فایبرگلاس چیست؟ فرآیند تولید، کاربردها و بازیافت الیاف شیشه‌ای
فایبرگلاس، یا به عبارت دقیق‌تر "الیاف شیشه‌ای"، درست مانند نام‌های تجاری معروف دیگر، به قدری رایج شده که اغلب ما با شنیدن آن فقط یک چیز به ذهنمان می‌رسد: عایق پشم‌شیشه‌ای صورتی که در سقف خانه‌ها استفاده می‌شود! اما واقعیت این است که این تنها یکی از کاربردهای بی‌شمار فایبرگلاس است. اگرچه شرکت Owens Corning این محصول عایق معروف با نام تجاری فایبرگلاس را به ثبت رسانده، اما خود فایبرگلاس ساختار اصلی آشنا و طیف وسیعی از کاربردها را دارد.
نکات کلیدی
- فایبرگلاس با گرم کردن شیشه و ایجاد رشته‌های نازک از طریق سوراخ‌های بسیار ریز ساخته می‌شود.
- فایبرگلاس در صنایع مختلفی مانند ساخت استخرها، درها، تجهیزات ورزشی و قطعات خودرو کاربرد دارد.
- پیشرفت‌های بازیافت امکان استفاده مجدد از محصولات فایبرگلاس قدیمی را فراهم کرده است، به عنوان مثال پره‌های توربین‌های بادی به محصولات جدید تبدیل می‌شوند.
فایبرگلاس چگونه ساخته می‌شود؟
فایبرگلاس در واقع از شیشه‌ای مشابه شیشه‌های پنجره یا ظروف آشپزخانه ساخته می‌شود. برای تولید فایبرگلاس، ابتدا شیشه تا دمای ذوب شدن حرارت داده می‌شود، سپس از طریق سوراخ‌های بسیار ریز عبور داده می‌شود. این فرآیند باعث ایجاد رشته‌های شیشه‌ای بسیار نازک می‌شود – آنقدر نازک که اندازه‌گیری آن‌ها با واحد میکرون انجام می‌گیرد.
این رشته‌های انعطاف‌پذیر در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند: می‌توان آن‌ها را به صورت پارچه‌های بزرگ‌تر بافت یا به صورت غیرمنسجم برای ایجاد بافت حجیم‌تر که معمولاً برای عایق‌بندی حرارتی یا صوتی استفاده می‌شود، به کار برد. کاربرد نهایی به طول رشته‌های اکسترود شده (کوتاه‌تر یا بلندتر) و کیفیت فایبرگلاس بستگی دارد. در برخی کاربردها، مهم است که الیاف شیشه‌ای ناخالصی کمتری داشته باشند، که البته این امر مستلزم مراحل اضافی در فرآیند تولید است. به این ترتیب، با تنظیم فرآیند تولید، می‌توان فایبرگلاس با کیفیت مناسب برای مصارف گوناگون تولید کرد.
کاربردهای فایبرگلاس در تولید
پس از بافته شدن فایبرگلاس، رزین‌های مختلفی به آن اضافه می‌شوند تا استحکام محصول افزایش یابد و امکان شکل‌دهی آن به اشکال مختلف فراهم شود. از جمله محصولات رایج ساخته شده از فایبرگلاس می‌توان به استخرها و جکوزی‌ها، درها، تخته‌های موج‌سواری، تجهیزات ورزشی، بدنه‌های قایق و طیف گسترده‌ای از قطعات بیرونی خودرو اشاره کرد. فایبرگلاس به دلیل سبکی و در عین حال دوام بالا، برای کاربردهای ظریف‌تر مانند بردهای مدار نیز ایده‌آل است.
فایبرگلاس را می‌توان به صورت انبوه در قالب تشک یا ورق تولید کرد. به عنوان مثال، برای مواردی مانند زونا، یک ورق بزرگ از ترکیب فایبرگلاس و رزین تولید و سپس توسط دستگاه برش داده می‌شود. فایبرگلاس همچنین کاربردهای سفارشی فراوانی دارد که برای اهداف خاص طراحی شده‌اند. به عنوان مثال، سپرها و گلگیرهای خودرو گاهی اوقات باید به صورت سفارشی ساخته شوند، چه برای جایگزینی قطعات آسیب‌دیده خودروهای موجود و چه در تولید مدل‌های اولیه جدید.
اولین قدم در ساخت یک سپر یا گلگیر فایبرگلاس سفارشی، ایجاد قالبی به شکل دلخواه از فوم یا مواد دیگر است. پس از اتمام قالب، با لایه‌ای از رزین فایبرگلاس پوشانده می‌شود. پس از سخت شدن فایبرگلاس، متعاقباً تقویت می‌شود – چه با لایه‌های اضافی فایبرگلاس یا به صورت ساختاری از داخل. این فرآیند تضمین می‌کند که محصولات فایبرگلاس، به خصوص قطعات خودرو، از استحکام و دوام کافی برخوردار باشند.
تفاوت فایبرگلاس با فیبر کربن و پلاستیک تقویت‌شده با شیشه
شایان ذکر است که فایبرگلاس، اگرچه شباهت‌هایی با هر دو دارد، اما نه فیبر کربن است و نه پلاستیک تقویت‌شده با شیشه. فیبر کربن از رشته‌های کربن ساخته شده است. فیبر کربن، اگرچه بسیار قوی و بادوام است، اما به دلیل شکننده بودن، نمی‌توان آن را به اندازه‌ی فایبرگلاس به صورت رشته‌های بلند تولید کرد. این یکی از دلایلی است که فایبرگلاس، با وجود اینکه به اندازه‌ی فیبر کربن قوی نیست، تولید آن ارزان‌تر است.
پلاستیک تقویت‌شده با شیشه دقیقاً همان چیزی است که از نامش پیداست: پلاستیکی که برای افزایش استحکام، فایبرگلاس در آن تعبیه شده است. شباهت‌ها با فایبرگلاس آشکار است، اما یک ویژگی تعیین‌کننده فایبرگلاس این است که رشته‌های شیشه جزء اصلی آن هستند. پلاستیک تقویت‌شده با شیشه بیشتر از پلاستیک تشکیل شده است، بنابراین در حالی که نسبت به پلاستیک به تنهایی از نظر استحکام و دوام بهبود یافته است، به اندازه‌ی فایبرگلاس دوام نخواهد آورد. به عبارت دیگر، فایبرگلاس یک ماده‌ی مستقل با خواص منحصربه‌فرد است، در حالی که پلاستیک تقویت‌شده با شیشه، ترکیبی از پلاستیک و فایبرگلاس است.
بازیافت فایبرگلاس: راهی به سوی پایداری
اگرچه در زمینه بازیافت محصولات فایبرگلاس پیشرفت چندانی صورت نگرفته بود، اما نوآوری‌های جدیدی در فناوری بازیافت و کاربردهای محصولات فایبرگلاس بازیافتی در حال ظهور است. یکی از امیدوارکننده‌ترین آن‌ها، بازیافت پره‌های قدیمی توربین‌های بادی است.
به گفته امی کوور، خبرنگار GE Reports، وب‌سایت خبری داخلی جنرال الکتریک، در حالی که جایگزینی پره‌های موجود با پره‌های پیشرفته‌تر از نظر فنی می‌تواند عملکرد مزرعه بادی را تا 25٪ افزایش دهد، این فرآیند ضایعات اجتناب‌ناپذیری را ایجاد می‌کند. او خاطرنشان کرد: "خرد کردن یک پره حدود 15000 پوند زباله فایبرگلاس تولید می‌کند و این فرآیند گرد و غبار خطرناکی ایجاد می‌کند. با توجه به طول زیاد آن‌ها، فرستادن آن‌ها به محل دفن زباله به صورت کامل غیرممکن است."
در سال 2017، GE برای یک طرح بازیافت با شرکت Global Fiberglass Solutions Incorporated (GFSI) واقع در منطقه سیاتل (شرکتی که از سال 2008 در حال بازیافت فایبرگلاس بوده و روشی را برای بازیافت پره‌های قدیمی به محصولاتی از جمله درپوش‌های منهول، پانل‌های ساختمانی و پالت‌ها به ثبت رسانده است) همکاری کرد. در کمتر از یک سال، GFSI تعداد 564 پره را برای GE بازیافت کرد و تخمین زد که در سال‌های آینده، GE قادر خواهد بود تا 50 میلیون پوند زباله فایبرگلاس را مجدداً تولید یا استفاده مجدد کند.
علاوه بر این، بخش بزرگی از فایبرگلاس در حال حاضر از شیشه بازیافتی تولید می‌شود. به گفته خبرنامه انجمن ملی زباله و بازیافت "Waste360"، بازیافت‌کنندگان شیشه شکسته را به یک منبع قابل استفاده به نام کولت (شیشه‌ای که خرد و تمیز شده است) تبدیل می‌کنند که به نوبه خود، به تولیدکنندگان عایق فایبرگلاس فروخته می‌شود. آن‌ها گزارش می‌دهند: "Owens Corning سالانه بیش از یک میلیارد پوند کولت برای کاربردهای فایبرگلاس مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می‌کند." در همین حال، Owens Corning اعلام کرده است که تا 70 درصد از عایق فایبرگلاس آن‌ها در حال حاضر با استفاده از شیشه بازیافتی تولید می‌شود. این رویکرد بازیافت فایبرگلاس، هم به حفظ محیط زیست کمک می‌کند و هم هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد.
- شیمی
- علم
