يمكن تقسيم الألياف الزجاجية حسب الشكل والطول إلى ألياف مستمرة، وألياف ذات طول ثابت، وصوف زجاجي؛ أما حسب التركيب الزجاجي، فيمكن تقسيمها إلى ألياف زجاجية خالية من القلويات، ومقاومة للمواد الكيميائية، ومتوسطة القلوية، وعالية القوة، وعالية معامل المرونة، ومقاومة للقلويات، وما إلى ذلك.
المواد الخام الرئيسية لإنتاج الألياف الزجاجية هي: رمل الكوارتز، والألومينا، والبيروفيلليت، والحجر الجيري، والدولوميت، وحمض البوريك، وكربونات الصوديوم، والميرابيليت، والفلوريت، وغيرها. تُقسم طرق الإنتاج تقريبًا إلى فئتين: الأولى هي تحويل الزجاج المنصهر مباشرةً إلى ألياف؛ والثانية هي تحويل الزجاج المنصهر أولًا إلى كرات أو قضبان زجاجية بقطر 20 مم، ثم تسخينه وإعادة صهره بطرق مختلفة لإنتاج كرات أو قضبان زجاجية بقطر يتراوح بين 3 و80 ميكرومتر. تُسمى الألياف الطويلة جدًا، التي تُسحب بطريقة السحب الميكانيكي من صفائح سبائك البلاتين، بالألياف الزجاجية المتصلة، والمعروفة بالألياف الطويلة. أما الألياف غير المتصلة، التي تُصنع بواسطة البكرات أو بتدفق الهواء، فتُسمى بالألياف الزجاجية ذات الطول الثابت، والمعروفة بالألياف القصيرة.
تُصنّف الألياف الزجاجية إلى درجات مختلفة وفقًا لتركيبها وخصائصها واستخداماتها. ووفقًا لمعايير الجودة القياسية، تُستخدم ألياف الزجاج من الدرجة E على نطاق واسع في مواد العزل الكهربائي؛ أما ألياف الدرجة S فهي ألياف خاصة.
يختلف الزجاج المستخدم في إنتاج الألياف الزجاجية عن الزجاج المستخدم في المنتجات الزجاجية الأخرى. وبشكل عام، فإن تركيبات الزجاج المستخدمة في الألياف المتوفرة تجارياً هي كما يلي:
الألياف الزجاجية عالية القوة وعالية معامل المرونة
تتميز هذه المادة بقوة عالية ومعامل مرونة عالٍ. تبلغ قوة شد الألياف المفردة فيها 2800 ميجا باسكال، أي أعلى بنحو 25% من قوة شد الألياف الزجاجية الخالية من القلويات، بينما يبلغ معامل مرونتها 86000 ميجا باسكال، وهو أعلى من معامل مرونة ألياف الزجاج الإلكتروني. تُستخدم منتجات البوليمر المقوى بالألياف (FRP) المصنعة منها في الغالب في الصناعات العسكرية، والفضاء، والسكك الحديدية فائقة السرعة، وطاقة الرياح، والدروع الواقية من الرصاص، والمعدات الرياضية.
الألياف الزجاجية المضادة للانعكاس
تُعرف أيضًا باسم الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات، وهي مادة تقوية للخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية (GRC)، وهي ألياف غير عضوية عالية الجودة، وبديل مثالي للصلب والأسبستوس في مكونات الأسمنت غير الحاملة للأحمال. تتميز الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات بمقاومتها العالية للقلويات، وقدرتها الفعالة على مقاومة تآكل المواد عالية القلوية في الأسمنت، وقوة تماسكها العالية، ومعامل مرونتها العالي، ومقاومتها للصدمات، وقوة الشد والانحناء، وعدم قابليتها للاشتعال، ومقاومتها للصقيع ودرجات الحرارة العالية، وقدرتها العالية على تحمل تغيرات الرطوبة، ومقاومتها الممتازة للتشقق وعدم نفاذيتها، وسهولة تشكيلها وتصميمها. تُعد الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات نوعًا جديدًا من مواد التقوية الصديقة للبيئة، وتُستخدم على نطاق واسع في الخرسانة المسلحة عالية الأداء.
زجاج D
يُعرف أيضًا باسم الزجاج ذو العازلية المنخفضة، ويستخدم لإنتاج ألياف زجاجية ذات عازلية منخفضة وقوة عازلة جيدة.
إضافةً إلى مكونات الألياف الزجاجية المذكورة أعلاه، يتوفر الآن نوع جديد من الألياف الزجاجية الخالية من القلويات، والتي تخلو تمامًا من البورون، مما يقلل من التلوث البيئي، مع الحفاظ على خصائص عزل كهربائي وميكانيكية مماثلة للزجاج التقليدي من النوع E. كما يوجد نوع آخر من الألياف الزجاجية ذات التركيب الزجاجي المزدوج، والذي يُستخدم في إنتاج الصوف الزجاجي، ويُقال إنه يتمتع بإمكانات واعدة في تقوية الألياف الزجاجية. إضافةً إلى ذلك، يوجد نوع من الألياف الزجاجية الخالية من الفلور، وهو نوع مُحسَّن من الألياف الزجاجية الخالية من القلويات، تم تطويره خصيصًا لتلبية متطلبات حماية البيئة.
إضافةً إلى مكونات الألياف الزجاجية المذكورة أعلاه، يتوفر الآن نوع جديد من الألياف الزجاجية الخالية من القلويات، والتي تخلو تمامًا من البورون، مما يقلل من التلوث البيئي، مع الحفاظ على خصائص عزل كهربائي وميكانيكية مماثلة للزجاج التقليدي من النوع E. كما يوجد نوع آخر من الألياف الزجاجية ذات التركيب الزجاجي المزدوج، والذي يُستخدم في إنتاج الصوف الزجاجي، ويُقال إنه يتمتع بإمكانات واعدة في تقوية الألياف الزجاجية. إضافةً إلى ذلك، يوجد نوع من الألياف الزجاجية الخالية من الفلور، وهو نوع مُحسَّن من الألياف الزجاجية الخالية من القلويات، تم تطويره خصيصًا لتلبية متطلبات حماية البيئة.
يمكنك تقسيم الألياف الزجاجية إلى فئات مختلفة، اعتمادًا على المواد الخام المستخدمة ونسبها.
فيما يلي 7 أنواع مختلفة من الألياف الزجاجية واستخداماتها في المنتجات اليومية:
زجاج قلوي (زجاج من النوع أ)
زجاج الصودا أو زجاج الصودا والجير. وهو النوع الأكثر استخدامًا من الألياف الزجاجية. يشكل الزجاج القلوي حوالي 90% من إجمالي الزجاج المصنّع. وهو النوع الأكثر شيوعًا ويُستخدم في صناعة العبوات الزجاجية، مثل العلب والزجاجات للأطعمة والمشروبات، وزجاج النوافذ.
تُعدّ أدوات الخبز المصنوعة من زجاج الصودا والجير المقسّى مثالاً ممتازاً على زجاج النوع A. فهو ميسور التكلفة، وسهل التصنيع، وصلب إلى حدّ ما. ويمكن إعادة صهر ألياف زجاج النوع A وتليينها عدة مرات، مما يجعلها مثالية لإعادة تدوير الزجاج.
زجاج مقاوم للقلويات AE-glass أو AR-glass
يشير مصطلحا AE أو AR إلى الزجاج المقاوم للقلويات، وهو نوع من الزجاج يُستخدم خصيصاً في الخرسانة. وهو مادة مركبة تتكون من الزركونيا.
بفضل إضافة الزركونيا، وهو معدن صلب مقاوم للحرارة، يصبح هذا النوع من الألياف الزجاجية مناسبًا للاستخدام في الخرسانة. يمنع زجاج AR تشقق الخرسانة من خلال توفير القوة والمرونة. كما أنه، على عكس الفولاذ، لا يصدأ بسهولة.
الزجاج الكيميائي
يُستخدم الزجاج الكيميائي (C-glass) كطبقة خارجية للصفائح المستخدمة في صناعة الأنابيب والحاويات لتخزين المياه والمواد الكيميائية. وبفضل التركيز العالي لسيليكات الكالسيوم المستخدمة في عملية تصنيعه، يتميز هذا الزجاج بمقاومة كيميائية فائقة في البيئات المسببة للتآكل.
يحافظ الزجاج من النوع C على التوازن الكيميائي والهيكلي في أي بيئة وهو مقاوم إلى حد ما للمواد الكيميائية القلوية.
زجاج عازل
تُستخدم ألياف الزجاج العازل (الزجاج D) على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية وأدوات الطهي وما شابهها. كما أنها تُعدّ نوعًا مثاليًا من الألياف الزجاجية نظرًا لانخفاض ثابت العزل الكهربائي فيها، ويعود ذلك إلى وجود أكسيد البورون الثلاثي في تركيبها.
الزجاج الإلكتروني
يُعدّ قماش الألياف الزجاجية الإلكترونية معيارًا صناعيًا يُحقق توازنًا بين الأداء والتكلفة. وهو مادة مركبة خفيفة الوزن تُستخدم في مجالات الطيران والفضاء، والبحرية، والصناعية. وقد جعلت خصائص الألياف الزجاجية الإلكترونية كألياف مُقوّية منها خيارًا مفضلًا في المنتجات التجارية مثل أحواض الزهور، وألواح التزلج على الماء، والقوارب.
يمكن تشكيل ألياف الصوف الزجاجي المصنوعة من الزجاج الإلكتروني بأي شكل أو حجم باستخدام تقنية تصنيع بسيطة للغاية. في مرحلة ما قبل الإنتاج، تجعل خصائص ألياف الزجاج الإلكتروني التعامل معها نظيفًا وآمنًا.
الزجاج الإنشائي
يُعرف الزجاج الإنشائي (الزجاج S) بخصائصه الميكانيكية المميزة. وتشير الأسماء التجارية R-glass وS-glass وT-glass إلى نفس نوع الألياف الزجاجية. وبالمقارنة مع ألياف E-glass، يتميز هذا النوع بقوة شد ومعامل مرونة أعلى. وقد صُممت هذه الألياف الزجاجية خصيصًا للاستخدام في الصناعات الدفاعية والفضائية.
يُستخدم هذا النوع من الألياف الزجاجية أيضًا في تطبيقات الدروع الباليستية الصلبة. ونظرًا لأدائه العالي، يقتصر استخدامه على صناعات محددة ذات إنتاج محدود. وهذا ما يجعله باهظ الثمن.
الألياف الزجاجية أدفانتكس
يُستخدم هذا النوع من الألياف الزجاجية على نطاق واسع في صناعات النفط والغاز والتعدين، بالإضافة إلى محطات توليد الطاقة والتطبيقات البحرية (أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي). فهو يجمع بين الخصائص الميكانيكية والكهربائية للألياف الزجاجية من النوع E ومقاومة التآكل الحمضي للألياف الزجاجية من الأنواع E وC وR. ويُستخدم في البيئات التي تكون فيها المنشآت أكثر عرضة للتآكل.
تاريخ النشر: 11 مايو 2022
