الألياف الزجاجية

الألياف الزجاجية ( الإنجليزية الأمريكية ) أو الألياف الزجاجية ( الإنجليزية الكومنولثية ) هي نوع شائع من البلاستيك المقوى بالألياف باستخدام الألياف الزجاجية . يمكن ترتيب الألياف عشوائيًا، أو تسويتها في ورقة تسمى حصيرة الخيوط المقطعة، أو نسجها في قماش زجاجي . قد تكون مصفوفة البلاستيك عبارة عن مصفوفة بوليمر صلبة بالحرارة - غالبًا ما تكون مبنية على بوليمرات صلبة بالحرارة مثل الإيبوكسي أو راتنج البوليستر أو راتنج فينيل إستر - أو مادة بلاستيكية حرارية .

أرخص وأكثر مرونة من ألياف الكربون ، وأقوى من العديد من المعادن من حيث الوزن، وغير مغناطيسي ، وغير موصل ، وشفاف للإشعاع الكهرومغناطيسي ، ويمكن تشكيله في أشكال معقدة، وهو خامل كيميائيًا في العديد من الظروف. تشمل التطبيقات الطائرات والقوارب والسيارات وأحواض الاستحمام والأحواض المغلقة وحمامات السباحة وأحواض المياه الساخنة وخزانات الصرف الصحي وخزانات المياه والأسقف والأنابيب والكسوة والجبس التقويمي وألواح التزلج على الأمواج وأغطية الأبواب الخارجية.

الأسماء الشائعة الأخرى للألياف الزجاجية هي البلاستيك المقوى بالزجاج ( GRP )، ^[1] البلاستيك المقوى بألياف الزجاج ( GFRP ) ^[2] أو GFK (من الألمانية : Glasfaserverstärkter Kunststoff ). نظرًا لأن الألياف الزجاجية نفسها يشار إليها أحيانًا باسم "الألياف الزجاجية"، فإن المركب يسمى أيضًا البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية ( FRP ). تستخدم هذه المقالة "الألياف الزجاجية" للإشارة إلى المادة المركبة المقواة بالألياف بالكامل، وليس فقط إلى الألياف الزجاجية الموجودة بداخلها.

تم إنتاج الألياف الزجاجية منذ قرون، ولكن أقدم براءة اختراع تم منحها للمخترع البروسي هيرمان هامسفاهر (1845-1914) في الولايات المتحدة في عام 1880. ^{[3] [4]}

تم اكتشاف الإنتاج الضخم لخيوط الزجاج عن طريق الصدفة في عام 1932 عندما وجه جايمز سلايتر ، وهو باحث في أوينز-إلينوي ، نفاثة من الهواء المضغوط على تيار من الزجاج المنصهر وأنتج أليافًا. تم التقدم بطلب براءة اختراع لهذه الطريقة لإنتاج صوف الزجاج لأول مرة في عام 1933. ^[5] انضم أوينز إلى شركة كورنينج في عام 1935 وتم تعديل الطريقة بواسطة أوينز كورنينج لإنتاج "الألياف الزجاجية" الحاصلة على براءة اختراع (تهجأ بحرف "s") في عام 1936. في الأصل، كانت الألياف الزجاجية عبارة عن صوف زجاجي بألياف تحبس قدرًا كبيرًا من الغاز، مما يجعلها مفيدة كعازل، خاصة في درجات الحرارة المرتفعة.

تم تطوير راتنج مناسب لدمج الألياف الزجاجية مع البلاستيك لإنتاج مادة مركبة في عام 1936 بواسطة شركة DuPont . أول سلف لراتنجات البوليستر الحديثة هو راتنج سياناميد عام 1942. تم استخدام أنظمة المعالجة بالبيروكسيد بحلول ذلك الوقت. ^[6] مع الجمع بين الألياف الزجاجية والراتنج، تم استبدال محتوى الغاز في المادة بالبلاستيك. أدى هذا إلى تقليل خصائص العزل إلى القيم النموذجية للبلاستيك، ولكن الآن ولأول مرة، أظهر المركب قوة كبيرة ووعدًا كمواد هيكلية وبناء. استمر تسمية العديد من مركبات الألياف الزجاجية "الألياف الزجاجية" (كاسم عام) وتم استخدام الاسم أيضًا لمنتج الصوف الزجاجي منخفض الكثافة الذي يحتوي على غاز بدلاً من البلاستيك.

يعود الفضل إلى راي جرين من شركة أوينز كورنينج في إنتاج أول قارب مركب في عام 1937، لكنه لم يتقدم في ذلك الوقت بسبب الطبيعة الهشة للبلاستيك المستخدم. في عام 1939، ورد أن روسيا قامت ببناء قارب ركاب من مواد بلاستيكية، والولايات المتحدة قامت ببناء جسم وأجنحة طائرة. ^[7] كانت أول سيارة بجسم من الألياف الزجاجية هي النموذج الأولي لعام 1946 لسيارة ستاوت سكاراب ، لكن النموذج لم يدخل الإنتاج. ^[8]

على عكس الألياف الزجاجية المستخدمة في العزل، لكي يكون الهيكل النهائي قويًا، يجب أن تكون أسطح الألياف خالية تمامًا من العيوب، حيث يسمح هذا للألياف بالوصول إلى قوى شد جيجاباسكال . إذا كانت قطعة كبيرة من الزجاج خالية من العيوب، فستكون بنفس قوة ألياف الزجاج؛ ومع ذلك، فمن غير العملي عمومًا إنتاج مادة كبيرة والحفاظ عليها في حالة خالية من العيوب خارج ظروف المختبر. ^[9]

تسمى عملية تصنيع الألياف الزجاجية بالبثق . تستخدم عملية تصنيع الألياف الزجاجية المناسبة للتعزيز أفرانًا كبيرة لإذابة رمل السيليكا والحجر الجيري وطين الكاولين والفلورسبار والكولمانيت والدولوميت والمعادن الأخرى تدريجيًا حتى يتكون سائل. ثم يتم بثقها من خلال البطانات ( المغازل ) ، وهي حزم من الفتحات الصغيرة جدًا (عادةً ما يكون قطرها من 5 إلى 25 ميكرومترًا للزجاج E، و9 ميكرومترًا للزجاج S). ^[10]

يتم بعد ذلك تحديد حجم هذه الخيوط (طلائها) بمحلول كيميائي. يتم الآن تجميع الخيوط الفردية بأعداد كبيرة لتوفير خيط متجول . يحدد قطر الخيوط وعدد الخيوط في الخيط المتجول وزنه ، والذي يتم التعبير عنه عادةً بأحد نظامي قياس:

• العائد ، أو ياردة لكل رطل (عدد ياردات الألياف في رطل واحد من المادة؛ وبالتالي فإن العدد الأصغر يعني صوفًا أثقل). ومن أمثلة العائدات القياسية 225 عائدًا، و450 عائدًا، و675 عائدًا.
• tex ، أو جرام لكل كيلومتر (كم جرام يزن 1 كيلومتر من التجوال، مقلوبًا من العائد؛ وبالتالي فإن العدد الأصغر يعني تجوالًا أخف). أمثلة على tex القياسي هي 750tex و1100tex و2200tex.

يتم بعد ذلك استخدام هذه التجوالات إما مباشرة في تطبيق مركب مثل البثق ، أو لف الخيوط (الأنابيب)، أو التجوال بالبندقية (حيث يقطع مسدس آلي الزجاج إلى أطوال قصيرة ويسقطه في نفاثة من الراتنج، يتم إسقاطها على سطح القالب)، أو في خطوة وسيطة، لتصنيع الأقمشة مثل حصيرة الخيوط المفرومة (CSM) (مصنوعة من أطوال قطع صغيرة عشوائية الاتجاه من الألياف جميعها مترابطة معًا)، أو الأقمشة المنسوجة، أو الأقمشة المحبوكة أو الأقمشة أحادية الاتجاه.

حصيرة الخيوط المقطعة (CSM) هي شكل من أشكال التعزيز المستخدمة في الألياف الزجاجية. وهي تتكون من ألياف زجاجية موضوعة بشكل عشوائي فوق بعضها البعض ومثبتة معًا بواسطة مادة رابطة. تتم معالجتها عادةً باستخدام تقنية وضع اليد، حيث يتم وضع صفائح من المواد على قالب وفرشاة بالراتنج. نظرًا لأن المادة الرابطة تذوب في الراتنج، فإن المادة تتوافق بسهولة مع أشكال مختلفة عند تبليلها. بعد أن يجف الراتنج، يمكن إخراج المنتج المتصلب من القالب وإنهائه. يمنح استخدام حصيرة الخيوط المقطعة الألياف الزجاجية خصائص مادة مستوية متساوية الخواص. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يتم وضع طبقة أو طبقة أولية على التجوال للمساعدة في حماية خيوط الزجاج للمعالجة والتلاعب وضمان الالتصاق المناسب بمصفوفة الراتينج، مما يسمح بنقل أحمال القص من ألياف الزجاج إلى البلاستيك الصلب بالحرارة. بدون هذا الترابط، يمكن للألياف أن "تنزلق" في المصفوفة مما يتسبب في فشل موضعي. ^[11]

إن الألياف الزجاجية البنيوية الفردية صلبة وقوية في الشد والضغط - أي على طول محورها. وعلى الرغم من أنه قد يُفترض أن الألياف ضعيفة في الضغط، إلا أن نسبة العرض إلى الارتفاع الطويلة للألياف هي التي تجعلها تبدو كذلك؛ أي أن الألياف النموذجية طويلة وضيقة، وبالتالي فإنها تنحني بسهولة. ^[9] من ناحية أخرى، تكون الألياف الزجاجية ضعيفة في القص - أي على طول محورها. لذلك، إذا كان من الممكن ترتيب مجموعة من الألياف بشكل دائم في اتجاه مفضل داخل مادة، وإذا كان من الممكن منعها من الانحناء في الضغط، فستكون المادة قوية بشكل تفضيلي في هذا الاتجاه.

علاوة على ذلك، من خلال وضع طبقات متعددة من الألياف فوق بعضها البعض، مع توجيه كل طبقة في اتجاهات مفضلة مختلفة، يمكن التحكم في صلابة المادة وقوتها بشكل فعال. في الألياف الزجاجية، تكون المصفوفة البلاستيكية هي التي تقيد بشكل دائم ألياف الزجاج الهيكلية في الاتجاهات التي يختارها المصمم. مع حصيرة الخيوط المقطعة، تكون هذه الاتجاهية في الأساس عبارة عن مستوى ثنائي الأبعاد بالكامل؛ مع الأقمشة المنسوجة أو الطبقات أحادية الاتجاه، يمكن التحكم في اتجاه الصلابة والقوة بشكل أكثر دقة داخل المستوى.

عادةً ما يكون المكون المصنوع من الألياف الزجاجية عبارة عن هيكل "صدفي" رقيق، وأحيانًا يكون مملوءًا من الداخل برغوة هيكلية، كما هو الحال في ألواح التزلج على الأمواج. قد يكون المكون ذو شكل عشوائي تقريبًا، يقتصر فقط على تعقيد وتسامح القالب المستخدم في تصنيع الهيكل.

تعتمد الوظيفة الميكانيكية للمواد بشكل كبير على الأداء المشترك لكل من الراتينج (المعروف أيضًا باسم المصفوفة) والألياف. على سبيل المثال، في ظروف درجات الحرارة الشديدة (أكثر من 180 درجة مئوية)، قد يفقد مكون الراتينج في المركب وظيفته، ويرجع ذلك جزئيًا إلى تدهور الرابطة بين الراتينج والألياف. ^[12] ومع ذلك، لا يزال بإمكان GFRPs إظهار قوة متبقية كبيرة بعد التعرض لدرجات حرارة عالية (200 درجة مئوية). ^[13]

من السمات البارزة للألياف الزجاجية أن الراتنجات المستخدمة معرضة للانكماش أثناء عملية المعالجة (الكيمياء) . بالنسبة للبوليستر، يكون هذا الانكماش غالبًا بنسبة 5-6%؛ وبالنسبة للإيبوكسي، يكون حوالي 2%. ولأن الألياف لا تنكمش، فإن هذا الاختلاف يمكن أن يخلق تغييرات في شكل القطعة أثناء المعالجة. يمكن أن تظهر التشوهات بعد ساعات أو أيام أو أسابيع من تصلب الراتنج. وبينما يمكن تقليل هذا التشوه من خلال الاستخدام المتماثل للألياف في التصميم، يتم إنشاء قدر معين من الإجهاد الداخلي؛ وإذا أصبح كبيرًا جدًا، تتشكل الشقوق.

أكثر أنواع الألياف الزجاجية شيوعًا المستخدمة في الألياف الزجاجية هو زجاج E ، وهو زجاج ألومينو بوروسيليكات يحتوي على أقل من 1% وزني/وزني من أكاسيد القلويات، ويستخدم بشكل أساسي في البلاستيك المقوى بالزجاج. الأنواع الأخرى من الزجاج المستخدمة هي زجاج A ( زجاج ألومينو بوروسيليكات يحتوي على القليل من أكسيد البورون أو لا يحتوي عليه)، زجاج E-CR ( مقاومة كهربائية / كيميائية C ؛ سيليكات ألومينو بوروسيليكات تحتوي على أقل من 1% وزني/وزني من أكاسيد القلويات، مع مقاومة عالية للأحماض)، زجاج C (زجاج ألومينو بوروسيليكات يحتوي على نسبة عالية من أكسيد البورون، ويستخدم في الألياف الزجاجية الأساسية والعزل)، زجاج D (زجاج بوروسيليكات، سمي بهذا الاسم بسبب ثابته الكهربي المنخفض D )، زجاج R (زجاج سيليكات ألومينو بدون MgO وCaO مع متطلبات ميكانيكية عالية كمعزز ) ، وزجاج S (زجاج سيليكات ألومينو بدون CaO ولكن مع نسبة عالية من MgO مع قوة شد عالية). ^[14]

يمكن استخدام السيليكا النقية (ثاني أكسيد السيليكون)، عند تبريدها على شكل كوارتز منصهر في زجاج بدون نقطة انصهار حقيقية، كألياف زجاجية للألياف الزجاجية، لكن لها عيب أنه يجب معالجتها في درجات حرارة عالية جدًا. من أجل خفض درجة حرارة العمل اللازمة، يتم تقديم مواد أخرى كـ "عوامل تدفق" (أي مكونات لخفض نقطة الانصهار). كان الزجاج العادي من النوع A ("A" لـ "الجير القلوي") أو زجاج الجير الصودا، المسحوق والجاهز لإعادة الصهر، كما يسمى زجاج الكسارة ، أول نوع من الزجاج المستخدم للألياف الزجاجية. زجاج E ("E" بسبب التطبيق الكهربائي الأولي)، خالٍ من القلويات وكان أول تركيبة زجاجية تستخدم لتكوين خيوط مستمرة. يشكل الآن معظم إنتاج الألياف الزجاجية في العالم، كما أنه أكبر مستهلك منفرد لمعادن البورون على مستوى العالم. إنه عرضة لهجوم أيونات الكلوريد وهو خيار سيئ للتطبيقات البحرية. يستخدم الزجاج S ("S" لـ "صلب") عندما تكون قوة الشد (معامل المرونة العالي) مهمة وبالتالي فهو مركب إيبوكسي مهم للمباني والطائرات (يُطلق عليه اسم R-glass، "R" لـ "التعزيز" في أوروبا). الزجاج C ("C" لـ "مقاومة كيميائية") والزجاج T ("T" لـ "عازل حراري" - نوع من أنواع الزجاج C في أمريكا الشمالية) مقاومان للهجوم الكيميائي؛ وكثيرًا ما يوجد كلاهما في درجات العزل من الألياف الزجاجية المنفوخة. ^[15]

مادة	الثقل النوعي	قوة الشد ميجا باسكال (ksi)	قوة الضغط ميجا باسكال (ksi)
راتينج البوليستر (غير معزز) [16]	1.28	55 (7.98)	140 (20.3)
مادة البوليستير والخيوط المقطعة المصفحة 30% زجاج إلكتروني [16]	1.4	100 (14.5)	150 (21.8)
صفائح البوليستر والمنسوجة 45% من الزجاج الإلكتروني [16]	1.6	250 (36.3)	150 (21.8)
قماش منسوج من البوليستر والساتان مع 55% من الزجاج الإلكتروني [16]	1.7	300 (43.5)	250 (36.3)
صفائح البوليستر والألياف المتواصلة 70% من الزجاج الإلكتروني [16]	1.9	800 (116)	350 (50.8)
مركب إيبوكسي زجاجي من نوع E [17]	1.99	1,770 (257)
مركب إيبوكسي زجاجي S [17]	1.95	2,358 (342)

يحتاج هذا القسم إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة مصادر موثوقة في هذا القسم. قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. ابحث عن المصادر:  "الألياف الزجاجية" - الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( فبراير 2022 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

الألياف الزجاجية متعددة الاستخدامات لأنها خفيفة الوزن وقوية ومقاومة للعوامل الجوية ويمكن أن تحتوي على مجموعة متنوعة من أنسجة السطح. ^[18]

خلال الحرب العالمية الثانية، تم تطوير الألياف الزجاجية كبديل للخشب الرقائقي المصبوب المستخدم في قباب رادار الطائرات (الألياف الزجاجية شفافة للموجات الدقيقة ). كان أول تطبيق مدني رئيسي لها هو بناء القوارب وهياكل السيارات الرياضية، حيث اكتسبت قبولًا في الخمسينيات. وقد اتسع نطاق استخدامها ليشمل قطاعي السيارات والمعدات الرياضية. في إنتاج بعض المنتجات، مثل الطائرات، تُستخدم ألياف الكربون الآن بدلاً من الألياف الزجاجية، والتي تكون أقوى من حيث الحجم والوزن.

تعمل تقنيات التصنيع المتقدمة مثل الحشوات المسبقة وألياف الألياف على توسيع تطبيقات الألياف الزجاجية وقوة الشد الممكنة باستخدام البلاستيك المقوى بالألياف.

تُستخدم الألياف الزجاجية أيضًا في صناعة الاتصالات لتغطية الهوائيات ، نظرًا لنفاذيتها للترددات الراديوية وخصائصها المنخفضة في تخفيف الإشارة . يمكن استخدامها أيضًا لإخفاء معدات أخرى حيث لا تكون هناك حاجة لنفاذية الإشارة، مثل خزانات المعدات وهياكل الدعم الفولاذية ، نظرًا لسهولة تشكيلها وطلائها لتندمج مع الهياكل والأسطح الموجودة. تشمل الاستخدامات الأخرى العوازل الكهربائية على شكل صفائح والمكونات الهيكلية الموجودة عادةً في منتجات صناعة الطاقة. نظرًا لخفة وزن الألياف الزجاجية ومتانتها، غالبًا ما تستخدم في معدات الحماية مثل الخوذات. تستخدم العديد من الرياضات معدات الحماية المصنوعة من الألياف الزجاجية، مثل أقنعة حراس المرمى والملتقطين. ^[19]

يمكن تصنيع خزانات التخزين من الألياف الزجاجية بسعة تصل إلى حوالي 300 طن . يمكن تصنيع خزانات أصغر باستخدام حصيرة من الخيوط المقطعة المصبوبة فوق خزان داخلي من البلاستيك الحراري والذي يعمل كشكل أولي أثناء البناء. يتم تصنيع خزانات أكثر موثوقية باستخدام حصيرة منسوجة أو ألياف ملفوفة بخيوط، مع توجيه الألياف بزاوية قائمة على إجهاد الطوق المفروض في الجدار الجانبي بواسطة المحتويات. تميل مثل هذه الخزانات إلى الاستخدام لتخزين المواد الكيميائية لأن البطانة البلاستيكية (غالبًا البولي بروبلين ) مقاومة لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية المسببة للتآكل. تُستخدم الألياف الزجاجية أيضًا في خزانات الصرف الصحي .

تُستخدم المواد البلاستيكية المقواة بالزجاج أيضًا لإنتاج مكونات بناء المنازل مثل صفائح الأسقف، وإطارات الأبواب، ومظلات الأبواب، ومظلات النوافذ، والنوافذ السقفية، والمداخن، وأنظمة التغطية ، والرؤوس ذات الأحجار الأساسية والعتبات. يسمح الوزن الخفيف للمادة وسهولة التعامل معها، مقارنة بالخشب أو المعدن، بالتركيب بشكل أسرع. يمكن استخدام الألواح المصنوعة من الألياف الزجاجية ذات التأثير الطوبي في بناء المساكن المركبة، ويمكن أن تتضمن عزلًا لتقليل فقدان الحرارة.

في تطبيقات ضخ القضبان ، تُستخدم قضبان الألياف الزجاجية غالبًا نظرًا لارتفاع نسبة قوة الشد إلى الوزن. توفر قضبان الألياف الزجاجية ميزة على قضبان الفولاذ لأنها تتمدد بشكل أكثر مرونة ( معامل يونج أقل ) من الفولاذ لوزن معين، مما يعني أنه يمكن رفع المزيد من الزيت من خزان الهيدروكربون إلى السطح مع كل شوط، وكل ذلك مع تقليل الحمل على وحدة الضخ.

ومع ذلك، يجب الحفاظ على قضبان الألياف الزجاجية مشدودة، حيث إنها تنفصل كثيرًا إذا تم وضعها حتى في قدر ضئيل من الضغط. وتعمل طفو القضبان داخل السائل على تضخيم هذا الاتجاه.

يمكن استخدام أنابيب GRP وGRE في مجموعة متنوعة من الأنظمة فوق وتحت الأرض، بما في ذلك أنظمة تحلية المياه، ومعالجة المياه، وشبكات توزيع المياه، ومصانع العمليات الكيميائية، والمياه المستخدمة في مكافحة الحرائق، ومياه الشرب الساخنة والباردة، ومياه الصرف الصحي/المجاري، والنفايات البلدية، والغاز البترولي المسال . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تم تصنيع القوارب المركبة من الألياف الزجاجية منذ أوائل الأربعينيات من القرن العشرين، ^[20] وتم بناء العديد من السفن الشراعية المصنعة بعد عام 1950 باستخدام عملية وضع الألياف الزجاجية . اعتبارًا من عام 2022، لا تزال القوارب تُصنع من الألياف الزجاجية، على الرغم من استخدام تقنيات أكثر تقدمًا مثل صب الأكياس المفرغة في عملية البناء. ^[21]

على الرغم من أن معظم الدروع المقاومة للرصاص مصنوعة باستخدام منسوجات مختلفة، فقد ثبت أن مركبات الألياف الزجاجية فعالة كدروع باليستية. ^[22]

لف الخيوط هي تقنية تصنيع تستخدم بشكل أساسي في تصنيع الهياكل المفتوحة (الأسطوانات) أو المغلقة (الأوعية المضغوطة أو الخزانات). تتضمن العملية لف الخيوط تحت شد فوق عمود ذكر. يدور العمود بينما تتحرك عين الرياح الموجودة على العربة أفقيًا، مما يؤدي إلى وضع الألياف في النمط المطلوب. أكثر الخيوط شيوعًا هي ألياف الكربون أو الزجاج ويتم طلائها بالراتنج الصناعي أثناء لفها. بمجرد تغطية العمود بالكامل بالسمك المطلوب، يتم معالجة الراتينج؛ غالبًا ما يتم وضع العمود في فرن لتحقيق ذلك، على الرغم من استخدام سخانات مشعة في بعض الأحيان مع استمرار دوران العمود في الماكينة. بمجرد معالجة الراتينج، تتم إزالة العمود، مما يترك المنتج النهائي المجوف. بالنسبة لبعض المنتجات مثل أسطوانات الغاز، يكون "العمود" جزءًا دائمًا من المنتج النهائي يشكل بطانة لمنع تسرب الغاز أو كحاجز لحماية المركب من السائل المراد تخزينه.

إن لف الخيوط مناسب تمامًا للأتمتة، وهناك العديد من التطبيقات، مثل الأنابيب والأوعية الصغيرة التي يتم لفها ومعالجتها دون أي تدخل بشري. المتغيرات التي يتم التحكم فيها لللف هي نوع الألياف، ومحتوى الراتينج، وزاوية اللف، والسحب أو عرض النطاق الترددي وسمك حزمة الألياف. الزاوية التي يكون بها الألياف لها تأثير على خصائص المنتج النهائي. سيوفر "الطوق" ذو الزاوية العالية قوة محيطية أو "انفجارية"، بينما توفر أنماط الزاوية المنخفضة (قطبية أو حلزونية) قوة شد طولية أكبر.

تتراوح المنتجات التي يتم إنتاجها حاليًا باستخدام هذه التقنية من الأنابيب، ونوادي الجولف، وأغطية غشاء التناضح العكسي، والمجاديف، وشوك الدراجات، وحواف الدراجات، وأعمدة الطاقة والنقل، والأوعية المضغوطة إلى أغلفة الصواريخ، وهياكل الطائرات، وأعمدة المصابيح، وأعمدة اليخوت.

يتم وضع عامل تحرير، عادة في شكل شمع أو سائل، على القالب المختار للسماح بإخراج المنتج النهائي بشكل نظيف من القالب. يتم خلط الراتينج - عادة ما يكون بوليستر أو فينيل أو إيبوكسي متصلب بالحرارة مكون من جزأين - مع المصلب وتطبيقه على السطح. يتم وضع صفائح من حصير الألياف الزجاجية في القالب، ثم يتم إضافة المزيد من خليط الراتينج باستخدام فرشاة أو بكرة. يجب أن تتوافق المادة مع القالب، ويجب ألا يكون الهواء محاصرًا بين الألياف الزجاجية والقالب. يتم وضع راتينج إضافي وربما صفائح إضافية من الألياف الزجاجية. يتم استخدام الضغط اليدوي أو الفراغ أو الأسطوانات للتأكد من تشبع الراتينج وتبليل جميع الطبقات بالكامل، وإزالة أي جيوب هوائية. يجب القيام بالعمل بسرعة قبل أن يبدأ الراتينج في المعالجة ما لم يتم استخدام راتنجات عالية الحرارة والتي لن تتصلب حتى يتم تسخين الجزء في الفرن. ^[23] في بعض الحالات، يتم تغطية العمل بصفائح بلاستيكية ويتم سحب الفراغ على العمل لإزالة فقاعات الهواء وضغط الألياف الزجاجية على شكل القالب. ^[24]

إن عملية رش الألياف الزجاجية تشبه عملية الرش اليدوي ولكنها تختلف في تطبيق الألياف والراتنج على القالب. الرش هو عملية تصنيع مركبات مفتوحة حيث يتم رش الراتنج والتعزيزات على قالب. يمكن تطبيق الراتنج والزجاج بشكل منفصل أو "مفروم" في وقت واحد في تيار مشترك من مسدس التقطيع. ^[25] يقوم العمال بفرد الرش لضغط الرقائق. يمكن بعد ذلك إضافة الخشب أو الرغوة أو أي مادة أساسية أخرى، ثم يتم دفن اللب بين الرقائق في طبقة رش ثانوية. ثم يتم معالجة الجزء وتبريده وإخراجه من القالب القابل لإعادة الاستخدام.

البثق بالسحب هو طريقة تصنيع تستخدم لصنع مواد مركبة قوية وخفيفة الوزن. في البثق بالسحب، يتم سحب المادة من خلال آلات التشكيل باستخدام إما طريقة اليد فوق اليد أو طريقة الأسطوانة المستمرة (على عكس البثق ، حيث يتم دفع المادة من خلال قوالب). في البثق بالألياف الزجاجية، يتم سحب الألياف (مادة الزجاج) من بكرات من خلال جهاز يغطيها بالراتنج. ثم يتم معالجتها حرارياً وقطعها حسب الطول. يمكن تصنيع الألياف الزجاجية المنتجة بهذه الطريقة في مجموعة متنوعة من الأشكال والمقاطع العرضية، مثل المقاطع العرضية W أو S.

يمكن أن يتعرض الناس للألياف الزجاجية في مكان العمل أثناء تصنيعها أو تركيبها أو إزالتها، عن طريق استنشاقها، أو عن طريق ملامستها للجلد، أو عن طريق ملامسة العين. علاوة على ذلك، في عملية تصنيع الألياف الزجاجية، يتم إطلاق أبخرة الستيرين أثناء معالجة الراتنجات. كما أنها مهيجة للأغشية المخاطية والجهاز التنفسي. ^[26] يمكن أن يتعرض عامة الناس للألياف الزجاجية من العزل ومواد البناء أو من الألياف الموجودة في الهواء بالقرب من مرافق التصنيع أو عندما يكونون بالقرب من حرائق المباني أو انفجاراتها . ^{[27] : 8} تنصح جمعية الرئة الأمريكية بعدم ترك عزل الألياف الزجاجية مكشوفًا في منطقة مأهولة بالسكان. نظرًا لأن ممارسات العمل لا يتم اتباعها دائمًا، وغالبًا ما تُترك الألياف الزجاجية مكشوفة في الأقبية التي تصبح مشغولة لاحقًا، فقد يتعرض الناس لها. ^{[28] [ رابط معطل ]} لا توجد مؤشرات بيولوجية أو سريرية قابلة للاستخدام بسهولة للتعرض. ^{[27] : 8}

تسبب الألياف الزجاجية تهيج العينين والجلد والجهاز التنفسي. وبالتالي، يمكن أن تشمل الأعراض حكة في العينين والجلد والأنف والتهاب الحلق وبحة في الصوت وضيق في التنفس (صعوبة في التنفس) وسعال. ^[29] لوحظت ذروة الترسب السنخي في القوارض والبشر للألياف التي يبلغ قطرها من 1 إلى 2 ميكرومتر. ^{[27] : 13} في التجارب على الحيوانات، حدثت تأثيرات ضارة على الرئة مثل التهاب الرئة وتليف الرئة ، ^{[27] : 14} وتم العثور على زيادة في حالات الورم المتوسطة والساركوما الجنبية وسرطان الرئة مع عمليات الغرس داخل الجنبة أو القصبة الهوائية في الفئران. ^{[27] : 12}

اعتبارًا من عام 2001، في البشر فقط المواد الأكثر ثباتًا بيولوجيًا مثل الألياف الخزفية، والتي تستخدم صناعيًا كعازل في بيئات عالية الحرارة مثل أفران الصهر ، وبعض صوف الزجاج لأغراض خاصة لا تستخدم كمواد عازلة تظل مصنفة على أنها مسببات للسرطان محتملة ( IARC Group 2B ). تعتبر صوف الألياف الزجاجية الأكثر استخدامًا بما في ذلك صوف الزجاج العازل وصوف الصخور وصوف الخبث غير قابلة للتصنيف من حيث التسبب في السرطان للبشر ( IARC Group 3 ). ^{[30] في أكتوبر 2001، أعادت} الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) تصنيف جميع صوف الألياف الزجاجية المستخدمة بشكل شائع للعزل الحراري والصوتي على أنها "غير قابلة للتصنيف من حيث التسبب في السرطان للبشر" ( IARC group 3 ). "لم تقدم الدراسات الوبائية التي نُشرت خلال الخمسة عشر عامًا منذ مراجعة دراسات الوكالة الدولية لبحوث السرطان السابقة لهذه الألياف في عام 1988 أي دليل على زيادة مخاطر الإصابة بسرطان الرئة أو الورم المتوسطي (سرطان بطانة تجاويف الجسم) من التعرض المهني أثناء تصنيع هذه المواد، كما لم تقدم أدلة كافية بشكل عام على أي خطر للإصابة بالسرطان." ^[30] في يونيو 2011، أزال برنامج السموم الوطني الأمريكي (NTP) من تقريره عن المواد المسرطنة جميع الصوف الزجاجي القابل للذوبان بيولوجيًا المستخدم في عزل المنازل والمباني والمنتجات غير العازلة. ^[31] ومع ذلك، لا يزال برنامج NTP يعتبر غبار الألياف الزجاجية "مُتوقع بشكل معقول [كمادة مسرطنة للإنسان (بعض ألياف الصوف الزجاجي (القابلة للاستنشاق))". ^{[29] وبالمثل، نشر} مكتب تقييم المخاطر الصحية البيئية في كاليفورنيا (OEHHA) تعديلًا في نوفمبر 2011 لإدراجه في الاقتراح 65 ليشمل فقط "ألياف الصوف الزجاجي (القابلة للاستنشاق والمقاومة بيولوجيًا)". ^[32] لذلك لم يعد من الضروري وضع ملصق تحذيري من الإصابة بالسرطان على العازل المصنوع من الألياف الزجاجية القابلة للذوبان بيولوجيًا في المنازل والمباني بموجب القانون الفيدرالي أو قانون ولاية كاليفورنيا. اعتبارًا من عام 2012، صرحت جمعية مصنعي العازل في أمريكا الشمالية بأن تصنيع الألياف الزجاجية وتركيبها واستخدامها آمن عند اتباع ممارسات العمل الموصى بها لتقليل التهيج الميكانيكي المؤقت. ^[33]

اعتبارًا من عام 2012، صنف الاتحاد الأوروبي وألمانيا الألياف الزجاجية الاصطناعية على أنها مسببة للسرطان أو محتملة، ولكن يمكن إعفاء الألياف من هذا التصنيف إذا اجتازت اختبارات محددة. ^[30] ذكرت مراجعة المخاطر الصحية لعام 2012 للمفوضية الأوروبية أن استنشاق الألياف الزجاجية بتركيزات 3 و16 و30 مجم/م3 "لم يسبب تليفًا أو أورامًا باستثناء التهاب الرئة المؤقت الذي اختفى بعد فترة تعافي بعد التعرض". ^[34] أجريت المراجعات التاريخية للدراسات الوبائية من قبل كليات الطب والصحة العامة بجامعة هارفارد في عام 1995، ^[35] والأكاديمية الوطنية للعلوم في عام 2000، ^[36] ووكالة تسجيل المواد السامة والأمراض ("ATSDR") في عام 2004، ^[37] وبرنامج علم السموم الوطني في عام 2011. ^[38] والتي توصلت إلى نفس النتيجة التي توصلت إليها الوكالة الدولية لبحوث السرطان بأنه لا يوجد دليل على زيادة المخاطر الناجمة عن التعرض المهني لألياف الصوف الزجاجي.

تُمارس التأثيرات الجينية والسامة من خلال إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية ، والتي يمكن أن تلحق الضرر بالحمض النووي، وتسبب انحرافات كروموسومية ، وتشوهات نووية، وطفرات، وتضخيم الجينات في الجينات الأولية المسببة للأورام ، وتحول الخلايا في الخلايا الثديية. هناك أيضًا سمية جينية غير مباشرة مدفوعة بالالتهاب من خلال أنواع الأكسجين التفاعلية بواسطة الخلايا الالتهابية . كلما كانت الألياف أطول وأرق وأكثر متانة (مستدامة بيولوجيًا)، كانت أكثر قوة في التلف. ^{[27] : 14}

في الولايات المتحدة، تم تنظيم انبعاثات الألياف المعدنية الدقيقة من قبل وكالة حماية البيئة ، ولكن الألياف القابلة للاستنشاق ("الجسيمات غير المنظمة بخلاف ذلك") يتم تنظيمها من قبل إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA)؛ حددت OSHA الحد القانوني ( حد التعرض المسموح به ) للتعرض للألياف الزجاجية في مكان العمل بمقدار 15 مجم / م ³ إجماليًا و 5 مجم / م ³ في التعرض التنفسي على مدار يوم عمل مدته 8 ساعات. حدد المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حد التعرض الموصى به (REL) بمقدار 3 ألياف / سم ³ (أقل من 3.5 ميكرومتر في القطر وأكبر من 10 ميكرومتر في الطول) كمتوسط ​​مرجح زمنيًا على مدار يوم عمل مدته 8 ساعات، وحد إجمالي 5 مجم / م ^{3. [39]}

اعتبارًا من عام 2001، ينص قانون المواد الخطرة في ألمانيا على حد أقصى للتعرض المهني يبلغ 86 مجم/م ³ . وفي تركيزات معينة، قد يحدث خليط قابل للانفجار. ويؤدي تصنيع مكونات البلاستيك المقوى بالزجاج (الطحن والقطع والنشر) إلى تكوين غبار ناعم ورقائق تحتوي على خيوط زجاجية، بالإضافة إلى غبار لزج، ^{[ تعريف مطلوب ]} بكميات عالية بما يكفي للتأثير على الصحة ووظائف الآلات والمعدات. ويلزم تركيب معدات استخراج وتصفية فعالة لضمان السلامة والكفاءة. ^[26]

• مركب صب بالجملة
• تغليف صفائح الألياف الزجاجية
• G-10 (مادة)
• الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية
• هوباس
• إجناس دوبس بونيل
• مركب صب الصفائح
• تعزيز البوليمرات المقواة بألياف الكربون باستخدام ألياف الكربون.

• الوسائط المتعلقة بالبلاستيك المقوى بالزجاج في ويكيميديا ​​كومنز