الیاف شیشه

الیاف شیشه جزو متنوع ترین محصولات نساجی محسوب میشوند. این الیاف به راحتی از مواد اولیه ای که تقریباً به وفور قابل تامین هستند تولید میشوند . تمامی انواع الیاف شیشه از ترکیبات سیلیس مشتق میشوند. این الیاف از خصوصیات مفیدی مانند سختی، شفافیت، مقاومت در برابر مواد شیمیایی، پایداری و خنثی بودن از نظر شیمیایی برخوردارند. از سوی دیگر این الیاف دارای خصوصیات مطلوب یک لیف نساجی مانند استحکام، انعطاف پذیری و سفتی نیز هستند . الیاف شیشه در تولید سازه¬های کامپوزیتی، مدارهای چاپی و طیف وسیعی از محصولات با کاربرد خاص مورد استفاده قرار میگیرند .

فرآیند تشکیل الیاف

مذاب شیشه از طریق روش ذوب همزمان سیلیس با مواد معدنی تشکیل می شود. این مواد معدنی حاوی اکسیدهایی هستند که برای تشکیل یک ترکیب معین مورد نیاز هستند. ماده مذاب به سرعت سرد می شود تا از تبلور آن جلوگیری شده و الیاف شیشه توسط فرآیندی به نام فیبراسیون تشکیل شوند.

تقریباً تمامی انواع الیاف شیشه در یک فرآیند کشش و از طریق اکسترود کردن شیشه مذاب از یک اسپینرت (رشته ساز) از جنس آلیاژ پلاتین تولید می شوند. رشته ساز می تواند دارای چند صد روزنه باشد. قطر این روزنه ها بسته به نمره نخ تولیدی می تواند بین 793/0 تا 175/3 میلی متر متغیر باشد . الیاف تولید شده در حالی که هنوز بسیار ویسکوز هستند به سرعت تحت کشش قرار گرفته و منعقد می شوند. قطر معمول این الیاف بین 3 تا 20 میکرومتر است. فیلامنت های تولید شده در دسته¬هایی متشکل از تعداد معینی از الیاف کنار هم قرار می گیرند و توسط یک وایندر تحت سرعت تا 61 متر بر ثانیه روی بوبین های استوانه ای پیچیده میشوند. این خلاصه فرآیندی است که در ادامه جزئیات آن توضیح داده خواهد شد.

از فرآیند ذوب گلوله (marble melt process) می توان برای تولید الیاف خاص مانند الیاف با استحکام بالا استفاده کرد. در این فرآیند مواد اولیه ذوب شده و گلوله های جامد شیشه (با قطر بین 2 تا 3 سانتیمتر) از مذاب تولید می شوند. این گلوله های شیشه ای مجدداً ذوب شده (در همان مکان و یا مکان دیگر) و به الیاف شیشه تبدیل می شوند. الیاف شیشه را می توان با کشش از روی سطح جامدات پیش شکل نیز تولید کرد. اگرچه این روش تنها برای تولید الیاف نوری استفاده می شود که موضوع بحث ما نبوده و فرآیند خاصی است که برای تولید الیاف شیشه سازه ای مانند الیاف شیشه کوآرتز و یا سیلیکا استفاده میشود.

آهار و مواد چسبی (بیندرهای) مورد استفاده

فیلامنت های شیشه به شدت در برخورد با هم دچار سایش می شوند . در نتیجه برای جلوگیری از سایش الیاف باید از فرآیندهای آهارزنی و یا مواد چسبی قبل از کنار هم آمدن فیلامنتها استفاده شود تا تخریب استحکام الیاف در اثر سایش فیلامنت روی فیلامنت به حداقل برسد. استفاده از بیندر موجب روانکاری، محافظت و یا چسبیدن الیاف به هم می شود. آهار الیاف می تواند موقت باشد، مانند امولسیون روغن-نشاسته که در مراحل بعدی از طریق حرارت دادن خارج شده و توسط مواد کوپل کننده شیشه به رزین (که به آن فینیش می شود) جایگزین می¬شود. از سوی دیگر، آهار می تواند یک تکمیل سازگار نیز باشد که کارکردهای مختلفی را به هنگام تشکیل الیاف انجام دهد. برای مثال آهار می تواند در فرآیند اشباع مانند یک ماده کوپل‌کننده برای تقویت رزین استفاده شود.

انواع الیاف شیشه

الیاف شیشه در دو دسته کلی الیاف ارزان با مورد مصرف عمومی و الیاف برتر با موارد مصرف خاص طبقه بندی می شوند. بیش از 90 درصد از الیاف شیشه در دسته الیافی قرار می گیرند که کاربردهایی عمومی دارند. این الیاف تحت عنوان الیاف نوع E شناخته میشوند و استانداردهای ASTM در مورد آنها تدوین شده است . سایر الیاف شیشه جزو محصولات با کاربرد خاص محسوب میشوند. الیاف شیشه دیگری نیز مانند الیاف نوع E وجود دارند که بسته به کاربرد با حروف خاصی نامگذاری شده اند . برخی از این الیاف نامهای تجاری دارند، اما همه این الیاف دارای استاندارهای ASTM نیستند. الیاف شیشه شاخص تجاری در جدول زیر نشان داده شده اند.

جدول 1- انواع الیاف شیشه معمول.

نوع الیاف    خصوصیت یا مشخصه الیاف

E (الکتریکی)    رسانایی الکتریکی پایین

S (استحکام)    استحکام بالا

C (شیمیایی)    دوام شیمیایی بالا

M (مدول)    سفتی بالا

A (قلیایی)    الیاف شیشه با خاصیت قلیایی بالا

D (دی الکتریک)    الیاف با ضریب دی الکتریک پایین

در جدول 1 درصد ترکیبات و در جدول 2 خصوصیات فیزیکی و مکانیکی الیاف شیشه تجاری ارئه شده است.

 

 

الیاف شیشه با کاربرد عمومی (الیاف نوع E)

در ادامه در مورد درصد ترکیبات، خصوصیات مذاب، خصوصیات الیاف ، روشهای تولید و انواع مهم این الیاف توضیح خواهیم داد. الیاف و پارچه های شیشه در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شوند . کتابچه راهنمایی در این مورد وجود دارد که تمامی انواع الیاف تجاری نوع E را پوشش می دهد که در کاربردهایی مانند تقویت کننده، فیلتراسیون، عایق سازی و سایر کاربردها استفاده میشوند. در این مرجع تمامی تولیدکنندگان این الیاف، دفاتر فروش این تولیدکنندگان، نمایندگان فروش، شرکتهای تابعه و شرکتهای وابسته همراه با نشانی و شماره های تماس کامل ارائه شده است. در این راهنما خصوصیات مهم و زنجیره تامین تمامی درجات الیاف شیشه نوع E در بازار ذکر شده است.

الیاف شیشه با کاربرد خاص

الیاف شیشه نوع S، D، ECR، الیاف سیلیکای فوق خالص، الیاف توخالی و الیاف با سطح مقطع مثلثی (سه پر) جزو الیاف با کاربردهای خاص محسوب می¬شوند. بعضی از انواع الیاف شیشه با کاربرد خاص در بخش بعدی توضیح داده می¬شوند. در این بخش به درصد ترکیبات این الیاف، تولیدکنندگان، خصوصیات و کاربردهای آنها در مقیاس تجاری خواهیم پرداخت .

یک مرجع خوب نیز وجود دارد که تمامی الیاف شیشه با استحکام بالا شامل الیاف شیشه نوع S، الیاف شیشه سیلیکا و یا الیاف شیشه کوآرتز مانند Astroquartz و Quartzel را پوشش می دهد . در این مرجع فهرستی از محصولات پارچه های تاری-پودی الیاف شیشه که به صورت تجاری در بازار موجود هستند شامل پارچه های بافته شده از الیاف آرامید-شیشه نوع S، الیاف کربن-شیشه نوع S، الیاف آرامیدی-سیلیکا، الیاف کربن-سیلیکا و الیاف بور-سیلیکا ارائه شده است. علاوه بر این، در این راهنما تمامی انواع الیاف پلیمری دما بالا، الیاف کربن، سرامیکی و الیاف بور، ساختمان پارچه های الیاف شیشه، وزن پارچه ها و منابع تامین تجاری این محصولات نیز توضیح داده شده اند.

روش های آزمون ASTM

این سازمان روشهای آزمون استاندارد را برای تعیین چگالی شیشه ، افت جریان متناوب و ثابت دی الکتریک شیشه ، رسانایی جریان مستقیم مواد عایق ، ولتاژ قطع دی الکتریک و مقاومت دی الکتریک ، نقطه نرم شدگی شیشه ، نقطه سخت شدن حرارتی و نقطه کرنش شیشه به روش ازدیاد طول الیاف، نقطه سخت شدن حرارتی و نقطه کرنش شیشه به روش خمش تیر یک سر گیردار ، ویسکوزیته ، دمای حالت مایع شیشه  و ضریب انبساط حرارتی خطی مواد پلاستیکی  تدوین کرده است.

برخی از خصوصیات الیاف مانند استحکام کششی، مدول و ثبات شیمیایی مستقیم روی الیاف اندازه گیری میشوند. سایر خصوصیات مانند گذردهی، ضریب اتلاف، مقاومت دی الکتریک، مقاومت حجم به سطح و انبساط حرارتی روی شیشه¬ای که به صورت پتی مذاب و یا بلوک شیشه ای در آمده است و پخت حرارتی شده تا تنش های مکانیکی را آزاد کند، انجام می شود. خصوصیاتی مانند چگالی و ضریب شکست نیز هم روی الیاف و هم روی نمونه های حجمی شیشه و در هر دو حالت پخت شده و پخت نشده قابل اندازه گیری هستند.

ترکیبات اکسیدی

تمامی انواع الیاف شیشه نوع E از نوع الیاف شیشه با کاربردهای عمومی هستند. زیرا این الیاف در عین قیمت پایین از استحکام بالایی برخوردارند. در جدول 1 تمامی ترکیبات اکسیدی و محدوده درصد استفاده از آن‌ها برای دو نوع از الیاف شیشه نوع E که در حال حاضر تولید شده و در کامپوزیت ها استفاده می‌شوند، ارائه شده‌اند. برای هر یک از این الیاف یک محدوده درصد از ترکیبات اکسیدی ارائه شده است. زیرا هر تولیدکننده و حتی کارخانه‌های تولید‌کننده متفاوت در یک شرکت ممکن است از ترکیباتی با اندکی تفاوت برای تولید یک نوع الیاف شیشه یکسان استفاده کنند. این تغییرات اساساً از تفاوت در مواد اولیه در دسترس از شیشه ناشی می‌شوند. برای ثبات در درصد مواد مورد استفاده و به حداکثر رساندن راندمان تولید باید کنترل دقیقی انجام داد. همان گونه که در جدول 1 نشان داده شده است، ترکیبات تشکیل‌دهنده شیشه نوع E حاوی بور از ترکیبات تشکیل‌دهنده شیشه نوع E فاقد بور متفاوت هستند. درصد سیلیکای مورد استفاده برای الیاف شیشه نوع E حاوی بور بین 52 تا 56 درصد وزنی و برای الیاف فاقد بور بین 59 تا 61 درصد است. درصد آلومینای مورد استفاده معمولاً بین 12 تا 15 درصد برای الیاف شیشه نوع E حاوی بور و 12 تا 5/13 درصد برای الیاف شیشه نوع E فاقد بور متغیر است. درصد اکسید کلسیم نیز برای الیاف شیشه نوع E حاوی بور بین 21 تا 23 درصد و برای الیاف فاقد بور بین 22 تا 23 درصد وزنی است.

درصد اکسید منیزیم در الیاف شیشه نوع E‌ با ساختار سه تایی و یا چهارتایی حاوی بور از حداقل 4/0 درصد تا مقادیر بیش‌تر در صورت افزودن عمدی آن (در حالت دولومیت) متغیر است. مقدار اکسید منیزیم در الیاف شیشه نوع E فاقد بور در محدوده بین 1/3 تا 4/2 درصد وزنی قرار دارد. درصد اکسید بور در الیاف شیشه نوع E حاوی بور بین 5 تا 6 درصد و در الیاف فاقد بور صفر درصد است. درصد اکسید تیتانیوم موجود در الیاف حاوی بور بین 4/0 تا 6/0 درصد و در الیاف فاقد بور بین 5/0 تا 5/1 درصد وزنی متغیر است.

مذاب الیاف شیشه نوع E فاقد بور و فاقد فلور دوست‌دار محیط زیست هستند. با این حال، دمای log 3 تشکیل الیاف برای مذاب شیشه نوع E فاقد بور (TF) ممکن است 100 تا 110 درجه سانتی‌گراد از دمای مذاب مربوط به الیاف حاوی بور بیش‌تر باشد (شکل 1). دمای log 3 تشکیل الیاف دمایی است که در آن مذاب در ویسکوزیته مرجع 1000 پوآز قرار دارد. علاوه بر این، نقطه نرم‌شدگی شیشه نوع E فاقد بور 60 تا 90 درجه سانتی‌گراد بیش‌تر از دمای مربوط به الیاف حاوی بور است. هر چه دمای فرآیند بیش‌تر شود به انرژی بیش‌تری نیاز خواهد بود. اما افزایش نقطه نرم‌شدگی استفاده از این الیاف در دماهای بالاتر را تسهیل می‌کند.

خصوصیات مذاب

با توجه به جدول 2، دمای log 3 تشکیل الیاف شیشه نوع E حاوی بور در محدوده بین 1140 تا 1185 درجه سانتی‌گراد قرار دارد. دمای مایع بودن (TL) دمایی است که در زیر آن دما بلورها تشکیل خواهند شد. این دما در محدوده بین 1050 تا 1064 درجه سانتی‌گراد قرار دارد. تفاوت بین دمای تشکیل و مایع بودن شیشه (T) بین 81 تا 90 درجه سانتی‌گراد است. در نقطه مقابل، دمای log 3‌ تشکیل الیاف شیشه نوع E فاقد بور در محدوده بین 1250 تا 1264 درجه سانتی‌گراد و دمای مایع شدن آن بین 1146 تا 1180 درجه سانتی‌گراد قرار دارد. تفاوت بین دو دما برای این الیاف بین 86 تا 104 درجه سانتی‌گراد است. نقطه نرم‌شدگی الیاف شیشه نوع E حاوی بور بین 830 تا 860 درجه سانتی‌گراد و نقطه نرم‌شدگی الیاف شیشه فاقد بور حدود 916 درجه سانتی‌گراد است.

خصوصیات مکانیکی

در جدول 2 خصوصیات مکانیکی الیاف شیشه نوع E حاوی و فاقد بور با هم مقایسه شده است. مدول الاستیک (سفتی لیف) الیاف فاقد بور حدود 5 درصد بیش‌تر از مدول الاستیک الیاف حاوی بور است. این در حالی است که استحکام الیاف اولیه و یا تک فیلامنت‌ها برای هر دو نوع از الیاف در شرایط آزمون در دمای اتاق تقریباً یکسان است.

خصوصیات فیزیکی

علاوه بر این، در جدول 2 خصوصیات فیزیکی این دو دسته از الیاف نیز با هم مقایسه شده است. نتایج این جدول نشان می‌دهد که مقاومت در برابر خوردگی در الیاف شیشه فاقد بور هفت برابر بیش‌تر از الیاف حاوی بور است (در شرایط آزمون در دمای اتاق به مدت 24 ساعت در اسید سولفوریک 10%).

شیشه‌های نوع E فاقد بور از چگالی اندکی بیش‌تر (g/cm3 61/2) نسبت به شیشه‌های حاوی بور (g/cm3 55/2) برخوردارند. اما چگالی هر دو لیف نسبت به الیاف نوع ECR کمتر است. الیاف شیشه نوع ECR الیاف مقاوم در برابر خوردگی و با کاربرد خاص هستند. الیاف فاقد بور ضریب شکست و ضریب انبساط خطی بیش‌تری نسبت به الیاف حاوی بور دارند. ضریب شکست هر دو لیف نوع E از الیاف نوع ECR کمتر است. ضریب انبساط خطی الیاف شیشه نوع ECR بین دو لیف شیشه نوع E حاوی و یا فاقد بور قرار دارد.

ثابت دی الکتریک الیاف شیشه نوع E فاقد بور (7) اندکی از ثابت دی الکتریک الیاف حاوی بور (9/5 تا 6/6) بیش‌تر است (در دمای اتاق و در فرکانس 1 مگاهرتز). در نتیجه الیاف شیشه حاوی بور برای مدارهای الکترونیکی و کاربردهای هوافضا استفاده می‌شوند. الیاف شیشه نوع E حاوی و فاقد بور در کامپوزیت‌های سازه‌ای استفاده می‌شوند که در آن‌ها ثابت دی الکتریک اهمیتی ندارد. در کامپوزیت‌ها و ساختارهای لایه‌گذاری شده از تمامی انواع الیاف شیشه گفته شده می‌توان استفاده کرد.

الیاف شیشه با کاربردهای خاص

انوع الیاف

الیاف شیشه با کاربرد خاص که از اهمیت تجاری برخوردارند عبارتند از الیاف شیشه با مقاومت بالا در برابر خوردگی (الیاف شیشه نوع ECR)، الیاف با استحکام بالا (نوع S، R و Te)، الیاف با ثابت دی الکتریک پایین (نوع D) و الیاف سیلیکا و یا کوآرتز که می‌توان از آن‌ها در دماهای بسیار بالا استفاده کرد. این الیاف در ادامه توضیح داده خواهند شد. سایر الیاف با کاربرد خاص عبارتند از الیاف شیشه نوع A، نوع C، الیاف توخالی، الیاف دو جزئی و الیاف سه پره.

الیاف شیشه ECR

مقاومت الیاف شیشه در برابر خوردگی از روی ساختار شیمیایی آن‌ها تعیین می‌شود. همان گونه که گفته شد الیاف شیشه نوع E فاقد بور مشتق شده از دیاگرام فازی چهارتایی SiO2، Al2O3، CaO و MgO نسبت به الیاف شیشه نوع E مشتق شده از دیاگرام فازی سه تایی SiO2، Al2O3 و CaO از مقاومت بالاتری نسبت به اسید برخوردارند. الیاف شیشه نوع ECR از مقاومت بالاتری در مواجهه بلند مدت با اسید و مواجهه کوتاه مدت با مواد قلیایی برخوردارند .

افزودن مقادیر بیش‌تری از اکسید روی و دی اکسید تیتانیم به سیستم شیشه چهارتایی فاقد بور موجب افزایش مقاومت در برابر خوردگی الیاف شیشه نوع ECR حاصل شده و دمای log 3‌ تشکیل الیاف را کاهش می‌دهد. مزایای تولید و فرآیند این محصول با افزایش هزینه به دست می‌آید. برای تولید این الیاف نیاز به افزودن 2 درصد اکسید روی و 2 درصد اضافی از اکسید تیتانیوم داریم. هر دوی این مواد جزو مواد گران قیمت محسوب می‌شوند.

الیاف شیشه نوع S، نوع R و نوع Te

استحکام کششی الیاف شیشه بر اساس پیوستگی ساختاری شبکه سیلیس و به ویژه عدم وجود اکسیدهای قلیایی که به راحتی به ساختار نمی‌پیوندند، تعیین می‌شود. ساختار اکسید بور (در صورتی که بخشی از شبکه باشد) ضعیف‌تر از اکسید سیلیکون است و در نتیجه اکسید بور مانند یک شار عمل می‌کند. الیاف شیشه با استحکام بالای مختلفی وجود دارند که می‌توان به الیاف نوع S، الیاف نوع R و الیاف شیشه نوع Te اشاره کرد . تمامی این الیاف در دمای اتاق 10 تا 15 درصد از الیاف شیشه نوع E مستحکم‌تر هستند. اما این الیاف ارزش واقعی خود را زمانی نشان می‌دهند که در دماهای بالاتر مورد استفاده قرار بگیرند. این الیاف در کاربردهای نظامی استفاده می‌شوند. به همین منظور و برای برآورده شدن الزامات نظامی مورد نیاز به روش‌های کنترل کیفیت سخت‌گیرانه‌ای برای این الیاف نیاز است.

الیاف شیشه نوع S و نوع Te مشتقات سیستم‌های سه تایی SiO2، Al2O3 و CaO هستند. الیاف شیشه نوع R نیز از مشتقات سیستم چهارتایی SiO2، Al2O3، CaO و MgO هستند. الیاف شیشه نوع S و الیاف نوع S-2 از ترکیبات یکسانی تولید می‌شوند اما پوشش آن‌ها متفاوت است. در حالی که یکنواختی ساختاری داخلی (استحکام بالا) در الیاف شیشه نوع E فاقد بور و ترکیبات فاقد قلیا به دست می‌آید، دمای تشکیل این الیاف از الیاف نوع E بیش‌تر است. دستیابی به دماهای کاری بالا یک مزیت برای محصول محسوب می‌شود، اما دماهای ذوب بالاتر به انرژی بیش‌تر و رشته‌سازهایی ساخته شده از آلیاژهای بسیار گران قیمت نیاز دارد.

الیاف سیلیکا/کوآرتز

الیاف شیشه با افزایش درصد SiO2 می‌توانند در کاربردهایی که به دماهای بسیار بالا نیاز دارند استفاده شوند. الیاف با درصد بالای سیلیکا (حاوی 95% سیلیکا) جزو الیاف شیشه آمورف محسوب می‌شوند. این الیاف از طریق اسیدشویی پارچه‌های الیاف شیشه نوع E بوروسیلیکات تولید می‌شوند که به عنوان پتوهای عایق در دماهای تا 1040 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شوند. الیاف سیلیکای خالص (با 99% SiO2) از طریق خشک‌ریسی محلول‌های آبی شیشه تولید می‌شوند. این الیاف با نام تجاری Silfa در بازار شناخته می‌شوند و بیش‌تر به شکل نخ و برای عایق‌سازی سیم‌ها در دماهای تا 1090 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شوند. این نوع از الیاف شیشه در کاربردهای کامپوزیتی استفاده نمی‌شوند و به همین دلیل در جدول 2 ارائه نشده‌اند.

الیاف شیشه سیلیکای فوق خالص یا الیاف کوآرتز (با 99/99 % SiO2) که از طریق کشش دادن مواد پیش شکل در یک فرآیند بدون مخزن تولید می‌شوند نیزز آمورف هستند. برخلاف این که شاید به دلیل نام‌های تجاری این الیاف در بازار مانند Quartzel و Astroquartz بر وجود ساختارهای بلورین شش وجهی کوآرتز در این الیاف اشاره دارد. الیاف سیلیکای فوق حالص (کوآرتز) علاوه بر مقاومت عالی در برابر دماهای بسیار بالا از عبوردهی بسیار بالایی در برابر اشعه ماورای بنفش و تابش‌های با طول موج بلندتر برخوردارند. برای مثال، در کامپوزیت‌های مورد استفاده در دماغه هواپیما با کاربرد این الیاف می‌توان از تجهیزات راداری حساس در برابر اشیای پرنده، تابش نور و تخلیه الکتریسیته ساکن محافظت کرد . خالص‌ترین نوع الیاف شیشه تجاری در بازار و یا الیاف کوآرتز از طریق خشک‌ریسی محلول سول-ژل گرید شناساگر تترا اتیلورتوسیلیکات تولید می‌شوند .

تمامی الیاف کوآرتز در کاربردهای کامپوزیتی و تولید نخ استفاده می‌شوند. از نخ‌ها و پارچه‌های فوق خالص سیلیکا (کوآرتز) می‌توان در دماهای تا 1090 درجه سانتی‌گراد، از پارچه‌های با درصد سیلیکای بالا تا دماهای 1040 درجه سانتی‌گراد و از پارچه‌های بافته شده از نخ‌های الیاف شیشه نوع S، نوع R و نوع Te تا دماهای 815 درجه سانتی‌گراد استفاده کرد .

الیاف شیشه نوع D

خصوصیات الکتریکی الیاف شیشه از روی مقاومت حجمی، رسانایی سطحی، ثابت دی الکتریک و تانژانت افت آن‌ها مشخص می‌شود. الیاف شیشه نوع E با ثابت دی الکتریک نسبتاً بالایی که دارند اصلی‌ترین لیف مورد استفاده در تقویت‌ مدارهای الکتریکی چاپی در بازار امروز محسوب می‌شوند. اما کوچک‌سازی قطعات الکترونیکی صنایع را به سمت استفاده از الیاف خاصی متمایل کرده است که از ثابت‌های دی الکتریک و تانژانت افت دی الکتریک پایین‌تری برخوردارند.

انواع مختلفی از الیاف شیشه نوع D با ثابت دی الکتریک پایین موجود هستند. تمامی این الیاف دارای درصدهای بالایی از B2O3 (20 تا 26 درصد) هستند و در نتیجه ثابت دی الکتریک آن‌ها به مراتب از الیاف شیشه نوع E کمتر است (10/4 تا 56/3 برای الیاف نوع D در مقابل 86/6 تا 7 برای الیاف نوع E). این الیاف تانژانت افت کمتری نیز دارند و ارزش بالایی در کاربرد به عنوان تقویت‌کننده مدارهای چاپی الکترونیکی از خود نشان می‌دهند. با توجه به قیمت بالای این نوع از الیاف شیشه، تمامی انواع الیاف نوع D هنوز به تولید انبوه نرسیده و به طور عمده مورد کاربرد قرار نگرفته‌اند. وجود درصد بالایی از اکسید بور در این الیاف که مورد نیاز است به روش‌های تولید خاصی نیاز دارد .

به دلایل مختلف، الیاف فوق خالص سیلیکا، الیاف توخالی شیشه نوع E، الیاف شیشه نوع S و سایر الیاف با قابلیت کاربرد در دماهای بالا ثابت دی الکتریک کمتری نسبت به الیاف شیشه نوع E توپر دارند. از این الیاف می‌توان برای تقویت مدارهای الکترونیکی چاپی استفاده کرد. هر چند الیاف سیلیکا مدول پایینی دارند و در نتیجه در کاربرد به عنوان تقویت‌کننده تاثیر کمتری خواهند داشت. الیاف توخالی نیز به دلیل ثابت دی الکتریک پایین خود در وهله اول کاربردی به نظر می‌رسند. اما این الیاف به محض این که رطوبت وارد کانال الیاف شود خصوصیات دی الکتریک خود را از دست می‌دهند.

ذوب شیشه و تشکیل الیاف

شیشه جامدی آمورف است که از سرد کردن سریع مذاب (فاز مایع) به طوری که تشکیل بلورها رخ ندهد، تولید می‌شود. وقتی شیشه به آرامی سرد شود، تبلور در دمای مایع بودن (که در آن بلورها و مذاب در تعادل هستند) و یا در دماهای پایین‌تر از آن می‌تواند رخ دهد. الیاف شیشه در سرعت‌های سرد کردن بالا تولید می‌شوند. شیشه از نظر ساختار شیمیایی از یک شبکه سیلیکایی تشکیل شده است. سایر اکسیدهای موجود در ساختمان شیشه موجب تسهیل ذوب شدن، همگن شدن، خروج اجزای گازی و تشکیل الیاف در دماهای بهینه می‌شوند. در این قسمت به فرآیند‌های معمول تولید الیاف شیشه و ذوب شیشه و منحنی‌های ویسکوزیته-دمای مورد نیاز برای تولید الیاف شیشه نوع E با کاربرد عمومی و الیاف شیشه نوع E حاوی 5 تا 6 درصد اکسید بور می‌پردازیم.

بسته به قطر الیاف، تشکیل بهینه الیاف توسط مذاب‌هایی صورت می‌گیرد که ویسکوزیته آن‌ها در محدوده log 2.5 تا log 3P‌ قرار داشته باشد. فرآیندهای معمول ذوب و تشکیل الیاف شیشه که برای تولید الیاف شیشه نوع E فاقد بور استفاده می‌شوند مشابه فرآیندهای مورد نیاز برای تولید الیاف شیشه نوع E حاوی بور هستند. با این تفاوت که منحنی‌های ویسکوزیته-دمای آن‌ها با هم متفاوت است. دماهای نسبی تشکیل الیاف را می‌توان از روی نمودارهای فلوچر (Flucher) که در شکل 1 نشان داده شده است استخراج کرد. این دماها برای الیاف شیشه نوع E فاقد بور در ویسکوزیته‌های مذاب برابر بین log 2.5 تا log 3P نسبتاً بالاتر هستند.

مخلوط کردن و ذوب دسته‌ای

فرآیند ذوب شیشه از توزین و مخلوط کردن مواد اولیه آغاز می‌شود. در کارخانه‌های مدرن الیاف شیشه این فرآیند کاملاً اتوماسیون شده است و از واحدهای توزین رایانه‌ای و سیستم‌های انتقال مذاب بسته استفاده می‌شود. هر یک از ترکیبات مورد نیاز به طور جداگانه توزین شده و به قسمت مخلوط‌کن منتقل می‌شوند. در این نقطه تمامی مواد قبل از انتقال به کوره به صورت دسته‌ای به طور کامل با هم مخلوط می‌شوند.

کوره‌های تولید الیاف شیشه معمولاً به سه قسمت مجزا تقسیم‌بندی می‌شوند (شکل 2). مواد مخلوط شده برای ذوب شدن، خروج اجزای گازی و همگن شدن به کوره منتقل می‌شوند. سپس مذاب شیشه به یک قسمت تصفیه‌کننده جریان می‌یابد که در آن دمای مذاب از 1370 درجه به حدود 1260 درجه سانتی‌گراد کاهش داده می‌شود. شیشه مذاب سپس به قسمت پیش کوره که درست بالای قسمت‌های تشکیل الیاف قرار گرفته است، منتقل می‌شود. دماها در کل این فرآیند از روی مشخصه‌های ویسکوزیته نوع شیشه خاصی که استفاده شده است، تعیین می‌شوند. علاوه بر این، شکل فیزیکی کوره نیز می‌تواند بسته به محدودیت‌های فضای کارخانه بسیار متنوع باشد.

تشکیل الیاف و آهارزنی

تبدیل شیشه مذاب در پیش کوره به الیاف شیشه ممتد اصولاً یک فرآیند میراشونده است (شکل 3). شیشه مذاب از طریق رشته‌سازهایی از جنس آلیاژ پلاتین-رادیوم حاوی 400 تا 8000 روزنه جریان می‌یابد. این رشته‌سازها به صورت الکتریکی حرارت داده می‌شوند و حرارت آن‌ها به دقت کنترل می‌شود تا ویسکوزیته شیشه ثابت بماند. الیاف بعد از خروج از رشته‌ساز به سمت پایین کشیده شده و به سرعت سرد می‌شوند.

در مرحله بعد سطح الیاف با عبور آن‌ها از روی یک غلتک که به طور مداوم درون یک حمام آهار می‌چرخد آهارزنی می‌شود. این مرحله‌ای است که یک محصول الیاف شیشه را از محصول دیگر متمایز می‌کند.ترکیبات تشکیل‌دهنده آهار باعث ایجاد پیوستگی، روانکاری، سازگاری با رزین و خصوصیات چسبندگی در محصول نهایی شده و خصوصیات الیاف را بسته به نیازهای مورد مصرف نهایی خاص آن‌ها تعیین می‌‌کند. پس از آهارزنی و قبل از پیچش الیاف روی بسته، فیلامنت‌ها کنار هم قرار گرفته و یک دسته از الیاف را تشکیل می‌دهند. در صورتی که به دسته‌های کوچکی از فیلامنت‌ها نیاز باشد، از چند قسمت مجزا برای جمع کردن الیاف کنار هم استفاده می‌شود.

قطر الیاف

سرعت کشش و در نتیجه قطر الیاف توسط سرعت وایندر برداشت الیاف کنترل می‌شود. قطر الیاف تحت تاثیر دمای رشته‌ساز، ویسکوزیته شیشه و فشار مذاب در رشته‌ساز نیز قرار دارد. پر کاربردترین سیستم برداشت در این فرآیند غلتک‌های وایندر هستند که با سرعت بالا و به صورت دوار الیاف را با یک مکانیزم تراورس کننده برداشت می‌کنند تا دسته الیاف به شکل رندوم روی بسته نخ قرار گرفته و قطر بسته نخ افزایش یابد. این کار باز شدن الیاف از بسته در مراحل بعدی (برای مثال تولید نیمچه نخ و یا خرد کردن) را راحت می‌کند. بسته‌های تشکیل شده خشک شده و به قسمت بعدی برای تبدیل به نیمچه نخ (roving)، حصیر الیاف شیشه، الیاف شیشه خرد شده و یا سایر انواع محصولات هدایت می‌شود.

در سال‌های اخیر فرآیندهای مختلفی برای تولید محصولات نیمچه‌نخ و الیاف خرد شده شیشه مستقیماً در هنگام فرآیند تولید الیاف شیشه توسعه یافته‌اند. در این فرآیندها از وایندرها و خردکننده‌های مخصوصی که در محیط مرطوب کار می‌کنند، استفاده می‌شود (شکل 4).

نامگذاری نخ

در صنعت تولید الیاف شیشه به صورت استاندارد از حروف الفبایی خاص برای نام‌گذاری الیاف شیشه با قطر مشخص استفاده می‌شود. این نام‌گذاری‌ها در جدول 3 نشان داده شده‌اند. الیاف ظریف که در کاربردهای نساجی استفاده می‌شوند در محدوده D تا G قرار می‌گیرند. یک دلیل استفاده از الیاف ظریف ایجاد انعطاف‌پذیری کافی در نخ است که امکان فرآیند کردن آن در فرآیندهای تابندگی سرعت بالا و بافندگی را فراهم می‌کند. در نقطه مقابل در تقویت پلاستیک‌ها از فیلامنت‌های با محدوده قطری بین G تا T استفاده می‌شود.

محصولات تجاری مهم

پس از تولید الیاف شیشه ممتد، این الیاف باید بسته به کاربرد مد نظر برای آن‌ها برای کامپوزیت‌ها به شکل مناسبی تبدیل شوند. اصلی‌ترین شکل نهایی الیاف شیشه نوع E عبارتند از نیمچه نخ (roving)، پارچه بافته شده از روینگ، حصیرهای الیاف شیشه، رشته الیاف خرد شده و نخ الیاف شیشه برای کاربردهای نساجی.

نیمچه نخ یا رُوینگ الیاف شیشه

رُوینگ الیاف شیشه از طریق جمع‌آوری دسته از رشته نخ تولید شده به شکل یک دسته الیاف بزرگ‌تر که روی بسته‌های استوانه‌ای پیچیده می‌شوند، تولید می‌شود. به این فرآیند تولید رُوینگ چند سر نخی گفته می‌شود. در این فرآیند ابتدا تعدادی از بسته‌های الیاف خشک شده در کوره در یک قفسه قرار می‌گیرند. سپس سر نخ‌ها تحت کشش کنار هم قرار گرفته و توسط یک وایندر با مکانیزم پیچش دقیق که با نسبت سرعت ثابت تراورس به پیچش کار می‌کند و به آن Waywind گفته می‌شود، جمع می‌شوند. این نسبت سرعت تاثیر قابل توجهی بر روی پایداری بسته، خصوصیات رُوینگ و راحتی کار کردن با آن در مراحل بعدی دارد. نمره رُوینگ نهایی (متر در کیلوگرم و یا یارد در متر) ا روی تعداد سرنخ‌ها و نمره دسته الیاف مورد استفاده تعیین می‌شود. وزن و ابعاد بسته نهایی می‌تواند بسته به مورد مصرف نهایی بسیار متغیر باشد. در شکل 4 این فرآیند نشان داده شده است.

رُوینگ‌ها در بسیاری از کاربردها استفاده می‌شوند. در فرآیند تولید به روش اسپری، رُوینگ توسط تفنگی‌های هوا خرد می‌شوند که الیاف خرد شده را درون یک قالب که همزمان به آن کاتالیزور و رزین در یک نسبت مشخص افزوده می‌شود قرار می‌دهند. این فرآیند برای تولید وان‌های حمام، کابین دوش حمام و بسیاری از کاربردهای دیگر که با آب سر و کار دارند استفاده می‌شود. در فرآیند دیگر که به نام قالب‌گیری ورقه‌ای قطعه (SMC) شناخته می‌شود، رُوینگ در بستری از رزین پلی‌استر خرد شده و به شکل یک ورقه در می‌آید که به مرور ضخیم می‌شود. این ورقه در یک دستگاه پرس قرار گرفته و به شکل قطعات مختلف قالب‌گیری می‌شود. بسیاری از قطعات پلاستیکی تقویت شده با الیاف (FRP) بدنه خودروها توسط این فرآیند تولید می‌شوند.

در فرآیندهای پیچش فیلامنت (filament winding) و پالتروژن (pultrusion) از رُوینگ ممتد استفاده می‌شود. از این روش‌ها برای تولید لوله‌ها، مخازن، فنرهای تخت و بسیاری از کامپوزیت‌های سازه‌ای استفاده می‌شود. در این فرآیندها رُوینگ از یک حمام رزین عبور کرده و سپس با پیچش بر روی یک قالب و یا عبور از یک قالب حرارت‌دیده به شکل قطعه مورد نظر در می‌آید. با توجه به این که برخی از دسته الیاف در رُوینگ تمایل به خم شدن درون مجموعه دسته الیاف را دارند، استفاده از آن‌ها برخی مواقع مناسب نیست. این حالت باعث ایجاد کشش نایکنواخت در فرآیند تولید رُوینگ می‌شود که موجب یکپارچگی ضعیف در دسته الیاف می‌گردد.

هر چند در روش پالتروژن درگیری مناسبی بین الیاف برای ایجاد استحکام عرضی ایجاد می‌شود، اما الیاف شل‌تر در رُوینگ می‌توانند تشکیل حلقه دهند که به هنگام عبور از روزنه‌های با قطر بسیار کم قالب پالتروژن موجب پارگی شده و ساخت قطعات پلاستیکی تقویت شده با الیاف را دشوار می‌کنند. به همین دلیل رُوینگ‌های تک رشته‌ای با استفاده از رشته‌سازهای بزرگ و وایندر‌های پیچش دقیق تولید می‌شوند. در این روش به جز مرحله خشک کردن مرحله دیگری برای تولید رُوینگ وجود ندارد. این رُوینگ‌ها در کاربردهای مربوط به تولید قطعات کامپوزیتی به روش پیچش فیلامنت و یا پالتروژن استفاده می‌شوند.

پارچه‌ رُوینگ

این پارچه از طریق بافندگی رُوینگ الیاف شیشه تولید می‌شوند. در نتیجه یک محصول ضخیم تولید می‌شود که در بسیاری از فرآیندهای قالب‌گیری دستی و یا پانلی برای تولید FRP مورد استفاده قرار می‌گیرد. بسته به نیازهای محصول نهایی از طرح بافت‌های مختلفی می‌توان استفاده کرد. طرح بافت‌‌های تافته و سرژه استحکام در هر دو راستا را ایجاد می‌کنند. با بافت رُوینگ‌ها به شکل پارچه حلقوی می‌توان استحکام را در یک جهت خاص ایجاد کرد. امروزه پارچه‌های جدیدی مانند پارچه‌های دو محوری و سه محوری برای کاربردهای خاص موجود هستند.

حصیر الیاف شیشه

این محصول هم از الیاف ممتد و هم از الیاف خرد شده قابل تولید است. حصیر الیاف خرد شده از طریق لایه‌نشانی رندوم الیاف خرد شده بر روی یک نوار نقاله و اتصال آن‌ها به هم با استفاده از یک ماده چسبی شیمیایی (بیندر) تولید می‌شود. این بیندر می‌تواند بسته به کاربرد یک رزین ترموپلاستیک با قابلیت انحلال کم تا زیاد در استایرن باشد.

برای مثال، در فرآیند لایه‌گذاری دستی برای تولید آستری‌ها یا بدنه قایق‌های با مقاومت متوسط در برابر خوردگی به حلالیت بالا در استایرن نیاز داریم، اما در قالب‌گیری بسته مانند فشار سرد و یا قالب‌گیری تحت فشار به حلالیت پایین نیاز است تا به هنگام قالب‌گیری تحت فشار و در هنگام پخت پلیمر به اصطلاح فرار نکند.

حصیرهای الیاف ممتد نیز به روش مشابهی تولید می‌شوند. با این تفاوت که الیاف خرد نمی‌شوند و معمولاً از بیندر کمتری استفاده می‌شود زیرا الیاف در اثر درگیری مکانیکی در کنار هم قرار می‌گیرند و یکپارچگی طبیعی ایجاد می‌شود. از حصیرهای الیاف ممتد شیشه می‌توان در قالب‌گیری بسته و به عنوان یک محصول مکمل در فرآیندهای تک محوره مانند پالتروژن که به استحکام عرضی نیاز است، استفاده کرد. انواع خاصی از حصیرهای الیافی نیز تولید می‌شوند. پوشش‌های روکار  تولید شده با الیاف شیشه نوع C برای تولید آستری‌ها، لوله‌ها و مخازن مقاوم در برابر خوردگی استفاده می‌شوند. پوشش‌های روکار ساخته شده از سایر انواع الیاف شیشه برای ایجاد سطحی صاف و پرداخت شده در برخی از کاربردها استفاده می‌شوند. از این پوشش‌ها در برخی از کف‌پوش‌ها نیز استفاده می‌شود.

ترکیب حصیر الیاف شیشه و پارچه‌های رُوینگ

این محصولات در سال‌های اخیر تولید می‌شوند. بسیاری از ساختارهای لایه‌لایه از لایه‌هایی تشکیل شده‌اند که به تناوب در آن‌ها از حصیر الیاف شیشه و پارچه رُوینگ استفاده شده است. از همین رو تولیدکنندگان الیاف شیشه محصولاتی را تولید کردند که این روش تولید محصولات کامپوزیتی را عملی کرد. حصیرهای الیاف شیشه با وزن مناسب (معمولاً حصیرهای الیاف خرد شده) و پارچه‌های رُوینگ با استفاده از یک بیندر شیمیایی، بافت حلقوی و یا دوخت به هم متصل می‌شوند. این محصول می‌تواند موجب صرفه‌جویی قابل توجهی در نیروی کارگری شود.

محصولات تولید شده از الیاف شیشه خرد شده

این محصولات در دو فرآیند اصلی تولید می‌شوند. در فرآیند اول بسته‌های الیاف خشک شده به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شوند. تعدادی از دسته الیاف به یک خردکن تغذیه می‌شوند. خردکن الیاف را به طول مورد نیاز (معمولاً بین 2/3 تا 7/12 میلی‌متر) خرد می‌کند. سپس الیاف خرد شده غربال می‌شوند تا پرزها و ناخالصی‌ها خارج شود. بعد از این مرحله الیاف خرد شده برای حمل بسته‌بندی می‌شوند (شکل 5). فرآیند دوم که در سال‌های اخیر برای تولید بسیاری از محصولات تشکیل شده از الیاف خرد شده شیشه استفاده می‌شود، خرد کردن مستقیم نام دارد. در این فرآیند از رشته‌سازهای بزرگ برای تشکیل الیاف استفاده شده و سپس دسته الیاف در حالت مرطوب و بلافاصله بعد از آهارزنی خرد می‌شوند. سپس دسته الیاف خرد شده و مرطوب خشک شده، غربال شده و بسته‌بندی می‌شوند. با استفاده از این فرآیند صنایع مختلف می‌توانند طیف وسیعی از کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف خرد شده را تولید کنند.

الیاف شیشه خرد شده به عنوان تقویت‌کننده در صنایع قالب‌گیری تزریقی استفاده می‌شوند. الیاف شیشه و رزین را می‌توان در حالت خشک مخلوط کرد و یا به هنگام اکسترود کردن در مرحله قبل از قالب‌گیری با هم کامپاند کرد و یا می‌توان الیاف شیشه را همراه با رزین مستقیم به ماشین قالب‌گیری تغذیه نمود. صدها قطعه مختلف با کاربردهای متنوع به این روش تولید می‌شوند. از الیاف شیشه خرد شده می‌توان در کاربردهای ترموست مانند قالب‌گیری حجمی نیز استفاده کرد.

الیاف آسیاب شده

این الیاف از طریق آسیاب چکشی الیاف خرد شده و یا برش دسته الیاف ممتد پس از آهارزنی تولید شده و سپس از نظر طولی غربال می‌شوند. طول این الیاف بسته به ابعاد منافذ غربال‌ها بین 79/0 تا 4/6 میلی‌متر متغیر هستند. به همین دلیل الیاف آسیاب‌ شده نسبت ابعاد پایینی دارند (نسبت طول به قطر). هرچند این الیاف سفتی و ثبات ابعادی بالایی به پلاستیک‌های تقویت‌شده می‌بخشند اما این پلاستیک‌ها استحکام پایینی خواهند داشت. این الیاف در ترکیبات فنولی، یورتان‌های قالب‌گیری شده به روش تزریقی-واکنشی و کامپاندهای مخصوص رزین اندود کردن قطعات الکترونیکی استفاده می‌شوند.

کاغذ الیاف شیشه

از این محصول برای تقویت سقف‌پوش‌های الیاف شیشه استفاده می‌شود. معمولاً از الیاف خرد شده با طول بین 25 تا 50 میلی‌متر برای تولید پارچه الیاف شیشه و یا حصیرهای الیاف شیشه نازک استفاده می‌شود. در این فرآیند، الیاف خرد شده در آب پخش می‌شوند تا یک محلول رقیق تشکیل شود. فیلامنت‌های الیاف شیشه در اثر هم زدن در آب از هم جدا می‌شوند. سپس محلول بر روی یک نوار نقاله در حال حرکت پمپ می‌شود. در این مرحله بیش‌تر آب توسط خلاء خارج شده و یک لایه نازک و با توزیع یکنواخت از الیاف شیشه تولید می‌شود. سپس یک رزین بیندر به این لایه اضافه شده و عمل خشک کردن و پخت برای تشکیل کاغذ الیاف شیشه انجام می‌شود. این کاغذ با رزین‌های مناسب ترکیب شده و برای ساخت سقف‌پوش‌ها استفاده می‌شود.

نخ‌های نساجی

این نخ‌ها از الیاف ظریف شیشه‌ای تشکیل شده‌اند که روی بسته‌های حاصل از فرآیند تولید دسته الیاف شیشه خشک شده و از یکپارچگی لازم برای تاب دادن برخوردارند. تاب باعث افزایش یکپارچگی بیش‌تر نخ قبل از استفاده در فرآیند بافندگی می‌شود. برای این منظور معمولاً از یک تاب در اینچ استفاده می‌شود. عملیات تابندگی در شکل 6 نشان داده شده است. در بسیاری از کاربردها به نخ‌های سنگین تر برای بافندگی نیاز است. برای این کار از تاب دادن دو یا چند دسته الیاف و یک مرحله چندلاکنی استفاده می‌شود. در مرحله چندلاکنی چند دسته از الیاف تابیده در جهت خلاف تاب اولیه تاب داده می‌شوند. دو نوع تاب S و Z برای تاب دادن الیاف استفاده می‌شود که جهت تاب را نشان می‌دهند. معمولاً دو یا تعداد بیش‌تری از دسته الیاف شیشه با تاب S در مرحله تابندگی مجدد با تاب Z تابیده می‌شوند تا یک نخ متعادل بدست آید. بنابراین خصوصیات نخ از قبیل استحکام، قطر نخ و نمره نهایی می‌تواند توسط تاب دادن و تاب مجدد تحت تاثیر قرار بگیرد.

در نام‌گذاری نخ‌های الیاف شیشه از حروف الفبا و اعداد استفاده می‌شود. برای مثال در نخ ECG 75 2/4 :

•    اولین حرف بیانگر نوع ترکیبات لیف شیشه (در این مثال شیشه نوع E) است،

•    حرف دوم نوع فیلامنت را مشخص می‌کند : S برای الیاف استیپل و کوتاه، C برای الیاف ممتد و T برای الیاف تکسچره شده). در این مثال نخ از نوع ممتد یا C است.

•    سومین حرف قطر نخ را مشخص می‌کند که مطابق جدول 3 از نوع G است.

•    اعداد بعدی نمره نخ را بر حسب تعداد 100 یارد در هر پوند نخ مشخص می‌کنند : در این مثال 75 به معنای 7500 یارد در هر پوند است).

•    علامت کسری تعداد دسته‌ الیاف تابیده شده و تعداد نخ‌هایی که در مرحله چندلاکنی به هم تابیدند را مشخص می‌کند. در مثال گفته شده 2/4‌ به این معناست که هر دسته از نخ‌های تابیده شده به هم در مرحله اول از دو رشته الیاف تشکیل شده‌اند و در مرحله چندلاکنی 4 نخ تابیده 2 لا با هم تابیده شده‌اند.

پارچه الیاف شیشه

نخ‌های الیاف شیشه با استفاده از روش بافندگی تاری-پودی به پارچه تبدیل می‌شوند. ماشین‌های بافندگی مختلفی در صنعت استفاده می‌شوند، اما ماشین بافندگی جت هوا برای این کار متداول‌تر است. مشخصه‌های اصلی این پارچه‌ها طرح بافت آن‌ها، تراکم پارچه و ساختار نخ‌های تار و پود هستند. این مشخصات در کنار هم خصوصیات پارچه مانند قابلیت افت پارچه و عملکرد آن در کامپوزیت نهایی را مشخص می‌کنند. تراکم پارچه به معنای تعداد نخ تار و پود در یک اینچ عرض و طول پارچه است. نخ‌های تار به موازات جهت تولید و نخ‌های پود عمود بر این نخ‌ها قرار می‌گیرند.

به طور کلی چهار طرح بافت پایه وجود دارند که عبارتند از : تافته، سبدی، سرژه و اطلس. بافت تافته ساده‌ترین طرح بافت پارچه‌های تاری-پودی است که در آن یک نخ تار به صورت یک در میان از رو و زیر یک نخ پود عبور می‌کند. در طرح بافت سبدی به جای یک نخ تار، دو یا تعداد بیش‌تری نخ تار از رو و زیر حداقل دو نخ پود عبور می‌کنند. در طرح بافت اطلس یک نخ تار از رو و زیر سه نخ پود عبور می‌کند تا الگوی منظمی در پارچه ایجاد شود. اطلس 8 نوع خاصی از پارچه‌های اطلس است که در آن نخ تار از زیر و روی هفت نخ پود عبور می‌کند و طرح بافت بدون قائده‌ای تولید می‌شود. در تولید یک قطعه کامپوزیتی بافت اطلس انطباق بهتری با شکل‌های پیچیده پیدا می‌کند. طرح بافت‌های سرژه، سبدی و تافته در رتبه بعدی اولویت استفاده در ساخت کامپوزیت‌ها قرار می‌گیرند.

نخ تکسچره شده

تکسچرایزینگ فرآیندی است که در آن نخ با استفاده از جت هوا حالتی حجیم پیدا می‌کند (شکل 7) جت هوا موجب می‌شود تا فیلامنت‌های سطح نخ به طور رندوم بشکنند و نخ ظاهری حجیم پیدا کند. میزان حجیم بودن نخ را می‌توان با سرعت جت هوا و سرعت تغذیه نخ کنترل کرد. فرآیند تکسچرایزینگ باعث می‌شود که بتوان نسبت رزین به الیاف شیشه را در محصول نهایی افزایش داد. یکی از کاربردهای مهم نخ‌های تکسچره در استفاده از آن‌ها به عنوان جایگزین الیاف آزبست است.

الیاف شیشه کارد شده

کاردینگ فرآیندی است که برای تبدیل نخ الیاف شیشه ممتد به نخ الیاف شیشه الیاف کوتاه استفاده می‌شود. در این فرآیند نخ ممتد به طول‌های 38 تا 50 میلی‌متر خرد می‌شود و سپس در یک راستا آرایش می‌یابد تا به شکل حصیری از الیاف تبدیل شود. این حصیر الیاف سپس به نخ الیاف کوتاه تبدیل می‌شود. نخ تولید شده در این فرآیند می‌تواند رزین بیش‌تری را نسبت به نخ تکسچره جذب کند. الیاف شیشه کارد شده می‌توانند به عنوان جایگزین آزبست در کاربردهای اصطکاکی مانند لنت‌های ترمز خودرو استفاده شوند.

♦ کلمات کلیدی:  الیاف شیشه | نخ شیشه  | پارچه شیشه | کامپوزیت  | پروسه تولید الیاف | ماشین آلات نساجی

♦ منابع مرتبط:

►ASTM hand book, Vol 21, Glass Fibers

►International Journal on Textile Engineering and Processes, ISSN: 2395-3578, Vol 1,Issue 2, April 2015 ,Processing of Glass Fibres in Textile Industries

►https://www.sciencedirect.com

.

.

ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.