نسوز صنعت پارس

نوار نسوز فايبرگلاس از چه نوع اليافي توليد مي‌شود؟

نوارهاي نسوز فايبرگلاس عمدتاً از الياف شيشه (Fiberglass) توليد مي‌شوند. اين الياف از ذوب و كشش مواد اوليه مختلف (عمدتاً سيليس) به رشته‌هاي بسيار نازك به دست مي‌آيند. اين رشته‌ها سپس بافته، تابيده يا به صورت مات (مش) درمي‌آيند تا پارچه يا نوار فايبرگلاس را تشكيل دهند.

براي اينكه اين نوارها "نسوز" باشند، اغلب با پوشش‌ها يا روكش‌هاي خاصي مانند:

• لاستيك سيليكون: كه مقاومت بسيار بالايي در برابر دما (تا حدود ۲۶۰ درجه سانتي‌گراد و در مواردي بالاتر) و عوامل شيميايي دارد.

• ورني‌هاي نسوز: براي افزايش استحكام و مقاومت در برابر سايش و شعله مستقيم.

آماده مي‌شوند.

تفاوت بين انواع E-glass، S-glass، C-glass و AR-glass

تفاوت اصلي اين انواع در تركيب شيميايي و در نتيجه، خواص فيزيكي، مكانيكي و شيميايي آن‌ها است. انتخاب هر كدام بستگي به نيازمندي‌هاي خاص كاربردي مانند دما، استحكام، مقاومت شيميايي و هزينه دارد.

در جدول زير مي‌توانيد مقايسه خلاصه‌اي از اين انواع را مشاهده كنيد:

توضيحات تفصيلي:

1. E-Glass (الياف شيشه الكتريكي)

• پركاربردترين و اقتصادي‌ترين نوع الياف شيشه در جهان است.

• تركيب اصلي آن شامل سيليس، اكسيد كلسيم و اكسيد بور است (البته امروزه انواع بدون بور نيز رايج است).

• مقاومت الكتريكي بسيار بالا و خواص مكانيكي خوبي دارد.

• مقاومت شيميايي متوسطي دارد اما در برابر رطوبت بسيار خوب عمل مي‌كند.

• به دليل قيمت مناسب و خواص متعادل، در بيش از ۹۰ درصد مصارف عمومي از جمله نوارهاي نسوز معمولي، عايق‌بندي الكتريكي، بدنه قايق‌ها و قطعات خودرو استفاده مي‌شود.

2. S-Glass (الياف شيشه با استحكام بالا)

• فرمولاسيون پيشرفته‌تري دارد و حاوي مقادير بيشتري اكسيدهاي سيليسيم، آلومينيوم و منيزيم است.

• استحكام كششي، مدول يانگ (سختي) و مقاومت در برابر خستگي به مراتب بالاتري نسبت به E-Glass دارد.

• همچنين مقاومت حرارتي آن نيز بيشتر است (حدود ۱۰-۱۵٪ بالاتر).

• به دليل فرآيند توليد پيچيده‌تر و مواد اوليه مرغوب‌تر، گران‌قيمت است.

• كاربرد آن در صنايع هوافضا، نظامي، زره‌پوش‌ها و تجهيزات ورزشي حرفه‌اي (مانند راكت تنيس با كارايي بالا) است.

3. C-Glass (الياف شيشه با مقاومت شيميايي)

• تركيب شيميايي آن با افزودن اكسيدهاي بور و سديم به گونه‌اي تنظيم شده كه مقاومت بسيار بالايي در برابر اسيدها و عوامل خورنده از خود نشان دهد.

• استحكام مكانيكي و الكتريكي آن از E-Glass پايين‌تر است.

• از آن به عنوان روكش لايه بيروني كامپوزيت‌هاي مبتني بر E-Glass (براي محافظت در برابر خوردگي) يا در ساخت فيلترها، صافي‌ها و مخازن نگهداري مواد شيميايي استفاده مي‌شود.

4. AR-Glass (الياف شيشه مقاوم در برابر قليا)

• اين نوع به طور خاص براي استفاده در بتن طراحي شده است. بتن تازه محيطي بسيار قليايي دارد كه الياف شيشه معمولي (E-Glass) را در طول زمان تخريب مي‌كند.

• در تركيب آن از اكسيد زيركونيوم (Zirconia) استفاده مي‌شود كه مقاومت شيميايي فوق‌العاده‌اي در برابر قلياها به آن مي‌دهد.

• كاربرد اصلي آن تقويت بتن (GFRC)، توليد ورق‌هاي سيماني سبك و نماهاي ساختماني است تا از ترك‌خوردگي و افزايش استحكام كششي بتن جلوگيري كند.

حداكثر دماي قابل تحمل نوار فايبرگلاس چقدر است و چه عواملي بر آن تأثير مي‌گذارند؟

پاسخ به اين سوال كمي پيچيده است زيرا "حداكثر دماي قابل تحمل" نوار فايبرگلاس به عوامل مختلفي بستگي دارد و يك عدد ثابت نيست.

به طور كلي، مي‌توان دماها را در سه بازه زير دسته‌بندي كرد:

1. بدون پوشش (پايه الياف شيشه خالص): ۵۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتي‌گراد

2. با پوشش سيليكون (رايج‌ترين نوع): ۲۶۰-۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتي‌گراد

3. با پوشش‌هاي خاص (مانند گرافيت يا سراميك): بيش از ۱۰۰۰ درجه سانتي‌گراد

در ادامه اين بازه‌ها و عوامل موثر به طور كامل توضيح داده شده‌اند.

۱. حداكثر دماي قابل تحمل بر اساس نوع نوار

الف) نوار فايبرگلاس بدون پوشش (پايه خام)

• محدوده دما: ۵۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتي‌گراد

• توضيح: اين دما مربوط به خود الياف شيشه (عمدتاً از نوع E-Glass) است. الياف شيشه در اين دما ذوب نمي‌شوند بلكه استحكام مكانيكي خود را به تدريج از دست مي‌دهند و در نهايت "زجاجي" (Vitrify) شده و مي‌شكنند. اين دما براي كاربردهاي دائمي توصيه نمي‌شود و بيشتر يك حد تحمل كوتاه‌مدت است.

ب) نوار فايبرگلاس با پوشش سيليكون (رايج‌ترين نوع)

• محدوده دما براي كاربرد دائمي: ۲۰۰ تا ۲۶۰ درجه سانتي‌گراد

• حداكثر دما براي دوره‌هاي كوتاه‌مدت: ~۳۰۰ درجه سانتي‌گراد

• توضيح: اين محدوده دما توسط پوشش سيليكون تعيين مي‌شود، نه خود الياف. لاستيك سيليكون در دماي حدود ۲۰۰-۲۶۰ درجه سانتي‌گراد شروع به اكسيد شدن، سخت شدن و از دست دادن انعطاف خود مي‌كند (پديده اي به نام "بازگشت ناپذيري" يا Reversion). در نهايت مي‌سوزد و به خاكستر تبديل مي‌شود و تنها پايه فايبرگلاس باقي مي‌ماند.

  • نوار نقرهاي رنگ (آلومينيومي): اين نوارها كه براي انعكاس حرارت استفاده مي‌شوند، معمولاً همان محدوده دمايي نوارهاي سيليكوني را دارند، زيرا پايه آن‌ها فايبرگلاس با پوشش سيليكون است و فقط يك لايه آلومينيوم روي آن قرار گرفته است.

ج) نوار فايبرگلاس با پوشش‌هاي پيشرفته

• پوشش‌هاي گرافيت يا سراميك: اين نوارها مي‌توانند دماهاي بسيار بالاتر، حتي بيش از ۱۰۰۰ درجه سانتي‌گراد را تحمل كنند. اين محصولات خاص و گران‌قيمت هستند و در صنايع بسيار تخصصي مانند هوافضا يا كوره‌هاي صنعتي استفاده مي‌شوند.

۲. عوامل كليدي مؤثر بر حداكثر دماي قابل تحمل

عواملي كه باعث مي‌شوند يك نوار نسوز در عمل با دماي كمتري از حد تئوري كار كند، عبارتند از:

1. نوع پوشش (مهمترين عامل):

   • همانطور كه گفته شد، پوشش سيليكون عامل محدودكننده اصلي در رايج‌ترين نوارها است.

2. نوع الياف پايه:

   • E-Glass: حداكثر دماي كاركرد پيوسته حدود ۶۰۰ درجه سانتي‌گراد (براي پايه خام).

   • S-Glass: مقاومت حرارتي بالاتري دارد و مي‌تواند تا حدود ۷۰۰-۸۰۰ درجه سانتي‌گراد را براي مدت كوتاه تحمل كند.

3. زمان در معرض حرارت:

   • دماي پيوسته (Continuous): دمايي كه نوار مي‌تواند به طور دائم و بدون تخريب قابل توجه در آن كار كند.

   • دماي متناوب (Intermittent): دمايي كه نوار تنها براي دوره‌هاي كوتاه‌مدت (مثلاً چند دقيقه يا ساعت) مي‌تواند تحمل كند كه معمولاً ۲۰-۵۰ درجه بالاتر از دماي پيوسته است.

4. وجود مواد شيميايي يا بخارات خورنده:

   • تركيب حرارت با مواد شيميايي (مانند روغن، حلال‌ها، اسيدها يا بازها) مي‌تواند به طور قابل توجهي باعث كاهش مقاومت حرارتي و طول عمر نوار شود.

5. تماس مستقيم با شعله:

   • بسياري از نوارهاي سيليكوني در برابر شعله مستقيم مقاوم نيستند و پوشش آن‌ها مي‌سوزد. براي چنين كاربردهايي بايد به دنبال نوارهاي "نسوز" (Flame Retardant) يا با پايه سيليكون با استانداردهاي آتش‌سوزي خاص بود.

6. تنش مكانيكي:

   • اگر نوار تحت كشش يا فشار مكانيكي باشد (مثلاً براي بستن يك قطعه سنگين)، استحكام آن در دماي بالا كاهش مي‌يابد.

جمع‌بندي و راهنماي انتخاب

نكته نهايي: هميشه به برچسب محصول (Data Sheet) سازنده مراجعه كنيد. در اين برچسب‌ها معمولاً دو دماي "براي سرويس پيوسته" و "براي سرويس متناوب" به طور دقيق ذكر شده است. براي مثال، ممكن است بر روي يك نوار سيليكوني مرغوب نوشته شده باشد: "Continuous: 260°C, Intermittent: up to 300°C".

جمع‌بندي براي نوار نسوز:

براي توليد نوار نسوز فايبرگلاس، معمولاً از پارچه‌هاي پايه‌اي استفاده مي‌شود كه از E-Glass بافته شده‌اند. دليل اين انتخاب، تعادل خوب بين خواص مكانيكي، حرارتي و هزينه مناسب است. سپس با اعمال پوشش سيليكوني نسوز بر روي اين پايهٔ E-Glass، محصول نهايي به دست مي‌آيد كه هم خواص عايقي و مكانيكي الياف شيشه را دارد و هم مقاومت حرارتي بسيار بالاي سيليكون.

در كاربردهاي خاص و با مقاومت بسيار بالا (مثلاً در صنعت هوافضا)، ممكن است از پايه S-Glass نيز براي توليد نوارهاي نسوز با استحكام و مقاومت حرارتي فوق‌العاده استفاده شود، اما اين مورد بسيار نادر و گران‌قيمت است.