الیاف‌های شیشه تارهای بسیار باریک از جنس شیشه با قطر ثابت (حدود 5 تا 25 میکرون) و طول نامحدود هستند. تفاوت الیاف شیشه با پشم شیشه در این است که قطر تارها در پشم شیشه غیر یکنواخت و طول آن محدود است. همچنین در پروسه تولید پشم شیشه به خاطر تفاوت در نوع سرد شدن، ساختمان شیشه شکننده است. این تفاوت به‌طوری است که از الیاف شیشه در بالا بردن مقاومت کششی و تقویت کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود ولی پشم شیشه را به عنوان عایق حرارتی مورد استفاده قرار می‌دهند. البته استفاده از الیاف شیشه به عنوان عایق حرارتی نیز رواج دارد.
الیاف شیشه در سال 1938 توسط شرکت اونزکورنینگ به شکل انبوه تولید شده و معروف‌ترین تقویت‌کننده مورداستفاده در صنعت کامپوزیت می‌باشد. انواع مختلفی از الیاف شیشه موجود می‌باشند که برخی از آن‌ها به اختصار در زیر آمده‌اند. ترکیبات شیمیایی این الیاف‌ها با هم متفاوت است و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب است.
E-Glass : الیاف از نوع عایق الکتریکی که گرفته شده از کلمه Electrical می‌باشد.
: C-Glassالیاف با مقاومت شیمیایی خوب که گرفته شده از کلمه Chemical می‌باشد.
: S-glassالیاف با مقاومت مکانیکی بالا که گرفته شده از کلمه Strengthمی‌باشد.
: M-Glassالیاف با مدول بالا که گرفته شده از کلمه Modulus می‌باشد.
: D-Glassالیاف با ثابت دی الکتریک بالا که گرفته شده از کلمه Dielectric می‌باشد.
ECR: الیاف با مقاومت خوردگی بالا که گرفته شده از عبارت Extra corrosion Resistance می‌باشد.
انواع اشکال موجود الیاف شیشه:
بصورت نخ (yarn)
بصورت رشته‌ای (Roving)
بصورت پارچه‌ای در انواع بافت‌ها (ساده ، ساتینی و …… )
بصورت سوزنی و نمدی (CSM)
بصورت نواری
بصورت سه بعدی (ترکیبی از سوزنی ، پارچه‌ای زاویه‌‌دار و رشته‌ای)
روش تولید الیاف شیشه:
1-آماده‌سازی مواد خام:
بیش از نیمی از مواد اولیه مورد استفاده در ساخت الیاف شیشه، ماسه سیلیس است که قسمت اصلی هر نوع الیاف شیشه را تشکیل می‌دهد. سایر اجزاء شامل مقادیر ناچیز ترکیبات شیمیایی دیگر می‌باشند.
2- بخش اختلاط:
در اینجا مواد با هم مخلوط شده برای قسمت کوره آماده می‌شوند. اصطلاحاً به این توده مخلوط، Batch گفته می‌شود.
3- کوره:
دمای کوره به اندازه کافی زیاد است تا ماسه و سایر اجزاء را ذوب کند و بصورت شیشه مذاب در آورد. سطح داخلی کوره با آجرهای مخصوصی ساخته شده است که در دوره‌های زمانی مشخص تعویض می‌شوند.
4- بخش Bushing :
شیشه مذاب روی سینی‌های پلاتینی مقاوم حرارتی متعدد، جریان پیدا می‌کند. در این سینی‌ها هزاران روزنه وجود دارد که بوشینگ نامیده می‌شوند.
5- تشکیل الیاف:
جریان شیشه مذاب از درون بوشینگ‌ها بیرون کشیده می‌شود و تا قطر معین نازک می‌شوند، سپس توسط آب یا هوا خنک می‌شوند تا الیاف‌ها تشکیل شوند.
6-آهار زنی:
الیاف مو مانند، با یک مخلوط شیمیایی مایع که Sizing نامیده می‌شود، پوشش داده می‌شوند. آهار زنی به دو علت اصلی انجام می‌شود:
- برای محفوظ ماندن الیاف از سایش به یکدیگر در طی فرآیند ساخت و کار
- به منظور حصول اطمینان از چسبندگی الیاف به رزین
خصوصیات الیاف شیشه:
- مقاومت شیمیایی: الیاف شیشه در مقابل مواد شیمیایی مقاوم بوده و باکتری، قارچ‌ها و دیگر جانوران بر الیاف تأثیری نمی‌گذارند.
- مقاومت در برابر رطوبت: این الیاف رطوبت را جذب نمی‌کند.
- خواص الکتریکی: الیاف شیشه به دلیل عایق بودن در برابر جریان برق، مناسب برای استفاده در ساخت اجزا و قطعات الکتریکی می‌باشد.
- خواص فیزیکی : مدول الاستیسیته و استحکام کششی بالا، انعطاف پذیری مناسب
کاربرد الیاف شیشه:
- افزایش مقاومت کششی و سطحی مصالح ساختمانی
- استفاده به‌عنوان مقاوم خوردگی در صنایع شیمیایی
- افزایش مقاومت بتن و سایر چسباننده‌های سازه‌ای
- تعمیر سطحی بتن و ترک‌های آن
- کمک به افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله
- استفاده به‌عنوان عایق حرارتی، رطوبتی و صوتی
- بکارگیری در صنایعی مانند ساخت تجهیزات لوازم خانگی، تجهیزات ورزشی، ساخت اعضاء مصنوعی بدن، وسایل خودرو و …
کاربرد الیاف شیشه:
قیمت نسبتاً پایین
استحکام کششی بالا
مقاومت شیمیایی بالا و خواص عایق مناسب
سازگاری با انواع چسب و رزین‌ها
معایب الیاف شیشه:
شکنندگی
مقاومت خستگی نسبتاً پایین
مدول نسبتاً پایین در مقایسه با دیگر الیاف
حساسیت به سایش و سختی بالا
بتن با الیاف شیشه:
الیاف شیشه بتن از گسترده‌ترین نوع از انواع الیاف بتن می‌باشد که طی طرح اختلاط بتن الیافی جهت استفاده برای مقاوم‌سازی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد.ساخت بتن مقاوم با الیاف شیشه جزو اقتصادی‌ترین نوع بتن الیافی می‌باشد .
بتن مسلح با الیاف شیشه ترکیبی از سیمان پرتلند و سنگدانه است که به وسیله الیاف شیشه مقاوم در برابر قلیاها مسلح شده‌اند.
مواد تشکیل دهنده این بتن، شبیه به بتن معمولی است ، با این تفاوت که به جای فولاد، از الیاف شیشه برای بهبود مقاومت کششی بتن استفاده می‌شود. با توجه به اینکه مواد تقویت‌کننده بتن، الیاف شیشه است درنتیجه GRC سبک‌تر از بتن معمولی خواهد شد و علاوه بر سبکی وزن، استفاده از الیاف این اجازه را نیز می‌دهد که GRC در ضخامت کمتری ساخته شود. به‌طوری که ضخامت یک قطعه بتنی را می‌توان به حدود 8 میلی‌متر کاهش داد.
نحوه استفاده الیاف شیشه در بتن :
در زمان مصرف جهت جلوگیری از عدم پخش شدن و گره خوردن بهتر است الیاف در فواصل زمانی به میکسر اضافه شود تا حداکثر کیفیت را به قطعه بتنی بدهد. بنابراین بهتر است اختلاط الیاف طبق مراحــــل زیر صورت گیرد :
آب ، سیمان ، الیاف ، ماسه و سپس شن به میکـسر اضافه گردد. توجه شود که زمان میکس لازم برای الیاف حدود 5 دقیقه می‌باشد.
اضافه کردن الیاف شیشه به بتن به شدت بر کاهش کارایی بتن تازه تأثیر می‌گذارد. بنابراین باید از روان‌سازهای مناسب را تجربه کرد و شیوه‌ی مناسب اختلاط را نیز بکار برد.
همچنین انواع الیاف شیشه‌ای به شدت تمایل دارند که در بتن تازه به یکدیگر چسبیده و گلوله شوند که به این پدیده گلوله شدن الیاف می‌گویند. واضح است که در هنگام بروز این پدیده ، توزیع الیاف دیگر یکنواخت نبود که برای برطرف نمودن آن باید از مواد جداکننده استفاده نمود.
مزیت بتن با الیاف شیشه :
- دوام بیشتر بتن
- افزایش مقاومت خمشی و کششی
- افزایش مقاومت در برابر نفوذ آب
- کاهش انقباض
- تقلیل ترک‌های سطحی و موئی
- افزایش مقاومت سایش
- افزایش مقاومت بتن در برابر لرزش و تنش
- نیاز به نسبت آب به سیمان کمتر
معایب بتن با الیاف شیشه :
مهم‌ترین مشکل کار کردن با بتن مسلح به الیاف شیشه پایین آمدن کارایی بتن است که برای فایق آمدن بر این معضل راه‌های زیر پیشنهاد می‌شود:
- استفاده از مخلوط ریزدانه‌تر
- استفاده از فوق روان کننده‌ها
کاربردهای بتن با الیاف شیشه :
- نماسازی
- پنل های دکوراتیو
- ساخت گنبد
- طراحی داخلی
- لند اسکیپ
محصولات ساخته شده از الیاف شیشه:
1) مت (MAT) پارچه‌ای از الیاف بافته‌شده
مت‌های تولیدشده از الیاف ریز ( مورداستفاده در بدنه قایق‌ها و کشتی‌ها و بدنه وسایل نقلیه و مخازن )
مت‌های تولید شده از رشته‌های پیوسته (برای قالب‌گیری فشاری) ، تیشوی یکنواخت ، مت روکش‌دار
2) تیشو (ROOFING MAT)
این محصول که در اروپا تیشو نامیده می‌شود از رشته‌های ریز ریز شده الیاف شیشه و رزینی بنام اوره فرم آلید و رزین‌های دیگر تهیه می‌شود . تیشو را به همراه تیر برای ایجاد یک پوشش مناسب برای پشت‌بام منازل یا به همراه P.V.C برای تولیدFLOORING FOAMED جهت کف ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3) روینگ (ROVING) :
روینگ‌ها از قرار گرفتن رشته‌های الیاف شیشه به صورت موازی و کنار هم و بدون تاب ساخته می‌شوند. روینگ را با توجه به مصارف نهایی آن‌ها تغییر می‌دهند. از عوامل قابل تغییر در رشته الیاف شیشه می‌توان ظرافت رشته‌ها، تعداد رشته‌ها، ابعاد و وزن بسته‌ها را نام برد .
مصارف روینگ :
- در قالب‌گیری باز
- قابل بافته شدن و تولید پارچه
- برای تولید مواد کامپوزیتی که شکل محدب دارند مانند سیلندرها، قطعات مخروطی
- تولید لوله
- به‌صورت قطعه‌قطعه درآمده و در قالب‌گیری فشاری استفاده شود.
4) مت‌های ترکیبی (COMBINATION MATS):
کاربرد در انواع ساختمان کشتی و کرجی
5) نخ‌های شیشه‌ای (YARN)
این نخ‌ها به‌صورت دوک‌هایی بسته‌بندی‌شده ، برای تولید :
- طناب و ریسمان سنگین جهت آب‌بندی صنعتی و موتور اتومبیل .
- لاستیک وسایل نقلیه
- پارچه‌های کامپوزیت با کیفیت بالا برای بدنه هواپیما – پارچه‌های ضد آتش و …..
6) رشته‌های ریز شده (CHOPPED STRANDS)
موارد کاربرد :
- برای تقویت مواد پلاستیکی ترموپلاست
- در تهیه خمیر قالب‌گیری
- بجای الیاف آسیاب شده
7) الیاف آسیاب شده (MILLED FINER)
موارد کاربرد :
- برای مصارف الکتریکی
- جهت تقویت در قالب‌گیری فشاری.
