استفاده از مش فایبر گلاس در تولید فایبر سمنت برد

استفاده از توری (مش فایبر گلاس) ، در تولید برخی از محصولات و برندهای فایبر سمنت برد خارجی و ایرانی در سال های اخیر رواج داشته است. 

فایبر سمنت برد، یک ماده کامپوزیتی ساخته شده از سیمان، سیلیس ، آب و الیاف سلولزی، ذاتاً در برابر فشار مقاوم است اما در برابر کشش نسبتاً ضعیف و مستعد ترک‌خوردگی است. چنانچه در تولید فایبر سمنت برد از مقدار کافی الیاف سلولزی استفاده نگردد، استفاده از مش فایبر گلاس این ضعف اساسی را برطرف می‌کند و محصولی را می‌سازد که می‌تواند سختی‌های حمل و نقل، نصب و قرار گرفتن در معرض شرایط محیطی طولانی‌مدت را تحمل کند.

هدف از مسلح‌سازی با مش

عملکرد اصلی مش در فایبر سمنت برد، چنانچه به مقدار کافی از الیاف مرغوب سلولزی استفاده نگردد و یا ترکیب ساختاری متفاوت تولید مد نظر باشد، ایفای نقش به عنوان یک اسکلت است که مقاومت کششی و ثبات ابعادی را فراهم می‌کند. هنگامی که برد تحت تنش قرار می‌گیرد، چه ناشی از ضربه، خمش یا انبساط و انقباض حرارتی، مش این نیروها را در سطح وسیع‌تری توزیع کرده و از پیشرفت ترک‌ها جلوگیری می‌کند. این تقویت‌سازی به طور قابل توجهی شکل‌پذیری برد را بهبود می‌بخشد و به آن اجازه می‌دهد تا به جای شکستن، تحت بار خم شود.

انواع مش مورد استفاده

درحالی‌که از نظر تئوری می‌توان از مواد مختلفی استفاده کرد، محیط قلیایی و خورنده سیمان، استفاده از انواع مش خاص و مقاوم را الزامی می‌کند. گزینه‌های غالب و مؤثر عبارتند از:

مش فایبرگلاس مقاوم به محیط قلیایی (AR): این نوع، رایج‌ترین و مورد اعتمادترین نوع مش برای کاربردهای فایبرسمنت برد است. الیاف شیشه استاندارد در محیط بسیار قلیایی سیمان پرتلند به سرعت تخریب شده و مقاومت خود را از دست می‌دهند. مش فایبرگلاس AR به طور ویژه با پلیمرهای مقاوم به مواد قلیایی پوشانده شده تا از الیاف شیشه در برابر حمله شیمیایی محافظت کند و دوام و عملکرد طولانی‌مدت را تضمین نماید. مقاومت کششی بالا، انعطاف‌پذیری عالی و خاصیت عدم خوردگی، آن را به یک تقویت‌کننده ایده‌آل تبدیل کرده است.

مش پلی‌پروپیلن (PP): مش پلی‌پروپیلن گزینه مناسب دیگری برای تقویت فایبرسمنت برد است. این پلیمر مصنوعی ذاتاً در برابر قلیاها و رطوبت مقاوم است. مش PP سبک بوده و مقاومت خوبی در برابر ضربه ایجاد می‌کند. این نوع مش اغلب برای کنترل ترک‌های ناشی از جمع‌شدگی درمراحل اولیه سخت شدن سیمان استفاده می‌شود.

مش الیاف بازالت: مش الیاف بازالت که نوآوری جدیدتری در این زمینه است، از سنگ‌های آتشفشانی به دست می‌آید. این ماده دارای مقاومت کششی برتر نسبت به فایبرگلاس، مقاومت عالی در برابر قلیا و حرارت است و گزینه‌ای سازگارتر با محیط زیست محسوب می‌شود زیرا برای تولید به انرژی کمتری نیاز دارد.

فواید فایبر سمنت برد مسلح به مش

جاگذاری مش فایبر گلاس ، مزایای متعددی را برای فایبر سمنت برد برای سمنت برد هایی که از سیلسیس کمتر و الیاف کمتری در تولید استفاده می نمایند به ارمغان می‌آورد.

افزایش استحکام و دوام: مش باعث افزایش چشمگیر مقاومت خمشی و کششی می‌شود و بردها را در برابر آسیب‌های ناشی از جابجایی و تنش‌های حین استفاده، مقاوم‌تر می‌کند.

بهبود مقاومت در برابر ضربه: توانایی مش در توزیع نیروهای ضربه، بردها را در برابر آسیب‌های ناشی از تگرگ، پرتاب اشیاء و ضربات روزمره کمتر آسیب‌پذیر می‌کند.

افزایش انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر ترک: شکل‌پذیری اضافه شده به بردها اجازه می‌دهد تا حرکات جزئی سازه ساختمان و نوسانات حرارتی را بدون ترک خوردن تحمل کنند. این ویژگی به ویژه برای پانل‌های با ابعاد بزرگ و کاربردهای نما حیاتی است.

افزایش مقاومت در برابر آتش و حرارت: هر دو مش فایبرگلاس و بازالت غیرقابل احتراق هستند و به خواص کلی ضد حریق فایبرسمنت بردها کمک می‌کنند و اغلب به رتبه آتش‌سوزی کلاس A دست می‌یابند.

بهبود مقاومت در برابر آب و رطوبت: مش به حفظ یکپارچگی ساختاری برد حتی در هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت کمک کرده و از ورقه‌ورقه شدن و تورم جلوگیری می‌کند.

خواص عایق صوتی: ماهیت کامپوزیتی برد مسلح به مش در مقایسه با مواد بدون تقویت، به میرایی بهتر صدا کمک می‌کند.

معایب و چالش‌های استفاده از مش در تولید فایبر سمنت برد

استفاده از مش فایبرگلاس در کنار مزایای قابل توجهی که دارد، با چالش‌ها و معایبی نیز همراه است که مصرف‌کنندگان باید از آن‌ها آگاه باشند. این معایب عبارتند از:

1. پیچیدگی‌های فرآیند تولید

جاگذاری صحیح مش فایبر گلاس در خمیر سمنت برد نیازمند دقت و کنترل بالایی در خط تولید است. چالش‌های اصلی در این زمینه عبارتند از:

• پراکندگی و توزیع نامناسب: اگر مش فایبر گلاس به درستی در خمیر سمنت برد قرار نگیرد یا در حین فرآیند جابجا شود، ممکن است در برخی نقاط تجمع کرده  و در نقاط دیگر حضور نداشته باشد. این امر منجر به توزیع غیریکنواخت مقاومت در سطح برد می‌شود.
• چسبندگی ضعیف: ایجاد پیوند قوی بین الیاف شیشه و مخلوط سیمانی برای انتقال مؤثر بار ضروری است. هرگونه ضعف در این چسبندگی می‌تواند عملکرد مکانیکی برد را به شدت کاهش دهد.
• نمایان شدن الیاف روی سطح: در برخی موارد، ممکن است الیاف مش به سطح نهایی سمنت برد نزدیک شده و پس از خشک شدن، روی سطح نمایان شوند. این مسئله می‌تواند بر زیبایی ظاهری و کیفیت پرداخت نهایی تأثیر منفی بگذارد.

2. خطر حمله مواد قلیایی در صورت عدم استفاده از پوشش مناسب

محیط سیمانی به شدت قلیایی است. اگر از مش فایبرگلاس معمولی (E-Glass) به جای نوع مقاوم به مواد قلیایی (AR-Glass) استفاده شود، هیدروکسید کلسیم موجود در سیمان به مرور زمان به الیاف شیشه حمله کرده و آن‌ها را تخریب می‌کند. این پدیده که به "حمله قلیایی" معروف است، باعث کاهش شدید مقاومت و دوام برد در درازمدت می‌شود. بنابراین، تضمین کیفیت و استاندارد بودن پوشش مقاوم به قلیا در مش امری حیاتی است.

3. افزایش شکنندگی 

هرچند مش فایبرگلاس مقاومت کششی و خمشی را افزایش می‌دهد، اما در صورت طراحی نامناسب ترکیب یا فرآیند تولید، ممکن است رفتار محصول نهایی تردتر و شکننده‌تر از بردهای با الیاف سلولزی باشد. الیاف سلولزی به دلیل ماهیت ارگانیک خود، تا حدی انعطاف‌پذیری را فراهم می‌کنند که ممکن است در بردهای صرفاً متکی به مش فایبرگلاس کمتر باشد.

4. نیاز به تجهیزات و تخصص فنی

تغییر خط تولید از فرآیند هاتچک مبتنی بر سلولز به فرآیند رول‌فرمینگ دوغابی برای استفاده از مش، نیازمند سرمایه‌گذاری در تجهیزات جدید و همچنین دانش فنی تخصصی برای کنترل کیفیت و بهینه‌سازی فرآیند است. این امر برای تولیدکنندگان ایرانی می‌تواند یک مانع بزرگ باشد ، که به صورت هوا خشک تولید می نمایند.

فرآیند تولید

رایج‌ترین روش برای تولید فایبر سمنت برد با مش فایبر گلاس ، فرآیند هاچک (Hatschek) است . این فرآیند، به طور خلاصه، شامل مراحل کلیدی زیر است:

آماده‌سازی دوغاب: دوغابی از طریق مخلوط کردن سیمان پرتلند، سیلیس، الیاف سلولزی (برای فیلتراسیون و کمک به شکل‌گیری) و آب تهیه می‌شود.

شکل‌گیری ورق: دوغاب توسط یک سری استوانه‌های غلطک چرخان برداشته شده و لایه‌های نازکی از فایبرسمنت برد را روی یک نوار نمدی متحرک تشکیل می‌دهد.

جاگذاری مش: در یک نقطه مشخص از این فرآیند لایه‌گذاری، یک رول پیوسته از مش انتخاب شده (معمولاً فایبرگلاس AR) بر روی ورق فایبرسمنت برد مرطوب قرار داده می‌شود. سپس لایه‌های نازک بعدی دوغاب روی مش ریخته شده و آن را به طور مؤثر در هسته برد محصور می‌کند.

لایه‌گذاری و پرس: ورق پیوسته که اکنون دارای مش یکپارچه است، بر روی یک رول جمع‌کننده بزرگ پیچیده می‌شود تا ضخامت مورد نظر برد به دست آید. سپس ورق چندلایه به اندازه مورد نظر بریده شده و تحت فشار بالا قرار می‌گیرد تا آب اضافی خارج شده و مواد متراکم شوند.

عمل‌آوری (کیورینگ): بردها عمل‌آوری می‌شوند تا سیمان هیدراته شده و به استحکام کامل خود برسد. این کار اغلب از طریق اتوکلاو (یک فرآیند عمل‌آوری با بخار تحت فشار و دمای بالا) انجام می‌شود که فرآیند سخت شدن را تسریع کرده و پایداری و مقاومت مواد را افزایش می‌دهد. فرآیند عمل‌آوری، پیوند محکمی بین خمیر سمنت برد و مش فایبر گلاس را تضمین می‌کند.

پرداخت نهایی: پس از عمل‌آوری، لبه‌های بردها صاف شده، سمباده زده می‌شوند و می‌توانند در کارخانه با پرایمرها و پوشش‌های نهایی رنگ‌آمیزی شوند.