پشم شیشه، فایبرگلاس، کامپوزیت

[mahan askary]

پشم شیشه : ماده‌ای است مرکب ، از الیاف بسیار نازک شیشه که در موارد گوناگون از جمله به عنوان عایق مورد استفاده است لازم به ذکر است اصطلاح فایبرگلاس در زبان فارسی معمولا به کامپوزیت حاصل از مخلوط پشم شیشه و لاستیک اشاره دارد

برای محصولاتی که نیاز به عایق حرارتی دارند و یا به ماده‌ای مقاوم در برابر خوردگی و مستحکم است از فایبر گلاس استفاده می‌شود.از فایبر گلاس برای ساخت لوله‌ها با مشخصات مختلف از نظر مکانیکی و هیدرولیکی برای انتقال سیالات و... در اکثر پروژه‌های بزرگ مانند خطوط انتقال نفت، خطوط فرآیند صنایع و پتروشیمی، انتقال آب و فاضلاب شهری و ا یجاد تونل‌های شهری استفاده می‌شود. همچنین از ایاف شیشه در ساخت ورقهای فایبرگلاس نیز استفاده میشو بیشترین مصرف الیاف شیشه در ایران برای ورق سازی و ساخت قطعات صنعتی است.

فایبرگلاس: کامپوزیتی از الیاف شیشه با مواد پلیمری است که از پشم شیشه به عنوان مادهٔ تقویت کننده و از مواد پلیمری به عنوان مواد زمینه استفاده می‌شود.


​

چندسازه (کامپوزیت یا ماده مرکب) بصورت زیر تعریف می‌شود:

• در مهندسی مواد این اصطلاح معمولاً به موادی گفته می‌شود که یک فاز زمینه (ماتریکس) و یک تقویت کننده (پرکننده) تشکیل شده باشند.

• تعریف انجمن متالورژی آمریکا: به ترکیب ماکروسکوپی دو یا چند مادهٔ مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد، کامپوزیت گفته می‌شود.

کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریکس و تقویت کننده تشکیل شده‌است. ماتریکس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می‌دارد. تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار می‌گردد. به طور کلی تقویت کننده می‌تواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد.


دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از دیدگاه زیستی

• کامپوزیت‌های طبیعی. مانند استخوان، ماهیچه، چوب و ...
• کامپوزیت‌های مصنوعی(مهندسی)

دسته‌بندی کامپوزیت‌های مهندسی از لحاظ فاز زمینه

• CMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ سرامیکی)
• PMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ پلیمری)
• MMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ فلزی)

دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از لحاظ نوع تقویت کننده

• FRC (کامپوزیت‌های تقویت شده با فیبر)
• PRC (کامپوزیت‌های تقویت شده توسط ذرات)

کامپوزیت‌های سبز(کامپوزیت‌های زیست‌تجزیه‌پذیر) در اینگونه کامپوزیت‌ها، فاز زمینه و تقویت کننده، از موادی که در طبیعت تجزیه می‌شوند، ساخته می‌شوند. در کامپوزیت‌های سبز، معمولاً فاز زمینه از پلیمرهای سنتزی قابل جذب بیولوژیکی و تقویت کننده‌ها از فیبرهای گیاهی ساخته می‌شوند.
مزایای مواد کامپوزیتی مهم‌ترین مزیت مواد کامپوزیتی آن است که با توجه به نیازها، می‌توان خواص آنها را کنترل کرد. به طور کلی مواد کامپوزیتی دارای مزایای زیر هستند:

• مقاومت مکانیکی نسبت به وزن بالا
• مقاومت در برابر خوردگی بالا
• خصوصیات خستگی عالی نسبت به فلزات
• خواص عایق حرارتی خوب
• به دلیل صلبیت بیشتر، تحت یک بارگذاری معین، خیز کمتری(بعضا ده‌ها برابر کمتر) نسبت به فلزات دارند

کاربردها:
فایبرگلاس یکی از پرکاربردترین کامپوزیت‌هاست. فایبرگلاس یک کامپوزیت با زمینهٔ پلیمری است که توسط فیبرهای شیشه تقویت شده‌است. در ساخت بدنه جنگنده‌های رادارگریز از کامپوزیت‌هااستفاده میشود. همچنین در ساخت قطعات هواپیما و پرهٔ نیروگاه بادی و پرهٔ هلیکوپتر از کامپوزیت‌ها استفاده می شود. بطور کلی مواد کامپوزیتی(مواد مرکب) به دلیل داشتن جرم بسیار کم و مقاومت بالا نسبت به فلزات، در صنعت هوا و فضا کاربرد وسیعی دارند.
سختی کامپوزیت‌های تک جهته سختی کامپوزیت‌های تک جهته مانند دیگر مواد سازه‌ای می‌تواند توسط روابط مناسب و صحیح تعیین شود. ضرایب یا ثوابت این روابط ، می‌تواند در یک دستگاه ثوابت مهندسی یا کامپلیانس یا مدول‌های جزئی جمع آوری شود. مقادیر هر یک از دستگاهها می‌تواند مستقیماً توسط ترمهای مقادیر دیگر دستگاهها تعریف شود. سختی کامپوزیت‌های تک جهته توسط همان روابط تنش-کرنش که در مواد سنتی مهندسی موجود است ، محاسبه می‌شود. جز آنکه تنها تعداد ثوابت مستقل در کامپوزیت‌ها چهار عدد است.
سه مرحله از تنش روی کامپوزیت‌ها وجود دارد :

• میکرومکانیکال یا تنش منطقه ایکه همان محاسبه بر اساس تفاوت‌های موجود میان فازهای پیوسته الیاف، ماتریس و در برخی از موارد فصل مشترک تقویت کننده و ماتریس حباب‌های هواست.
• تنش لایه‌ای که محاسبه بر اساس همگن انگاشتن هر لایه مجزا یا گروهی از لایه هاست. به این ترتیب که الیاف و ماتریس طوری آمیخته‌اند که دیگر فاز مجزایی وجود ندارد.
• برآیند تنش یک لامینیت N یا برآیند ممان یک لامینیت M عبارتست از متوسط تنش لایه‌ها در ضخامت آن لامینیت.

به هنگام کار کردن با کامپوزیت‌ها باید به علائم توجه تام شود. چراکه اختلاف بین مقاومت‌های فشاری و کششی ممکن است چند صد در صد باشد. به علاوه اختلاف بیشتری میان مقاومت‌های برشی منفی و مثبت وجود دارد. علی رغم مواد سنتی که علائم در آنها از اهمیت کمی برخوردار است، در کامپوزیت‌ها اشتباه در علائم، نتایج وخیمی دربر خواهد داشت.
سه دستگاه از ثوابت مواد وجود دارد که هر یک به تنهایی می‌تواند بطور کامل سختی کامپوزیت‌های تک جهته روی محوری را روشن کنند. ویژگی این دستگاهها عبارتند از :

• مدول‌ها جهت بدست آوردن تنش از کرنش بکار برده شده‌است. این اساسی ترین دستگاهی است که برای سختی لامینیت‌های چند جهته مورد نیاز است.
• کامپلیانس‌ها جهت محاسبه کرنش از روی تنش بکار می‌رود. این دستگاهی است که جهت محاسبه ثوابت مهندسی مورد نیاز است. این دستگاه جهت بدست آوردن سختی لامینیت‌های چند جهته مورد نیاز نمی‌باشد.
• ثوابت مهندسی از آثار مواد سنتی است. و طراحان سنتی در کار کردن با ثوابت مهندسی احساس راحتی بیشتری می‌کنند. می‌توان از یک دستگاه ثوابت ، دستگاه دیگری را یافت. و همه در عین حال معادل یکدیگرند. یک رابطه مستقیم میان مدول‌ها و کامپلیانس‌های جزئی وجود دارد. و هر یکی برگردان دیگری است.

کامپلیانس‌های کوپل و مدول‌های کوپل با هم برابرند. به عبارت دیگر از دیدگاه اصطلاح جبر ماتریس، کامپلیانس و مدول قرینه‌است.


پشم سنگ

عایق حرارتی و صوتی با تحمل دمای ۷۵۰+ درجه سانتیگراد و نقطه ذوب ۱۳۰۰ و نیز تحمل برودتی آن ۳۰- درجه سانتیگراد است، پشم سنگ و سرباره دارای ضریب انتقال حرارتی بسیارکم بوده و قدرت عایقی آن ۳۳ برابر دیوار بتونی و ۲۲ برابر دیوار آجری است.

پشم سنگ و سرباره در انواع ایزو ترم (پشم خام فله)، ایزو بلانکت (پتوئی)، ایزو پایپ (لوله‌ای)، فنوپانل (تخته‌ای فشرده) و فنوفلت (لحافی) تولید می‌شود و کاربردهای مختلفی دارد، از جمله صنایع پالایشگاهی، نیروگاهی، صنایع غذایی،، ساختمان و تاسیسات و حتی گلخانه‌های هیدرو پونیک (بسترکشت بدون خاک)

این محصول بدلیل کانی، معدنی بودن مواد اولیه قابل برگشت به اکوسیستم را دارد.