الألياف الزجاجية: ما هي ، تكوينها ، تطبيقاتها

الألياف الزجاجية إنها مادة ليفية تتكون من خيوط رقيقة مرنة من الزجاج. يمكن أن تقدم العديد من التخفيضات والخصائص والتطبيقات. من بين الألياف الزجاجية الرئيسية الموجودة (والأكثر تداولًا) النوع E ، الذي يتميز بموصلية كهربائية منخفضة.

تحتوي الألياف الزجاجية على السيليكا كمكون رئيسي لها ، على الرغم من أنها تحمل العديد من الأكاسيد الأخرى في تركيبها ، والتي سيكون لها تأثير على التطبيق النهائي للألياف. يتم إنتاج ألياف النسيج من الزجاج المصهور وقد تم استغلالها منذ مصر القديمة. ومع ذلك ، فقد حدث ذروة استخدامه في القرن العشرين ، مع الاستخدام الواسع في صناعة النسيج وكتعزيز للبوليمرات.

اقرأ أيضا: بلاستيك البولي إيثيلين تيرفثالات - أحد أكثر البوليمرات الاصطناعية استخدامًا في العالم

ملخص عن الألياف الزجاجية

• الألياف الزجاجية مادة مصنوعة من خيوط زجاجية رفيعة ومرنة.
• تتم تسمية أنواع الألياف الزجاجية وفقًا لخصائصها.
• أكثر أنواع الألياف الزجاجية مبيعًا هو النوع E.
• المكون الرئيسي للألياف الزجاجية هو السيليكا ، SiO₂.
• يمكن استخدام الألياف الزجاجية في صناعة النسيج ، كعازل حراري وكتعزيز للبوليمرات.
• تم استخدام هذه المادة منذ مصر القديمة ، وبلغت ذروتها في القرن العشرين.

ما هي الألياف الزجاجية؟

الألياف الزجاجية إنها مادة مصنوعة من خيوط رقيقة مرنة من الزجاج. هناك عدة أنواع من الألياف الزجاجية ، والتي لها خصائص وقطاعات وتطبيقات مختلفة. المكون الرئيسي للألياف الزجاجية هو السيليكا ، SiO₂، على الرغم من أن العناصر الأخرى يمكن أن تكون مهمة جدًا أيضًا في تكوين الألياف الزجاجية الناتجة.

أنواع الألياف الزجاجية

يتم تسمية أنواع الألياف الزجاجية وفقًا لخصائصها المحددة:

• و (الكهرباء) – الموصلية الكهربائية المنخفضة;
• س (قوة) - مقاومة ميكانيكية كبيرة ؛
• دبليو (المواد الكيميائية) - مقاومة كيميائية كبيرة ؛
• م (وحدة) - مرونة عالية.
• أ (قلوي) – تركيبة معدنية عالية القلوية;
• د (عازل) - ثابت عازل منخفض ؛
• هواء (مقاومة القلويات) - مقاومة قلوية عالية.

يتم إنتاج معظم الألياف الزجاجية حاليًا ، حوالي 90٪ ، من النوع E.. يوجد أدناه جدول يحتوي على التركيب الكيميائي التقريبي للأنواع الرئيسية للألياف الزجاجية.

التركيب الكيميائي التقريبي للألياف الزجاجية (حسب الأنواع)
المقوم، مكون، جزء من	و	س	دبليو	م	أ	د	هواء
SiO2	52-56	60-65	65	53,5	71,8	72-75	58,3-60,6
ب2ا3	4-6	-	5	-	-	21-24	-
ال2ا3	12-15	23-35	4	-	1	0-1	0,2
كلب	21-23	0-9	14	13	8,8	0-1	-
MgO	0,4-4	6-11	3	9	3,8	0,5-0,6	-
ZnO	-	-	-	-	-	-	-
عم2	-	-	-	-	-	-	0-2,8
ZrO2	0,2-0,5	0-1	-	2,0	-	-	18,1-21,2
في2ا	0-1	0-0,1	8,5	-	13,6	0,4	13,0-14,1
ك2ا	0-0,2	-	-	-	0,6	0,4	0-2,8
يقرأ2ا	-	-	-	3,0	-	-	-
إيمان2ا3	0,2-0,5	0-0,1	0,3	0,5	0,5	0,3	-
F2	0,2-0,7	-	-	-	-	-	-

نرى أيضا: السيليكون - المكون الرئيسي للزجاج والسيراميك والسيليكون

ما هي الألياف الزجاجية المستخدمة؟

بالنسبة لتطبيقاتها ، الألياف الزجاجية يمكن استخدامها في مختلف المجالات الصناعية. يتمثل أحد تطبيقاته الرئيسية في إنتاج المواد المركبة ، حيث يتم استخدام الألياف الزجاجية. لتقوية البوليمرات.

نسيج الألياف الزجاجية.

تشير البيانات إلى أنه في عام 2017 ، تم إنتاج أكثر من مليون طن من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية في أوروبا ، حيث يتم إنتاجها عادةً مخصص للبناء والنقل. يمكن أن تتصرف الألياف الزجاجية مثل المواد المقاومة ، مثل الفولاذ ، بالإضافة إلى كونها خفيفة (كثافة في حدود 2.5 جرام.سم^-3) و لدي المقاومة للتآكل.

تلعب الألياف الزجاجية أيضًا دورًا مهمًا للترشيح والعزل (حراري أو صوتي). لا يرتبط الأداء الحراري للألياف الزجاجية فقط بالتوصيل الحراري المنخفض للزجاج ولكن أيضًا بالضعف كثافة المادة ، مما يسمح بحبس كتلة الهواء ، وبالتالي توفير خصائص العزل ، مع توفير الألياف لـ بناء.

العزل بصوف الألياف الزجاجية.

بالنسبة للترشيح ، تعد مساحة سطح الألياف وكذلك حجم المسافات بينها من العوامل المهمة. يمكن أن تؤدي طريقة تصنيع الألياف بالقطر الصحيح إلى تحسين جوانب الترشيح والعزل لهذه المادة.

كيف يتم الحصول على الألياف الزجاجية؟

انهم موجودين عمليتين المصادر الرئيسية لإنتاج الألياف الزجاجية. واحد منهم هو صناعة صوف الألياف الزجاجية.، تستخدم للعزل الحراري. في هذه العملية ، يتم تجفيف تيار من الزجاج المصهور في آلة دوارة تتكون من حاوية معدنية دائرية بها ثقوب في الجدار ، تدور بسرعة 2000-3000 دورة في الدقيقة ودرجة حرارة 900-1100 درجة مئوية.

يتم إيقاف التيارات الزجاجية التي تخرج من المحور بواسطة التيارات الهوائية عالية السرعة التي تحولها إلى ألياف دقيقة (يبلغ قطرها أقل من 10 ميكرومتر) بطول يصل إلى عدة سنتيمترات.

طريقة أخرى لإنتاج الألياف الزجاجيةمن خلال العملية المستمرة. الهدف هنا هو إنتاج خيوط تقوية بقطر صغير (بين 9-25 ميكرومتر). فيما يتعلق بالطول ، عادة ما يتم إنتاج الألياف في حزم مع خيوط (مجموعة من مئات إلى آلاف الألياف) يبلغ طولها حوالي 10 كيلومترات.

مصنع إنتاج الألياف الزجاجية في الصين. [1]

في هذه العملية ، يمر الزجاج المصهور من خلال ثقوب دقيقة جدًا في لوحة بلاتينية (أو روديوم) من خلال البثق. يخرج الزجاج من الفتحات بدرجة حرارة تتراوح بين 1150-1300 درجة مئوية، اعتمادًا على التركيب الكيميائي للمادة. من الشائع استخدام بخار الماء والهواء النقي لتبريد الزجاج الذي يخرج من الفتحات. يتم سحب الألياف بسرعة 1000 م / دقيقة أو أكثر.

تعرف أكثر: كيفلر - الألياف الاصطناعية أقوى من الفولاذ

كيف نشأت الألياف الزجاجية؟

امكانية الحصول على الياف زجاجية كان معروفا منذ العصور القديمة، حتى قبل أن تكون تقنيات نفخ الزجاج معروفة. تم صنع العديد من المزهريات المصرية عن طريق تغليف الألياف الزجاجية بالطين بشكل صحيح.

ظهر اهتمام صناعة النسيج بالألياف الزجاجية في وقت لاحق. الفيزيائي الفرنسي أنتج René-Antoine Ferchault de Réaumur ، في عام 1713 ، أقمشة مزينة بخيوط دقيقة من الزجاج. كان أحد الاستخدامات الشهيرة ولكن النادرة للألياف الزجاجية في بداية علاقتها بصناعة النسيج عندما تم استخدامها في صنع ثوب ارتدته ممثلة ، في عام 1893 ، في المعرض الكولومبي في شيكاغو لجذب الانتباه في معرض نظارات.

بدأت عمليات تصنيع الألياف الزجاجية بالقوالب الحالية في النصف الأول من القرن العشرين. بدأ تصنيع ألياف النسيج الزجاجية بالطريقة التي يتم بها تمريرها من خلال الثقوب الدقيقة في ثلاثينيات القرن الماضي في الولايات المتحدة ، بدءًا من عام 1939 في ألمانيا. في وقت مبكر من عام 1939 ، بفضل جهود شركة أوينز إلينوي جلاس في نيوارك ، أوهايو ، الولايات المتحدة الأمريكية ، تم تحسين عملية تصنيع الألياف الزجاجية، مما يجعلها أكثر قابلية للتطبيق بشكل ملحوظ من الناحية الاقتصادية.

على الرغم من التوسع خلال الفترة المتبقية من القرن العشرين ، في التسعينيات ، بدأت الصناعة في التدهورالأمر الذي يتطلب طرق ترشيد من قبل القطاع ، والتخلص من الآلات والمنشآت المتقادمة ، الأمر الذي جعل صغار المنتجين يختفون بشكل شبه كامل.

في الوقت الحالي ، تسعى صناعة الألياف الزجاجية إلى مزيد من الميكنة ، وتقليل تكاليف العمالة واستخدام طاقة أقل. معظم تم دمج الشركات الصغيرة في حصة كبار المنتجين.

صورة الائتمان

[1] humphery / شترستوك

مصادر

مارتينوفا ، إي. سيبلا ، ح. ألياف زجاجية. في: الألياف غير العضوية والمركبة: الإنتاج والخصائص والتطبيقات. قبعة. 7. ص. 131-163. المملكة المتحدة: إلسفير ، 2018.

جونز ، ف. ص ؛ فورنت هوفر ، ن. ت. هيكل وخصائص الألياف الزجاجية. في: دليل خصائص الشد للألياف النسيجية والتقنية. قبعة. 15. ص. 529-573. كامبريدج ، المملكة المتحدة: Woodhead Publishing Limited ، 2009.

جونز ، ف. تم العثور على R. ألياف زجاجية. في: ألياف عالية الأداء. قبعة. 6. ص. 191-238. كامبريدج ، المملكة المتحدة: Woodhead Publishing Limited ، 2001.

بقلم ستيفانو أروجو نوفايس
مدرس كيمياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-de-vidro.htm