ما هي المواد الخام الرئيسية لإنتاج FRP؟

الألياف الزجاجية: التعزيز الأساسي في مركبات الألياف الزجاجية (FRP)

تُعد الألياف الزجاجية العنصر المعزز الرئيسي في مركبات الألياف الزجاجية (FRP)، وتؤثر بشكل مباشر على جودة المنتجات النهائية. من بين صفاتها العديدة المميزة، تمتلك نسبة استثنائية بين القوة والوزن: فهي أخف بكثير من مواد مثل الصلب، ومع ذلك تقدم قوة هيكلية مماثلة. بالإضافة إلى مزايا القوة والوزن الخفيف، تتميز الألياف الزجاجية بمقاومة عالية للتآكل.

تُستخدم الألياف الزجاجية بطرق مختلفة في إنتاج مركبات الألياف الزجاجية (FRP). ولإكمال الطبقات الكبيرة المستخدمة في الهياكل التحتية مثل خزانات المياه أو مكونات الجسور، يُستخدم نسيج الألياف الزجاجية (Woven Rovings) لأنه سميك وقوي. أما بالنسبة للأشكال المعقدة مثل منتجات الرياضة والترفيه أو مواد البناء، فإن الخيوط المقطعة (Chopped Strands) واللبادات المصنوعة من خيوط مقطعة (Chopped Strand Mat) تكون أكثر سهولة في القولبة. ويتكوّن الألياف الزجاجية المطحونة (Milled Glass Fiber) من جزيئات دقيقة وتُستخدم في الراتنجات لتحسين الأسطح المكشوفة لمركب الألياف الزجاجية.

البوليمرات: المادة الرابطة في مركبات الألياف الزجاجية (FRP)

مع بوليمرات الربط، توفر الراتنجات في الألياف الزجاجية الشكل والتكامل الهيكلي. حتى "أفضل ألياف زجاجية" تكون عديمة الفائدة إذا استُخدمت راتنجات من جودة رديئة في صناعة المنتج المركب. يتم احاطة كل خيط ودمجه ومعالجته بكثافة بحيث يلتصق بكل خيط، ثم يتم التصلب.

يتم اختيار أنواع مختلفة من راتنجات البوليمر بناءً على الاستخدام المحدد للمنتج المركب. بالنسبة للاستخدامات عالية الأداء مثل أجزاء الطيران أو المكونات الكهربائية الدقيقة العالية، فإن الراتنجات الإيبوكسية هي الأنسب بسبب التصاقها القوي ومقاومتها الميكانيكية العالية. أما بالنسبة لمواد البناء، وأجزاء النقل، والسلع الرياضية والترفيهية، فتكون الراتنجات البوليسترية الأقل تكلفة وسهولة في المعالجة كافية. وفي التطبيقات الكيميائية، مثل المعدات التي يجب أن تتحمل ظروفاً قاسية، تكون راتنجات الفينيل إستر هي الأفضل نظراً لمقاومتها الممتازة للتآكل وقوتها الميكانيكية. وهي أيضاً مزيج من الراتنجات الإيبوكسية والبوليسترية.

سيؤثر جودة الراتنج أيضًا على الأداء طويل الأمد للألياف الزجاجية المعززة بالبلاستيك (FRP). فمنتجات FRP المستخدمة في الهواء الطلق، مثل مكونات البنية التحتية أو واجهات المباني، تتعرض للعوامل الجوية وتحتاج إلى راتنجات مقاومة للطقس كي لا تؤدي أشعة الشمس والمطر والتغيرات في درجات الحرارة إلى تدهورها. كما أن أجزاء FRP المستخدمة في التطبيقات التي تنطوي على درجات حرارة عالية، مثل بعض معدات توفير الطاقة، يجب أن تكون مصنوعة من راتنجات مقاومة للحرارة.

المواد المضافة هي مواد خام أساسية في إنتاج FRP غالبًا ما يتم التغاضي عنها. فهي تعزز أداء FRP لتلبية متطلبات تطبيق معين. ولولا هذه المواد، لكانت منتجات FRP صلبة الوظيفة وغير قادرة على التكيف مع المتطلبات البيئية والوظيفية المتغيرة.

تعتبر عوامل التصلب من أكثر المضافات شيوعًا في تصنيع المواد المركبة. حيث يتحكم عامل التصلب المصمم بدقة في عملية تصلب الراتنجات بالسرعة ودرجة الحرارة المطلوبتين للحصول على التشطيب المرغوب للمادة المركبة. كما سيضمن عامل التصلب المناسب ألا يكون الوقت المستغرق لتصنيع منتجات FRP طويلاً جدًا أو قصيرًا جدًا، وذلك لمنع حدوث تصلب مفرط أو تشققات ناتجة عن تصلب غير متساوٍ. وتُعد مثبتات الأشعة فوق البنفسجية أيضًا من المضافات المهمة. فهي تمنع منتجات FRP من البهتان أو التحول إلى الهشاشة أو فقدان سلامتها الإنشائية مع مرور الوقت نتيجة التعرض للأشعة فوق البنفسجية. وهذه الخاصية مفيدة جدًا للمنتجات الخارجية من FRP، مثل أجزاء وسائل النقل والمواد الإنشائية.

تُستخدم منتجات الألياف الزجاجية المعززة بالبلاستيك (FRP) في المباني العامة، وتُصنع أيضًا للاستخدام في التطبيقات الكهربائية مع إضافات مقاومة للحريق. تقلل هذه الإضافات قابلية اشتعال مادة FRP لتوفير درجة معينة من الأمان في حالات الحريق. بالنسبة لمنتجات FRP المستخدمة في المجال الكيميائي، تُضاف مواد مثبطة للتآكل لتحسين مقاومة المادة للمواد الكيميائية وتمديد عمر المنتج في البيئات الكيميائية العدوانية. ويتم خفض التكاليف من خلال استخدام المواد المالئة، والتي تُعدّ بدورها إضافات. على سبيل المثال، يمكن تحسين صلابة المركب باستخدام مواد مالئة مثل كربونات الكالسيوم أو التلك، والتي تؤدي إلى انخفاض طفيف فقط في قوة المركب، مما قد يكون مرغوبًا في بعض الحالات.