا: فایبر گلاس‌ها در رسیدن به نقطه کمانش مانند فولاد قوی هستند. آنها یکپارچگی خود را حفظ می‌کنند و هنگام استفاده در محیط‌های خشن دچار خوردگی نمی‌شوند.
در مطالعه ای بر روی میلگرد FRP مورد استفاده در ساخت و ساز برای کاهش پل‌های حرارتی، میلگرد فایبر گلاس باربر در مقایسه با فولاد دارای استحکام کششی طولی بالاتر و مدول الاستیسیته و چگالی کمتری بود (550 مگاپاسکال و 200 گیگا پاسکال برای فولاد در مقایسه با 1000 مگاپاسکال و 50 گیگا پاسکال برای میلگرد فایبرگلاس).
ویژگی‌های الکتریکی: فایبرگلاس حتی در ضخامت کم عایق الکتریکی خوبی است.
غیر قابل احتراق: از آنجایی که فایبرگلاس یک ماده معدنی است، به طور طبیعی غیر قابل احتراق است. همچنین، شعله را تکثیر و پشتیبانی نمی‌کند و هنگام قرار گرفتن در معرض گرما، دود یا محصولات سمی، منتشر نمی‌کند.
پایداری ابعادی: فایبرگلاس تاب، خم یا اعوجاج ندارد و به تغییرات دما و رطوبت سنجی حساس نیست. چراکه، ضریب انبساط خطی پایینی دارد.
سازگاری با ماتریس‌های آلی: فایبرگلاس می‌تواند اندازه های مختلفی داشته باشد و توانایی ترکیب با بسیاری از رزین های مصنوعی و ماتریس‌های معدنی خاصی مانند سیمان را دارد.
عدم پوسیدگی: فایبرگلاس پوسیده نمی‌شود و تحت تأثیر جوندگان و حشرات قرار نمی‌گیرد.
هدایت حرارتی: فایبرگلاس رسانایی حرارتی پایینی دارد و در صنعت ساختمان بسیار مفید است.
نفوذپذیری دی الکتریک: این خاصیت فایبرگلاس آن را برای پنجره های الکترومغناطیسی مناسب می‌کند.
4- کاربرد فایبرگلاس در صنایع مختلف
مواد با عایق دمای بالا، می توانند یک مانع حرارتی موثر برای واشرهای صنعتی ایجاد کنند. از آنجایی که فایبرگلاس دارای ویژگی هایی نظیر مقاومت، ایمنی و عایق حرارتی بالا است، از جمله موادی است که به طور گسترده در واشرهای صنعتی استفاده می شود.
این مواد نه تنها عایق بهتری ارائه می دهند، بلکه به محافظت از ماشین آلات، صرفه جویی در انرژی و اطمینان از ایمنی نیروی کار کمک می کنند. شاید به همین دلیل است که فایبرگلاس به طور گسترده در صنایعی که در ادامه نام برده شده است، استفاده می شود:
صنعت نوشیدنی:
پنل فایبرگلاس در بسیاری از بخش ها مانند خطوط بطری استفاده می شود.
صنایع شیمیایی:
در این صنعت از توری فایبر گلاس برای ویژگی ایمنی ضد لغزش سطح شن جاسازی شده و ویژگی مقاوم شیمیایی ترکیبات مختلف رزین استفاده می شود. مواد شیمیایی مورد استفاده با رزین ها مطابقت دارند.
برج های خنک کننده:
از آنجایی که برج های خنک کننده همیشه مرطوب هستند، باید از زنگ زدگی، خوردگی و سایر مسائل ایمنی محافظت شوند. به دلیل خواص عالی فایبرگلاس، در این برج ها از آن به عنوان غربالگری برای دور نگه داشتن افراد و حیوانات از مناطق خطر استفاده می شود.
فرآوری مواد غذایی:
در کارخانه های فرآوری گوشت مرغ و گاو از پنل فایبرگلاس برای مقاومت در برابر لغزش و برای نگه داشتن خونی که خورنده است استفاده می شود. بیشتر بخش های فرآوری مواد غذایی از فایبرگلاس استفاده می کنند.
هوافضا:
فایبرگلاس برای تولید قطعات برای صنایع هوافضای نظامی و غیرنظامی از جمله تجهیزات آزمایشی، کانال کشی، محفظه ها و غیره استفاده می شود.
صنعت خمیر و کاغذ:
خاصیت فایبرگلاس که آن را در برابر خوردگی شیمیایی مقاوم می کند در کارخانه های خمیر و سفید کننده مفید است. اخیراً فایبرگلاس به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و خاصیت ضد لغزش در بسیاری از حوزه ها مورد استفاده قرار می گیرد.
ساخت:
پنل فایبرگلاس دارای یک سطح سنگ ریزه تعبیه شده برای مقاومت در برابر لغزش در مناطق مرطوب یا در مکان هایی که مایعات یا روغن های هیدرولیک وجود دارد، است.
فلزات و معادن:
از فایبرگلاس برای ساخت توری مخصوصاً در مناطقی که در معرض خوردگی شیمیایی هستند، استفاده می شود.
تولید برق:
بسیاری از مناطق صنعت تولید برق مانند مزارع مخازن، اسکرابرها و سایر موارد از فایبرگلاس استفاده می کنند. دلیل این امر خاصیت نارسانایی فایبرگلاس است.
صنعت خودرو:
فایبرگلاس به طور گسترده در صنعت خودرو استفاده می شود. تقریباً هر خودرویی دارای قطعات فایبرگلاس و کیت بدنه است.
فواره ها و آکواریوم ها:
از فایبرگلاس برای حمایت از سنگ ها برای کمک به گردش و فیلتر کردن استفاده می شود. در جاهایی که فواره های عمومی بزرگ وجود دارد، از توری فایبر گلاس برای محافظت از هدرهای اسپری و چراغ ها در برابر آسیب استفاده می شود. این همچنین به جلوگیری از غرق شدن افراد در فواره ها کمک می کند.
اسکله ها:
اسکله ها در اثر آب شور دریا خورده، زنگ زده و آسیب می بینند. بنابراین، در اینجا از فایبرگلاس برای محافظت از این آسیب ها استفاده می شود.
5- ورق فایبرگلاس
ورق فایبرگلاس یکی از محصولات فایبر گلاس است که در انواع و اشکال مختلفی، متناسب با کاربرد ساخته می شود. از این رو، علاوه بر تفاوتی که در مواد بکار رفته و ویژگی هایی نظیر مقاومت دارند، به لحاظ ظاهری نیز در رنگ ها و طرح های مختلف موجود هستند.
به صورت کلی می توان 3 دسته برای فایبرگلاس‌ها در نظر گرفت:
فایبر گلاس پلی استر نوعی ماده کامپوزیتی است که از ترکیب الیاف شیشه ای و رزین پلی استر تشکیل شده‌است. این نوع فایبر گلاس، مقاومت این نوع ورق نسبتا کم است. از این رو، در صنایع پرخطر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
فایبرگلاس وینیل استر نوع دیگری از فایبر گلاس است که در آن رزین وینیل استر به عنوان ماده‌ی پایه استفاده‌می‌شود. اگرچه، مقاومت فایبرگلاس وینیل استر نسبت به فایبر گلاس پلی استر بیشتر است، اما توان بالایی ندارد. به همین دلیل، نمی توان از آن در تمامی صنایع استفاده کرد.
فایبر گلاس اپوکسی نوعی ماده کامپوزیت است که از ترکیب الیاف شیشه‌ای و رزین اپوکسی تشکیل شده‌است. این نوع فایبر گلاس، دارای مقاومت بسیار بالا در برابر ضربه، حرارت، رطوبت و شعله است و به همین دلیل در صنایع ساختمانی ، خودرو سازی، هوافضا، نظامی و صنایع دریایی استفاده می‌شود. فایبر گلاس اپوکسی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و اثرات زیست محیطی نیز در صنایع شیمیایی، پالایشگاهی و نفت و گاز استفاده می‌شود و به عنوان رایج‌ترین ورق در صنعت شناخته‌می‌شود.
اشکال ورق فایبرگلاس
از جمله مدل‌های فایبر گلاس نیز می توان به موج سینوسی، موج ریز، موج ایرانیت، موج ذوزنقه، ضخیم، تخت اشاره کرد. ورق موج دار برای سقف (مانند شیروانی) مکان‌هایی به دفع کنترل شده آب باران و شکست تابش نور احتیاج دارند، مناسب است. ورق‌های فایبرگلاس موج دار علاوه بر زیبایی ظاهری، نسبت به سایر انواع از مقاومت بیشتری برخوردار هستند.
ورق‌های فایبرگلاس ضخیم، همانطور که از نامش مشخص است قطر بیشتری دارد و از این رو، در برابر ضربه و خوردگی مقاوم تر است. ورق فایبرگلاس تخت یکی از انواع پرمصرف است که در ضخامت‌ها، اندازه‌ها و رنگ‌های مختلف تولید می‌شود.
مواد اولیه و الیاف تقویتی که در تولید ورق فایبرگلاس استفاده‌می‌شود، نقش اساسی در میزان استحکام و کیفیت آن دارند.
ضخامت ورق فایبرگلاس
ورق‌های فایبر گلاس را می‌توان براساس تعداد لایه را نیز بصورت زیر تقسیم بندی کرد.
- ورق فایبرگلاس تک لایه برای پوشش دادن سطوح داخلی و خارجی ساختمان استفاده‌می‌شود. این نوع ورق در صنایع کوچکتر مانند مبلمان، اسباب بازی، و ابزار آلات خانگی استفاده‌می‌شود.
- ورق فایبرگلاس دو لایه به دلیل مقاومت بیشتر در برابر ضربه و حرارت، برای پوشش دادن سقف‌ها، دیوارها و بالکن‌ها استفاده‌می‌شود.
- و ورق فایبرگلاس سه لایه که به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر ضربه، حرارت و رطوبت، برای پوشش دادن سازه‌های بزرگ و پیچیده مانند پل‌ها، تونل‌ها، و سوله‌های صنعتی استفاده‌می‌شود.
کاربرد ورق فایبرگلاس
از جمله کاربردهای ورق فایبر گلاس می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نورگیر در سالن‌ها، سوله‌ها، منازل و …
- پوشش سقف و دیواره در گلخانه‌ها
- ساخت ایرانیت و ساندویچ پنل برای پوشش سقف، دیوار، پارکینگ و …
- ساخت قالب و قطعات صنایع خودروسازی، هواپیمایی و دریایی