دسته‌بندی نشده

انواع الیاف

شیشه مایع در دمای 1600 درجه سانتیگراد و از اختلاط محصولات معدنی ( ماسه، کائولین، سنگ، آهک، سنگ بورات کلسیم ) شکل میگیرد. این مایع از سوراخ های میکرونی یک غلاف (Bushing) عبور داده شده و همزمان سرد می شود تا اینکه تارها یا همان رشته های لیف شیشه با قطر 24 – 5 میکرون تولید گردند. تارها با هم به صورت فشرده کشیده می شوند تا یک “دسته رشته” ساخته شده و یا به سستی و آزاد در کنار هم قرار می گیرند که یک “رشته نیم تاب” حاصل آید و برای فراهم آوردن پیوستگی تارها و حفاظت شیشه در مقابل سایش ، آنها را با یک” آهار” می پوشانند.

 

انواع مختلف تقویت کننده ها از جنس شیشه

انواع مختلف تقویت کننده ها از جنس شیشه با تغییر در دستورالعمل ساخت، تولید می شود که مصارف گوناگون آنها در ذیل آمده است:

الف) شیشه E (الکتریکی) : با درصد کمتر قلیایی از شیشه A (قلیایی) می باشد، استحکام کششی و فشاری و سفتی خوب ،عایق مطلوب الکتریسیته و قیمتی تقریبا ارزان از ویژگی های این تقویت کننده می باشد در عین حال مقاومت آن نسبتا ضعیف است. در صنعت چند سازه های بستر بسپار، بیشترین مصرف الیاف تقویت کننده، متعلق به انواع شیشه E می باشد.

ب) شیشه C (شیمیایی) : دارای بهترین مقاومت در برابر حمله مواد شیمیایی بوده و جایگاه اصلی مصرف آنها به شکل تیشو در لایه بیرونی و یا درونی چند لایی که به صورت لوله یا مخازنی که در مجاورت مواد شیمیایی و آب قرار می گیرند ، می باشد.

ج) شیشه ECR : که در این نوع شیشه خواص الکتریکی و مکانیکی شیشه نوع E و مقاومت شیمیایی شیشه نوع C با یکدیگر تلفیق شده است. این نوع شیشه همچنین از خواص حرارتی و دی الکتریک بالاتری نسبت به شیشه E برخوردار است و به دلیل عاری بودن از بورون از لحاظ زیست محیطی مناسب می باشد.

د) شیشه S ، R یا T :  نام های تجاری هستند برای الیافی که استحکام و مدول کششی بالاتر از شیشه E داشته و استحکام خود را در حالت خیس بهتر حفظ می نمایند. این نوع الیاف به دلیل قطر کوچکتر رشته هایشان، استحکام برشی بین لایه ای (ILSS) مطلوبی دارند. شیشه S در آمریکا توسط شرکت OCF و AGY در انگلستان، شیشه R در اروپا در کارخانه Vetroex و شیشه T در ژاپن به وسیله مجموعه Nittobo  تولید می شوند. مصرف این الیاف بیشتر در زمینه صنایع هوافضا و دفاعی توسعه یافته و در بعضی از مصارف بالستیکی مورد استفاده واقع می شوند.

 

الیاف کربن

   

الیاف کربن در طی یک فرایند کنترل شده اکسیداسیون، کربنیزاسیون و گرافیتیزاسیون مواد اولیه آلی که حاوی درصد بالایی از عنصر کربن بوده که خود از قبل به صورت الیاف در آمده اند، به دست می آید. مرسوم ترین ماده اولیه پلی اکریلونیتریل (PAN) می باشد چرا که بهترین خواص را در الیاف کربن ایجاد می کند اما باید دانست که الیاف کربن از مواد سلولزی و قیر نیز تولید می گردد.

شایان ذکر است، تغییرات ایجاد شده در فرایند گرافیتیزاسیون است که هر یک از انواع الیاف با استحکام بالا ( تقریبا در 2600 درجه سانتیگراد ) و یا با مدول بالا ( تقریبا در 3000 درجه سانتیگراد ) و دیگر الیاف را، در بین این دو دما ایجاد می کند. پس از تولید سطوح الیاف کربن از یک طرف به منظور بهبود پیوندشان با رزین و نیز از طرف دیگر، محافظت از آنها در حین کاربریشان، توسط مواد شیمیایی خاص و نیز “آهار” شستشوی شیمیایی، می شوند.

وقتی که برای اولین بار (اواخر دهه 1960) الیاف کربن تولید شده بود قیمت پایه نوع با استحکام بالای آن حدود 200 کیلوگرم / پوند بود، تا سال 1996 ظرفیت سالانه جهانی آن به حدود هفت هزار تن افزایش یافت و بهای همان پایه ( استحکام بالا ) 40 – 15 کیلوگرم / پوند شد. در چند سال اخیر به خاطر رشد روز افزون مصارف الیاف کربن در صنایع هوافضا و دفاعی ظرفیت های تولید این محصول تا چندین برابر میزان مذکور افزایش یافته است.

الیاف کربن معمولا بر طبق محدوده مدولی که در آن قرار می گیرند گروه بندی می شوند. این محدوده ها عبارتند از:

  • استحکام بالا (HS)
  • مدول متوسط(IM)
  • مدول بالا (HM)
  • مدول فوق بالا(UHM)

قطر رشته ها در اکثر انواع الیاف موجود دیگر، استحکام بسیار بالا در هر دو حالت فشار و کشش و مقاومت بالا در برابر خوردگی و خزش خستگی را دارا می باشد. با این وجود در زمینه استحکام ضربه ای پایین تر از شیشه و آرامیده بوده و بالاخص در انواع HM و  UHM خود، از شکنندگی بالایی برخوردار می باشد.

 

مقادیر استحکام و مدول الیاف کربن تجاری بر پایه PAN

پارچه های بافته شده

از درهم بافتن متقاطع الیاف به صورت تار ( صفر درجه ) و پود ( 90 درجه ) در یک ظاهر منظم و با روش بافتن، پارچه های بافته شده تولید می گردند. یک پارچگی و انسجام این بافته ها نیز توسط درهم گیر کردن (یا قفل شدن) مکانیکی الیاف، حاصل می شود.

خوابیدن ( منظور توانایی پارچه ها در شکل گرفتن،  مطابق تمامی زوایای پیچیده قالب است )، ظاهر همسان و صاف پایداری یک پارچه، عمدتا توسط روش بافتن آن کنترل می شود. وزن واحد سطح، تخلخل و قابلیت خیس شدن (با اهمیت کمتری ) نیز بوسیله انتخاب ترکیبی درستی از وزن طولی لیف ( تکس ) و تعداد الیاف در سانتیمتر مربع تعیین می گردد.

 

بافت ساده یا مسطح

 

در این نوع بافت، لیاف به صورت تار و پود به تناوب از زیر و روی یکدیگر عبور کرده و این امر موجب تقارن و یکنواختی پارچه می گردد، ضمنا باعث ایجاد پایداری خوب و تخلخل مناسب می گردد. با این وجود، محصولات ساخته شده با این روش بیشترین مشکلات را در خواباندن در زوایای مختلف قالب داشته و چون تعداد زیادی چین و شکن ( در مسیر هر لیف مصرفی ) نیز دارند، در مقایسه با پارچه های حاصل از سایر روش ها موجب پایین آمدن نسبی خواص مکانیکی سازه می گردند. از آنجایی که استفاده از لیفهای سنگین ( با وزن طولی زیاد ) باعث به وجود آمدن چین و شکن های بزرگی در این روش بافت می شوند، از این روش برای بافت پارچه های سنگین، کمتر استفاده می گردد.

 

بافت دوتایی یا جناغی

 

در این نوع بافت تعداد یک یا چند رشته از الیاف تار به طور متناوب بر زیر و روی دو یا چند رشته از الیاف پود، طی یک روند منظم تکرار شونده، بافته می شوند. چنین شرایطی اثر “ظاهری جناغی” را در الیاف تولید می کند. اگرچه پایداری شکلی آن قدری کمتر از پارچه های ساده می باشد، لیکن قابلیت خواباندن آن در زوایای مختلف قالب و آغشته شدن آنها در مقام مقایسه به مراتب بهتر می باشد. با توجه به کاهش مقدار چین و شکن، این نوع بافت موجب صاف تر شدن ظاهری سطح و نیز افزایش نسبی خواص مکانیکی نیز می گردد.

 

بافت ساتنی


بافت های ساتنی در حقیقت بافت های دوتایی (جناغی) بهبود یافته ای هستند که تعداد تقاطع های کمتری از تار و پود در بافت خود دارند. عدد “رج” در معرفی این نوع پارچه استفاده شده که تعداد الیاف عمود بر هم و از زیر عبور کرده را قبل از تکرار طرح، مشخص می سازد.

طرح “پاکلاغی ” یکی از انواع ساتن ها می باشد که تکرار شدن بافت تار و پودش شکل متفاوتی دارد. پارچه های ساتنی بسیار مسطح هستند و قابلیت آغشته شدن خوب و خواباندن خیلی مطلوبی در زوایای مختلف قالب دارند. ضمنا به خاطر کاهش چین و شکن در آنها خواص مکانیکی خوبی را نیز به همراه دارند. الیاف در بافته های ساتنی در نزدیکترین حالت در کنار هم قرار گرفته و به همین دلیل این پارچه ها می توانند بافته فشرده ای داشته باشند.

با این وجود پایداری محدود این پارچه ها و عدم تقارن این گونه بافت را نباید از نظر دور داشت. عدم تقارن سبب می شود که در یک طرف پارچه های ساتنی اکثریت غالب با تارها باشد، در صورتی که در طرف دیگرش با اکثریت پودها مواجه می شویم. پس باید مواظب بود که در هنگام مصرف چنین پارچه هایی در قطعات، در بوجود نیامدن تنش های حاصل از اثر عدم تقارن اطمینان حاصل شود.

 

بافت سبدی یا پاناما

این نوع بافت ها اصولا همان بافت ساده یا مسطح می باشند که تار و پودشان به صورت دوتایی و یا بیشتر، اما به صورت قرینه و متقاطع تکرار می شوند که به پارچه های 2×2 سبدی معروفند. لیکن لازم نیست همیشه آرایش آنها متقارن باشد. بنابراین ممکن است که توری های 8×2، 4×5 و… نیز وجود داشته باشند. بافته های سبدی مسطح تر، و با وجود چین های داخلی کمتر، قویتر از پارچه های بافت ساده می باشند ولی پایداری شکلی کمتری نسبت به پارچه های بافت ساده دارند. به جهت اجتناب از چین و شکن زیاد این مدل بافت، باید در پارچه های سنگینی که در آنها از لیف هایی ضخیم با وزن طولی زیاد استفاده می شود، به کار گرفته شوند.

 

بافت مدل توری

 

بافت مدل “توری” موجب پایداری شکلی در پارچه های الک مانندی که دارای درصد پایینی از لیف ها در واحد سطح می باشند، می گردد. این بافت همانند بافت ساده ای بوده که در آن برای تثبیت هر یک از لیف های پود این پارچه ها، دو عدد از تارهای مجاور هم و در اطراف آن پود به طور متوالی و مارپیچ به هم پیچیده شده اند و به نحو موثری هر پود را “قفل” می کنند.

در شکل، تار به صورت رنگی و پود به صورت سفید نشان داده شده است. پارچه های توربافت، به دلیل داشتن فضاهای خالی ( عاری از الیاف ) در سطح خود معمولا به صورت ترکیب شده با انواع دیگر پارچه ها مصرف می گردند چرا که به تنهایی قادر به ساخت یک قطعه چند سازه ای با کارایی موثر نیستند.

 

بافت تور تقلیدی

 

این ها طرحی دیگر از بافت ساده هستند که بعضا لیف های تار در فاصله های منظم، متناوب و مجزا از رو یا زیر تقاطع لیف ها، عبور می کنند به جای آنکه تقاطع منظم ( مثل دوتایی یا بیشتر ) ایجاد کنند. همین اتفاق با تناوب مشابه در جهت پود برای لیف های پود نیز می افتد که نتیجه آن پیدایش ضخامت بیشتر و ظاهری زبرتر با تخلخل افزونتر می باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *