أخبار

الألياف الزجاجية مادة غير عضوية غير معدنية ذات أداء ممتاز، تتميز بمزايا عديدة منها العزل الجيد، ومقاومة الحرارة، ومقاومة التآكل، والقوة الميكانيكية العالية، إلا أن عيبها هو هشاشتها وضعف مقاومتها للتآكل. تُصنع الألياف الزجاجية من كرات الزجاج أو الزجاج المُعاد تدويره كمادة خام، وذلك عن طريق صهرها في درجات حرارة عالية، وسحبها، ولفها، ونسجها، وغيرها من العمليات، لتُنتج خيوطًا أحادية يتراوح قطرها بين بضعة ميكرونات وأكثر من 20 ميكرونًا، أي ما يعادل 1/20 إلى 1/5 من طول الشعرة. تتكون كل حزمة من الألياف من مئات أو حتى آلاف الخيوط الأحادية، وهي ألياف دقيقة تُشبه الحرير الخام.الألياف الزجاجيةتُستخدم عادةً كمواد تقوية في المواد المركبة، ومواد العزل الكهربائي، ومواد العزل الحراري، ولوحات الدوائر الكهربائية، وغيرها من مجالات الاقتصاد الوطني.
1- الخصائص الفيزيائية للألياف الزجاجية
نقطة الانصهار 680 درجة مئوية
درجة الغليان 1000 درجة مئوية
الكثافة 2.4-2.7 جم/سم³

2- التركيب الكيميائي
المكونات الرئيسية هي السيليكا، والألومينا، وأكسيد الكالسيوم، وأكسيد البورون، وأكسيد المغنيسيوم، وأكسيد الصوديوم، وما إلى ذلك، ويمكن تقسيم الزجاج وفقًا لكمية محتوى القلويات فيه إلى ألياف زجاجية غير قلوية (أكسيد الصوديوم من 0% إلى 2%، وهو زجاج بوروسيليكات الألومنيوم)، وألياف زجاجية متوسطة القلوية (أكسيد الصوديوم من 8% إلى 12%، وهو زجاج سيليكات الصودا والجير المحتوي على البورون أو الخالي منه)، وألياف زجاجية عالية القلوية (أكسيد الصوديوم 13% أو أكثر، وهو زجاج سيليكات الصودا والجير).

3- المواد الخام وتطبيقاتها
الألياف الزجاجية أكثر فعالية من الألياف العضوية، فهي تتحمل درجات الحرارة العالية، وغير قابلة للاحتراق، ومقاومة للتآكل، وتوفر عزلًا حراريًا وصوتيًا، وقوة شد عالية، وعزلًا كهربائيًا جيدًا. إلا أنها هشة وضعيفة المقاومة للتآكل. تُستخدم الألياف الزجاجية في صناعة البلاستيك المقوى والمطاط المقوى، كمادة تقوية، وتتميز بالخصائص التالية، مما يجعل استخدامها أكثر تنوعًا من أنواع الألياف الأخرى، ويساهم في تطويرها على نطاق واسع وبسرعة فائقة. فيما يلي بعض خصائصها:
(1) قوة شد عالية، استطالة صغيرة (3%).
(2) معامل مرونة عالٍ، وصلابة جيدة.
(3) الاستطالة ضمن حدود المرونة وقوة الشد العالية، وبالتالي امتصاص طاقة الصدمة.
(4) ألياف غير عضوية، غير قابلة للاحتراق، مقاومة كيميائية جيدة.
(5) امتصاص الماء بشكل طفيف.
(6) استقرار جيد في المقياس ومقاومة للحرارة.
(7) قابلية جيدة للمعالجة، ويمكن تحويلها إلى خيوط وحزم ولباد وأقمشة وأشكال أخرى مختلفة من المنتجات.
(8) المنتجات الشفافة يمكنها نقل الضوء.
(9) تم الانتهاء من تطوير عامل معالجة السطح ذي الالتصاق الجيد بالراتنج.
(10) غير مكلف.
(11) ليس من السهل حرقه ويمكن صهره في خرز زجاجي عند درجة حرارة عالية.
يمكن تقسيم الألياف الزجاجية حسب الشكل والطول إلى ألياف مستمرة، وألياف ذات طول ثابت، وصوف زجاجي؛ وحسب التركيب الزجاجي، يمكن تقسيمها إلى ألياف غير قلوية، ومقاومة للمواد الكيميائية، وعالية القلوية، وقلوية، وعالية القوة، وعالية معامل المرونة، ومقاومة للقلويات (مضادة للقلويات)، وما إلى ذلك.

4- المواد الخام الرئيسية لإنتاجالألياف الزجاجية
في الوقت الحاضر، المواد الخام الرئيسية للإنتاج المحلي للألياف الزجاجية هي رمل الكوارتز والألومينا والكلوريت والحجر الجيري والدولوميت وحمض البوريك ورماد الصودا والمنغنيز والفلوريت وما إلى ذلك.

5- أساليب الإنتاج
ينقسم تقريبًا إلى فئتين: إحداهما مصنوعة من الزجاج المنصهر مباشرة في ألياف؛
يتم أولاً صنع نوع من الزجاج المنصهر من كرات أو قضبان زجاجية بقطر 20 مم، ثم يتم إعادة صهرها بطرق متنوعة لتسخينها، وهي مصنوعة من ألياف دقيقة جدًا بقطر 3 ~ 80 ميكرومتر.
من خلال صفيحة من سبائك البلاتين، يتم استخدام طريقة السحب الميكانيكي لسحب الألياف بطول لا نهائي، والمعروفة باسم الألياف الزجاجية المستمرة، والمعروفة باسم الألياف الطويلة.
من خلال الأسطوانة أو تدفق الهواء المصنوع من ألياف غير متصلة، والمعروفة باسم الألياف الزجاجية ذات الطول الثابت، والمعروفة باسم الألياف القصيرة.

6- تصنيف الألياف الزجاجية
الألياف الزجاجية، وفقًا لتكوينها وطبيعتها واستخدامها، تنقسم إلى مستويات مختلفة.
وفقًا للمستوى القياسي للأحكام، فإن الألياف الزجاجية من الفئة E هي الأكثر شيوعًا، وتستخدم على نطاق واسع في مواد العزل الكهربائي؛
فئة S للألياف الخاصة.
إنتاج الألياف الزجاجية باستخدام الزجاج يختلف عن إنتاج المنتجات الزجاجية الأخرى.
تتكون تركيبة الألياف الزجاجية المتداولة تجارياً على المستوى الدولي مما يلي:

(1) الزجاج الإلكتروني
يُعرف أيضًا باسم الزجاج الخالي من القلويات، وهو نوع من زجاج البوروسيليكات. يُعد حاليًا من أكثر أنواع الزجاج المقوى بالألياف الزجاجية استخدامًا، إذ يتميز بعزل كهربائي وخصائص ميكانيكية جيدة، ويُستخدم على نطاق واسع في إنتاج مواد العزل الكهربائي المصنوعة من الألياف الزجاجية، كما يُستخدم بكميات كبيرة في إنتاج الألياف الزجاجية المستخدمة في صناعة البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية. إلا أن عيبه يكمن في سهولة تآكله بفعل الأحماض غير العضوية، مما يجعله غير مناسب للاستخدام في البيئات الحمضية.

(2) زجاج سي
يُعرف أيضًا باسم الزجاج القلوي المتوسط، ويتميز بمقاومته الكيميائية، وخاصة مقاومته للأحماض التي تفوق الزجاج القلوي العادي، إلا أن خصائصه الكهربائية وقوته الميكانيكية أقل بنسبة تتراوح بين 10% و20% من ألياف الزجاج القلوي العادي. عادةً ما تحتوي ألياف الزجاج القلوي المتوسط ​​المستوردة على كمية معينة من ثاني أكسيد البورون، بينما تخلو ألياف الزجاج القلوي المتوسط ​​الصينية تمامًا من البورون. في الخارج، يُستخدم الزجاج القلوي المتوسط ​​فقط في إنتاج منتجات الألياف الزجاجية المقاومة للتآكل، مثل إنتاج حصائر أسطح الألياف الزجاجية، كما يُستخدم أيضًا لتعزيز مواد تسقيف الأسفلت. أما في الصين، فيُشكل الزجاج القلوي المتوسط ​​نسبة كبيرة من إنتاج الألياف الزجاجية (60%)، ويُستخدم على نطاق واسع في تعزيز البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية، بالإضافة إلى أقمشة الترشيح والتغليف، وذلك لانخفاض سعره مقارنةً بالألياف الزجاجية غير القلوية، مما يمنحه ميزة تنافسية قوية.

(3) الألياف الزجاجية عالية القوة
تتميز هذه المادة بقوة عالية ومعامل مرونة عالٍ، حيث تبلغ قوة شد الألياف المفردة فيها 2800 ميجا باسكال، أي أعلى بنحو 25% من قوة شد الألياف الزجاجية الخالية من القلويات، كما 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 المجالات العسكرية والفضائية، وفي صناعة الدروع الواقية من الرصاص، وفي المعدات الرياضية. مع ذلك، ونظرًا لارتفاع سعرها، لا يمكن حاليًا الترويج لها في الاستخدامات المدنية، إذ لا يتجاوز إنتاجها العالمي بضعة آلاف من الأطنان.

(4)الألياف الزجاجية المضادة للانعكاس
يُعرف أيضًا باسم الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات، وهو مادة تقوية خرسانية مُدعمة بالألياف الزجاجية (يُشار إليها اختصارًا بـ GRC)، ويتكون من ألياف غير عضوية بنسبة 100%. يُعد بديلاً مثاليًا للصلب والأسبستوس في مكونات الأسمنت غير الحاملة للأحمال. تتميز الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات بمقاومتها العالية للقلويات، حيث تُقاوم بفعالية تآكل المواد القلوية العالية في الأسمنت، كما تتميز بقوة تماسكها، ومعامل مرونتها، ومقاومتها للصدمات، وقوة شدها وانحنائها العالية جدًا، بالإضافة إلى كونها غير قابلة للاحتراق، ومقاومة للصقيع، ومقاومة لتغيرات درجات الحرارة والرطوبة، ومقاومة للتشقق، ومقاومة ممتازة للتسرب. تتميز الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات بتصميمها القوي وسهولة تشكيلها، مما يجعلها نوعًا جديدًا من مواد التقوية التي تُستخدم على نطاق واسع في الخرسانة المسلحة عالية الأداء. تُعد الألياف الزجاجية المقاومة للقلويات مادة تقوية صديقة للبيئة.

(5) كأس
يُعرف أيضًا باسم الزجاج عالي القلوية، وهو نوع نموذجي من زجاج سيليكات الصوديوم، ونظرًا لضعف مقاومته للماء، نادرًا ما يُستخدم في إنتاج الألياف الزجاجية.

(6) زجاج E-CR
يُعدّ زجاج E-CR نوعًا مُحسّنًا من الزجاج الخالي من البورون والقلويات، ويُستخدم في إنتاج الألياف الزجاجية ذات المقاومة العالية للأحماض والماء. تتجاوز مقاومته للماء مقاومة الألياف الزجاجية الخالية من القلويات بسبع إلى ثماني مرات، كما تتجاوز مقاومته للأحماض مقاومة الألياف الزجاجية متوسطة القلوية، وهو نوع جديد مُطوّر خصيصًا للأنابيب تحت الأرض وخزانات التخزين.

(7) زجاج D
يُعرف أيضًا باسم الزجاج ذو العازل المنخفض، ويستخدم لإنتاج الألياف الزجاجية ذات العازل المنخفض والتي تتمتع بقوة عازلة جيدة.
بالإضافة إلى مكونات الألياف الزجاجية المذكورة أعلاه، يوجد الآن نوع جديدالألياف الزجاجية الخالية من القلوياتإنه خالٍ تمامًا من البورون، مما يقلل من التلوث البيئي، لكن خصائصه العازلة للكهرباء وخصائصه الميكانيكية تشبه الزجاج E التقليدي.
يوجد أيضًا تركيب زجاجي مزدوج من الألياف الزجاجية، يُستخدم في إنتاج الصوف الزجاجي، كما أنه يتمتع بإمكانات واعدة في تقوية البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية. بالإضافة إلى ذلك، توجد ألياف زجاجية خالية من الفلور، تم تطويرها لتلبية المتطلبات البيئية، وهي ألياف زجاجية محسّنة خالية من القلويات.

7. تحديد الألياف الزجاجية عالية القلوية
الاختبار عبارة عن طريقة بسيطة لوضع الألياف في الماء المغلي وطهيها لمدة 6-7 ساعات، إذا كانت ألياف زجاجية عالية القلوية، فبعد غلي الماء والطهي، تصبح خيوط السدى واللحمة للألياف مفكوكة.

8. هناك نوعان من عمليات إنتاج الألياف الزجاجية
أ) طريقة التشكيل المزدوج - طريقة السحب من البوتقة؛
ب) طريقة التشكيل لمرة واحدة - طريقة السحب في فرن البركة.
تعتمد عملية السحب بالبوتقة على صهر المواد الخام الزجاجية على شكل كرات زجاجية في درجة حرارة عالية، ثم صهر هذه الكرات مرة أخرى، وسحبها بسرعة عالية لإنتاج خيوط الألياف الزجاجية. إلا أن هذه العملية تتسم باستهلاك عالٍ للطاقة، وعدم استقرار عملية التشكيل، وانخفاض إنتاجية العمالة، وغيرها من العيوب، مما دفع كبرى شركات تصنيع الألياف الزجاجية إلى التخلي عنها.

9. نموذجيالألياف الزجاجيةعملية
تعتمد طريقة سحب الألياف الزجاجية في فرن الأحواض على صهر الكلوريت ومواد خام أخرى داخل الفرن لتكوين محلول زجاجي، ثم يتم استبعاد فقاعات الهواء ونقلها عبر مسار محدد إلى صفيحة مسامية، ليتم سحبها بسرعة عالية إلى خيوط من الألياف الزجاجية. يمكن ربط الفرن بمئات الألواح عبر مسارات متعددة للإنتاج المتزامن. تتميز هذه العملية بالبساطة، وتوفير الطاقة، وثبات التشكيل، والكفاءة العالية، والإنتاجية العالية، مما يسهل الإنتاج الآلي الكامل على نطاق واسع، وقد أصبحت هذه الطريقة هي السائدة في عمليات الإنتاج العالمية، حيث تمثل عملية إنتاج الألياف الزجاجية أكثر من 90% من الإنتاج العالمي.