طرح تولید الیاف شیشه از شیشه های بازیافتی

محصول اصلی این پروژه تولید الیاف شیشه از شیشه های ضایعاتی است که به عنوان مواد اولیه در ساخت انواع کامپوزیتها به کار می رود. این محصول با ترکیبی از الیاف شیشه و رزین اوپوکسای ساخته می شود که در برابر دما و خرودگی بسیار مقاوم می باشد.

الیاف شیشه (Glass fiber)

مشهورترین تقویت کننده مورد استفاده در صنعت کامپوزیت میباشد و انواع مختلفی از آن بصورت تجاری وجود دارند ترکیبات شیمیایی این الیاف با هم متفاوت است و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب است .
لیاف شیشه از حرارت دادن مواد معدنی قبل از بلور شدن سرد می شود. الیاف شیشه الیاف ظریف و خمش پذیری هستند که از شیشه ساخته می شوند. الیاف های شیشه با قطر ثابت حدود ۵ تا ۲۵ میکرون و طول نامحدود تولید می شوند. الیاف شیشه ای در محصولات پلاستیکی به عنوان عامل تقویت کننده بکار می رود. پرکاربرد ترین مصرف الیاف های شیشه در بالا بردن مقاومت کششی و تقویت کامپوزیت های مقاوم سازی ساختمانی و عمرانی است. الیاف شیشه به صورت شاخه های ۶ و ۱۲ متری عرضه می گردد. الیاف شیشه به عنوان عایق حرارتی رواج دارند. الیاف شیشه معمولا به دلیل سایش بین الیاف دارای معایب زیادی بر روی سطحشان هستند. هرچه الیاف دراز تر باشد، دارای معایب بیشتری است. برای محافظت در مقابل استحکام الیاف شیشه ای آهارزنی به الیاف اعمال می گردد. این روش از الیاف حین حمل نقل محافظت میکند و الیاف تکی را در کنار هم نگه می دارد. در نتیجه استحکام کششی الیاف شیشه ای وابسته به طول آن ها می باشد. رطوبت اثرات زیان آوری بر استحکام الیاف شیشه ای دارد. انواع الیاف های شیشه ای را می توان به صورت Glass (A، D، E، ECR، AR، R، S-2) نام برد. الیاف های شیشه به دلیل دارا بودن الاستیسیته ی عالی ، دانسیته ی پایین، مقاومت در برابر شوک های ناگهانی، قیمت پایین و عایق الکتریکی در صنایع عایق کاری، صنایع ورزشی، صنایع هوافضا، خودروسازی، نیروگاه های بادی و عایق الکتریکی و صوتی و … مورد استفاده قرار می گیرد. برای ثابت نگه داشتن الیاف در کنار هم می توان از بایندر(binder) استفاده کرد. انتخاب بایندر با توجه به کاربرد مواد صورت می گیرد. دوام یک قطعه کامپوزیتی متاثر از نوع بایندر است.
هزینه اجرای کامپوزیت‌های GFRP به فاکتورهای متعددی بستگی دارد که از جمله آن می‌توان به قیمت خرید و فروش الیاف شیشه و رزین اپوکسی، محل اجرای پروژه و هزینه اجرای پلیمرهای تقویت شده با فیبرهای شیشه اشاره کرد. در هر صورت باید توجه نمود که قیمت الیاف شیشه و هزینه اجرای کامپوزیت‌های GFRP با توجه به فواید بسیار آن و نسبت به الیاف دیگر مورد استفاده، در مقاوم سازی سازه‌ها بسیار مقرون به صرفه می‌باشد.
تقریبا ۳۵ درصد الیاف مورد استفاده در کامپوزیتهای مهندسی الیاف شیشه میباشد. الیاف شیشه استحکام و سختی مناسبی دارد، خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ میکند، مقاومت رطوبت و خوردگی مناسبی دارد و نسبتا ارزان است. تقسیم بندی شش نوع الیاف شیشه و ترکیب درصدهای آن در زیر نشان داده شده است :
glass- E مصارف عمومی
glass- R خواص مکانیکی بالاتر
glass-S خواص مکانیکی بالاتر
glass-c مقاومت شیمیایی مناسب
glass-ECR مقاومت اسید و باز خوب
glass-AR مقاومت اسید و باز خوب
الیاف شیشه بدلیل دارا بودن الاستیسیته عالی، دانسیته پایین، مقاومت در برابر شوکهای حرارتی، قیمت پایین و عایق الکتریکی در موارد ذیل مورد استفاده قرار میگیرد:
صنایع عایق کاری، الکتریکی و صوتی، صنایع ورزشی، صنایع هوافضا، خودروسازی، ساخت نیروگاههای بادی، کشتی سازی، صنایع نظامی، صنایع ساختمان و شیمیایی را میتوان نام برد.
با توجه به کاربرد این الیاف میتوان از انواع مختلف آن نیز استفاده نمود:
الیاف نوع E جهت کاربردهای الکتریکی و تقویت مکانیکی Reinforced
الیاف نوع S جهت کاربردهای با خواص مکانیکی بالا High strength reinforcing
الیاف نوع C جهت کاربردهای شیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی
الیاف نوع R جهت کاربردهای با خواص مکانیکی بال
ECR مقاومت اسید و باز خوب
AR-glassمقاومت اسید و باز خوب

اشکال مختلف الیاف شیشه

دسته (strand): یک دسته از چند تاو (tow) تشکیل شده است و هر تاو بیانگر تعداد لیفهایی (fiber) است که از یک بوش ریسیده می‌شوند به عنوان مثال می‌تواند دویست لیف باشد. مجموعه‌ای از دسته‌ها، یک رشته (roving) نامیده می‌شود. یک تاب مختصر به رشته داده می‌شود تا کار کردن با آن آسانتر شود. برای کامپوزیتهای الیاف پیوسته، انتخاب نوع الیاف، بستگی به فرآیند شکل دهی و میزان آرایش یافتگی الیاف دارد.

کاربرد الیاف شیشه

فیبرهای شیشه در مقاوم سازی تیرها، ستون‌ها و دیوارها نقش بسزایی دارند. همچنین علاوه بر کاربردهای فوق از الیاف شیشه می‌توان در صنایع الکتریکی، لوازم بهداشتی، صنایع دریایی و مصارف متعدد دیگر استفاده نمود.کامپوزیت‌های شیشه در مقاوم سازی ساختمان‌های بتن مسلح و آجری استفاده بسیار زیادی دارند. این کامپوزیت‌ها مقاومت و شکل‌ پذیری ستون‌هاو دیوارها را به مقدار قابل توجهی افزایش می‌دهند. GFRPها عمر سازه را بالاتر می‌برند و در هنگام تغییر کاربری سازه یا افزایش بارهای وارده بر آن می‌توانند سازه را به میزان قابل توجهی مقاوم سازی نمایند. همین طور یکی ازمصالحی که می تواند جایگزین فولاد در بتن های مسلح گردد، الیاف شیشه می‌باشد. مسلح کردن بتن با الیاف شیشه به جای میلگرد سبب کاهش وزن بتن شده
و آسیب های ناشی ازخوردگی و فرسایش فولاد را به طور کامل حذف می‌نماید.
استفاده در کامپوزیت های ساختمانی برای مقاوم سازی
برای مصارف الکتریکی
بدنه هواپیما
تهیه ی خمیر قالب گیری
پارچه های ضد آتش

کاربرد الیاف شیشه در صنعت عمران:

افزایش مقاومت کششی و سطحی مصالح ساختمانی
افزایش مقاومت بتن و سایر چسباننده های سازه ای
تعمیر سطحی بتن و ترک های آن
تقویت رویه قیر و سایر روکش های عایق
تقویت اتصال دیوارها به ستون و یکدیگر
زیرسازی سنگ و کاشی و سرامیک
تقویت بافت سنگ در کارخانه
جلوگیری از ایجاد ترک در سطوح نما، دیوار، کف و …
کاهش ضخامت لایه آستر و پلاستر دیوار و کف
کمک به افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله
جایگزین توری فلزی و پلیمری (رابیتس و توری سیمی)

مزایای الیاف شیشه

از مزایای فیبرهای شیشه می‌توان به قیمت مناسب آن در مقایسه با الیاف کربن و آرامید اشاره کرد. الیاف شیشه وزن بسیار اندکی دارند و و تحت تاثیر مواد شیمیایی، باران اسیدی و نمک‌ها قرار نمی‌گیرند. خرید و فروش الیاف شیشه‌ به دلیل مقرون به صرفه بودن و استفاده فراوان در مقاوم سازی و بهسازی سازه‌ها رونق فراوان دارد. حمل و نقل و اجرای کامپوزیت‌های GFRP به دلیل وزن کم بسیار آسان است. همچنین این نوع از الیاف مقاومت کششی بالا و سازگار با انواع رزین ها(رزین اپوکسی، رزین پلی استر، رزین وینیل استر و فنولیک و…) می باشد.

معایب الیاف شیشه

۱) به دلیل سایش بین الیاف روی سطحشان معایب زیادی دارند.
۲) در برابر رطوبت مقاومت ندارند و پذیرای اثرات زیان آوری است.

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید الیاف شیشه از شیشه های بازیافتی

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطح شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
کد آیسیک الیاف شیشه ۲۶۱۰۴۱۲۳۱۵

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید الیاف شیشه از شیشه های بازیافتی

تعرفه یا به عبارت دیگری(TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.
کد تعرفه گمرکی الیاف شیشه ۷۰۱۹ میباشد.

روش های تولید الیاف شیشه:

۱) روش ذوب غیر مستقیم یا فرآیند ذوب گلوله Marble Melt Process
۲) روش ذوب مستقیم Direct Melt Process

روش ذوب غیرمستقیم:

مواد مذاب بعد از تولید و کف گیری به قسمت تجهیزات گلوله سازی از طریق راهگاه های منشعب از کوره ی ذوب منتقل می شوند. مواد مذاب الیاف شیشه بعد از عبور از راهگاه با دما ی ۱۱۵۰ درجه سانتیگراد وارد مرحله گلوله زنی می شوند. جریان مذاب با حرکت رفت و برگشتی و برخورد به صفحه ی کشویی بر روی دو استوانه ی شیار دار مارپیچی دوار با چرخش در جهت خلاف یکدیگر قرار می گیرند. این مواد مذاب معروف به اصطلاح لقمه هستند و وزن مشخصی دارند. خروجی این شیارهای استوانه ای به صورت گلوله ای است. قطر گلوله ها حدود ۱۹ تا ۲۵ میلیمتر و وزن هر گلوله ۱۹ میلیمتری ۱۱ گرم است. نرخ تولید ماشین های گلوله زنی ۴٫۵ تن در روز است.

روش ذوب مستقیم:

در این روش، مذاب شیشه پس از عملیات کف گیری توسط کانال هادی مذاب مستقیماً به راهگاههای منتهی به سیستم بوشینگ انتقال می یابد و پس از آن کلیه مراحل کشش تا تولید کیک الیاف در فرایندی مشابه روش ذوب غیرمستقیم دنبال می شود. بنابراین در این روش، فرایند از ذوب شیشه تا تولید الیاف شیشه به طور پیوسته ادامه می یابد و مرحله تولید گلوله های شیشه ای حذف میشود.

برتری های روش ذوب مستقیم به روش غیرمستقیم:

۱) تولید مستمر و افزایش نرخ تولید
۲) کاهش زمان تولید و افزایش سرعت تولید به علت عدم وجود مرحله گلوله سازی
۳) کاهش مصرف مواد در جریان ساخت و کاهش هزینه های سربار و کاهش هزینه نصب
۴) کاهش هزینه استفاده از فلزات خانواده پلاتین به میزان ۳ الی ۵ بار
۵) تولید اقتصادی تر برای ظرفیت های بالاتر از ۵۰۰۰ تن در سال

برتری روش غیر مستقیم بر روش مستقیم:

۱) مجزا بودن مراحل ذوب شیشه از تولید الیاف و امکان تولید گلوله در یک زمان و انبار کردن آنها و تولید الیاف شیشه در زمانی دیگر
۲) انعطاف پذیری بالا و سهولت در تغییر نوع محصول از الیاف شیشه
۳) امکان فروش گلوله به سایر مجموعه ها یا خرید گلوله از آنها
۴) امکان سرمایه گذاری و راه اندازی واحدهای تولید گلوله و الیاف شیشه
۵) امکان ادامه فعالیت هرکدام از واحدهای گلوله سازی و تولید الیاف به هنگام انجام تعمیرات در واحد دیگر
۶) تولید اقتصادی برای ظرفیت های کمتر از ۵۰۰۰ تن
چنانچه حجم سرمایه اولیه محدود و ظرفیت تولید نیز پایین باشد، استفاده از شیوه غیرمستقیم یا تولید الیاف شیشه یا روش تولید گلوله توصیه می گردد.چنانچه حجم سرمایه گذاری محدود نباشد و ظرفیت طرح بالا باشد، استفاده از شیوه مستقیم به منظور افزایش بازدهی و سرعت تولید توصیه میشود.

فرآیند تولید الیاف شیشه

اکسیدهای فلزی مختلف مانند SiO2، Al2O3 ،CaO ، MgO بصورت خشک باهم مخلوط می‌شوند.
در کوره مخصوص در دمای حدود ۱۳۸۰ درجه سانتی گراد ذوب می‌شوند و سپس روی صفحات پلاتینی که روزنه‌های متعددی روی آن‌ها تعبیه شده ریخته می‌‌شوند.
مخلوط مذاب تحت نیروی وزن از این منافذ به صورت فیلامنت‌های باریک و پیوسته خارج می‌شود.
فیلامنت‌ها در دسته‌های مختلف (strand) باهم جمع می‌شوند و آهار روی آنها اعمال می‌شود.

اهمیت بازیافت شیشه

از آنجایی که شیشه ماده ای است که پس از ذوب امکان استفاده مجدد را دارد، بازیافت شیشه نسبت به فرآیند تهیه آن با استفاده از مواد اولیه انرژی کمتری احتیاج دارد. بازیافت ضایعات شیشه نه تنها باعث صرفه جویی در مصرف انرژی وماده اولیه می شود، بلکه جمع آوری شیشه های استفاده شده و دور ریخته شده که نقش زباله را دارد قدم بزرگی در راستای حفظ محیط زیست نیز به حساب می آید.

بازار جهانی الیاف شیشه

یش بینی می شود که بازار جهانی الیاف شیشه از ۸٫۵ میلیارد دلار در سال ۲۰۱۴ به ۱۷٫۵ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۴ برسد.
الیاف شیشه متداول ترین ماده تقویت کننده در کامپوزیت ها در جهان است و بیش از ۹۰% سهم ماده تقویت کننده در پلاستیک های تقویت شده با الیاف را تشکیل می دهد. الیاف شیشه با ویژگی هایی مانند وزن کم، استحکام بالا و مقاومت ضربه در کاربردهای مختلف نظیر ساخت و ساز، حمل و نقل و توربین های بادی استفاده می شود.
بر همین اساس مصرف جهانی الیاف شیشه، رشد مداومی را تجربه می کند. به نحوی که نرخ رشد سالانه آن ۷٫۵ % طی سال های ۲۰۲۴-۲۰۱۶ پیش بینی شده است. در حال حاضر چین، بزرگ ترین تولید کننده الیاف شیشه در جهان است و بیش از ۵۰% سهم جهانی را در اختیار دارد. حمایت دولت چین از این صنعت باعث شده که این کشور بتواند الیاف شیشه خود را با قیمت کم به اروپا و آمریکا صادر کند.

وضعیت واحد های فعال تولید الیاف شیشه از شیشه های بازیافتی

در نمودار زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید الیاف شیشه از شیشه های بازیافتی در کشور به تفکیک استان آمده است .

وضعیت واردات و صادرات الیاف شیشه از شیشه های بازیافتی

نمودار واردات و صادرات الیاف شیشه از شیشه های بازیافتی در کشور به تفکیک سال در شکل زیر آمده است.

خلاصه بررسی فنی، مالی و بازار طرح تولید الیاف شیشه از شیشه های بازیافتی

ظرفیت تولید سالیانه : ۴۰۰ تن
نرخ برابری دلار : ۲۰۰۰۰ تومان
مساحت زمین موردنیاز : ۵۰۰۰ مترمربع
زیربنای کل : ۳۲۰۰ مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : ۲۰ نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت : ۹ میلیارد تومان
ارزش ماشین آلات و تجهیزات : ۵.۵ میلیارد تومان
نرخ بازده داخلی : ۴۸ درصد

درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید: