ما هي الألياف الزجاجية وكيف يتم تصنيعها؟

 

صنع واستخدام وإعادة تدوير الألياف الزجاجية المتينة وخفيفة الوزن

 

الألياف الزجاجية

الألياف الزجاجية ، أو "الزجاج الليفي" ، مثل الياف Kleenex ، Thermos -  Dumpster - هي علامات تجارية أصبحت مألوفة لجميع الناس تقريباً لدرجة عند سماع او رؤية اي من هذه العلامات التجارية يعرفون شيء واحد:

·         العلامة التجارية Kleenex سيخطر ببال الناس شيء واحد فقط وهو ان هذه العلامة خاصة بالمناديل.

·         العلامة التجارية Dumpster عبارة عن علامة تجارية خاصه بسلات النفايات كبيرة الحجم.

 

 

مميزات الألياف الزجاجية

1.       تمتلك مرونه جيده

2.      خفيفة الوزن

3.      ذات متانة

4.     تمتاز برقتها

5.      عازلة للصوت

6.     تعمل على عزل الحرارة

 

 

استخدامات الألياف الزجاجية

بمجرد نسج الألياف الزجاجية مع بعضها ، يمكن إضافة راتنجات مختلفة لإعطاء المنتج قوة أكبر ، فضلاً عن السماح بتشكيله في أشكال مختلفة.  يمكن استخدام هذه الخيوط المرنة في العديد من التطبيقات والعديد من المواد الشائعة المصنوعة من الألياف الزجاجية :

·         حمامات السباحة

·         المنتجعات الصحية

·         الأبواب

·         ألواح التزلج على الماء

·         المعدات الرياضية

·         هياكل القوارب

·         مجموعة واسعة من قطع الغيار الخارجية للسيارات

·         الستائر

·         البيوت

·         صناعة السجاد

·         أنسجة مقاومة للتآكل

·         البيوت الزجاجية

·         إطارات النوافذ

·         صنانير صيد الأسماك

·         أجزاء من المركبات الفضائية

·         اسلاك الأنترنت

 

تتميز الألياف الزجاجية بطابعها الخفيف والمتين ، وهي مثالية أيضًا للتطبيقات الدقيقة ، مثل لوحات او خرائط الدوائر.

بالنسبة لبعض التطبيقات والاستخدامات، من المهم أن تحتوي الألياف الزجاجية على شوائب أقل ، وهذا يتضمن خطوات إضافية في عملية التصنيع.

يتم تصنيع وتصميم الألياف الزجاجية خصيصًا لتناسب غرضًا محددًا. على سبيل المثال ، يجب أن يكون ماص الصدمات في السيارات في بعض الأحيان مصنوعة حسب الطلب ، إما لاستبدال المكونات التالفة للسيارات الحالية أو في إنتاج نماذج أولية جديدة.

تتمثل الخطوة الأولى في تصنيع ممتص الصدمات أو الحاجز المصنوع من الألياف الزجاجية حسب الطلب في إنشاء نموذج بالشكل المطلوب من الرغوة أو بعض المواد الأخرى. عند اكتمال النموذج ، يتم تغطيته بطبقة من راتنج الألياف الزجاجية. بمجرد أن تتصلب الألياف الزجاجية ، يتم تقويتها فيما بعد - إما بطبقات إضافية من الألياف الزجاجية أو هيكليًا من الداخل.

 

 

كيفية صنع الألياف الزجاجية

في الواقع أن الألياف الزجاجية مصنوعة من الزجاج المماثل للزجاج الموجود في النوافذ أو الزجاج المستخدم لصنع أكواب الشاي او في ادوات المطبخ الزجاجية. لتصنيع الألياف الزجاجية ، يتم تسخين الزجاج حتى يذوب بالكامل ، ثم يتم صبه من خلال فتحات دقيقة للغاية أشبه بالمسامات. ينتج عن هذا خيوط زجاجية رفيعة للغاية  ورقيقة جدًا ، وفي بعض الأحيان من الأفضل قياسها بالميكرونات.

 

 

ألياف الكربون والبلاستيك المقوى بالزجاج مقارنة مع الألياف الزجاجية

على الرغم من وجود تشابه كبير بين هذه الأنواع من الألياف ، إلا أن الألياف الزجاجية لاتصنف من ألياف الكربون ، كما وأنها ليست من البلاستيك المقوى بالزجاج. ألياف الكربون مصنوعة من خيوط من الكربون. على الرغم من قوتها ، لا يمكن تحويل ألياف الكربون إلى خيوط. هذا هو أحد الأسباب العديدة التي تجعل الألياف الزجاجية أرخص في التصنيع من ألياف الكربون ، على الرغم من أنها ليست قوية.

البلاستيك المقوى بالزجاج هو بالضبط ما يبدو عليه: البلاستيك مع الألياف الزجاجية المضمنة فيه لزيادة القوة. إن أوجه التشابه مع الألياف الزجاجية واضحة ، ولكن السمة المميزة للألياف الزجاجية هي أن الخيوط الزجاجية هي المكون الرئيسي. يتكون البلاستيك المقوى بالزجاج في الغالب من البلاستيك ، لذلك في ان هذا التحسين على البلاستيك وحده من أجل القوة والمتانة ، لن يصمد مثل الألياف الزجاجية.

 

 

إعادة تدوير الألياف الزجاجية

على الرغم من عدم وجود تقدم كبير في عملية إعادة تدوير عناصر الألياف الزجاجية بعد إنتاجها ، فقد بدأت تظهر بعض الابتكارات الجديدة في تكنولوجيا إعادة التدوير واستخدامات منتجات الألياف الزجاجية المعاد تدويرها. من أكثر الأمور الواعدة إعادة تدوير شفرات توربينات الرياح التي عفا عليها الزمن.

في عام 2017 ، تعاونت جنرال إلكتريك في مبادرة إعادة التدوير مع شركة Global Fiberglass Solutions Incorporated في منطقة سياتل (وهي شركة تقوم بإعادة تدوير الألياف الزجاجية منذ عام 2008 ، وحصلت على براءة اختراع لوسيلة لإعادة تدوير الشفرات القديمة إلى منتجات تشمل أغطية غرف التفتيش وألواح البناء و المنصات). في أقل من عام ، أعادت GFSI تدوير 564 شفرة لشركة GE وقدرت أنه في السنوات القادمة ، ستكون GE قادرة على إعادة تصنيع أو إعادة استخدام ما يصل إلى 50 مليون رطل من نفايات الألياف الزجاجية.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم حاليًا تصنيع قدر كبير من الألياف الزجاجية نفسها من الزجاج المعاد تدويره. وفقًا للرسالة الإخبارية الصادرة عن الرابطة الوطنية للنفايات وإعادة التدوير "Waste360" ، يقوم القائمون بإعادة التدوير بتحويل الزجاج المكسور إلى مورد قابل للأستخدام يُعرف باسم الزجاج (الزجاج الذي تم سحقه وتنظيفه) ، والذي يتم بيعه بدوره لمصنعي عزل الألياف الزجاجية. "يستخدم أوينز كورنينج أكثر من مليار رطل من آسارة الزجاج سنويًا لتطبيقات الألياف الزجاجية السكنية والتجارية والصناعية ،" كما أفادوا. وفي الوقت نفسه ، صرح أوينز كورنينج أن ما يصل إلى 70٪ من عزل الألياف الزجاجية يتم تصنيعه الآن باستخدام الزجاج المعاد تدويره.

 

 

 

المصادر

1.       Loewenstein, K.L. (1973). The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibers. New York: Elsevier Scientific. pp. 2–94. ISBN 978-0-444-41109-9.

2.      Toxicological Profile for Synthetic Vitreous Fibers (U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Services, Agency for Toxic Substances and Disease Registry), September 2004, p. 17.

3.      Ilschner, B; et al. (2000). "Composite Materials". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. doi:10.1002/14356007.a07_369. ISBN 978-3527306732. Missing or empty |title= (help)

4.     Electric Field-Assisted Orientation of Short Phosphate Glass Fibers on Stainless Steel for Biomedical Applications Qiang Chen, Jiajia Jing, Hongfei Qi, Ifty Ahmed, Haiou Yang, Xianhu Liu, T. L. Lu, and Aldo R. Boccaccini ACS Applied Materials & Interfaces 2018 10 (14), 11529-11538 DOI: 10.1021/acsami.8b01378

5.      Nandi, S., Jaffee, A. M., Goya, K. F., & Dietz, A. G. (2019). U.S. Patent No. US10193138. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.