فایبرگلاس یا الیاف شیشه به چه موادی گفته می شود؟
فایبر گلاس نوعی پلاستیک تقویت شده به کمک فیبر است که از الیاف شیشه استفاده می‌کند و این الیاف می‌تواند ساختاری تصادفی داشته باشند و در داخل یک ورقه به صورت کاملاً مسطحی در کنار یکدیگر قرار گرفته باشند و یا حالتی بافته شده پیدا کنند و به نوعی بافتار تبدیل شوند. ماتریس اصلی پلیمری این مواد می‌تواند از نوع ترموست باشد که در اغلب اوقات بر پایه پلیمرهای ترمو ستینگ ساخته می شود همانند اپوکسی، پلی استر و یا وینیل استر و یا در نهایت ترموپلاستیک. فایبرگلاس در مقایسه با فیبرهای کربنی انعطاف پذیری بیشتری داشته و همچنین از هزینه کمتری برخوردارند و همچنین در مقایسه با فلزات می‌توان گفت قوی‌تر بوده، از قابلیت مغناطیسی برخوردار نیستند، غیر رسانا بوده و در برابر تابش‌های الکترومغناطیسی حالت کاملاً شفاف داشته و علاوه بر آن می‌توان آنها را به اشکال پیچیده ای قالب گیری کرد و در بسیاری از شرایط متفاوت موادی کاملاً بی اثر می باشند. به صورت خلاصه می توان مصارف آنها را در حوزه هواپیمایی، قایقرانی، ساخت خودرو، وان حمام، استخر های شنا، سونا، تانکهای آب و تانکهای فاضلابی و سایر موارد عنوان کرد. علاوه بر آن از فایبرگلاس و یاالیاف شیشه‌ای به صورت بسیار گسترده‌ای برای صنعت تصفیه آب استفاده می‌شود تا به کمک آن بتوان انواع بوها را کنترل نمود. سایر نام های رایج برای الیاف شیشه عبارتند از پلاستیک های تقویت شده به کمک شیشه، پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف شیشه ای و یا در زبان آلمانی پلاستیک های تقویت شده به کمک شیشه که با نام GFK نشان داده می‌شود. از آنجایی که الیاف شیشه‌ای گاهی با نام فایبرگلاس شناخته می‌شوند این ترکیب نام پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف شیشه ای را نیز از آن خود کرده است.
تاریخچه الیاف شیشه و یا فایبر گلاس
الیاف شیشه قرن ها پیش ساخته شدند اما اولین حق اختراع ثبت شده برای این مواد به مخترعی در آمریکا در سال ۱۸۸۹ بانام Hermann Hammesfahr اهدا شد. تولید حجیم رشته های شیشه ای را به صورت تصادفی در سال ۱۹۳۲ Games Slayter انجام داد که یکی از محققین Owens-Illinois بوده و موشکی از هوای فشرده شده را در بخار شیشه های ذوب شده قرار داد و توانست الیاف موردنظر را اختراع کند و اختراع این متد از تولید برای اولین بار در سال ۱۹۳۳ ثبت شد. یک رزین متناسب برای ترکیب فایبرگلاس ها با پلاستیک ها به منظور تولید ماده‌ای از ترکیبات متفاوت در سال ۱۹۳۶ توسط کمپانی دوپونت تولید شد و اولین جد رزین های پلی استری مدرن در واقع همان رزین های سیانامید در سال ۱۹۴۲ می‌باشد و از آن زمان به بعد از سیستم های فرآوری پروکسید استفاده شد. با ایجاد ترکیبی از فایبرگلاس و رزین، محتوای گازی موجود ماده با پلاستیک جایگزین می‌شد و این باعث می‌شد تا میزان عایق پذیری ماده در حد پلاستیکها کاهش پیدا کند اما امروزه برای اولین بار این ترکیبات توانستند استحکام بسیار خوبی از خود نشان دهند و به گزینه مناسبی برای حوزه ساخت و ساز تبدیل شوند. همچنین تعداد زیادی از الیاف شیشه‌ای که با نام فایبرگلاس شناخته می شدند و آنها برای انواعی از پشم های شیشه ای با چگالی پایین نیز به کار برده می‌شدند که به جای پلاستیک شامل گاز بودند.
فایبرگلاس یا الیاف شیشه‌ای از چه خواصی برخوردارند؟
یک فیبر شیشه‌ای تکی دارای استحکام و قدرت زیادی بوده و می‌تواند فشردگی و یا تنش را تحمل کند و ابن در صورتی است که فشار وارده در جهت محور آن باشد. همچنین ممکن است عده‌ای تصور کنند که این الیاف در برابر فشردگی بسیار ضعیف می باشند اما فقط نسبت ابعادی بالای این مواد باعث می شود تا چنین تصوراتی به وجود بیاید زیرا یک رشته ی معمولی بلند و نازک می باشد و از طرف دیگر رشته شیشه ای در برابر سایش ضعف بسیاری دارد و این در حالی است که این نیرو در جهت محورهای آن وارد شود. بنابراین اگر گردآوری این الیاف می‌تواند به صورت دائمی در جهت مطلوب در داخل ماده صورت بگیرد امکان نابودی این مواد در برابر فشردگی از بین خواهد رفت و ماده به صورت مطلوبی در همان جهت می‌تواند استحکام و قدرت زیادی داشته باشد. همچنین با قرارگیری لایه های متفاوتی از الیاف روی یکدیگر که هرکدام در جهت های مطلوب و مورد نظر قرار گرفته اند، میزان استحکام و قدرت کلی در ماده را می‌توان به صورت اثربخشی کنترل کرد و در الیاف شیشه ای ساختار اصلی پلاستیکی باعث می‌شود تا رشته های های شیشه ای موجود در جهت انتخاب شده توسط طراح محدود شوند. در رشته‌های قطع شده این جهت‌گیری معمولاً در یک صفحه دو بعدی قرار می‌گیرد که در آن بافتار های بافته شده و یا لایه های تک بعدی جهت بندی، استحکام و قدرت ماده را می‌توان با این صفحات کنترل نمود. کامپوننت های الیاف شیشه ای معمولاً دارای یک پوسته نازک می باشند که گاهی اوقات از داخل توسط فومهای متناسبی پر می‌شود همانند تخته های موج سواری. البته همانطور که پیش از این نیز گفته شد ممکن است این مواد اشکال متفاوتی داشته باشند فقط با توجه به پیچیدگی و میزان تحمل قالبهای به کار برده شده برای تولید پوسته محدود شوند. قابلیت مکانیکی مواد به میزان بسیار زیادی بر عملکرد ترکیبی رزین و الیاف بستگی دارد و به عنوان مثال می‌توان عنوان کرد که در شرایطی با دمای بسیار بالا مانند دمای بالای ۱۸۰ درجه سانتیگراد قطعات رزینی این ترکیبات ممکن است کارکرد خود را از دست بدهند که به دلیل نابودی پیوندهای بین رزین و الیاف موجود می باشد. اما پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف شیشه ای می توانند همچنان پس از قرارگیری در معرض دمایی همانند ۲۰۰ درجه سانتیگراد استحکام خود را حفظ نماید.
فایبرگلاس یا الیاف شیشه برای تولید چه موادی استفاده می شوند؟
همانطور که پیش از این نیز یاد شد فایبرگلاس ها دارای تنوع بسیار زیادی می باشد و این موضوع نیز ناشی از وزن کم، استحکام ذاتی، مقاومت در برابر آب و انواعی از ساختارها و بافت های سطحی در این مواد می باشد. توسعه پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف به منظور مصارف تجاری در دهه ۳۰ به میزان بسیار زیادی مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت و همچنین در صنعت هواپیمایی از طرفداران زیادی برخوردار بود. اولین مصرف غیرنظامی مواد یادشده برای ساخت قایق ها و بدنه خودروهای اسپرت بود که توانست در دهه ۵۰ به پذیرش قابل قبولی دست پیدا کند. مصارف این الیاف در صنعت خودروسازی و تولید تجهیزات ورزشی نیز گسترش پیدا کردنداما در تعدادی از محصولات همانند هواپیماها الیاف کربنی هم اکنون به جای فایبرگلاس به کار برده می شوند که با همان حجم و وزن از قدرت بیشتری برخوردارند. فایبرگلاس در صنعت مخابرات نیز برای آنتن های پوشش دار به کار برده می شود که به دلیل نفوذ پذیری آن در برابر امواج رادیویی و همچنین عدم تضعیف سیگنال ها می باشد.از سایر مصارف آن می‌توان به عایق های الکتریکی ورق مانند و همچنین کامپوننت‌های ساختارمند اشاره کرد که معمولاً در محصولات صنعت برق دیده می شود. از آنجایی که فایبرگلاس دارای دوام زیاد و وزن پایین می باشد معمولاً برای تولید تجهیزات حفاظتی همانند کلاه های ایمنی استفاده می شود.
آیا فایبرگلاس ها برای سلامتی انسان خطرناک هستند؟
در ژوئن سال ۲۰۱۱ برنامه‌های سم شناسی ملی انواع پشم شیشه های محلول زیستی به کار برده شده در خانه و عایق سازی خانه ها و علاوه بر آن محصولات بی اثر در عایق سازی را از گزارش خود حذف کرد که این گزارش حاوی مواد سرطان زا بود. اگرچه سازمان یادشده ریزگردهای شیشه های الیافی را به عنوان یک ماده سرطان زا برای انسان شناسایی کرد و به طور مشابه دفتر ارزیابی خطر های محیطی برای سلامتی در کالیفرنیا در نوامبر سال ۲۰۱۱ تغییراتی را برای لیست چاپ شده خود به وجود آورد که فقط شامل الیاف پشم شیشه می شود که هر دو حالت استنشاقی و ماندگار زیستی را دارند. تمامی اقداماتی که توسط این سازمانها انجام گرفته است به این معناست که به برچسب هشدار سرطان زایی مطابق با قوانین کالیفرنیا یا فدرال برای شیشه های فیبری به کار برده شده در خانه و عایق سازی خانه‌ها نیازی نیست. به طور معمول فایبرگلاسی که برای عایق سازی حرارتی و صوتی به کار برده می‌شوند توسط آژانس بین‌المللی تحقیقات به روی سرطان در اکتبر سال ۲۰۱۱ به عنوان مواد غیر سرطان زا برای انسان ها شناخته شده اند. بنابراین استنشاق فایبرگلاس ها و یا تماس پوستی و یا چشمی با آنها بی خطر می باشد.
