الیاف شیشه (یا الیاف شیشه) ماده ای است که از الیاف شیشه ای بسیار ظریف تشکیل شده است.
شیشه سازان در طول تاریخ الیاف شیشه را آزمایش کرده اند ، اما تولید انبوه الیاف شیشه تنها با اختراع ماشین آلات ظریف امکان پذیر شد. در سال 1893 ، ادوارد دراموند لیبی لباسی را در نمایشگاه کلمبیای جهان به نمایش گذاشت که شامل الیاف شیشه با قطر و بافت الیاف ابریشم بود. الیاف شیشه نیز می توانند به طور طبیعی مانند موهای پله ایجاد شوند.
پشم شیشه ، که امروزه محصولی به نام "فایبرگلاس" است ، مدتی بین سالهای 1932 تا 1933 توسط Games Slayter of Owens-Illinois اختراع شد ، به عنوان ماده ای برای عایق حرارتی ساختمان. [1] با نام تجاری Fiberglas به بازار عرضه می شود که به یک علامت تجاری عمومی تبدیل شده است. الیاف شیشه هنگامی که به عنوان عایق حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد ، به طور خاص با یک عامل چسبنده برای به دام انداختن بسیاری از سلولهای کوچک هوا تولید می شود و در نتیجه از خانواده "پشم شیشه" با چگالی پایین با محصولات مشخصه پر می شود.
الیاف شیشه دارای خواص مکانیکی تقریباً قابل مقایسه با الیاف دیگر مانند پلیمرها و فیبر کربن است. اگرچه به اندازه فیبر کربن سفت نیست ، اما هنگام استفاده در کامپوزیت ها بسیار ارزان تر و شکننده تر است. بنابراین الیاف شیشه به عنوان یک عامل تقویت کننده برای بسیاری از محصولات پلیمری مورد استفاده قرار می گیرد تا یک ماده کامپوزیتی بسیار قوی و نسبتاً سبک با پلیمر تقویت شده با الیاف (FRP) به نام پلاستیک تقویت شده با شیشه (GRP) ، که در بین مردم به عنوان "فایبرگلاس" نیز شناخته می شود ، استفاده شود. بر خلاف پشم شیشه ، GRP حاوی مقدار کمی هوا یا گاز نیست ، متراکم تر است و بنابراین در مقایسه با پشم شیشه عایق حرارتی ضعیفی است. در عوض به دلیل استحکام و وزن نسبتاً کم ، از نظر ساختاری استفاده می شود.
تشکیل فیبر
الیاف شیشه زمانی تشکیل می شوند که رشته های نازک شیشه ای بر پایه سیلیس یا سایر شیشه های فرمولاسیون در بسیاری از الیاف با قطرهای کوچک مناسب برای پردازش نساجی خارج می شوند. تکنیک حرارت دادن و کشیدن شیشه به الیاف خوب برای هزاره ها شناخته شده است و در مصر و ونیز مورد استفاده قرار گرفت. [2] قبل از استفاده اخیر از این الیاف برای مصارف نساجی ، تمام الیاف شیشه به عنوان مواد اصلی (یعنی خوشه هایی با طول کوتاه فیبر) تولید می شد.
روش مدرن تولید پشم شیشه ، اختراع Games Slayter در شرکت شیشه ای Owens-Illinois (Toledo، Ohio) است. او ابتدا برای ثبت اختراع برای فرآیند جدید ساخت پشم شیشه در سال 1933 درخواست کرد. اولین تولید تجاری الیاف شیشه در سال 1936 انجام شد. در سال 1938 شرکت شیشه ای Owens-Illinois Glass و Corning Glass Works به شرکت Owens-Corning Fiberglas Corporation پیوستند. هنگامی که دو شرکت برای تولید و ترویج الیاف شیشه به هم پیوستند ، الیاف شیشه ای رشته ای پیوسته را معرفی کردند. [3] Owens-Corning هنوز تولیدکننده اصلی الیاف شیشه در بازار امروز است. [4]
رایج ترین انواع الیاف شیشه ای که در فایبرگلاس استفاده می شود E-glass است که شیشه ای آلومینو بوروسیلیکات با کمتر از 1٪ اکسیدها ی قلیایی وزنی است که عمدتا برای پلاستیک های تقویت شده با شیشه استفاده می شود. انواع دیگر شیشه های مورد استفاده عبارتند از: A-glass (شیشه آهکی قلیایی با مقدار کمی یا بدون اکسید بور) ، E-CR-glass (مقاومت الکتریکی/شیمیایی ؛ سیلیکات آلومینو-آهک با کمتر از 1٪ اکسیدهای قلیایی در هفته ، با مقدار زیاد مقاومت در برابر اسید) ، شیشه C (شیشه قلیایی-آهکی با میزان اکسید بور بالا ، مورد استفاده برای الیاف و عایق های اصلی شیشه) ، شیشه D (شیشه بوروسیلیکات ، به دلیل ثابت دی الکتریک کم آن) ، شیشه R (شیشه سیلیکات آلومینو بدون MgO و CaO با الزامات مکانیکی بالا به عنوان تقویت کننده) و شیشه S (شیشه سیلیکات آلومینو بدون CaO اما با محتوای MgO بالا با استحکام کششی بالا). [5]
سیلیس خالص (دی اکسید سیلیکون) ، هنگامی که به صورت کوارتز ذوب شده در یک شیشه بدون نقطه ذوب واقعی سرد می شود ، می تواند به عنوان یک فیبر شیشه ای برای فایبرگلاس استفاده شود ، اما این عیب را دارد که باید در دمای بسیار بالا کار کرد. به منظور کاهش دمای کار لازم ، سایر مواد به عنوان "عوامل شار" (به عنوان مثال اجزای برای کاهش نقطه ذوب) معرفی می شوند. شیشه A معمولی ("A" برای "قلیایی-آهک") یا شیشه آهک سودا ، خرد شده و آماده ذوب مجدد ، به عنوان شیشه به اصطلاح گلوله ، اولین نوع شیشه ای بود که برای فایبرگلاس استفاده می شد. E-glass ("E" به دلیل کاربرد الکتریکی اولیه) ، فاقد قلیایی است و اولین فرمول شیشه ای بود که برای تشکیل رشته های پیوسته مورد استفاده قرار گرفت. در حال حاضر بیشتر تولید فایبرگلاس در جهان را تشکیل می دهد و همچنین بزرگترین مصرف کننده مواد معدنی بور در سطح جهان است. این ماده مستعد حمله یون کلرید است و برای کاربردهای دریایی انتخاب ضعیفی است. S-glass ("S" برای "استحکام") هنگامی استفاده می شود که مقاومت کششی بالا (مدول) مهم باشد و بنابراین در کامپوزیت ها برای ساختمان و ساخت هواپیما اهمیت دارد. همان ماده در اروپا به عنوان شیشه R ("R" برای "تقویت") شناخته می شود. C-glass ("C" برای "مقاومت شیمیایی") و T-glass ("T" برای "عایق حرارتی"-نوعی از C-glass در آمریکای شمالی) در برابر حمله شیمیایی مقاوم هستند. هر دو اغلب در عایق های فایبرگلاس دمیده یافت می شوند. [6]