کامپوزیت فصل ۷-تقویت فایبرگلاس

کامپوزیت فصل ۷-تقویت فایبرگلاس – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

کتاب کامپوزیت ها

فصل ۷

تقویت فایبرگلاس

۷٫ تقویت فایبرگلاس

۷٫۱ مقدمه

تاریخچه شیشه قدمت بسیاری دارد اما توسعه علمی مهندسی آن بتازگی انجام گرفته است. اولین بار شیشه حدود ۴۰۰۰ سال پیش احتمالا در مصر در کوره ­های تولید سفال، ساخته شد. اولین کاربرد آن بعنوان نوعی تزئین در جواهرات و ظروف سفالی و جام ­های نوشیدنی بوده است.

استفاده از شیشه بشکل فیبر و الیاف به اوایل قرن هفدهم هنگامی که ونیزی ­ها از آن به منظور تولید جامه های مخصوص استفاده نمودند، باز می­گردد. اما، فایبرگلاس تجاری تا سال ۱۹۳۹ در پی تحقیقات مشترک اوون در ایلینویز و موسسه تحقیقات شیشه کورنینگ[۱]  به واقعیت نپیوست که بدنبال آن شرکت فایبر گلاس اوونز-کورنینگ شکل گرفت.

صنعت نساجی تولید فایبرگلاس اکنون به یک صنعت چند میلیون دلاری تبدیل شده است. الیاف شیشه­ای را میتوان بصورت الیاف پیوسته و یا الیاف ناپیوسته (استپل) بدست آورد. هر دو فرم با فرایند تولید یکسانی، تا پیش از عملیات کشیدگی الیاف، تولید می­گردند.

کتاب کامپوزیت ها فصل ۷ تقویت فایبرگلاس

۷٫۲  تولید فایبرگلاس

تولید فایبرگلاس با مخلوط خشک ماسه سیلیکا، سنگ آهک و اسید بوریک و تعدادی مواد دیگر نظیر خاک رس، زغال سنگ و فلوئوراسپار (فلوریت) آغاز می­گردد. این مواد در کوره نسوز مقاومت بالا ذوب می­گردند. دمای مذاب وابسته به ترکیب شیشه بوده اما عموماً در حدود۱۲۶۰درجه سانتیگراد (۲۳۰۰ درجه فارنهایت) می­باشد. شیشه مذاب سپس مستقیماً به یک کوره کشش الیاف، در یک فرایند جریان مذاب مستقیم، جاری می شود (شکل ۷٫۱) و یا به داخل یک ماشین ساخت گلوله شیشه ­ای راهی میشود. این گلوله های شیشه ­ای می­توانند دسته بندی شده و نهایتاً مجدداً ذوب شده و به الیاف شیشه ای تبدیل گردند.

۷٫۴ خواص فایبرگلاس

ترکیب مواد شیشه مذاب اصلی احتمالاً بالاترین نقش را در تعیین ویژگی­های فایبرگلاس بازی می کند. استفاده گسترده و پیوسته از فایبرگلاس در کاربردهای متعدد و متنوع مستقیماً به خواص منحصربفرد ذاتی آن مربوط می­شود (جدول ۷٫۳) تامین کنندگان این مواد در آمریکا در جدول ۷٫۴ نشان داده شده اند.

• مقاومت کششی بالا: فایبرگلاس استثنائاً مقاومت کششی بالایی در مقایسه با سایر الیاف منسوحاتی دارد. نسبت مقاومت به وزن آن در برخی کاربردها حتی از یک سیم فولادی بیشتر میباشد.

• مقاومت در برابر حرارت و آتش : از آنجا که فایبرگلاس غیرارگانیک می­باشد هیچگاه نمی­سوزد و احتراق را پشتیبانی نمی­کند.

• مقاومت شیمیایی بالا: فایبرگلاس مقاومت فوق العاده ای در برابر اکثر مواد شیمیایی داشته و

۶/۲ تا ۱۲ گرم بر متر مربع (۷/۰ تا ۳ اونس بر فوت مربع) و در پهناهای مختلف از ۶۰ تا ۲۳۰ سانتیمتر تولید می‌شوند که متداولترین پهنا ۶/۹ سانتیمتر است.

۷٫۶ عملیات سطح

۷٫۶٫۱ نیم تاب پیچی

برای اینکه نیم تاب‌های فایبرگلاس برای روش‌های فراوری و مواد دیگر مناسب باشد، در طی فرآیند تشکیل اصلی فایبرگلاس از چسب شیمیایی بخصوصی استفاده می‌شود. ترکیب شیمیایی این چسب به گونه‌ای است که فیلامنت های  فایبر‌گلاس را در کنار یکدیگر نگه می‌دارد، موجب روانی نیم تابها‌ در هنگام تماس با ابزارآلات مختلف در حین پروسه ‌های فراوری شده و موجب می‌شود که الیاف فایبر‌گلاس هنگام ترکیب با مواد دیگر به طور کامل خیس شوند.

۷٫۷٫۵ پراکندگی فیبر‌ها

کامپوزیت‌های تقویت شده که رشته های گلاسی آن‌ها موازی با یکدیگر چیده شده اند بیشترین استحکام و سختی را در راستای همسویی رشته‌ها دارند. این نوع چیدمان موازی بر برخی پیچیدن‌های الیاف و فرآیند‌های پولتروژن ارجحیت دارد.

هنگامی که تقویت سازی در راستای عمود بر خود (نیمی از رشته‌ها عمود بر نیم دیگر قرار می‌گیرند) خواص مکانیکی حاصله در هر یک از دو زاویه مذبور کمتر از چیدمان موازی است. هنگامی که پراکندگی رشته‌ها از صفر -۹۰ به ۴۵+ – ۴۵- درجه تغییر می‌کند استحام مکانیکی در راستا‌های اصلی کم شده لیکن به راستا‌های ۴۵+ و ۴۵- اضافه می‌شود. بسته به طراحی پارچه زاویه‌ی رشته‌ها از صفر و نود‌درجه به هر زاویه دلخواهی قابل تغییر است. یک پارچه‌ی متعادل پارچه‌ای است که استحکام مکانیکی آن در راستای تار و پود یکسان باشد.

[۱] Owen-Illinois and Corning Glass Works