الیاف FRP

الیاف کربن CFRP

الیاف کربن (CFRP) یکی از مهم ترین خانواده های الیاف پیشرفته FRP  است که استحکام بسیار بالا (بین 7 تا 10 برابر فولاد ساختمانی بسته به گرید الیاف)، چگالی پایین(حدود دو سوم آلومینیوم )،رسانایی الکتریکی بسیار خوب، قابلیت بافت و تولید پارچه ، ساخت کامپوزیت های سبک و مستحکم و پایداری در برابر حرارت آن را از سایر مواد مهندسی متمایز می سازد. الیاف کربن(CFRP) عمدتا از نوع ویژه ای ازالیاف پلی اکریلونیتریل(PAN)  تولید میشود (تولید شده با هدف تبدیل به الیاف کربن).که بر اساس فناوری های پیشرفته و تجهیزات خاص تولید می شود.

شکلهای مختلف الیاف کربن (CFRP)از قبیل رشته، پارچه و الیاف کوتاه از این ماده وجود دارد.

در ابتدا دو نوع الیاف کربن با پایه pan وجود داشت که استحکام و مدول آنها با هم تفاوت داشت:

الیاف کربن (CFRP) با استحکام بالا (strength ( Highیا HS که از فرآورش در دمای درجه سانتیگراد 1500 بدست می‌آمد و بعنوان نوع دو درجه‌بندی می‌شد. با افزایش دمای فرآورش، مدول نیز افزایش می‌یافت و نوع مدول بالای این الیاف (Modulus High ) یا HM که نوع یک درجه بندی می‌شود در دمای بالاتر ازدو هزار و پانصد درجه تولید می‌شد.

با اعمال کمی کشش و افزایش آرایش یافتگی و با کاهش قطر الیاف از 7 به 5 میکرومتر، استحکام و مدول الیاف کربن (CFRP) افزایش می‌یابد. این الیاف، الیاف با مدول متوسط (modulus Intermediate) یا IM نام دارد. 

الیاف شیشه GFRP

الیاف شیشه GFRP مشهورترین تقویت کننده مورد استفاده در صنعت کامپوزیت می‌باشد و انواع مختلفی از آن بصورت تجاری وجود دارند ترکیبات شیمیایی این الیاف با هم متفاوت است و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب میباشد.

تقریباَ ۹۰ درصد الیاف مورد استفاده در کامپوزیتهای مهندسی الیاف شیشه می‌باشد. الیاف شیشه استحکام و سختی مناسبی دارد، خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ می‌کند، مقاومت رطوبت و خوردگی مناسبی دارد و نسبتاَ ارزان است. الیاف شیشه می تواند با قطری از 5 تا 25 میکرون تولید گردد .

از الیاف شیشه در بسیاری از محصولات پلاستیکی به عنوان عامل تقویت کننده استفاده می شود. مواد کامپوزیتی که تحت عنوان GRP(Glass-Reinforced Plastic) ویاGlass Fiber Reinforced شناخته می شوند از موارد مصرف معروف و محبوب الیاف شیشه میباشد .الیاف شیشه یا فایبر گلاس در سال 1938 توسط کمپانی owens-corning به صورت انچه ما امروز از ان شناخت داریم به شکل انبوه تولید شد.

الیاف شیسه ای به گونه های گوناگونی وجود دارند که در زیر و به اختصار به آن میپردازیم:

A-glass: با ترکیب سودا لایم (Alkali-Lime) که در آن درصد قلیایی‌ها جهت کاربرد خاص بالاتر از 4% می‌باشد. و در جاییکه مقاومت کششی، پایداری و مقاومت الکتریکی بالا نیاز نباشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

E-glass: با ترکیب آلومینو- بوروسیلیکات که در آن درصد قلیایی‌ها حداکثر به 2% می رسد. این الیاف در ساخت فرآورده‌های FRP و ساخت قطعات الترونیکی که نیاز به مقاومت کششی و الکتریکی بالا دارند، مورد استفاده قرار میگیرند.

C-glass: با ترکیب سودا لایم با درصد بالای اکسید بور. آن را در محیط‌هایی که دارای عوامل شیمیایی با قدرت خوردگی بالا هستند بکار میگیرند. بنابراین از آن در کامپوزیتهایی که در محیط اسیدی قرار میگیرند استفاده میشود.

D-glass: با ترکیب بورو سیلیکات با خواص دی الکتریک قوی برای کاربردهای الکتریکی.

AR-glass: با ترکیب سیلیکات زیرکونیوم وبا مقاومت در برابر بازها. این نوع از الیاف در ساختار سیمان کاربرد دارد.

R-glass: ترکیب آلومینو سیلیکات بدون اکسیدهای کلسیم و منیزیم که مقاومت مکانیکی بسیار بالایی دارد. و هنگامی گه مقاومت مکانیکی بالا و همچنین مقاومت در برابر شرایط اسیدی نیاز باشد کاربرد دارد.

SR-glass: با ترکیب آلومینوسیکات منیزیم ومناسب برای نساجی و یا تقویت در جاهایی که مقاومت کششی بسیار بالا در دمای زیاد ومقاومت در برابرخوردگی نیاز است.

از میان ترکیبات فوق الیاف شیشه از نوع E-glass کاربرد وسیع تری در تولید فرآورده های شیشه دارد. به طوریکه امروزه تقریباً 99% تولیدات الیاف شیشه از نوع E-glass می‌باشد و به همین دلیل به الیاف ازجنس E-glass اصطلاحاً general purpose می‌گویند.