ساختمان الیاف شیشه بر خلاف سایر مواد پلیمری که از ساختمانی زنجیره ای برخوردارند، یک شبکه سه بعدی ازسیلیکون، اکسیژن و دیگر اتم هاست که به صورت غیر منظم[۳۶] در کنار هم قرار گرفته‌اند. لذا الیاف شیشه ساختمانی بی شکل یعنی غیرکریستالی و همسان[۳۷] دارد، یعنی خواص مکانیکی آن در تمام جهات یکسان می‌باشند.
ماده اصلی تشکیل دهنده الیاف شیشه همان شیشه های معمولی[۳۸] یا سیلیکا[۳۹] است. اکسیدهای دیگر مانند B2O3و Al2 O3 برای اصلاح ساختمان شبکه و همچنین بهینه کردن فرایند ساخت ضمن پایین آوردن دمای ذوب به آن اضافه می‌شود.
جدول ۱-۳ ترکیبات مختلف الیاف شیشه
عنوان آهک آلومینا اکسید بور کربنات پتاسیم کربنات سدیم سیلیکا
درصد ۶ ۱ ۴-۳ ۳-۱ ۱۵-۱۱ ۶۵-۶۲
۱-۷-۴ فرایند ساخت الیاف شیشه
مواد اولیه ابتدا به صورت خشک و به میزان لازم توزین و با یکدیگر مخلوط شده و سپس به کوره ذوب که دمای آن حدود۱۳۷۰ درجه سانتیگراد است انتقال می‌یابند. دمای این کوره به اندازه ای است که همه اجزاء را ذوب می‌کند و به صورت شیشه مذاب در می‌آورد.
مواد مذاب سپس به ناحیه رشته ساز[۴۰] که به صورت سینی های پلاتینی مقاوم حرارتی متعددی است و دمای آن حدود C˚ ۱۲۶۰ هدایت می‌شوند و از منافذ موجود در رشته ساز که تعداد آنها معمولا ۲۰۴ و یا مضربی از آن است و هر سوراخ قطری در حدود mm 3- 75/0 دارد به بیرون رانده می‌شوند.
شیشه مذاب به وسیله یک جمع کننده مکانیکی[۴۱] از داخل منافذ رشته ساز با سرعتی حدود m/mm3000 به بیرون کشیده می‌شوند و تا قطر معین نازک می‌شوند، سپس توسط آب یا هوا خنک می‌شوند تا الیاف تشکیل شوند. در نتیجه یک لیف پیوسته با قطر نهایی بین mµ ۲۵-۵/۲ بسته به ابعاد منفذ و سرعت کشش و دما به وجود می‌آید.
در مرحله آهارزنی الیاف با مخلوط شیمیایی مایع[۴۲] پوشش داده می‌شوند. آهارزنی به دو علت اصلی انجام می‌شود: برای محفوظ ماندن الیاف از سایش به یکدیگر در طی فرایند ساخت و کار و نیز به منظور حصول اطمینان از چسبندگی الیاف به رزین.
در نهایت یک تاو که بیانگر تعداد لیف هایی[۴۳] است که از یک بوش ریسیده می‌شوند (به عنوان مثال ۲۰۰ لیف) به وجود می‌آید. چند تاو یک دسته را بوجود می‌آورد و از مجموعه ای از دسته ها در کنار هم یک رشته[۴۴] بدست می‌آید. تعداد تارهای یک رشته توسط تکس بیان می‌شود. یک تاب مختصر به رشته داده می‌شود تا کار کردن با آن آسان تر شود. انتخاب نوع الیاف بستگی به فرایند شکل دهی و میزان آرایش یافتگی الیاف دارد. به عنوان مثال، در صنعت نساجی الیاف بسیار نازک به کار می‌روند. علت استفاده از این قطر الیاف در صنعت نساجی، داشتن انعطاف کافی در لیف در حین فرایندهای پیچش[۴۵] و بافتن[۴۶] است. قطر الیاف درصورت نیاز میتواند پس از عبور از داخل تونلهای داغ که باعث کشش بیشتر آنها می‌شود کم شود. قطر الیاف مورد استفاده در صنعت کامپوزیت در محدوده mµ۲۲-۹ می‌باشد. الیاف به منظور ممانعت سایش لیف ها به یکدیگر آغشته شده به مواد روان کننده می‌شوند. معمولاً برای این منظور از یک آمید چرب با ساختار [۴۷] R-CO-NH2استفاده می‌شود. الیاف بعد از آغشته شدن به مواد روان کننده بر روی قرقره پیچیده می‌شوند.
فرایند ساخت الیاف شیشه در شکل۱-۴ دیده می شود]۶،۵ .[
توزین مواد اولیه
اختلاط خشک
کوره
دمیدن۱ مواد مذاب
پیچیدن عبور از صفحات منفذ دار و کشش[۴۸]
نخ تابیده لیف شیشه پیوسته[۴۹]
اتصال آهار زنی
تیشو رشته الیاف
خرد کردن پیچیدن[۵۰] دسته الیاف نتابیده
الیاف خرد شده نخ بافتن
چسب زنی
پارچه سوزنی یا نمدی[۵۱] پارچه بافته شده[۵۲]
شکل۱-۴ فرایند ساخت الیاف شیشه و انواع مختلف الیاف حاصله
۱-۷-۵ پارچه های ساخته شده از الیاف شیشه
-
- پارچه الیاف نمدی یا سوزنی[۵۳]
الیاف سوزنی یا نمدی، رایج ترین الیاف مورد استفاده در صنعت کامپوزیت اند. این الیاف ترکیبی از الیاف خردشده ای هستند که به صورت اتفاقی و درگیر در هم پخش شده اند تا یک پارچه نمد مانندی را تشکیل دهند. در این حالت از یک اتصال دهنده[۵۴] برای ثابت نگه داشتن الیاف در کنار هم استفاده می‌کنند. اتصال دهنده فوق به هنگام آغشته سازی الیاف با رزین خیس خوردگی را کنترل می‌کند و بنابراین آرایش اتفاقی الیاف در نمد حفظ می‌شود. انتخاب اتصال دهنده با توجه به کاربرد مواد انجام می‌گیرد و دوام یک قطعه چند سازه ای میتواند متاثر نوع اتصال دهنده باشد. غالباً برای این منظور از امولسیون های با ساختار پلی وینیل استات استفاده می‌شود. طول الیاف در آنها بیشتر از mm 20 و معمولا mm50 می‌باشد و وزن واحد سطح آنها از gr/mm2225 تا ۶۰۰ متغیر است.
-
- پارچه های بافته شده [۵۵]
این نوع یکی از منسوجات بافته از الیاف شیشه می‌باشد.این پارچه ها به دو طریقه تهیه می‌گردند. آنها از بافت نخ ها[۵۶] که بصورت دوکهایی بسته بندی شده و یا دسته الیاف نتابیده[۵۷] که به صورت نتابیده و کنار هم و بدون تاب ساخته می‌شوند، تهیه می گردند. از عوامل قابل تغییر در رشته الیاف شیشه می توان ظرافت رشته ها، تعداد رشته ها، ابعاد و وزن بسته ها را نام برد. پارچه های بافته شده را با توجه به مصارف نهایی آنها تغییر می‌دهند، بنابراین این نوع در بافتهای مختلف و با وزن واحد سطح متفاوت و نتیجتا ضخامت های مختلف به بازار عرضه می‌شوند.
۳-تیشو [۵۸]
تیشو که به نام Veil نیز نامیده می‌شود به یک پارچه نمدی نازک ساخته شده از الیاف بسیار نازکی که به صورت اتفاقی توزیع گردیده اند اطلاق می گردد.
