وفقا للشكل والطول، يمكن تقسيم الألياف الزجاجية إلى ألياف مستمرة وألياف بطول ثابت وصوف زجاجي؛ وفقا لتكوين الزجاج، يمكن تقسيمها إلى ألياف زجاجية خالية من القلويات ومقاومة للمواد الكيميائية وقلوية متوسطة وقوة عالية ومعامل مرونة عالي ومقاومة للقلويات (مقاومة للقلويات)، إلخ.
المواد الخام الرئيسية لإنتاج الألياف الزجاجية هي: رمل الكوارتز، والألومينا، والبيروفيليت، والحجر الجيري، والدولوميت، وحمض البوريك، ورماد الصودا، والميرابيليت، والفلوريت، وغيرها. تنقسم طرق الإنتاج تقريبًا إلى فئتين: الأولى هي تحويل الزجاج المصهور إلى ألياف مباشرةً؛ والثانية هي تحويل الزجاج المصهور إلى كرات أو قضبان زجاجية بقطر 20 مم، ثم تسخينه وإعادة صهره بطرق مختلفة لإنتاج كرات أو قضبان زجاجية بقطر 3 إلى 3 مم. ألياف دقيقة جدًا بسمك 80 ميكرومتر. تُسمى الألياف الطويلة للغاية، التي تُرسم بطريقة السحب الميكانيكي لألواح سبائك البلاتين، أليافًا زجاجية متصلة، وتُعرف عادةً بالألياف الطويلة. تُسمى الألياف المتقطعة المصنوعة بواسطة بكرات أو تدفق هواء، أليافًا زجاجية ثابتة الطول، وتُعرف عادةً بالألياف القصيرة.
تُصنف الألياف الزجاجية إلى درجات مختلفة حسب تركيبها وخصائصها واستخداماتها. ووفقًا للوائح الدرجة القياسية، تُستخدم ألياف الزجاج من الدرجة E على نطاق واسع في مواد العزل الكهربائي؛ بينما تُعدّ ألياف الزجاج من الدرجة S أليافًا خاصة.
يختلف الزجاج المستخدم في إنتاج الألياف الزجاجية عن الزجاج المستخدم في منتجات الزجاج الأخرى. وبشكل عام، تكون تركيبات الزجاج المستخدمة في إنتاج الألياف، والتي تُسوّق تجاريًا، كما يلي:
الألياف الزجاجية عالية القوة والمرونة
تتميز هذه الألياف بقوة ومرونتها العالية. تبلغ قوة شد الألياف المفردة 2800 ميجا باسكال، وهي أعلى بنحو 25% من قوة شد الألياف الزجاجية الخالية من القلويات، بينما يبلغ معامل مرونتها 86000 ميجا باسكال، وهو أعلى من ألياف الزجاج E. تُستخدم منتجات FRP المُنتجة بها بشكل رئيسي في الصناعات العسكرية، والفضاء، والسكك الحديدية عالية السرعة، وطاقة الرياح، والدروع الواقية من الرصاص، والمعدات الرياضية.
الألياف الزجاجية الواقعية
تُعرف أيضًا باسم الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات، وهي مادة تقوية للخرسانة المسلحة بألياف الزجاج (الأسمنتية) (GRC)، وهي ألياف غير عضوية عالية الجودة، وبديل مثالي للفولاذ والأسبستوس في مكونات الأسمنت غير الحاملة. تتميز الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات بمقاومتها الجيدة للقلويات، وقدرتها على مقاومة تآكل المواد القلوية العالية في الأسمنت بفعالية، وقوة تماسك عالية، ومعامل مرونة عالي، ومقاومة للصدمات، وقوة شد وانحناء، وعدم قابليتها للاشتعال، ومقاومة للصقيع، ومقاومة لدرجات الحرارة العالية، وقابليتها العالية لتغير الرطوبة، ومقاومة ممتازة للتشققات وعدم نفاذيتها، وسهولة تصميمها، وسهولة تشكيلها، وغيرها. تُعد الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات نوعًا جديدًا من التعزيزات الخضراء والصديقة للبيئة، ويُستخدم على نطاق واسع في مواد الخرسانة المسلحة عالية الأداء (الأسمنتية).
زجاج د
ويعرف أيضًا باسم الزجاج العازل المنخفض، ويُستخدم لإنتاج ألياف زجاجية عازلة منخفضة ذات قوة عازلة جيدة.
بالإضافة إلى مكونات الألياف الزجاجية المذكورة أعلاه، يتوفر الآن ألياف زجاجية جديدة خالية من القلويات، وهي خالية تمامًا من البورون، مما يقلل من التلوث البيئي، إلا أن خصائصها العازلة للكهرباء والميكانيكية تُشبه زجاج E التقليدي. كما تتوفر ألياف زجاجية ذات تركيبة زجاجية مزدوجة، تُستخدم في إنتاج الصوف الزجاجي، ويُقال إنها تتمتع بإمكانيات تدعيم الألياف الزجاجية. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر ألياف زجاجية خالية من الفلور، وهي ألياف زجاجية مُحسّنة وخالية من القلويات، طُوّرت لتلبية متطلبات حماية البيئة.
بالإضافة إلى مكونات الألياف الزجاجية المذكورة أعلاه، يتوفر الآن ألياف زجاجية جديدة خالية من القلويات، وهي خالية تمامًا من البورون، مما يقلل من التلوث البيئي، إلا أن خصائصها العازلة للكهرباء والميكانيكية تُشبه زجاج E التقليدي. كما تتوفر ألياف زجاجية ذات تركيبة زجاجية مزدوجة، تُستخدم في إنتاج الصوف الزجاجي، ويُقال إنها تتمتع بإمكانيات تدعيم الألياف الزجاجية. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر ألياف زجاجية خالية من الفلور، وهي ألياف زجاجية مُحسّنة وخالية من القلويات، طُوّرت 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 وتطبيقاتها في المنتجات اليومية:
الزجاج القلوي (الزجاج أ)
زجاج الصودا أو زجاج الصودا والجير. وهو نوع شائع الاستخدام من الألياف الزجاجية. يُشكل الزجاج القلوي حوالي 90% من إجمالي الزجاج المُصنّع. وهو النوع الأكثر شيوعًا، ويُستخدم في صناعة الحاويات الزجاجية، مثل علب وزجاجات الأطعمة والمشروبات، وزجاج النوافذ.
أدوات الخبز المصنوعة من زجاج الصودا والجير المُقسّى تُعد مثالاً ممتازاً على زجاج الفئة A. فهو اقتصادي، وسهل التصنيع، وصلب نسبياً. يمكن إعادة صهر ألياف الزجاج من الفئة A وتليينها عدة مرات، وهي مثالية لإعادة تدوير الزجاج.
زجاج مقاوم للقلويات زجاج AE أو زجاج AR
زجاج AE أو AR يرمز إلى الزجاج المقاوم للقلويات، ويُستخدم خصيصًا للخرسانة. وهو مادة مركبة من الزركونيا.
إضافة الزركونيا، وهي معدن صلب ومقاوم للحرارة، تجعل هذه الألياف الزجاجية مناسبة للاستخدام في الخرسانة. يمنع زجاج AR تشقق الخرسانة بفضل متانته ومرونته. كما أنه، على عكس الفولاذ، لا يصدأ بسهولة.
الزجاج الكيميائي
يُستخدم الزجاج الكيميائي (C) كطبقة سطحية للطبقة الخارجية من صفائح الأنابيب وحاويات تخزين المياه والمواد الكيميائية. وبفضل التركيز العالي من بوروسيليكات الكالسيوم المستخدم في صناعة الزجاج، يتميز بمقاومة كيميائية قصوى في البيئات المسببة للتآكل.
يحافظ الزجاج C على التوازن الكيميائي والبنيوي في أي بيئة وهو مقاوم إلى حد ما للمواد الكيميائية القلوية.
زجاج عازل
تُستخدم ألياف الزجاج العازل (D-glass) بشكل شائع في الأجهزة الكهربائية وأواني الطهي وما شابهها. كما أنها تُعدّ نوعًا مثاليًا من الألياف الزجاجية نظرًا لانخفاض ثابت عزلها الكهربائي، وذلك بفضل وجود ثالث أكسيد البورون في تركيبها.
الزجاج الإلكتروني
يُعدّ قماش الزجاج الإلكتروني أو الألياف الزجاجية الإلكترونية معيارًا صناعيًا يُحقق التوازن بين الأداء والتكلفة. وهو مادة مركبة خفيفة الوزن تُستخدم في البيئات الفضائية والبحرية والصناعية. وقد جعلت خصائص الزجاج الإلكتروني كألياف مُقوّية منه خيارًا مُفضّلًا في المنتجات التجارية مثل أوعية الزراعة وألواح التزلج على الأمواج والقوارب.
يمكن تصنيع الزجاج الإلكتروني من ألياف الصوف الزجاجي بأي شكل أو حجم باستخدام تقنية تصنيع بسيطة للغاية. في مرحلة ما قبل الإنتاج، تجعل خصائص ألياف الزجاج الإلكتروني نظيفة وآمنة للعمل.
الزجاج الهيكلي
يتميز الزجاج الإنشائي (S-glass) بخصائصه الميكانيكية. تشير الأسماء التجارية R-glass وS-glass وT-glass إلى نفس نوع الألياف الزجاجية. بالمقارنة مع ألياف E-glass، يتميز هذا النوع بقوة شد ومعامل مرونة أعلى. صُمم هذا النوع من الألياف الزجاجية للاستخدام في الصناعات الدفاعية والفضائية.
يُستخدم أيضًا في تطبيقات الدروع الباليستية الصلبة. ولأن هذا النوع من الألياف الزجاجية يتميز بأداء عالٍ، فإنه يُستخدم فقط في صناعات محددة ذات أحجام إنتاج محدودة. وهذا يعني أيضًا أن زجاج S قد يكون باهظ الثمن.
ألياف زجاجية من أدفانتكس
يُستخدم هذا النوع من الألياف الزجاجية على نطاق واسع في صناعات النفط والغاز والتعدين، بالإضافة إلى محطات الطاقة والتطبيقات البحرية (أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي). يجمع هذا النوع بين الخصائص الميكانيكية والكهربائية للزجاج E ومقاومة التآكل الحمضي لألياف الزجاج من النوع E وC وR. ويُستخدم في البيئات التي تكون فيها الهياكل أكثر عرضة للتآكل.
وقت النشر: ١١ مايو ٢٠٢٢
