كيف يتحول الحجر الصلب إلى ألياف رقيقة كالشعر؟
إنه رومانسي وساحر للغاية،
كيف حدث ذلك؟
أصل الألياف الزجاجية
تم اختراع الألياف الزجاجية لأول مرة في الولايات المتحدة الأمريكية
في أواخر عشرينيات القرن الماضي، خلال فترة الكساد الكبير في الولايات المتحدة، أصدرت الحكومة قانونًا غريبًا: حظر الكحول لمدة 14 عامًا، مما أدى إلى تدهور صناعة زجاجات النبيذ بشكل متسارع. كانت أوينز، إلينوي، أكبر مصنع للزجاجات في الولايات المتحدة آنذاك، ولم يكن أمامها سوى مشاهدة أفران الزجاج وهي تُغلق. في ذلك الوقت، مرّ رجل نبيل، يُعرف بشغفه بالفنون، بجوار أحد أفران الزجاج، فوجد أن بعض الزجاج السائل المسكوب قد تحول إلى ألياف زجاجية. كانت تلك لحظة فارقة، إذ بدأت الألياف الزجاجية بالظهور في التاريخ منذ ذلك الحين.
بعد عام، اندلعت الحرب العالمية الثانية، وحدث نقص في المواد التقليدية. ولتلبية احتياجات الجاهزية القتالية العسكرية، أصبح الألياف الزجاجية بديلاً.
يكتشف الناس تدريجياً أن هذا النوع من مواد العزل يتمتع بالعديد من المزايا، فهو خفيف الوزن وذو متانة عالية. ونتيجة لذلك، تُستخدم الألياف الزجاجية في صناعة الدبابات والطائرات والأسلحة والسترات الواقية من الرصاص وغيرها.
كيف يتم تعريفها؟
في عام 2021، بلغت الطاقة الإنتاجية للكرات الزجاجية المستخدمة في سحب الأسلاك لمختلف أنواع البواتق في الصين 992 ألف طن، بزيادة سنوية قدرها 3.2%، وهي نسبة أقل بكثير من العام السابق. وفي ظل استراتيجية التنمية "المزدوجة الكربونية"، تواجه شركات أفران الكرات الزجاجية ضغوطًا متزايدة لإغلاق مصانعها بسبب نقص الطاقة وارتفاع تكلفة المواد الخام.
صعود صناعة الألياف الزجاجية في الصين
ازدهرت صناعة الألياف الزجاجية في الصين عام 1958. وبعد 60 عامًا من التطوير، وقبل الإصلاح والانفتاح، كانت تخدم بشكل رئيسي الصناعات الدفاعية والعسكرية الوطنية، ثم تحولت إلى الاستخدام المدني، وحققت تطورًا سريعًا.
عاملات في ورشة لف الورق المبكرة
بحلول عام 2008، وصل إنتاج الصين من سحب الأسلاك في أفران خزانات الألياف الزجاجية إلى 1.6 مليون طن، ليحتل بذلك المرتبة الأولى في العالم.
تكنولوجيا إنتاج الألياف الزجاجية
رسم مبكر لأسلاك البوتقة
كانت عملية إنتاج الألياف الزجاجية في بداياتها تعتمد بشكل أساسي على طريقة سحب الأسلاك في البوتقة، حيث تم الاستغناء عن طريقة البوتقة الطينية، وأصبحت طريقة البوتقة البلاتينية تتطلب تشكيلها مرتين. في البداية، تُصهر المواد الخام الزجاجية لتكوين كرات زجاجية عند درجة حرارة عالية، ثم تُصهر هذه الكرات الزجاجية مرتين، ويتم تصنيع خيوط الألياف الزجاجية عن طريق سحب الأسلاك بسرعة عالية.
تشمل عيوب هذه العملية استهلاكًا عاليًا للطاقة، وعدم استقرار عملية التشكيل، وانخفاض إنتاجية العمل. في الوقت الحاضر، تم التخلي عن هذه الطريقة بشكل أساسي باستثناء كمية صغيرة من الألياف الزجاجية ذات المكونات الخاصة.
رسم تخطيطي لسلك فرن الخزان
في الوقت الحاضر، تعتمد الشركات المصنعة الكبيرة للألياف الزجاجية هذه الطريقة (بعد صهر المواد الخام المختلفة في الفرن، فإنها تمر مباشرة عبر القناة إلى لوحة التسريب الخاصة لسحب المادة الأولية للألياف الزجاجية).
تتميز طريقة التشكيل هذه، التي تتم لمرة واحدة، بانخفاض استهلاك الطاقة، واستقرار العملية، وتحسين الإنتاجية والجودة، مما يُمكّن صناعة الألياف الزجاجية من تحقيق الإنتاج على نطاق واسع بسرعة. وتُعرف هذه الطريقة في هذا المجال بأنها "ثورة تكنولوجية في صناعة الألياف الزجاجية".
استخدام الألياف الزجاجية
يُعد هذا الأمر ذا أهمية استراتيجية لتطوير الألياف الزجاجية والمواد المركبة الجديدة في عملية التحول والتحديث لصناعة الأحجار التقليدية.
إنها "تنتقل من السماء إلى الأرض ويمكنها فعل أي شيء" وتساهم في صناعة الطيران والفضاء وصناعة النقل لدينا؛ إنها "تصعد في الردهة وتنزل في المطبخ"، ولها مكانة "عالية" في مجال الحفاظ على الطاقة وحماية البيئة، ولها أيضًا مكانة "راسخة" في مجال الرياضة والترفيه؛ يمكن أن تكون سميكة أو رقيقة، مع إمكانية التبديل المرن"، مما لا يفي فقط بالمعايير الصارمة لمواد البناء، بل يفي أيضًا بمتطلبات الدقة للأجهزة الإلكترونية.
سحرٌ مثلك - الألياف الزجاجية!
غطاء الرادار للطائرة، وأجزاء المحرك، ومكونات الجناح وأرضياتها الداخلية، والأبواب، والمقاعد، وخزانات الوقود الإضافية، وما إلى ذلك.
هيكل السيارة، ومقعد السيارة، وهيكل/بنية السكك الحديدية عالية السرعة، وهيكل السيارة، إلخ.
شفرة توربين الرياح وغطاء الوحدة، ومروحة عادم مكيف الهواء، وشبكة التهوية المدنية، إلخ.
مضارب الجولف، ومضارب تنس الطاولة، ومضارب الريشة الطائرة، والمجاديف، والزلاجات، وما إلى ذلك.
جدار مركب، نافذة عازلة للحرارة، تقوية من الألياف الزجاجية المقواة بالبلاستيك، حمام، لوحة باب، سقف، لوحة إضاءة طبيعية، إلخ.
جسر، رصيف، رصيف طريق سريع، خط أنابيب، إلخ.
حاويات المواد الكيميائية، وخزانات التخزين، وشبكات مقاومة التآكل، وخطوط أنابيب مقاومة التآكل، وما إلى ذلك.
باختصار، الألياف الزجاجية مادة غير عضوية وغير معدنية ذات أداء ممتاز. تتميز بخفة وزنها، وقوتها العالية، ومقاومتها للحرارة العالية، ومقاومتها للتآكل الكيميائي، ومقاومتها للإجهاد، وعزلها الكهربائي الجيد. وقد شاع استخدامها في مختلف قطاعات الاقتصاد الوطني، كالبناء والبنية التحتية، وصناعة السيارات والنقل، والصناعات الكيميائية، وحماية البيئة، والإلكترونيات والكهرباء، والسفن والمحيطات، مما يعود بالنفع على الناس. (المصدر: علوم وهندسة المواد).
شركة شنغهاي أوريسين لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة
رقم الهاتف: +86 18683776368 (واتساب أيضاً)
هاتف: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: رقم 398، طريق نيو جرين، بلدة شينبانغ، مقاطعة سونغجيانغ، شنغهاي
تاريخ النشر: 15 مارس 2022
