فایبرگلاس (FRP) چیست و چه کاربردی دارد؟

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در سازه‌ها و صنایع فلزی، زنگ‌زدگی آهن است؛ پدیده‌ای که نه‌تنها ظاهر قطعات را تخریب می‌کند بلکه استحکام و عمر مفید آن‌ها را نیز کاهش می‌دهد. هرچند روش‌های مختلفی برای جلوگیری از زنگ زدگی آهن وجود دارد، اما بسیاری از آن‌ها یا هزینه‌بر هستند یا در همه‌ی شرایط کارایی مطلوبی ندارند. در همین راستا، استفاده از فایبرگلاس به‌عنوان راه‌حلی نوین مطرح شد. این محصول از ترکیب رزین‌های پلیمری و الیاف شیشه ساخته می‌شود و به‌صورت لایه‌ای محافظ روی آهن یا سایر فلزات قرار می‌گیرد تا از آن‌ها در برابر خوردگی، رطوبت و عوامل محیطی محافظت کند. در ادامه این مقاله با انواع محصولات فایبرگلاس و کاربردهای گسترده آن در صنعت آشنا می‌شویم.

فایبرگلاس (FRP) چیست؟

فایبرگلاس (Fiberglass)، ماده‌ای کامپوزیتی است که با ترکیب رزین‌های پلیمری و الیاف شیشه ایجاد می‌شود؛ الیاف شیشه نقش تقویت کننده دارد و باعث ایجاد ساختاری محکم می‌شود، از طرفی رزین‌ها به اتصال الیاف کمک کرده و شکل نهایی را ایجاد می‌کنند. این متریال با برخوداری از ویژگی‌های منحصر به فردی مانند: وزن سبک، مقاومت بالا و قابلیت شکل‌پذیری، به یکی از گزینه‌های پرکاربرد در صنایع مختلفی نظیر ساخت مخازن صنعتی، ورق‌های پوششی، تجهیزات ضدزنگ و عایق‌های مقاوم تبدیل شده است. چگالی این محصول معمولاً بین ۱۸۵۰ تا ۲۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است، که نشان از ترکیب هم‌زمان سبکی و استحکام این ماده دارد. 

کامپوزیت تقویت‌شده با فایبرگلاس به دلیل اقتصادی بودن در انواع صنایع مختلف کاربرد دارد. یکی از پرکاربردترین قسمت‌هایی که از فایبرگلاس استفاده می‌کنند، در صنعت ساختمان به صورت میلگرد، پروفیل، تسمه و گریتینگ فایبرگلاس است.

کاربرد فایبرگلاس در ساختمان

یکی از مهم‌ترین کاربردهای فایبرگلاس، استفاده از آن در صنعت ساختمان است. این محصول، علاوه‌بر دوام فیزیکی و مقاومت دربرابر رطوبت و حرارت، به‌دلیل قابلیت شکل‌پذیری بالا و همچنین وزن کم، در بخش‌های مختلف ساختمان، کاربردی گسترده دارد. برخی از کاربردهای FRP در ساختمان‌سازی، شامل موارد زیر است:

• استفاده در نما و دکور خارجی ساختمان‌های تجاری و مسکونی
• تولید پله‌های فایبرگلاس و پنجره‌ها
• ساخت نرده، بالکن و درب‌های FRP
• استفاده در نیمکت‌ها و تجهیزات پارک‌ها و فضاهای عمومی
• کاربرد در دکوراسیون داخلی و طراحی ویترین فروشگاه‌ها
• ساخت لوله‌های فایبرگلاس و استفاده به‌عنوان مصالح ساختمان‌سازی
• تولید برخی سینک‌ها و روشویی‌ها از جنس فایبرگلاس برای دوام بیشتر و زیبایی ظاهری

میلگرد فایبرگلاس

میلگرد فایبرگلاس در صنعت قدمت طولانی دارد. بیش از ۵۰ سال است که در دنیا از این نوع میلگرد استفاده می‌شود. این میلگرد در ابعاد گوناگون تولید و روانه بازار می‌شود و شما می‌توانید در بازار این میلگرد را در قطر ۴ تا ۲۲ میلی‌متری بیابید. در حالت خاص و سفارشی می‌توان این محصول را تا قطر ۳۲ میلی‌متر سفارش داد. میلگرد فایبرگلاس در اغلب اوقات مکمل بتن در ساختمان‌سازی برای تقویت مقاومت قسمتی یا کل یک بنا است. در کف زمین، فرودگاه‌ها و هر سازه بتنی ممکن است این میلگرد را مشاهده کنید. مهندسان عمران مقاومت و نیاز یک سازه را بر اساس کاربرد و سایر متریال‌های به کار گرفته شده محاسبه می‌کنند و به شما می‌گویند که چه میلگردی با چه ابعادی مورد نیاز است. قیمت میلگرد عامل دیگری در تصمیم‌گیری در این باره است. 
وزن کم میلگرد فایبرگلاس و بالا بردن استحکام در کنار بتن عوامل مهمی هستند که یک ساختمان‌ساز برای کارش از این محصول استفاده کند. همچنین این میلگرد مانند سایر محصولات فایبرگلاس مقاومت بالایی در برابر حرارت و زنگ‌زدگی دارد و عمر یک بنا را بالا می‌برد.

گریتینگ فایبرگلاس

گریتینگ شبکه‌ای از تسمه‌های رابط و باربر از جنس فولاد یا سایر مواد است که کاربرد فراوانی دارد؛ در انواع صنایع و شهرسازی می‌توان ردپای گریتینگ را مشاهده نمود. همچنین در کفپوش‌‌ها و پله‌ مکان‌های تولیدی ممکن است گریتینگ را دیده باشید. این سازه از اتصال تسمه‌های مختلف ساخته می‌شود و انواع مختلفی دارد که یکی از مهم‌ترین آن‌ها گریتینگ فایبرگلاس است. این نوع گریتینگ از تسمه‌هایی که جنس کامپوزیت تقویت شده با الیاف فایبرگلاس دارند، ساخته می‌شود؛ این گریتینگ به تنهایی بسیار مقاومت بالایی دارد و مانند سایر نوع‌های گریتینگ برای افزایش مقاومت به خوردگی نیاز به گالوانیزه شدن ندارد. جدای از ساختمان‌سازی، صنایع الکترونیکی، صنایع غذایی، صنایع آزمایشگاهی و... پذیرای گریتینگ فایبرگلاس هستند. این محصول در رنگ‌ها و طرح‌های مختلف تولید می‌شود. رنگ زرد و قرمز گریتینگ فایبرگلاس معمولا در صنایع نفت و گاز پرکاربرد است. اما رنگ توسی و سبز این محصول در ساختمان‌سازی و زیباسازی نمای شهری پرکاربرد است. 
کامپوزیت فایبرگلاس همان پلیمر تقویت‌شده با فیبر است و ممکن است این محصول را در بازار گریتینگ، کامپوزیت بنامند که به همین محصول اشاره دارد. گرما و خطرات شیمیایی قادر به صدمه زدن به این محصول مستحکم نمی‌شوند. این محصول با توجه به عمر و دوام بالایی که در سازه دارد، از نظر اقتصادی به‌صرفه است. گریتینگ فایبرگلاس در مقایسه به گریتینگ گالوانیزه بسیار بهتر و دارای ظاهر زیباتری است.

ورق فایبرگلاس

ورق فایبرگلاس یکی از پرکاربردترین محصولات کامپوزیتی است که نقش مهمی در صنایع مختلف دارد. از این ورق برای ساخت نورگیر سالن‌ها، گلخانه‌ها و سازه‌های بزرگ استفاده می‌شود تا نور طبیعی به‌طور یکنواخت به فضا وارد شود. وزن سبک، مقاومت بالا و دوام طولانی از ویژگی‌های اصلی این محصول است که باعث شده در ساخت قالب‌ها، قطعات صنعتی و تجهیزات هوایی به کار رود؛ صنایعی که در آن‌ها ایمنی و استحکام اهمیت ویژه‌ای دارد. همچنین در صنایع دریایی و کشتی‌سازی به‌دلیل مقاومت در برابر رطوبت و خوردگی، استفاده از ورق فایبرگلاس بسیار رایج است. در صنعت ساختمان نیز این محصول به دلیل قیمت مناسب، مقاومت بالا و نصب آسان، گزینه‌ای ایده‌آل برای پوشش سقف‌ها، پارکینگ‌ها و سازه‌های سبک به شمار می‌رود.

پروفیل فایبرگلاس

محصولات استفاده شده در سازه‌ها ممکن است در برابر خطرات جدی الکتروشیمیایی قرار بگیرند؛ برای این مشکل می‌توان از فولاد زنگ‌نزن استفاده نمود؛ اما مشکل فولاد زنگ‌نزن این است که قیمت آن به شدت بالا است. در صنعت ساختمان همانطور که اشاره کردیم، قیمت محصولات اهمیت زیادی دارد. بنابراین در اکثر مواقع استفاده از فولاد ضدزنگ صرفه اقتصادی ندارد. علاوه بر فولاد ضدزنگ، راه‌های به این شکل دیگری هم برای این موضوع وجود دارد. ولی تمام راه‌حل‌های دیگر هم یا هزینه گزافی را در پی دارند و یا نصب آن‌ها دردسر دارد. همین موضوع باعث‌ شده است که از آرماتورها و پروفیل‌های فایبرگلاس کامپوزیتی بهره بگیرند. 
پروفیل فایبرگلاس علاوه بر صنعت ساختمان‌سازی در صنایع دریایی و نظامی هم کاربرد فراوانی دارد. زیرا در این صنایع هم انواع خوردگی و زنگ‌زدگی و آسیب‌های شیمیایی و فیزیکی به وفور یافت می‌شود. وزن کم و استحکام بالا و نارسانایی و همچنین مناسب بودن قیمت پروفیل، از عمده دلایل استفاده از این محصول است. با این حال بزرگ‌ترین سهم بازار این محصول را صنعت ساختمان‌سازی دارد. استفاده از این محصول در کشور ما روزبه‌روز سرعت بالاتری پیدا می‌کند. مخصوصا در شهرهای دارای آب و هوای غیرطبیعی و شهرهای مرطوب ایران استفاده از این محصول به سرعت در حال افزایش است.

از جمله ویژگی‌های پروفیل فایبرگلاس موارد زیر است:

• عایق الکتریسیته و حرارت است.
• به راحتی می‌توان آن را حمل نمود.
• تنوع رنگی و ابعادی این محصول بسیار زیاد است و همین نکته باعث توجه این پروفیل در زیبایی بناها شده است.
• با محیط بهداشتی و پزشکی سازگاری بالایی دارد.
• از نظر مغناطیسی نفوذناپذیر است و این موضوع برای فعالان بسیاری از صنایع اهمیت خاصی دارد.

استانداردها و خواص کامپوزیت FRP

استاندارد خیلی قوی و در سطح بین‌المللی برای فایبرگلاس‌ها وجود ندارد. همین موضوع کارهای محاسباتی را در صنعت ساختمان برای مهندسان عمران سخت کرده است. ولی یک مدل استاندارد آمریکایی در مورد شکل‌ها وجود دارد. همچنین استانداردهایی در مورد موادی که در ساخت فایبرگلاس استفاده می‌شود، وجود دارد. این استاندارد بیشتر بر روی فشار و اشتعال‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی تاکید دارد. 
از خواص فایبرگلاس می‌توان سبک بودن اشاره کرد. همچنین مهم‌ترین خاصیت این ترکیب از متریال استحکام آن است. استحکام این محصول به قدری بالا است که در سازه‌های ساختمانی چندین تن بار را تحمل می‌کند. مقاومت در برابر خوردگی دیگر خاصیت مهم این محصول است. همین موضوع باعث شده که در مکان‌های مرطوب مانند شمال کشور از این محصول استفاده کنند. مقاومت بالا در برابر آتش‌سوزی و غیرمغناطیسی بودن از دیگر خواص این ماده است.

تفاوت فایبرگلاس با پلاستیک

پلاستیک و فایبرگلاس هر دو از مواد کامپوزیتی به‌شمار می‌آید که کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد. با این‌حال در ساختار و خواص آن‌ها تفاوت‌های قابل توجهی مشاهده می‌شود. مواد سازنده فایبرگلاس الیاف شیشه و رزین است اما پلاستیک از ترکیب‌های شیمیایی متنوع ایجاد می‌شود و به دو صورت ترموپلاستیک و ترموست موجود است. پلاستیک‌ها در اشکال و رنگ‌های مختلفی تولید می‌گردند و انعطاف‌پذیری بیشتری نیز دارند؛ اما ممگم است از حساسیت بیشتری در برابر آسیب‌های شیمیایی و حرارت برخوردار باشند. اما به طورکلی انتخاب بین پلاستیک و فایبرگلاس به شرایط محیطی و نیازهای پروژه وابسته است.
 

مزایا و معایب سازه‌های فایبرگلاس

سازه‌های فایبرگلاس به‌عنوان یکی از مصالح نوین ساختمانی، در سال‌های اخیر جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساخت‌وساز پیدا کرده‌اند. این متریال ترکیبی از الیاف شیشه و رزین است که به‌دلیل وزن کم، استحکام بالا و مقاومت در برابر رطوبت، به‌ویژه در پروژه‌های مسکونی و صنعتی مورد توجه قرار گرفته است. هرچند این محصول مزایای زیادی دارد، اما مانند هر متریال دیگری معایبی نیز به همراه دارد که آشنایی با آن‌ها به انتخاب آگاهانه‌تر کمک می‌کند. در ادامه مزایا و معایب سازه‌های فایبرگلاس معرفی شده است: 

مزایای فایبرگلاس

• وزن سبک و نصب آسان
• مقاومت بالا دربرابر رطوبت، خوردگی و زنگ‌زدگی

• عایق حرارتی و نوری مناسب
• قابلیت نصب به‌صورت منحنی یا در اشکال مختلف
• قیمت مقرون‌به‌صرفه
• تنوع در رنگ و ابعاد

معایب فایبرگلاس

• شکنندگی بالا
• احتمال جداشدن الیاف سطحی
• عدم سازگاری کامل با محیط زیست
• کدر شدن و پوسته‌پوسته‌شدن سطح

چرا فایبرگلاس جایگزین مناسبی به‌جای فولاد در ساختمان شده است؟

در سال‌های اخیر، فایبرگلاس به یکی از اصلی‌ترین جایگزین‌ها برای فولاد در صنعت ساختمان‌سازی تبدیل شده است. این متریال نوین که از ترکیب الیاف شیشه و رزین‌های پلیمری ساخته می‌شود، علاوه بر وزن سبک و استحکام بالا، ویژگی‌های منحصر‌به‌فردی دارد که آن را از فولاد متمایز می‌کند. این محصول در برابر رطوبت، خوردگی و زنگ‌زدگی مقاوم است و همین خاصیت، آن را برای استفاده در محیط‌های مرطوب یا دارای تغییرات شیمیایی مکرر ایده‌آل می‌سازد.
از دیگر مزایای فایبرگلاس می‌توان به قیمت مناسب، دوام طولانی، تنوع بالا در رنگ و ابعاد و قابلیت شکل‌دهی آسان اشاره کرد که باعث شده مهندسان و طراحان در پروژه‌های عمرانی و معماری به‌طور گسترده از آن استفاده کنند. به همین دلیل، بسیاری از متخصصان معتقدند آینده‌ی ساخت‌وساز به سمت استفاده‌ی بیشتر از محصولات کامپوزیتی مانند فایبرگلاس حرکت می‌کند.