شروع تولید الیاف شیشه برای اولین بار در سال 1935 در شهر نوارک ایالت اوهایو انقلابی در تقویت مواد کامپوزیتی بود به طوریکه تولید الیاف شیشه در سال 2000 به 6/2 میلیون تن در سال رسید. در سال 1942 کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف شیشه برای اولین بار در سازه های هوافضایی استفاده گردید. در اوایل دهه 1960 الیاف شیشه با مقاومت بالا، S-Glass، باعث بوجود امدن همکاری میان نیروهای هوایی ایالات متحده و شرکت اونز کورنینگ گردید. در سال 1968 الیاف نوظهور S-2 Glass کاربردهای تجاری بالایی پیدا کرد. الیاف شیشه با استحکام بالا الیافی هستند که ترکیبی از مقاومت در برابر دماهای بالا، پایداری، شفافیت و حالت ارتجاعی را دارا میباشند و در عین حال ازنظر قیمت، وزن و عملکرد قابل توجیه هستند. سودمندی الیاف شیشه با استحکام بالا از نظر خواص فیزیکی، مکانیکی، الکتریکی، حرارتی، صوتی، اپتیکی و تشعشعی سنجیده میشود.

1- معرفی

مصریان باستان با استفاده از گرما، بوسیله الیاف خشنی از شیشه نرم شده ظروف شیشه ای میساختند. در قرن 18 میلادی دانشمند فرانسوی، ریمور، ملاحظه کرد الیاف شیشه نرم قابلیت شکل پذیری برای تبدیل شدن به پارچه شیشه ای تابیده شده را دارد. الیاف شیشه اولین بار در مقدار قابل ملاحظه توسط شرکت اونز کورنینگ در دهه 1930 برای کاربردهای الکتریکی در دمای بالا تولید شد. مواد خام اولیه ازجمله سیلیکات، سودا، خاک رس، سنگ آهک، اسید بوریک، فلور اسپاریا اکسیدهای فلزی مختلف آمیخته شده تشکیل شیشه می دهند که آن را د رکوره ذوب کرده و در یک مسیر افقی به سمت تقسیم کننده جریان می یابد.

شیشه مذاب به سمت بوشینگ های از آلیاژ پلاتونیوم/ رادیوم جاری شده سپس از داخل بوشینگ های مجزا و اریفیس ها با قطر 03/2-76/0 میلیمتر می گذرد سپس برای جلوگیری از تشکیل کریستال به سرعت بوسیله هوا خنک شده و الیاف با قطر مطلوب 3 تا 35 میکرومتر بدست می آید. الیاف شیشه که برای مصارف و کاربردهای مختلف با آهار مناسب آهارزنی شده است بوسیله یک قرقره مکانیکی حداکثر با سرعت m/s 61 جمع می گردد. الیاف شیشه با استحکام بالا مانند S-2 Glass ترکیبی از آلومینو سیلیکات میباشند که در دمای بالا به صورت رشته های با قطر مطلوب 5 تا 24 میکرون درمی آیند. انواع مختلف دیگر از شیشه های سیلیکاتی برای تولید پارچه و صنعت کامپوزیت تولید میشوند. ترکیبات شیمیایی گوناگون که در زیر توضیح داده شده براساس استاندارد ASTM C 162 برای بدست آوردن ویژگی ها و خواص و کاربردهای مختلف ایجاد شده است.

-A- Glass شیشه های سودا- آهک- سیلیکات در جایی کاربرد دارند که مقاومت، ماندگاری و مقاومت الکتریکی خوب E- Glass موردنیاز نمی باشند.

-C- Glass شیشه های کلسیم- بروسیلیکات به علت پایداری شیمیایی در محیطهای خورنده اسیدی استفاده می گردند.

-D- Glass شیشه های بوروسیلیکات ثابت دی الکتریک پایین جهت کاربردهای الکتریکی استفاده می گردند.

-E- Glass شیشه های آلومینا-کلسیم- بوروسیلیکات با حدأکثر درصد وزنی قلیایی 2% برای مصارف عمومی مقاومت و مقاومت الکتریکی بالا مورد نیاز می باشد.

-ECR Glass شیشه های کلسیم-آلومینا سیلیکات با حداکثر درصد وزنی قلیایی 2% برای مصارفی که مقاومت، مقاومت الکتریکی و مقاومت د ربرابر خوردگی در محیط های اسیدی مطلوب میباشد.

-AR- Glass شیشه های قلیایی پایدار که از زیر کنیوم سیلیکات ساخته شده و در لایه های سیمانی در بتن کاربرد دارد.

-R- Glass شیشه های کلسیم- آلومینو سیلیکات که برای تقویت و افزایش مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی اسید کاربرد دارند.

- S-2 Glass شیشه های منیزیوم- آلومینو سیلیکات که در لایه های پارجه ای یا در تقویت سازه های کامپوزیتی کاربرد دارند که نیاز به استحکام بالا و پایداری در دماهای خیلی بالا و مقاومت در برابر اسید حس میشود.

2- ترکیبات شیمیایی الیاف شیشه

تفاوت ترکیبات شیمیایی در انواع شیشه ناشی از تفاوت در مواد خام اولیه یا در فرآیند فرم دهی یا در قیود محیطی در سایت تولید میباشد. این نوسانات شیمیایی تغییر قابل توجهی در خواص شیمیایی و فیزیکی انواع شیشه ایجاد نمی کند. کنترل سخت گیرانه باعث دستیابی به ترکیبات ثابت در تولید شیشه می گردد.

3- خواص الیاف شیشه

خواص الیاف شیشه ازجمله مقاومت کششی، مدول یانگ و ماندگاری شیمیایی مستقیماً از الیاف اندازه گیری میشود. خواص دیگر مانند ثابت دی الکتریک ضریب اتلاف مقاومت دی الکتریک، مقاومت حجم/ سطح و انبساط حرارتی از توده های انباشته نمونه آنیل شده به دست می آید. خواصی ازجمله چگالی و ضریب و ضریب شکست در هر دو حالت اندازه گیری می گردد

منبع:
http://www.polymerscience.mihanblog.com

مدیر سایت پنج‌شنبه 20 بهمن‌ماه سال 1390 ساعت 04:51 ب.ظ