مزايا الألياف الزجاجية في المعدات الكيميائية القائمة على الجرافيت

يُستخدم الجرافيت على نطاق واسع في صناعة المعدات الكيميائية نظرًا لمقاومته الممتازة للتآكل، وموصليته الكهربائية، وثباته الحراري. ومع ذلك، يُظهر الجرافيت خصائص ميكانيكية ضعيفة نسبيًا، لا سيما في ظروف الصدمات والاهتزازات.الألياف الزجاجيةتُوفر هذه المادة المركبة عالية الأداء مزايا كبيرة عند استخدامها في المعدات الكيميائية القائمة على الجرافيت، وذلك بفضل مقاومتها للحرارة والتآكل وخصائصها الميكانيكية الفائقة. وتشمل هذه المزايا على وجه التحديد ما يلي:

(1) أداء ميكانيكي محسّن

تصل قوة الشد للألياف الزجاجية إلى 3450 ميجا باسكال، متجاوزةً بذلك قوة الشد للجرافيت التي تتراوح عادةً بين 10 و20 ميجا باسكال. وبدمج الألياف الزجاجية في مواد الجرافيت، يمكن تحسين الأداء الميكانيكي العام للمعدات بشكل ملحوظ، بما في ذلك مقاومتها للصدمات والاهتزازات.

(2) مقاومة التآكل

تُظهر الألياف الزجاجية مقاومة ممتازة لمعظم الأحماض والقلويات والمذيبات. في حين أن الجرافيت نفسه مقاوم للتآكل بدرجة عالية،الألياف الزجاجيةقد توفر أداءً فائقًا في البيئات الكيميائية القاسية، مثل ظروف درجات الحرارة العالية والضغط العالي، والأجواء المؤكسدة، أو بيئات حمض الهيدروفلوريك.

(3) تحسين الخصائص الحرارية

تتميز الألياف الزجاجية بمعامل تمدد حراري منخفض للغاية يبلغ حوالي 5.0 × 10⁻⁷/°م، مما يضمن ثبات أبعادها تحت الإجهاد الحراري. إضافةً إلى ذلك، تمنحها درجة انصهارها العالية (1400-1600 درجة مئوية) مقاومة فائقة لدرجات الحرارة المرتفعة. تُمكّن هذه الخصائص معدات الجرافيت المقوى بالألياف الزجاجية من الحفاظ على سلامتها الهيكلية ووظائفها في بيئات ذات درجات حرارة عالية مع أدنى حد من التشوه.

(4) مزايا الوزن

بكثافة تبلغ حوالي 2.5 غ/سم³، تُعدّ الألياف الزجاجية أثقل قليلاً من الجرافيت (2.1-2.3 غ/سم³)، ولكنها أخف بكثير من المواد المعدنية كالفولاذ والألومنيوم. يُحسّن دمج الألياف الزجاجية في معدات الجرافيت الأداء دون زيادة ملحوظة في الوزن، مما يحافظ على خفة وزن المعدات وسهولة حملها.

(5) كفاءة التكلفة

بالمقارنة مع المواد المركبة الأخرى عالية الأداء (مثل ألياف الكربون)، فإن الألياف الزجاجية أكثر فعالية من حيث التكلفة، مما يجعلها مفيدة للتطبيقات الصناعية واسعة النطاق:

تكاليف المواد الخام:الألياف الزجاجيةتستخدم في المقام الأول الزجاج منخفض التكلفة، بينما تعتمد ألياف الكربون على مادة الأكريلونيتريل باهظة الثمن.

تكاليف التصنيع: تتطلب كلتا المادتين معالجة بدرجة حرارة عالية وضغط عالٍ، لكن إنتاج ألياف الكربون ينطوي على خطوات معقدة إضافية (مثل البلمرة، وتثبيت الأكسدة، والتفحيم)، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف.

إعادة التدوير والتخلص: يصعب إعادة تدوير ألياف الكربون، وتشكل مخاطر بيئية في حال سوء التعامل معها، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التخلص منها. في المقابل، تُعد ألياف الزجاج أسهل في التعامل وأكثر ملاءمة للبيئة في حالات انتهاء عمرها الافتراضي.