الیاف شیشه GFRP، گروهی از کامپوزیت‌های پلیمری تقویت شده با فیبر شیشه هستند که از استحکام مکانیکی و الاستیسیته بالایی برخوردارند. این مواد در صنایع هوافضا، خودروسازی، صنایع دریایی و صنایع ساخت‌وساز و ساختمانی کاربرد دارند و حتی در جلیقه‌های ضدگلوله بالستیک نیز استفاده می‌شوند.

الیاف شیشه GFRP ماده‌ای بسیار سبک اما به‌شدت قوی و مستحکم است و همین ویژگی فیبر شیشه موجب شده است به ماده‌ای همه‌کاره تبدیل شود. سختی و شکنندگی الیاف شیشه نسبت به سایر کامپوزیت‌های زمینه پلیمری مانند کامپوزیت‌های تقویت شده با فیبر کربن، بسیار کمتر است. علاوه بر این، در مقایسه با راهکارهای مرسوم مقاوم‌سازی سازه‌های فلزی، استحکام حجمی و خواص وزنی بسیار مطلوب‌تری دارد.

الیاف شیشه ار پی اف، رایج‌ترین و پرمصرف‌ترین الیاف مورداستفاده در صنعت کامپوزیت FRP است که یکی از دلایل مقدار بالای فروش فیبر شیشه است. قیمت الیاف شیشه GFRP در مقایسه با انواع الیاف کربن و آرامید بسیار پایین بوده و همین امر سبب شده است در سال‌های اخیر فروش الیاف شیشه بیشتر شود.

رشته الیاف شیشه از فیبرهای شیشه‌ای glass fiber تشکیل می‌شوند که تارهایی به ضخامت حدود ۱۰ میکرون هستند. مقاومت کششی و شیمیایی بسیار بالای الیاف باعث شده تا استفاده از آنها در ساخت قطعات صنایع هوافضا، خودرو، دریایی و ساختمانی، تجهیزات مبلمان و تجهیزات ورزشی، روزبه‌روز بیشتر شود. الیاف شیشه GFRP متداول‌ترین محصول برای مقاوم‌سازی، تقویت و بهسازی انواع سازه‌ها با استفاده از FRP در صنعت ساختمان بوده، همچنین این مصالح برای حفاظت مخازن مختلف در محیط‌های خورنده و شیمیایی یا به عبارتی روش لانینگ مخازن GFRP lining، نیز کاربرد گسترده‌ای دارند.

همچنین درباره الیاف کربن CFRP بخوانید.

ویژگی‌ها مزایای الیاف شیشه GFRP

از ویژگی‌ها و مزایای الیاف شیشه به نکات زیرمی توان اشاره کرد:

+ قیمت الیاف شیشه GFRP  مناسب‌تر از سایر الیاف است.

+ مقدار بالای فروش الیاف شیشه GFRP باعث دردسترس‌بودن انواع مختلف آن باشد.

+ استحکام کششی الیاف شیشه GFRP بالا است.

+ الیاف شیشه GFRP عایق  الکتریکی خوبی است یا به‌عبارت‌دیگر الیاف شیشه GFRP رسانا نیستند.

+ مقاومت شیمیایی الیاف شیشه بالا بوده و مناسب محیط‌های مستعد خوردگی هستند.

+ دارای مقاومت مناسب حرارتی است.

معایب الیاف شیشه GFRP

معایب و ضعف‌های الیاف شیشه GFRP در مقایسه با سایر الیاف‌ها در موارد زیر ذکر شده است:

– الیاف شیشه GFRP مدول کششی پایین‌تری نسبت به الیاف کربن دارند و همین مسئله سبب می‌شود تا مهندسین سازه جهت مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با FRP بیشتر رغبت به استفاده از الیاف کربن به‌جای الیاف شیشه داشته باشند.

– وزن مخصوص الیاف شیشه GFRP در مقایسه با انواع الیاف کربن و کولار نسبتاً بالا است.

– الیاف شیشه GFRP نسبت به سایش در حین حمل‌ونقل حساس هستند.

– مقاومت در برابر خستگی الیاف شیشه نسبتاً پایین است.

– الیاف شیشه GFRP نسبتاً شکننده  بوده و تردتر است.

– سختی الیاف شیشه زیاد بوده و در نتیجه باعث سایش قالب‌ها و کندشدن ابزار برش در کارهای کامپوزیتی می‌گردد.

کاربرد الیاف شیشه GFRP

1. هوانوردی و هوافضا

باوجوداینکه از کامپوزیت‌های الیاف شیشه GFRP در ساخت بدنه هواپیما استفاده نمی‌شود، اما در صنایع هوانوردی و هوافضا کاربردهای بسیار زیادی دارد. از جمله کاربردهای این کامپوزیت می‌توان به استفاده در روکش و اتاقک موتور هواپیما، اتاقک چمدان‌ها، محفظه ابزار، دیواره‌ها، داکت‌ها، مخازن ذخیره و اتاقک آنتن اشاره نمود. علاوه بر این از این کامپوزیت در تجهیزات حمل‌ونقل زمینی نیز استفاده می‌شود.

2. خودروسازی

شاید جالب باشد بدانید اولین خودروی ساخته شده از کامپوزیت الیاف شیشه GFRP، شورولت کورت مدل 1935 است. خواصی همچون وزن کم و ضربه گیری و در عین حال قابلیت تولید اشکال پیچیده، موجب شده است که این کامپوزیت، گزینه ای عالی برای استفاده در وسایل نقلیه تخصصی کوچک، به ویژه خودروهای سریع باشد.

انواع الیاف شیشه

فیبر شیشه در بافت‌های یک‌جهته (الیاف شیشه تک جهته)، دو‌جهته حصیری (پارچه شیشه دو‌جهته) و چند جهته در وزن‌ها و مقاومت‌های مختلف موجود است. الیاف شیشه  با بسیاری از سیستم‌های رزینی نظیر پلی‌استر اشباع شده، وینیل استر، رزین‌های فنولیک و رزین اپوکسی سازگاری دارد و  سیستم کامپوزیتی بسیار مناسبی را شکل می‌دهند. انواع الیاف شیشه GFRP برحسب ترکیب مواد بکار رفته در تهیه آنها، به انواع گوناگون تقسیم‌بندی می‌شوند که در زیر به این‌گونه‌ها به همراه قیمت این الیاف شیشه‌ای و فروش آنها نیز اشاره می‌گردد:

الف) الیاف شیشه E-glass

این نوع الیاف شیشه، متداول‌ترین نوع موجود در بازار هستند و ۸۰ تا ۹۰ درصد تولیدات GFRP   را تشکیل می‌دهد که کم‌ترین مواد قلیایی در ساخت آن‌ها به کار می‌رود. از این الیاف علاوه بر مقاوم‌سازی سازه‌ها، در صنعت برق به‌عنوان مقاومت‌های الکتریکی نیز استفاده می‌گردد. (GPa70=E، MPa2500-1500  و %۳-۸/۱=). قیمت الیاف شیشه ارزان بوده و کاربرد و فروش الیاف شیشه E-glass نسبتاً بالاست.

ب) الیاف شیشه C–Glass

این نوع الیاف شیشه GFRP دارای آهک سود دار به همراه بور و سیلیکات است و در محیط‌هایی که مواد شیمیایی خورنده وجود داشته باشند، کاربرد فراوان دارند. الیاف شیشه C-Glass به‌صورت الیافی برای مسلح‌کردن بتن به کار می‌روند. این نوع الیاف در مقابل خوردگی اسیدی مقاومت بسیار خوبی را فراهم می‌کنند و کاربرد اصلی آن‌ها در پوشش سطحی خطوط لوله و پوشش سطحی مخازن است.

ج) الیاف شیشه A-Glass

این نوع الیاف شیشه GFRP که درصد مواد قلیایی موجود در آن‌ها بسیار زیاد است، امروزه از چرخة تولید الیاف شیشه خارج گردیده‌اند.

د) الیاف شیشه S-Glass

این دسته از الیاف شیشه GFRP، مقاومت و مدول الاستیسیته بسیار زیادی دارند و بیش‌تر در صنایع هوافضا و تحقیقات فضایی و هوایی برای پوشش موشک‌ها و قطعات هواپیمایی به کار می‌روند. این الیاف عملکرد حرارتی مناسبی دارند و نیاز به کنترل کیفیت خاص در زمان تولید دارد. قیمت الیاف شیشه S-Glass خیلی بالا بوده و گران‌قیمت‌ترین نوع GFRP هستند. به همین دلیل فروش این نوع شیشه پایین است. (GPa 87E= و  MPa39000).