خط تولید الیاف شیشه

خط تولید الیاف شیشه چگونه است

برای تولید الیاف شیشه  از شیوه و روش‌های مختلفی مانند ریخته‌گری، قالب‌گیری فشرده، منتقل کردن قالب رزین، سیم‌پیچ، واکنش تزریقی و پالتروژن استفاده می‌کنند. در این مقاله به بررسی روش تولیدی پالتروژن می‌پردازیم.

الیاف شیشه (فایبرگلاس) یک ماده بسیار محبوب است که در طیف وسیعی از صنایع مورداستفاده قرار می‌گیرد. سبک‌وزن است، قوی‌تر از اکثر مواد سنتی است و می‌تواند در محیط‌های شدید بدون خوردگی، کمانش یا تاب خوردگی مقاومت کند.

به همین دلیل، در هر چیزی از ساخت پل و ساخت ماهواره گرفته تا تجهیزات ورزشی و بردهای مدار چاپی (pcbs) استفاده می‌شود.

خط تولید الیاف شیشه

درواقع، الیاف شیشه حدود یک‌پنجم بازار جهانی کامپوزیت‌ها را تشکیل می‌دهد.

بااین‌حال، باوجود استفاده بسیار گسترده، فرآیند تولید الیاف شیشه نسبتاً ناشناخته است. هدف این مقاله  پرداختن به خط تولید الیاف شیشه است.

مواد خام در خط تولید الیاف شیشه

انواع زیادی از فایبرگلاس در بازار وجود دارد که هرکدام دارای کیفیت‌های متفاوتی هستند و با الیاف شیشه‌ای متفاوتی که در تولید فایبرگلاس استفاده می‌شوند متمایز می‌شوند. برای تولید الیاف شیشه، کانی‌های مختلف (ماسه سیلیس، سنگ‌آهک، خاک رس کائولن، دولومیت و …) را در کوره ذوب می‌کنند تا به نقطه ذوب برسند. پس‌ازآن، شیشه ذوب‌شده از طریق برس های کوچک اکسترود می‌شود.

این سوراخ‌ها به شکل روزنه‌های بسیار کوچک هستند. به این اکستروژن ها فیلامنت می‌گویند.

سپس این رشته‌ها اندازه بندی می‌شوند (روکش شیمیایی می‌شوند) و به‌صورت رووینگ جمع می‌شوند. تعداد رشته‌ها در یک رووینگ و ضخامت رشته‌های منفرد، وزن الیاف شیشه را تعیین می‌کند.

یک‌شکل جایگزین از الیاف شیشه که در تولید فایبرگلاس استفاده می‌شود به شکل یک تشک رشته‌ای پیوسته است. یک تشک رشته پیوسته با توزیع رشته‌های شیشه مذاب مستقیماً روی یک تسمه متحرک ایجاد می‌شود.

با سرد شدن و سفت شدن شیشه، یک عنصر اتصال‌دهنده برای نگه‌داشتن محصول در جای خود اضافه می‌شود. سپس آن را برش داده و به شکل یک تشک طولانی پیوسته می‌پیچانند.

انقباض در خط تولید الیاف شیشه

هنگامی‌که رووینگ‌ها یا تشک‌های رشته‌ای پیوسته تشکیل می‌شوند، آن‌ها را بسته‌بندی می‌کنند و به تولیدکنندگان frp می‌برند، جایی که به محصولات فایبرگلاس تبدیل می‌شوند که ما روزانه می‌شناسیم و استفاده می‌کنیم. به این فرایند pultrusion می‌گویند.
در اصل، پالتروژن فرآیندی است که الیاف تقویت‌شده و رزین‌های مایع را به کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده با الیاف (frp) تبدیل می‌کند.

از آن برای ایجاد طیف وسیعی از frps (فیبر کربن، کولار و غیره) استفاده می‌شود، اما به دلیل نقشش در تولید فایبرگلاس شناخته‌شده است. درحالی‌که راه‌های زیادی برای ایجاد محصولات فایبرگلاس وجود دارد (پالتروژن، سیم‌پیچی رشته، چرخش تفنگ و غیره)، pultrusion بیشتر مورداستفاده قرار می‌گیرد و نتایج بهتری را در کاربردهای خاص به وجود می‌آورد.

مرحله 1: آماده‌سازی در خط تولید الیاف شیشه

قبل از اینکه الیاف شیشه توسط ماتریس رزین آغشته و تقویت شوند، ابتدا باید از پیش‌ساخته شده و در دستگاه پالتروژن نصب شوند.

برای انجام این کار، سیم‌پیچ‌های بزرگ رووینگ از طریق پیش ساز غلتک‌های کششی کشیده می‌شوند که رشته‌ها را به شکل قابل‌اجرا درمی‌آورد. در این مرحله از تولید الیاف شیشه، دقت و تداوم راهنمای چرخشی برای دستیابی به استحکام و کیفیت شناخته‌شده فایبرگلاس ضروری است.

تولید فایبرگلاس با روش پالتروژن در خط تولید الیاف شیشه

پس از آماده‌سازی، رووینگ ها به سمت حمام رزینی می‌روند تا با ماتریس پلیمری انتخابی آغشته شوند.

در عوض، می‌توان از تشک‌های رشته‌ای پیوسته به‌جای رووینگ استفاده کرد. همان‌طور که گفته شد، فرآیند pultrusion تا حد زیادی یکسان است، صرف‌نظر از اینکه از یک تشک رشته پیوسته یا رووینگ استفاده می‌کنید. تفاوت تا حد زیادی در محصول نهایی دیده می‌شود.

مرحله 2: حمام رزین در خط تولید الیاف شیشه

در این مرحله، رووینگ‌های رشته‌ای از پیش‌ساخته شده (تشک‌ها) در یک حمام رزین مرطوب اشباع می‌شوند که الیاف شیشه را با خواص عملکردی موردنیاز پروژه خاص آغشته می‌کند.

ترکیب حمام رزین بسته به ویژگی‌های عملکرد موردنیاز محصول نهایی تغییر می‌کند، بنابراین بهتر است با یک متخصص پالتروژن صحبت کنید تا بفهمید کدام ماتریس رزین برای پروژه شما بهتر عمل می‌کند.

بااین‌حال، ماتریس رزین تقریباً همیشه شامل یک پلیمر، رنگ‌دانه و یک کاتالیزور برای کمک به پخت است.

مرحله 3: قالب گرم در خط تولید الیاف شیشه

پس از آغشته شدن، الیاف شیشه از طریق یک حوضچه گرم کشیده می‌شوند و در آنجا ریخته می‌شوند و در قالب‌های موردنظر قرار می‌گیرند. استخر گرم برای فعال کردن کاتالیزور درون رزین و شروع پلیمریزاسیون محصول کار می‌کند.

این واکنش گرمازا است، بنابراین به دمای ثابت متکی است و پس از شروع، دمای رزین از دمای قالب بیشتر خواهد شد.

وقتی به‌درستی این کار را انجام دهید، یک محصول فایبرگلاس کاملاً پلیمریزه شده باقی می‌ماند که بدون ناخالصی یا نقص است.

مرحله 4: محصول نهایی در خط تولید الیاف شیشه

پس از تکمیل فرآیند پالتروژن، تنها کاری که باید انجام شود این است که فایبرگلاس را از قالب جدا کرده و در صورت نیاز، محصول را به‌اندازه برش دهید. هنگام پخت، الیاف شیشه به‌طور طبیعی از قالب جدا می‌شود.

پس از جداسازی، محصولات فایبرگلاس به‌اندازه برش داده‌شده و برای مشتری ارسال می‌شود. فایبرگلاس به دلیل ماهیت چکش‌خوار رووینگ های اشباع‌شده و تشک‌های رشته‌ای پیوسته می‌تواند اشکال مختلفی به خود بگیرد.

چه محصول موردنظر شما چیزی اساسی مانند یک تیر برق یا میلگرد برای ساخت پل باشد یا چیزی کوچک‌تر مانند تجهیزات ورزشی یا نشانگرهای راهرو، pultrusion یک فرآیند تولید فایبرگلاس است که می‌تواند برای شما کارساز باشد.

ازآنجایی‌که سبک‌وزن است، قوی‌تر از بسیاری از مواد سنتی است، می‌تواند در محیط‌های شدید با خوردگی یا تاب‌خوردگی مقاومت کند.