طرح توجیهی مطالعه امکان سنجی مقدماتی طرح تولید مواد اولیه تولید الیاف شیشه (تیشو)

معرفی محصول

(1-1-1 تاریخچه

اطلاعات بدست آمده در باره تهیه شیشه در شکل الیاف از مصر باستان نشان می دهد که سازندگان شیشه نخ های شیشه ای را در رنگ های بسیار درخشان و به صورت موجی شکل تهیه کرده، در بالا و پایین وسایل شیشه ای سرد شده نصب می نمودند.

اولین فعالیت صنعتی در طی سالهای ١٨٧٠ میلادی با استفاده از جت بخار و ضایعات سرباره کوره ها برای ساخت پشم معدنی اختراع گردید که به صورت عایق می توانست مورد استفاده قرار گیرد . از جمله مهمترین کشورهای بنیانگذار روش فوق، آلمانی ها در سال ١٨٤٠ و ایرلندی ها در سال ١٨٧٠ میلادی بودند. فعالیتهای انجام شده در سال ١٨٩٧ به تولید موفقیت آمیز پشم سنگ با استفاده از بخار منجر گردیده و در سال ١٩٢٩ چند شرکت آمریکایی عایق پشم شیشه را از سنگ یا سرباره تولید نمودند. در قرن ١٨ میلادی ریمور، دانشمند فرانسوی ملاحظه کرد که الیاف شیشه نرم برای تبدیل شدن به پارچه شیشه ای تابیده شده قابلیت شکل پذیری دارند. در دهه ١٩٣٠ شرکت اونزکورنینگ برای اولین بار در کاربردهای الکتریکی در دمای بالا به مقدار قابل ملاحظه ای از الیاف شیشه استفاده کرد . در سال ١٩٣٥ میلادی از الیاف شیشه در شهر نوارک ایالت اوهایو در تقویت مواد کامپوزیتی استفاده شد. در سال ٢٠٠٠ تولید الیاف شیشه در جهان به ٦/٢ میلیون تن در سال رسید و این روند کماکان به تزاید است. در سال ١٩٤٢ از کامپوزیت های تقویت شده با الیاف شیشه برای اولین بار در سازه های هوافضا استفاده گردید. در اوایل دهه ١٩٦٠ الیاف شیشه با مقاومت بالا،

S- Glass1، باعث به وجود آمدن همکاری میان نیروی هوایی ایالات متحده و شرکت اونزکورنینگ گردید. در سال

١٩٦٨ الیاف نوظهور 2S-2 Glass کاربردهای تجاری بالایی پیدا کرد.

(2-1-1 مقدمه:

برای شناخت تیشو از الیاف شیشه لازم است در ابتدا توضیحاتی در خصوص الیاف شیشه و خواص آن ارایه نماییم:

الیاف شیشه، الیاف ظریف خمش پذیری هستند که از شیشه ساخته می شوند. برخلاف سایر مواد پلیمری که از ساختمانی زنجیره ای برخوردارند، شیشه از ساختمان شبکه ای برخوردار می باشد . با وجود این، مقاومت الیاف شیشه ای بسیار زیاد و حدود دو برابر مقاومت و استحکام دیگر الیاف غیر فلزی است . در صورتی که بخواهیم " شیشه " را تعریف کنیم باید بگوییم: جسم حاصل از ذوب مواد معدنی که به حالت سخت خنک گردیده است بدون آنکه کریستال شده باشد .

(3-1-1 خصوصیات الیاف شیشه :

١) مقاومت شیمیایی: الیاف شیشه در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مانند اسیدها مقاوم بوده و از بین نمی رود، همچنین قارچها ، باکتریها، و جانوران موذی نمی توانند بر آن تأثیر بگذارند .

٢) مقاومت در برابر رطوبت: الیاف شیشه رطوبت را جذب نمی کند ، بنابراین نه متورم می شود و نه کش می آید. این الیاف در محیط های مرطوب نیروی مکانیکی خود را حفظ می کنند .

٣) خواص الکتریکی: از آنجائیکه الیاف شیشه عایق هستند برای استفاده در اجزاﺀ الکتریکی ایده آل می باشند و در جاهائیکه دی الکتریک های قوی و ثابتهای دی الکتریک پایین لازم است ، قابل استفاده می باشد.

٤) خواص فیزیکی: متناسب با کاربرد آن ها معمولا ترکیب خاصی از آن ها باید مورد استفاده قرارگیرد. برای مثال کامپوزیتهای هوا فضایی در جایی استفاده می شوند که استحکام بالا مورد نظر است ، از سوی دیگر در مدارهای چاپی و بردها، ترکیبی از خواص الکتریکی و پایداری بالای الیاف شیشه مورد نیاز است .

٥) مقاومت حرارت: یکی دیگر از مزیتهای الیاف شیشه مقاومت حرارتی خوب آنها است . که به دلیل طبیعت غیر آلی خود قابل احتراق نبوده و انبساط حرارتی پایین و هدایت حرارتی بالایی دارند .

٦) استحکام کششی: الیاف شیشه استحکام کششی بالاتری نسبت به دیگر الیاف نساجی دارند و الاستیسیته کاملی نیز دارند یعنی ازدیاد طول آنها متناسب با نیروی اعمال شده می باشد و با برداشتن نیرو به حالی اولیه خود بازمی گردند .

(4-1-1 کاربرد الیاف شیشه بعنوان یک ماده مؤثر مهندسی مبتنی بر 3 خصوصیت مهم است :

الف – قطر کوچک نسبت به اندازه دانه های آنها یا واحد ساختاری ریز. این امر باعث می شود که بخش بیشتری از استحکام نسبت به حالتی که به شکل توده ای است ، بدست آید . این نتیجه مستقیم " اثر اندازه " است ، بدین معنا که اندازه کوچکتر موجب نقص کمتر در ماده خواهد شد .

ب – نسبت طول به قطر زیاد . که این امر سبب می شود که بخش عمده اعمال شده از طریق شبکه به الیاف قوی و سخت منتقل گردد.

– درجه انعطاف پذیری کاربرد بسیار بالا که مشخصه مدول بالای ماده و قطر کوچک آن است . این انعطاف پذیری کاربرد روشهای مختلف برای ساخت مواد کامپوزیت باالیاف شیشه را امکان پذیر می سازد .

(5-1-1 محصولات ساخته شده از الیاف شیشه:

از الیاف شیشه محصولات متعددی تولید می شود که هر کدام از این محصولات در صنایع مختلف و کاربردهای

گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد:

۱‐ مت (MAT) پارچه ای از الیاف بافته شده

یکی از منسوجات بافته از الیاف شیشه می باشد که خود به گروههای مختلفی تقسیم شده و هر کدام کاربرد مخصوصی دارند مانند مت های تولید شده از الیاف ریز ( مورد استفاده در بدنه قایقها و کشتیها و بدنه وسایل نقلیه و مخازن ) ، مت های تولید شده از رشته های پیوسته ( برای قالبگیری فشاری ) ، تیشوی یکنواخت ، مت روکش دار .

گروه های مختلف مت به شرح ذیل می باشد:

Roofing tissue mat for roofing -1

از مت الیاف شیشه به عنوان یک لایه بسیار عالی در ایزوگام ساخته شده از مواد ضد آب مورد استفاده قرار می گیرد.

از مشخصات آن می توان به استحکام کششی بالا، مقاومت در برابر خوردگی، خیس خوردگی آسان در برابر قیر اشاره کرد. استحکام طولی و مقاومت در برابر پارگی نیز می تواند با افزودن سایر مواد افزایش یابد. ایزوگام ساخته شده از تیشو به آسانی شکاف بر نمی دارد و نمی پوسد. از سایر مزایای آن می توان به استحکام بالا، یکنواختی آن، مقاومت در برابر فرسایش هوا نیز نام برد. به منظور بالا بردن کشش طولی و مقاومت تیشو در برابر پارگی از نخ های شیشه ای

(yarn) در طول تیشو استفاده می شود. پوشش های بام ساخته شده از این نوع تیشو به آسانی نمی شکند، فرسوده

نمی شود و نمی پوسد.از دیگر مزایای تیشو همگنی مناسب و مقاومت در برابر اشعه UV نور خورشید می باشد.

Roofing tissue mat for flooring -2

از مت الیاف شیشه به عنوان یک لایه در کف پوش های پلاستیکی و دیواری نام برد. از سایر خصوصیات آن می توان به ضخامت یکنواخت، ثبات در ابعاد، ثبات در شکل، مقاوم در درجه حرارت بالا، مقاوم در برابر کپک و قابلیت اشباع سریع توسط رزین اشاره کرد.

Roofing tissue mat for pipe wrapping-3

از مت الیاف شیشه به عنوان یک لایه برای پوشش ضد خوردگی در خطوط زیر زمینی حمل و نقل نفت و گاز استفاده می شود. از خصوصیات آن می توان به قدرت کششی، انعطاف پذیری خوب، ضخامت یکنواخت، مقاومت در برابر حلال ها، مقاومت در برابر رطوبت اشاره کرد. همچنین این الیاف قابلیت سازگاری با قیر طبیعی و نفت و گاز در خطوط

حمل و نقل زیر زمینی را دارا می باشند که با وجود این لایه در خطوط زیرزمینی هزینه های نگهداری و جایگزینی آنها به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد.

Fiberglass Tissue Mat for FRP surface -4

عمدتاﹰ به عنوان یک لایه یکنواخت در محصولات FRP استفاده می شود. از خصوصیات آن می توان به پراکندگی یکنواخت فیبر، سطحی یکنواخت و نرمی، قابلیت اشباع سریع توسط رزین ، مقاومت در برابر خوردگی، نشت و به هم فشردگی اشاره کرد.

Fiberglass Tissue Mat for wall covering -5

یک محصول زیستی از الیاف خرد شده شیشه است. عمدتاﹰ به عنوان یک لایه سطحی در دیوار و سقف مورد استفاده قرار می گیرد. از خصوصیات آن می توان به ضد خوردگی، ضد ضربه، ضد موج، مقاوم در برابر آب و مقاوم در برابر نفوذ پذیری هوا اشاره کرد.

٢ – روینگ (Roving)

روینگها از قرار گرفتن رشته های 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 می توان ظرافت رشته ها ، تعداد رشته ها، ابعاد و وزن بسته ها را نام برد .

مصارف روینگ :

الف – در قالبگیری باز

ب – قابل بافته شدن و تولید پارچه

– برای تولید مواد کامپوزیتی که شکل محدب دارند مانند سیلندرها، قطعات مخروطی د – تولید لوله

– بصورت قطعه قطعه در قالبگیری فشاری استفاده می شود.

٣ – مت های ترکیبی (Combination Mats)

کاربرد در انواع ساختمان کشتی و کرجی .

٤ – نخهای شیشه ای (Yarn)

این نخها بصورت دوکهایی بسته بندی شده ، برای تولید :

الف – طناب و ریسمان سنگین جهت آب بندی صنعتی و موتور اتومبیل

– لاستیک وسایل نقلیه

‐ پارچه های کامپوزیت با کیفیت بالا برای بدنه هواپیما –

پارچه های ضد آتش و ... کاربرد دارند.

– رشته های ریز شده (Chopped Strands)

الف – نیز برای تقویت مواد پلاستیکی ترموپلاست

– و تهیه خمیر قالبگیری

– بجای الیاف آسیاب شده استفاده می گردند.

٦ – الیاف آسیاب شده (Milled Finer)

موارد کاربردی از قبیل :

الف – برای مصارف الکتریکی

ب – در قالبگیری فشاری جهت تقویت ترکیبات شیمیایی گوناگون و بدست آوردن ویژگی ها و خواص و کاربردهای مختلف دارند .