فایبر گلاس |فایبرگلاس |طرز ساخت فايبر گلاس

فایبر گلاس و ساخت قطعات فایبر گلاس

فایبر گلاس (US) یا فایبر گلاس (UK) یک نوع معمول از پلاستیک تقویت شده فیبر با استفاده از فیبر شیشه ای است . الیاف ممکن است به صورت تصادفی مرتب شوند، به یک ورق (به نام مات رشته خرد شده)، یا بافته شده به یک پارچه مسطح شوند. ماتریس پلاستیکی ممکن است یک ماتریکس پلیمری ترموستات باشد که اغلب بر اساس پلیمرهای ترموستیک مانند اپوکسی ، رزین پلی استر و یا وینیلستر یا یک ترموپلاستیک است .

ارزان تر و انعطاف پذیر تر از فیبر کربن است، قوی تر از بسیاری از فلزات بر حسب وزن است، می تواند به صورت پیچیده شکل داده شود و در بسیاری از شرایط شیمیایی بی اثر است. برنامه های کاربردی شامل هواپیما، قایق، خودرو، حمام و محوطه، استخر شنا ، حمام گرم ، مخازن سپتیک ، مخازن آب ، سقف، لوله، روکش فلزی، ارتوپدی کست ، تخته موج سواری ، و پوست درب خارجی. پوششهای فایبر گلاس نیز به طور گسترده ای در صنعت آبرسانی برای کمک به کنترل بوها استفاده می شود. [1]

سایر نامهای رایج برای فایبر گلاس عبارتند از پلاستیک تقویت شده شیشه ( GRP[2]پلاستیکی تقویت شده شیشه ای ( GFRP ) [3] یا GFK (از آلمانی : Glasfaserverstärkter Kunststoff ). از آنجا که فیبر شیشه ای خود گاهی اوقات به عنوان “فایبر گلاس” نامیده می شود، کامپوزیت نیز “پلاستیک تقویت شده فایبرگلاس” نامیده می شود. این مقاله، کنوانسیون را تصویب می کند که “فایبر گلاس” به کامپوزیت تقویت شده با فیبر کامل شیشه اشاره می کند، نه فقط به فیبر شیشه ای داخل آن.

فهرست

تاریخ

الیاف شیشه ای برای قرن ها تولید شده اند، اما اولین اختراع به هرمان هامفسفره (1814-1845)، مخترع پروس در سال 1880 در ایالات متحده اعطا شد. [4][5]

تولید انبوه رشته های شیشه ای به طور تصادفی در سال 1932 کشف شد، هنگامی که Games Slayter ، یک محقق در Owens-Illinois ، یک جت هوای فشرده را در یک جریان شیشه ای مذاب و یک فیبر تولید کرد. یک اختراع برای این روش تولید پشم شیشه برای اولین بار در سال 1933 مورد استفاده قرار گرفت. [6] اوون با شرکت کورنینگ در سال 1935 پیوست و این روش توسط Owens کورنینگ برای تولید “Fiberglas” (با spelled با “s”) ثبت شده بود. در سال 1936، فایبرلاگز یک پشم شیشه ای بود که الیاف آن مقدار زیادی از گاز را جذب می کردند و به عنوان یک عایق، مخصوصا در دماهای بالا، مفید بودند.

یک رزین مناسب برای ترکیب فایبرگلاس با پلاستیک برای تولید مواد کامپوزیتی در سال 1936 توسط du Pont توسعه یافت. اولین اجداد رزین های پلی استر مدرن رزین سیانامید 1942 است. سیستم های پراکسید کربن در آن زمان مورد استفاده قرار گرفت. [7] با ترکیبی از فایبرگلاس و رزین، محتوای گاز از مواد توسط پلاستیک جایگزین شد. این خواص عایق را به مقادیر معمول پلاستیک کاهش داد، اما در حال حاضر برای اولین بار کامپوزیت به عنوان یک ساختار و مصالح ساختمانی قدرت زیادی به خود گرفت. مسلما بسیاری از کامپوزیتهای فایبرگلاس همچنان “فایبر گلاس” (به عنوان نام عمومی) نامگذاری شده و نام آن نیز برای محصول پلاستیکی با ضخامت کم حاوی گاز به جای پلاستیک استفاده شده است.

Ray Greene از Owens کورنینگ با تولید اولین قایق کامپوزیت در سال 1937 اعتبار داده شده است، اما به دلیل ماهیت شکننده استفاده از پلاستیک، در آن زمان بیشتر ادامه نیافت. در سال 1939 گزارش شده است که روسیه یک قایق مسافربری از مواد پلاستیکی ساخته است و ایالات متحده یک بدنه و بال یک هواپیما است. [8] اولین خودرویی که دارای فیبر شیشه ای بود، یک نمونه اولیه از اسکاب استات اسنک 1946 بود، اما این مدل وارد تولید نشد. [9]

فیبر

تقویت شیشه ای مورد استفاده برای فایبر گلاس در فرم های مختلف فیزیکی، میکروسپارس، خرد شده و یا بافته شده عرضه می شود.

برخلاف الیاف شیشه ای که برای عایق سازی مورد استفاده قرار می گیرند، برای ساخت نهایی قوی باید سطوح فیبر باید تقریبا بدون نقص باشد، زیرا این اجازه می دهد که الیاف به مقاومت در برابر کشش gigapascal برسند. اگر یک قطعه شیشه ای از شیشه بدون نقص بود، به همان اندازه قوی به عنوان فیبر شیشه ای خواهد بود؛ با این حال، معمولا تولید و نگهداری مواد فله در یک حالت بدون نقص در خارج از شرایط آزمایشگاهی غیرممکن است. [10]

تولید

فرايند توليد فايبرگلاس pultrusion ناميده مي شود. فرایند تولید برای فیبرهای شیشه ای مناسب برای تقویت با استفاده از کوره های بزرگ، به تدریج ذرات سیلیس ، ماسه سنگ ، سنگ آهک ، کائولن ، فلورسپار ، کلمنیت ، دولومیت و دیگر مواد معدنی به صورت مایع تشکیل می دهند. سپس آن را از طریق بوشینگ، که بسته ای از سوراخ های بسیار کوچک است (معمولا 5 تا 25 میکرومتر قطر برای E-Glass، 9 میکرومتر برای S-Glass)، اکسترود شده است. [11]

سپس این رشته ها با یک محلول شیمیایی (پوشش داده شده) اندازه می گیرند . رشته های فردی در حال حاضر به تعداد زیادی به همراه دارد تا یک رفع شود. قطر رشته ها و تعداد رشته ها در رینگ، وزن آن را تعیین می کند، معمولا در یک سیستم اندازه گیری بیان می شود:

  • عملکرد ، و یا متری در هر پوند (تعداد متری فیبر در یک پوند مواد، در نتیجه تعداد کمتر به معنی سنگ ریزه شدن). نمونه هایی از عملکرد های استاندارد 225 ردیف، 450 ردیف، 675 ردیف است.
  • تگزاس ، یا گرم در کیلومتر (چند گرمی 1 کیلومتر چرخش وزن، از کار افتاده است، در نتیجه تعداد کوچکتر به معنای راندگی سبک تر است). نمونه هایی از استاندارد استاندارد عبارتند از 750tex، 1100tex، 2200tex.

سپس این رونوشت ها به طور مستقیم در یک برنامه کامپوزیتی مانند پودرزون ، سیم پیچ رشته (لوله)، رینگ تفنگ استفاده می شود (جایی که یک تفنگ اتوماتیک شیشه را به طول کوتاه تقسیم می کند و آن را به یک جت رزین می اندازد و روی سطح قالب قرار می گیرد ) یا در یک مرحله واسطه، برای ساخت پارچه هایی از قبیل رول خرد شده (CSM) (ساخته شده از طول های برش کوچک برش کوچک فیبر که همه با هم مرتبط شده اند)، پارچه های بافته شده، پارچه های بافت یا پارچه های یک طرفه.

اصلاح رشته خرد شده

ماسه ریز خرد شده یا CSM یک شکل از تقویت مورد استفاده در فایبرگلاس است. این شامل الیاف شیشه ای است که به صورت تصادفی در کنار هم قرار گرفته و با یک اتصال دهنده نگهداری می شود.

به طور معمول با استفاده از تکنیک دست کشیدن دستکاری می شود، جایی که ورق های مواد روی یک قالب قرار داده شده و با رزین برداشته می شوند. از آنجا که اتصال دهنده در رزین حل می شود، ماده به راحتی در صورت خیس شدن به اشکال مختلف متصل می شود. پس از درمان رزین، محصول سخت شده را می توان از قالب گرفته و به پایان رسید.

با استفاده از گچ خرد شده، فایبرگلاس با خواص مواد درون هواپیما می شود.

اندازه گیری

یک پوشش یا پرایمر به رووینگ اعمال می شود:

  • کمک به محافظت از فیبرهای شیشه ای برای پردازش و دستکاری.
  • اطمینان از اتصال مناسب به ماتریس رزین، بنابراین اجازه می دهد برای انتقال بار برش از الیاف شیشه به پلاستیک thermoset. بدون این پیوند، الیاف می توانند در ماتریس لغزش کنند، و باعث شکست محلی می شود. [12]

خواص

فیبر ساختاری فردی هر دو سخت و قوی در تنش و فشرده سازی است که در امتداد محور آن است. اگر چه ممکن است فرض بر این باشد که فیبر در فشرده سازی ضعیف است، اما در واقع تنها نسبت طولی فیبر فیبر است که این امر به نظر می رسد؛ به عنوان مثال، فیبر معمولی طولانی و باریک است، به طوری که دست و پنجه نرم کند. [10] از سوی دیگر، فیبر شیشه ای در برش ضعیف است – یعنی در محور آن. بنابراین، اگر مجموعه ای از الیاف را می توان دائمی در یک جهت ترجیح داده شده در داخل یک ماده قرار داد، و اگر آنها را می توان از فشرده شدن در برابر فشرده سازی جلوگیری کرد، ماده در این جهت به طور قاطع قوی خواهد بود.

علاوه بر این، با قرار دادن چندین لایه فیبر در بالای یکدیگر، با هر لایه گرا در جهات مختلف ترجیح داده شده، سختی و قدرت کلی مواد می تواند به طور موثر کنترل شود. در فایبرگلاس، ماتریس پلاستیکی است که به طور دائم فیبرهای ساختمانی را به جهت طراحی شده توسط طراح محدود می کند. با رشته خرد شده رشته، این جهت گیری اساسا یک کل یک بعدی دو بعدی است؛ با پارچه های بافته شده و یا لایه های دو طرفه، جهت گیری سختی و مقاومت می تواند دقیق تر در داخل هواپیما کنترل شود.

جزء فایبر گلاس معمولا از ساختار نازک “پوسته” است، که گاهی اوقات از داخل فوم ساختاری پر می شود، همانطور که در مورد تخته های سفارشی. جزء می تواند تقریبا به صورت دلخواه باشد، تنها محدود به پیچیدگی و تحمل قالب مورد استفاده برای تولید پوسته است.

عملکرد مکانیکی مواد به شدت به عملکرد ترکیبی رزین (ماتریس AKA) و الیاف متکی است. به عنوان مثال، در شرایط شدید دمای (بیش از 180 درجه سانتیگراد) جزء رزین کامپوزیت ممکن است بخشی از عملکرد خود را از دست دادن باند از رزین و فیبر از دست بدهد. [13] با این وجود، GFRPs می تواند پس از تجربه درجه حرارت بالا (200 درجه سانتیگراد) ثابت مانده باقی مانده قابل توجهی را نشان می دهد. [14]

انواع فیبر شیشه ای استفاده شده

ترکیب: شایعترین انواع فیبر شیشه ای مورد استفاده در فایبرگلاس E-glass است که شیشه آلومینو بوروسیلیکات با اکسید های قلیایی کمتر از 1٪ w / w است که عمدتا برای پلاستیک های تقویت شده شیشه استفاده می شود. دیگر انواع شیشه ای استفاده می شود A-glass (شیشه ای آهکی-لیمو با اکسید بور یا بدون آن)، E-CR-glass ( E lectrical / C hemical R ؛ سیلیکات آلومینو آهک با کمتر از 1٪ w / w قلیایی اکسید با مقاومت بالا اسیدی)، C-glass (شیشه شیشه قلیایی با میزان بالای اکسید بور، برای الیاف شیشه ای و عایق) استفاده می شود، D-glass (شیشه بورسیلیکات، به دلیل کمترین عنصر الکتریکی د )، R-glass (شیشه آلومینو سیلیکات بدون MgO و CaO با نیازهای مکانیکی بالا به عنوان R einforcement) و S-glass ( شیشه آلومینو سیلیکات بدون CaO با محتوای MgO بالا با استحکام کششی بالا). [15]

نامگذاری و استفاده: سیلیکات خالص (دی اکسید سیلیکون)، هنگامی که به عنوان یک کوارتز فروخته شده به شیشه ای بدون نقطه ذوب واقعی درست شده، می تواند به عنوان یک فیبر شیشه ای برای فایبرگلاس استفاده شود، اما دارای نقصی است که باید در دمای بسیار بالا کار کرد. به منظور کاهش دمای کاری لازم، مواد دیگر به عنوان “مواد شارژ” معرفی می شوند (به عنوان مثال، اجزای برای کاهش نقطه ذوب). شیشه ای معمولی (“A” برای “قلیایی آهک”) یا شیشه ای از آهک نوشابه، خرد شده و آماده برای جبران شدن، به عنوان شیشه شیشه ای به اصطلاح، اولین نوع شیشه ای است که برای فایبرگلاس استفاده می شود. E-glass (“E” به دلیل برنامه الکتریکی اولیه)، قلیایی است و اولین فرمول شیشه ای است که برای تشکیل رشته های مداوم استفاده می شود. این در حال حاضر بیشترین تولید فایبر گلاس در جهان را تشکیل می دهد و همچنین بزرگترین مصرف کننده مواد معدنی بور در سطح جهان است. این حساس به حمله یون کلرید است و انتخاب مناسب برای برنامه های دریایی است. هنگامی که استحکام کششی (مدول بالا) مهم است، S-glass (“S” برای “سفت”) استفاده می شود و بنابراین یک ساختمان مهم و کامپوزیت اپوکسی هواپیما (R-glass نامیده می شود، “R” برای “تقویت” در اروپا) C-glass (“C” برای “مقاومت شیمیایی”) و T-glass (“T” برای “عایق حرارتی” – نوع آمریکای شمالی C-glass) مقاوم در برابر حمله شیمیایی است؛ هر دو در مصارف عایق بندی فایبرگلاس های تحت فشار قرار می گیرند. [16]

جدول تعدادی از انواع فایبر گلاس معمولی

ماده وزن مخصوص استحکام کششی MPa (ksi) قدرت فشرده MPa (ksi)
رزین پلی استر (تقویت نشده) [17] 1.28 55 (7.98) 140 (20.3)
پلی استر و برش ورقه ورقه ورقه 30٪ E شیشه ای [17] 1.4 100 (14.5) 150 (21.8)
ورقه ورقه پلی استر و بافته شده 45٪ E-glass [17] 1.6 250 (36.3) 150 (21.8)
پارچه پلی استر و ساتن پارچه پارچه ورقه ورقه 55٪ E-glass [17] 1.7 300 (43.5) 250 (36.3)
پلیاستر و پی وی سی Rovings ورقه ورقه 70٪ E-glass [17] 1.9 800 (116) 350 (50.8)
کامپوزیت E-Glass اپوکسی [18] 1.99 1770 (257)
کامپوزیت اپوکسی S-Glass [18] 1.95 358 (342)

برنامه های کاربردی

کریستات ساخته شده از فایبرگلاس

فایبر گلاس یک ماده فوق العاده متنوع است که به دلیل وزن سبک، قدرت ذاتی، پایداری مقاوم در برابر آب و انواع بافت های سطحی است.

توسعه پلاستیک تقویت شده فیبر برای استفاده تجاری در دهه 1930 به طور گسترده مورد تحقیق قرار گرفت. این به ویژه صنعت صنعت حمل و نقل هوایی بود. یک وسیله تولید انبوه رشته های شیشه ای به طور تصادفی در سال 1932 کشف شد زمانی که یک محقق در اوونز ایلینوی، یک جت هوا فشرده را در یک جریان شیشه ای مذاب و الیاف تولید کرد. پس از اوونز با شرکت کورنینگ در سال 1935 ادغام شد، اوون کورنینگ این روش را برای تولید “Fiberglas” (one “s”) ثبت شده خود اصلاح کرد. یک رزین مناسب برای ترکیب فایبرلاس با یک پلاستیک در سال 1936 توسط دو پنت ساخته شد. اولین اجداد رزین های پلی استر مدرن Cyanamid از سال 1942 است. سیستم های پراکسید کربن در آن زمان مورد استفاده قرار گرفت.

در طول جنگ جهانی دوم، فایبرگلاس به عنوان جایگزینی برای تخته سه لا مورد استفاده در رادوم های هواپیما (فایبرگلاس شفاف به مایکروویو ها ) توسعه یافت. اولین برنامه کاربردی غیرنظامی آن برای ساخت قایق ها و بدن های ورزشی بود که در دهه 1950 پذیرفته شد. استفاده از آن به بخش های خودرو و تجهیزات ورزشی گسترش یافته است. در تولید برخی از محصولات مانند هواپیما، فیبر کربن به جای فایبرگلاس استفاده می شود که از نظر حجم و وزن قوی تر است.

تکنیک های پیشرفته تولید مانند pre-pregs و rovings فیبر ، برنامه های کاربردی فایبرگلاس را گسترش می دهند و توان مقاومت کششی را با پلاستیک تقویت شده با فیبر فراهم می کنند.

فایبر گلاس نیز در صنایع مخابراتی برای پوشش آنتن ها به علت نفوذ پذیری RF و ویژگی های کم شدن سیگنال آن استفاده می شود. همچنین ممکن است برای مخفی کردن سایر تجهیزات که در آن نفوذ پذیری سیگنال مورد نیاز است، مانند کابینت های تجهیزات و سازه های حمایت از فولاد ، به علت سهولت که می توان آن را قالب بندی کرده و برای ترکیب با ساختارها و سطوح موجود، پنهان کرد. استفاده های دیگر شامل عایق الکتریکی ورق و قطعات ساختاری که معمولا در محصولات صنعت برق یافت می شود.

از آنجا که سبک وزن و دوام فایبر گلاس است، اغلب در تجهیزات حفاظتی مانند کلاه ایمنی استفاده می شود. بسیاری از ورزش ها ابزار محافظتی فایبر گلاس را استفاده می کنند، مانند ماسک های دروازهبان و گیرنده.

مخازن

چند تانک فایبرگلاس بزرگ در یک فرودگاه

مخازن ذخیره سازی می تواند از فایبرگلاس ساخته شده با ظرفیت تا حدود 300 تن . مخازن کوچکتر را می توان با گودال ریختنی خرد شده بر روی یک مخزن داخلی گرماسنجی که در طول ساخت و ساز به عنوان پیش قالب عمل می کند، ساخته شده است. مخازن قابل اطمینان بسیار قابل اطمینان با استفاده از فیبر بافته شده یا فیبر زرد ساخته شده اند، با جهت گیری فیبر در زوایای راست به استرس هوپ تحمیل شده در دیوار جانبی توسط محتویات. چنین تانک ها برای ذخیره سازی مواد شیمیایی استفاده می شود، زیرا پوشش پلاستیکی (اغلب پلی پروپیلن ) به طیف وسیعی از مواد شیمیایی خورنده مقاوم است. فایبر گلاس نیز برای مخازن سپتیک استفاده می شود.

ساختمان خانه

خانه گنبد فایبر گلاس در دیویس، کالیفرنیا

پلاستیک های تقویت شده شیشه ای نیز برای تولید اجزای ساختمانی خانه مانند لمینیت سقف، اطراف درب، سایبان های بیش از حد درب، سایبان های پنجره و پنجره های رومیزی، دودکش ها، سیستم های مقابله ای و سر با سنگ های قیمتی و آستانه استفاده می شود. مواد سبک وزن و راحتی دستکاری در مقایسه با چوب یا فلز، امکان نصب سریعتر را فراهم می کند. پانل آجر فایبر گلاس تولید شده توسط ماسک می تواند در ساخت مسکن کامپوزیت استفاده شود و می تواند شامل عایق سازی برای کاهش تلفات گرما باشد.

سیستم های بالابر مصنوعی نفت و گاز

در برنامه های کاربردی پمپاژ، میله های فایبر گلاس اغلب برای استحکام کششی بالا به نسبت وزن استفاده می شود. میله های فایبرگلاس مزیت را نسبت به میله های فولادی ارائه می دهند؛ زیرا آنها به طور انعطاف پذیری ( مدول یانگ پایین تر) کشش بیشتری نسبت به فولاد را برای یک وزن مشخص دارند، به این معنی که بیشتر روغن ها را از مخزن هیدروکربن به سطح با هر ضربه می توان حذف کرد، واحد.

با این حال، میله های فایبر گلاس باید در تنش نگه داشته شوند، به عنوان آنها اغلب در صورت قرار دادن در حتی مقدار کمی از فشرده سازی. استحکام میله های میله در یک مایع این گرایش را تقویت می کند.

لوله

لوله GRP و GRE در انواع مختلفی از سیستم های بالا و زیر زمین، از جمله موارد زیر استفاده می شود:

  • نمک زدایی
  • تصفیه آب
  • شبکه های توزیع آب
  • گیاهان فرآوری شیمیایی
  • آب مورد استفاده برای آتش سوزی
  • آب گرم و سرد
  • آب آشامیدنی
  • فاضلاب / فاضلاب، زباله شهری
  • گاز مایع شده

نمونه هایی از فایبر گلاس استفاده از

توضیحات

ماموریت ما در nader cabin این است که به بالاتر و فراتر از نیازهای مشتریانمان برسیم. ما صادقانه زندگی می کنیم که صادقانه زندگی می کنیم، و ما هر مشتری را مانند یک خانواده می شناسیم. ما با بهترین ابزار و قطعات کابین عقب وانت در کشور کار می کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که ساخت و ساز ما چیزی کم از کمال نیست. شما می توانید بر روی ما حساب کنید تا کار درست انجام شود.