مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون




 
الیاف اکسیدی استفاده های زیادی را هم در بخش عایق کاری و هم در زمینه‌ی تقویت مواد دیگر پیدا کرده اند. الیاف شیشه که بر اساس سیلیس تولید می شوند، موجب تولید کامپوزیت های متنوعی می شوند که علت این استفاده، خواص متنوع آنها می باشد. این الیاف بزرگترین بازار الیاف اکسیدی را به خود اختصاص داده اند. برخلاف سایر الیاف اکسیدی، الیاف شیشه به صورت پیوسته از مذاب ریسیده می شوند و در دماهای بالاتر از 250 نیز مورد استفاده قرار نمی گیرند. الیاف کوتاه اکسیدی می تواند از طریق دمش مذاب تولید شوند در حالی که سایر الیاف پیوسته‌ی آلومینوسیلیکاتی و آلومینایی بوسیله‌ی فرایندهای سل ژل تولید می شوند. استفاده های اولیه برای این الیاف، استفاده از آنها به عنوان عایق در صنایع دیرگداز (تا دماهایی بالاتر از 1600) می باشد؛ اما امروزه این الیاف همچنین در تقویت کامپوزیت های زمینه‌ی فلزی کاربرد دارند. الیاف اکسیدی پیوسته یکی از گزینه ها برای تقویت مواد در استفاده هایی است که دماهای بالاتر از ℃ 1000 را تجربه می کنند.

مقدمه

الیاف سنتزی (هم آلی و هم غیر آلی) در قرن 20 ام توسعه یافتند و بازار قابل توجهی را به خود اختصاص داده اند. توسعه‌ی این الیاف دارای یک اثر قابل توجه بر روی بازار نساجی بوده است. این مسئله در ابتدا در کشورهای توسعه یافته و بعداً در کشورهای در حال توسعه بوجود آمده است. روش های فرآوری و تولید الیاف مصنوعی اغلب به فرایندهای سنتی تولید الیاف وابسته است اما یک کسر قابل توجهی از الیاف آلی نیز برای تولید محصول نهایی صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. بیش از 99% از تقویت کننده های مورد استفاده در کامپوزیت های زمینه اپوکسی را الیاف شیشه تشکیل می دهد و بیشتر این الیاف شیشه ای نیز از یک نوع هستند. قطر الیاف شیشه در حدود 10 میکرومتر است که این اندازه در حددو یک هشتم قطر تار موی انسان می باشد. قطر کوچک الیاف موجب شده است تا آنها بسیار انعطاف پذیر باشند علارغم تردی و سفتی ذاتی این مواد. این توسعه‌ی الیاف شیشه است که موجب پدید آمدن فنداسیونی برای توسعه‌ی بازار کامپوزیت شده است. این الیاف به صورت طناب و فیلمان های پیوسته تولید می شوند که این فیلمان ها سپس به محصولات مختلف بسیاری تبدیل می شوند. این الیاف می تواند مانند سایر الیاف مصنوعی، و با روش های مشابه، بافته شوند. این الیاف را همچنین می تواند در حول یک میله تنیده شوند و با رزین های مختلف آغشته گردد. محصول نهایی این کار، تولید یک تیوب بافته شده می باشد. برای مثال، به طور عکس، این الیاف می توانند به صورت ساختارهای حصیری غیر بافتنی تبدیل شوند و سپس این ساختار حصیری در دور یک شکل پیچیده شود و به رزین آغشته گردد. این ساختار می تواند در داخل یک قالب نیز قرار گیرد و عمل آغشته سازی با رزین بر روی آن انجام گردد. بعد از آن، رزین عمل آوری می شود و یک ماده‌ی کامپوزیتی تشکیل می شود. الیاف شیشه می تواند به طول های کوتاه بریده شوند و با رزین عمل آوری نشده مخلوط گردند. سپس این رزین را می توان در داخل یک قالب قرار داد و به شکل مورد نظر در آورد. الیاف شیشه همچنین می تواند بریده شود و به همراه رزین بر روی قالب قرار داده شود تا بدین صورت ساختارهای بزرگ و ارزان قیمت ساخته شود. کامپوزیت های رزینی تقویت شده با الیاف شیشه مواد متداولی است که استفاده هایی را در کاربردهای مختلف مانند خطوط لوله، بخش هایی از بدنه‌ی خودرو، قایق، مخازن تحت فشار و ... دارد. این کامپوزیت ها مقاومت خوبی در برابر محیط های خورنده دارند و بنابراین، به عنوان بدنه در تانک های ذخیره سازی مواد شیمیایی و برای سایر کاربردهایی که مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز است، مفید می باشد. به هر حال، شیشه دارای استفاده‌ی محدودی است زیرا دارای مدول یانگ پایینی است. این مدول مشابه مدول آلومینیوم است و همچنین دارای ظرفیت دمایی محدودی نیز می باشد. این ماده همچنین نسبت به تغییرات pH نیز حساس است.
الیاف شیشه اغلب از سیلیس ساخته می شوند اما همچنین دارای آلومینا نیز می باشد. الیافی که غنی از آلومیناست، از اواخر دهه‌ی 1940 تولید شده اند. این نوع از الیاف در ابتدا در هزینه های اندک و به صورت پیوسته تولید شد و از آن در تولید عایق های دیرگداز استفاده گردید. این الیاف به طور نمونه وار در آسترکاری کوره ها مورد استفاده قرار می گیرد و بازار قابل توجهی دارد. آلومینا دارای سفتی 5 برابر نسبت به سیلیس است و از این رو، در شکل فیلمان های نازک، این ماده دارای پتانسیل خوبی در تقویت آلیاژهای سبک و حتی سرامیک های زجاجی است. توسعه‌ی کامپوزیت های زمینه سرامیکی که در دهه‌ی 1980 آغاز شد، در اصل بر اساس الیاف بر پایه‌ی سیلیسیم کاربید پایه گذاری شده اند و سپس وارد مقوله‌ی الیاف اکسیدی شدند. برخلاف الیاف بر پایه‌ی SiC، این الیاف به اکسیداسیون حساس نیستند و خواص خود را در کنار آلیاژهای فلزی و حتی سیلیسیم کاربید حفظ می کند. یک چنین الیافی به عنوان تقویت کننده برای آلیاژهای سبک مانند آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرد اما همچنین از آنها برای تقویت موادی همچون مولایت نیز استفاده می شود.

توسعه‌ی الیاف اکسیدی

اجزای اولیه‌ی مربوط به فیلمان های شیشه، است و علاوه بر این اکسید، اکسید کلسیم، آلومینا و سایر اکسیدها نیز با این ماده همراه است. یک تعداد از الیاف شیشه با ترکیب شیمیایی مختلف وجود دارد که دارای خواص مناسبی هستند. فیلمان های شیشه ای احتمالاً از زمان رومیان وجود داشته اند و اخیراً این فهمیده شده است که بریتانیای کبیر در قرن 19 ام، این الیاف را تولید کرده اند و از آن در آلمان به عنوان جایگزینی برای آزبست، در طی جنگ جهانی اول، استفاده شده است. در کاربرد اخیر، شیشه‌ی مذاب بر روی یک صفحه‌ی چرخنده خالی می شود تا بدین وسیله الیاف کوتاه شیشه تولید گردد. در سال 1931، دو کارخانه‌ی آمریکایی که متعلق به شرکت شیشه‌ی الینویز اون و کورنینگ گلاس بودند، بر روی روشی برای توسعه‌ی فیلمان های شیشه ای از مذاب معطوف شدند. این دو کارخانه در سال 1938 با هم ترکیب شده اند و شرکت فایبرگلاس اون- کورنینگ را تأسیس کردند. از آن زمان به بعد، استفاده‌ی گسترده ای از الیاف شیشه شروع شد و تولید کنندگان مختلفی در کشورهای مختلف شروع به کار کردند. در ابتدا، الیاف شیشه به عنوان پرکننده و بافته مورد استفاد قرار گرفت و به هر حال، توسعه‌ی رزین های سفت شونده به واسطه‌ی حرارت موجب شد تا امکان تولید کامپوزیت های تقویت شده با الیاف فراهم آمد. همچنین در سال های متعاقب جنگ جهانی دوم، این الیاف نقش قابل توجهی داشتند. امروزه، حجم بالایی از مواد کامپوزیتی با استفاده از الیاف شیشه تقویت می شوند.
توسعه‌ی الیاف با خاصیت دیرگدازی بالاتر، به سال 1942 باز می گردد. در سال 1949، یک ثبت اختراع بوسیله‌ی دو آمریکایی در مورد تولید فیلمان های آلومینوسیلیکاتی از طریق وزش به مذاب، انجام شد. عایق های مورد استفاده در دیرگدازها عمدتاً به شکل نمد تولید می شوند که این اشکال نمدی شامل الیاف کوتاه و سایر مواد غیر فیبری است. این مسئله به فرایند تولید مورد استفاده وابسته است. مواد اولیه‌ی مورد استفاده در تولید این نوع اشکال نمدی، کائولن است. ماده ای که به خاک چینی معروف است. این ماده یک شکل طبیعی از آلومینیوم سیلیکات آبدار است. یک رویه‌ی جایگزین استفاده از مخلوطی از آلومینا و سیلیس می باشد. این الیاف مجموعاً به الیاف سرامیکی دیرگداز آلومینوسیلیکاتی معروف هستند و به طور مختصر به آنها RCFs گفته می شود. با جایگزینی سیلیس بوسیله‌ی آلومینا، خاصیت دیرگدازی آن بهبود می یابد اما تولید آن سخت تر می شود. این الیاف از کائولنی تولید شده اند که تقریباً 47 % وزنی آلومینا دارد. این میزان تا 50% نیز می تواند برسد. این محصولات بازار مهمی ایجاد کرده اند و همچنین در حال توسعه می باشند. یک دغدغه در مورد این کلاس از الیاف، امکان کاهش ریسک سلامتی است. این دغدغه از اثرات سرطان زایی مربوط به الیاف آزبست می کاهد. یک ملاحظه‌ی دیگر، این است که قطر الیاف در حدی است که اگر شبیه سلولی حبابک های ریه باشد، ممکن است موجب پدید آمدن مشکلات مشابه با آزبست شود. این به نظر می رسد که اندازه‌ی بحرانی یک میکرون می باشد و به هر حال، حتی اگر اثبات شده باشد که صنعت در حال توسعه‌ی الیاف با خطرات کمتر است، سایر مواد اکسیدی ممکن است برای بهینه سازی مقاومت دمایی یا سایر خواص، مورد استفاده قرار گیرند. این الیاف نسبت به RCFs سنتی حلالیت بیشتری دارند و در صورت استنشاق، برای زمان های کمتری در ریه باقی می مانند.
الیاف RCF آلومینوسیلیکات به طور گسترده در اشکال مختلفی مانند پتو یا صفحه، برای استفاده در آسترکاری کوره ها مورد استفاده قرار می گیرد. برای جایگزینی آجر به جای یک حجم معین از این اشکال، وزن ده برابر می شود. استفاده از نمدهای آلومینوسیلیکاتی اجازه‌ی اعمال سیکل های گرم کردن و سرد کردن سریع به کوره را می دهد.
تولید الیاف اکسیدی با استفاده از فرایندهای سل ژل گران قیمت تر از فرایندهای بر پایه‌ی مذاب است اما کنترل اعمالی بر روی محصول نهایی در روش سل ژل بالاتر است و می توان الیاف با مقادیر آلومینای بالاتر را با این شیوه تولید نمود. یکی دیگر از مزیت های این روش این است که پیش ماده در دمای پایین و پیش از پیرولیز تابیده می شود. ICI یک سری الیاف کوتاه با قطر 3 میکرون تولید کرده است که سافیل (Saffil) نامیده می شود. این الیاف دارای 97 % آلومینا و 3 % سیلیکاست و در اصل برای عایق کاری در دماهای بالاتر از ℃ 1600 توسعه یافته اند. علاقه‌ی روزافزون در دهه‌ی 1970 در جهت توسعه‌ی کامپوزیت های زمینه فلزی، در سمت استفاده از سافیل پیش رفت و این ماده به عمده ترین فیبر تقویتی برای آلیاژهای سبک تبدیل شده است. آلومینیوم تقویت شده با سافیل بوسیله‌ی تویوتا به طور موفقیت آمیز مورد استفاده قرار گرفت. این شرکت از این کامپوزیت به جای سوپرآلیاژ مورد استفاده در نشیمنگاه سوپاپ در موتورهای دیزل استفاده نمود.
اولین فیبر پیوسته‌ی تولید شده بر پایه‌ی آلومینا در سال 1974 بوسیله‌ی 3M تولید شد. این شرکت این فیبر را تحت نام نکستل 312 (Nextel 312) به فروش رساند. این ماده دارای 62 % آلومینا به همراه اکسید بور و سیلیس می باشد.
این فیبر ضرورتاً دارای ساختار آمورف می باشد و استفاده از آن به زیر دمای 1000 محدود می شود. علت این مسئله فراریت بالای اکسید بور می باشد اما با این وجود، یکی از الیاف اساسی این شرکت بشمار می آید. در اواخر همین دهه، دوپونت اولین فیبر کریستالی پیوسته از 99.9% آلفا آلومینا را تولید کرد که آن را الیاف FP نامید. این الیاف از طریق تابیدن یک دوغاب از جنس ذرات آلومینا و نمک آلومینیوم در هوا تولید می شوند. فیبر ایجاد شده بوسیله‌ی این مرحله در دو مرحله خشک و پخت می گردد. انگیزه برای تولید این الیاف در واقع احتمال استحکام بخشی به میله های آلومینیومی در اتصال بود که در موتورهای تویوتا مورد استفاده قرار می گرفت. این الیاف دارای مدول بالای آلومینا هستند و این ویژگی با اندازه‌ی دانه‌ی نسبتاً بزرگ آنها (که در حدود 0.5 میکرون بود) و یک قطر 20 میکرونی همراه است و این بدین معناست که دستکاری و کار با آنها آسان نمی باشد. این الیاف دارای کرنش شکست تقریباً 3 % می باشند. الیاف FP به صورت تجاری تولید نشدند اما آنها را می توان به عنوان یک مدل برای سایر الیاف پلی کریستال در نظر گرفت. در یک تلاش به منظور بهبود قابلیت دستکاری، شرکت دوپونت یک فیبر تولید کرد که PRD-166 نامیده شد. این فیبر شامل 80 % وزنی آلومینا و 20 % وزنی زیرکونیاست. حضور فاز ثانویه به شکل دانه های 0.1 میکرونی موجب شد تا اندازه‌ی دانه‌ی مربوط به آلومینا به 0.3 میکرون، کاهش یابد. حضور زیرکونیای تتراگونال در آلومینای بالک موجب افزایش استحکام این ماده در دمای محیط می شود. این کار از طریق مکانیزم های استحکام بخشی و همچنین محدود کردن موبیلیته‌ی مرزدانه ها، لغزش و رشد آنها در دمای بالا انجام می شود. فاز زیرکونیا همچنین مدول یانک کل فیبر را کاهش می دهد. به هر حال، بهبود در خواص کششی به اندازه ای نبود که بتوان این الیاف را به صورت تجاری تولید کرد. در طی دهه‌ی 1980 و 1990، یک تعداد از شرکت ها در ژاپن و آمریکا الیاف اکسیدی را توسعه دادند که بر مشکلات موجود در زمینه‌ی فیبرهای تولید شده در شرکت دوپونت، فایق آمدند. شرکت شیمیایی سامیتومو یک فیبر پیوسته با نام Altex را توسعه داد که در آن 15 % سیلیس آمورف، موجب پایدار شدن دانه های آلومینا در فاز گاما شده اند. این بدین معناست که اندازه‌ی دانه‌ی در این مواد در حدود 25 نانومتر می باشد. فیبر Altex تنها مدول یانگی برابر با نصف مدول یانگ مربوط به الیاف آلفا آلومینای خالص و با دانسته‌ی بالا را داشت و بنابراین به سهولت بیشتری دستکاری و بافته می شود. شرکت معدن کاری میتسویی یک فیتر Altex تولید کرد که از لحاظ ترکیب شیمیایی و اندازه‌ی دانه، مشابهت زیادی با الیاف FP داشت. به هر حال این فیبر دارای قطری است که نصف قطر الیاف FP است. کاهش قطر موجب شده است تا میزان انعطاف پذیری این فیبرها 8 برابر شود و بدین صورت، این فیبر را بتوان به آسانی بافت. بعدها 3M فیبر نکستل 610 را با قطر مشابه با فیبر Almax تولید نمود اما اندازه‌ی دانه‌ی این الیاف در حدود 0.1 میکرون بود که این مسئله موجب افزایش دو برابری استحکام این فیبر شد.
در طی این دوره، 3M انواع مختلفی از الیاف اکسیدی را با ویژگی های کاربردی بالا تولید کرد. فرایند سل ژل مورد استفاده در تولید نکستل 312، اصلاح گردید و از آن در تولید فیبر نکستل 440 استفاده شد. ترکیب شیمیایی این فیبر متشکل از 3 مول آلومینا و 2 مول سیلیکا بود و مقادیر اکسید بور مورد استفاده در این ترکیب کاهش یافته بود تا بدین صورت پایداری حرارتی آن بالا رود. این فیبر به طور موفقیت آمیز برای تقویت مولایت مورد استفاده قرار گرفت. فیبیر نکستل 720 تولید شده بوسیله‌ی 3M از اگریگیت های مولایت ساخته شده است که این اگریگیت ها در داخل زمینه ای از دانه های آلفا آلومینا قرار داشتند. اگر چه دانه های هر فاز متشکل از اگریگیت های کوچک بودند که به طور مشابه با دانه های فاز دیگر در کنار هم قرار گرفته بودند و بدین صورت مشابه دانه هایص منفرد 0.5 میکرونی عمل می کردند، این ویژگی موجب می شد تا فیبر نکستل 720 دارای پایین ترین نرخ خزش در میان سایر اکسید ها باشد مخصوصاً در دماهای بالاتر از 1000. به هرحال، این فیبر به آلودگی های قلیایی حساس است. 3M همچنین فیبر نکستل 650 را تولید کرد که در واقع یادآور فیبر PRD-166 بود. علت این مسئله دارا بودن فاز زیرکونیا به عنوان فاز ثانویه در این فیبر می باشد.
علایق اولیه در تولید فیبرهای اکسیدی با قطر کوچک به عنوان رقیبی برای الیاف سیلیسیم کاربید (برای تقویت کامپوزیت های زمینه‌ی سرامیکی)، به طور قابل توجهی تأمین نگردید. اگر چه الیاف اکسیدی از مسئله‌ی اکسیداسیون رنج نمی برند، آنها به طور ذاتی در دماهای بالاتر از 1000، پایداری مکانیکی کمتری دارند. در حالی که پیوند های کووالانسی موجود در سیلیسیم کاربید در برابر خزش مقاومت می کند، پیوندهای یونی موجود در اکسید ها به سهولت حرکت می کند. پیچیدگی ساختار کریستال مربوط به برخی اکسیدها مانند مولایت، موجب پدید آمدن خاصیت ضد خزش خوبی می شود اما در نهایت، لغزش مرزدانه ها و همچنین حالت شبه پایدار برخی از سیستم های پیچیده تر بدین معناست که الیاف اکسیدی در اصل به استفاده های زیر 1200، محدود هستند (البته اگر بار تحمل کنند).
زدایش مرزدانه ها از طریق رشد فیلمان های تک کریستال از مذاب یا حرارت دهی سرامیک در داخل یک بوته و یا استفاده از لیزر برای تولید فیلمان های تک کریستال در دهه‌ی 1960 مورد بررسی قرار گرفت. این روش از طریق تماس یک دانه‌ی جوانه زای تک کریستال بر روی سطح سرامیک مذاب و کشش آهسته‌ی آن در جهت مخالف سطح انجام می شود. یک چنین الیافی بوسیله‌ی آزمایشگاه های تیکو (Tyco) مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت و بوسیله‌ی سافیکون (Saphikon) در آمریکا به صورت تجاری تولید گردید. این نشان داده شده است که این الیاف آلفا آلومینایی که در آنها محور C کریستال موازی با محور فیبر می باشد، می توانند تا دمای 1600 در برابر خزش مقاومت کنند. سافیکون الیافی را نیز تولید نمود که ترکیبی از تک کریستال های آلفا آلومینا و YAG آلومینا بود. به هر حال، قطر بزرگ این الیاف (در حدود 100 میکرون) و هزینه های بالای مربوط به ساخت این الیاف موجب شد تا این الیاف تنها در سطح آزمایشگاهی تولید گردد. یک فرایند بسیار ارزان تر برای تولید این الیاف در روسیه ابداع شد. این روش شامل نفوذ اکسید مذاب در طول کانال هایی است که بوسیله‌ی ساختارهای ساندویچی از جنس سیم های مولیبدن تولید شده بودند. این ساختارهای ساندویچی در میان صفحاتی از جنس مولیبدن قرار داشتند. وقتی فیلمان ها تشکیل می شوند، مولیبدن از طریق اچ کردن از آنها جدا می شود. الیافی که به این روش تولید می شوند، ضرورتاً دارای قطر بزرگی بودند و سطح مقطع مدوری ندارند اما می توان نشان داد که برخی از این نوع از الیاف را می توان به صورت تجاری تولید کرد.
این مشاهده شده است که قطرهای بیش از 20 میکرون بسیار بزرگ بوده و به سهولت به ساختارها تبدیل می شود اما در آینده، الیاف بسیار نازکی ممکن است تولید شود که ابعاد آنها در حد نانومتر می باشد. این مسئله نیازمند ابداع روش های خاص می باشد. از دهه‌ی 1950 به بعد، این فهمیده شد که فیلمان های تک کریستال از جنس مواد اکسیدی و سایر مواد که دارای ابعادی در حد میکرون هستند،را می توان رشد داد. این فیلمان ها که ویسکر نامیده می شوند، دارای استحکام بالایی هستند که علت این مسئله فقدان وجود عیوب است. در واقع وجود عیوب موجب تضعیف خواص مکانیکی می شود. ویسکرها دارای قطری در گستره‌ی 0.5 تا 1.5 میکرون هستند و طول آنها نیز می تواند در گستره 10 ها میکرون تا سانتیمتر باشد. نسبت طول به قطر بالا موجب شده است تا این مواد از لحاظ تئوری در زمینه‌ی تقویت مواد کامپوزیتی مورد علاقه باشند اما مشکل استفاده از آنها در واقع سمیت و دستکاری آسان آنها می باشد. یک تکنولوژی که هنوز در سطح آزمایشگاهی می باشد، استفاده از پیش ماده های سل ژلی با قابلیت استفاده در الکتروریسندگی می باشند. این مواد ابتدا ریسیده می شوند و سپس تحت عملیات پیرولیز قرار می گیرند. بعد از پیرولیز این الیاف معمولاً نازک تر می شوند و الیافی اکسیدی نانومتری را تولید می کنند. اطلاعات اندکی در مورد خواص مورد انتظار این الیاف وجود دارد.

فرآوری

ماده‌ی اساسی برای تولید شیشه، ماسه یا سیلیس می باشد. این ماده دارای نقطه‌ی ذوبی در حدود ℃1750 می باشد. این دما به حدی بالاست که امکان اکسترود کردن آن از طریق رشته سازها وجود ندارد. به هر حال، ترکیب سیلیس با سایر عناصر موجب کاهش نقطه‌ی ذوب شیشه می شود. الیاف شیشه بوسیله‌ی اکسترود شیشه‌ی مذاب تولید می شوند. این کار در دمایی در حدود 1300 انجام می شود. این کار از طریق رشته سازها انجام می شود که از آلیاژ پلاتین- رودیوم تولید می شوند. قطر سوراخ های این رشته سازها در حد یک یا دو میلیمتر است و فیلمان های تولید شده از این رشته سازها معمولاً دارای قطری بین 5 تا 15 میکرون می باشند. رشته سازها معمولاً شامل چند صد سوراخ می باشند به نحوی که با استفاده از آنها معمولاً یک رشته از الیاف شیشه تشکیل می شود.
چندین نوع شیشه وجود دارد که با استفاده از این روش به فیبر تبدیل می شوند اما تمام آنها بر پایه‌ی سیلیس می باشند. این سیلیس با عناصر مخلتف ترکیب می شوند و شیشه های خاص ایجاد می کنند. ترکیب شیمیایی انواع الیاف شیشه در جدول 1 آورده شده است. شیشه‌ی A یک شیشه‌ی سودالایم یا قلیایی است و معمولاً از آن در ساخت بطری استفاده می شود نه فیبر. متداول ترین شیشه‌ی مورد استفاده برای تقویت این کامپوزیت ها، شیشه‌ی نوع E می باشد. الیاف شیشه ای که دارای خواص مکانیکی فوق العاده ای هستند، شیشه های نوع S و R نامیده می شوند. این شیشه ها شامل مقادیر بالاتری آلومینا هستند. به هر حال، مقادیر بالاتر جامدهای دیرگداز مانند آلومینا و سیلیس موجب می شود تا حصول یک مذاب هموژن را با مشکل مواجه کنند و این مسئله موجب افزایش هزینه های تولید محصول نهایی می شود. شیشه‌ی نوع C برای محیط های اسیدی مورد استفاده قرار می گیرد و شیشه‌ی نوع Z برای محیط های قلیایی مناسب هستند. شیشه‌ی نوع D نیز دارای ثابت دی الکتریک پایینی است. دمای شیشه‌ی مذاب به نحوی تعیین می شود که ویسکوزیته درحدود 500 P باشد. این ویسکوزیته مناسب می باشد و در واقع دمایی که در این حالت ویسکوزیته مناسب است معمولاً 100 درجه بالاتر از دمای لیکوییدوس است. این دما برای شیشه‌ی نوع E در حدود ℃ 1100 است. با در نظر گرفتن این دما، این اطمینان حاصل می شود که هر تغییر اندک در دمای غلاف های رشته ساز موجب نمی شود تا سوراخ های رشته ساز مسدود گردد. استفاده از دماهای پایین تر موجب می شود تا ریسک شکسته شدن الیاف کاهش یابد و به هر حال، یک ویسکوزیته‌ی پایین تر می تواند ناپایداری های موجود در جریان شیشه را کاهش دهد. هزینه های مربوط به تولید الیاف شیشه به خلوص ماده‌ی اولیه وابسته است و باید میزان آهن موجود بسیار بالا نباشد. همچنین باید از مواد اولیه‌ی گران قیمتی استفاده کرد که در آنها از اکسید بور و اکسید سدیم استفاده شده است. مقادیر نمونه وار پارامترهای مربوط به ریسندگی الیاف شیشه در جدول 2 آورده شده است.
کشش الیاف در سرعت بالا انجام می شود و وقتی شیشه از رشته ساز خارج می شود، بوسیله‌ی اسپری کردن آب خنک سازی می شود به نحوی که می توان آن را بر روی یک ماسوره جمع آوری کرد. این کار در دمای ℃ 200 و در زمانی بین 0.1 تا 0.3 ثانیه انجام می شود. یگ ساختار اتمی باز از سرد کردن سریع این الیاف حاصل می شود و ساختار الیاف شیشه ای به صورت زجاجی خواهد بود. همچنین هیچ حالت کریستالی شدن نیز رخ نمی دهد. علارغم این نرخ سریع سرد کردن، به نظر می رسد که هیچ تنش باقیمانده ای در داخل الیاف بوجود نیاید و ساختار ایزوتروپ می باشد. الیاف شیشه ای که تولید می شوند، دارای دانسیته ای هستند که اندکی پایین تر از دانسیته‌ی شیشه‌ی بالک با ترکیب مشابه است. این تفاوت تقریباً 0.04 g/cc می باشد. سرعت کشش بالاتر مورد استفاده موجب می شود تا دانسیته‌ی پایین تری را برای الیاف شیشه ایجاد کند. حرارت دهی الیاف شیشه در دمایی در حدود ℃ 250 موجب می شود تا دانسیته‌ی آن افزایش یابد.
استحکام الیاف شیشه به اندازه‌ی نقص های موجود در سطح این شیشه ها وابسته است و به دلیل اینکه الیاف بواسطه‌ی سایش به راحتی آسیب می بینند، معمولاً این الیاف با استفاده از چسب، آهار زنی می شوند. هدف از اعمال این پوشش هم محافظت از الیاف و هم اتصال فیلمان های به همدیگر می باشد. این چسب در نهایت از بین می رود و یا بواسطه‌ی چسب های موجود در کامپوزیت جذب می شود. این چسب همچنین ممکن است ازز نوعی باشد که دارای عملکرد چندگانه ای باشد و به عنوان عامل مزدوج کننده، عامل روان ساز و عامل جلوگیری کننده از ایجاد بار سحطی، نیز مورد استفاده قرار گیرد.
الیاف شیشه‌ی پیوسته ممکن است بافته شوند (مشابه نخ های معمولی)، به صورت ساختارهای نمدی شکل در آیند، به عنوان فیلمان های پیچیده یا بریده شده و ... مورد استفاده قرار گیرند. در مورد آخر، الیاف به طول هایی بزرگتر از 5 سانتیمتر بریده می شوند و به صورت ساختارهای نمدی در می آیند. این الیاف ممکن است به اندازه های چند میلی متری بریده شوند و با مخلوط شدن با رزین در قالب های با اشکال مختلف تزریق شوند.

الیاف اکسیدی غیر پیوسته

الیاف آلومینوسیلیکاتی ریسیده شده از حالت مذاب

سرویس مخفف های شیمیایی این مواد را تحت شماره‌ی CAS 142844-00-6 به عنوان مواد آلومینوسیلیکاتی دیرگداز و فیبری شکل، تعریف کرده است. در واقع این الیاف، الیاف مصنوعی و آمورفی هستند که از ذوب، دمش و یا ریسندگی کائولن کلسینه و یا یک ترکیب از آلومینا و سیلیس به همراه اکسیدهایی مانند زیرکونیا، اکسید آهن، اکسید منیزیم، اکسید کلسیم و مواد قلیایی می باشد.
این الیاف آلومینوسیلیکاتی بوسیله‌ی یک فرایند ریسندگی از حالت مذاب تولید می شوند که مواد اولیه ذوب می شود. این ذوب شدن در دمایی در حدود 2000 و با عبور یک جریان الکتریکی از میان مواد اولیه، انجام می شود. سرامیک مذاب در داخل یک جریان از هوای فشرده وارد می شوند و با این جریان حرکت می کند. این رویه‌ی موجب پدید آمدن کشش بر روی فیبر می شود. سرامیک مذاب باید ویسکوز باشد در حالی که کشش سطحی آنها باید پایین باشد تا بدین صورت، رشته ها کشیده شوند و به صورت فیبر در آیند. البته یک کسر قابل توجه از سرامیک کشیده نمی شود و به صورت شات باقی می ماند. جریان آشفته موجب شکسته شدن فیلمان هایی می شود. این مسئله در طول هایی در گستره‌ی 2.5 تا 3.5 میکرون ایجاد می شود. نیاز برای کشش سطحی پایین موجب محدود شدن نسبت آلومینا به سیلیس به یک حد بالایی (بالاتر از 60 به 40) می شود و آلومینای خالص در صورتی که با این تکنیک شکل دهی شود، کشیده نخواهد شد.
به طور معادل، سرامیک های مذاب می توانند به سرعت بر روی یک صفحه‌ی چرخنده یا یک سری بخش دیسکی شکل تزریق گردد. با این رویه الیاف کوتاهی بواسطه‌ی نیروی گریز از مرکز تشکیل می شوند. این فرایند آخر مشابه فرایندی است که در طی WWI بوسیله‌ی آلمان مورد استفاده قرار گرفت و بوسیله‌ی آن، الیاف کوتاه شیشه، جایگزین آزبست شد. این روش الیاف بلندتری تولید می کرد که دارای قطری بزرگتر (3 تا 5 میکرون) بود (در مقایسه با فرایند اول). هر دو روش الیافی تولید می کند که تغییرات زیادی در قطر داشتند. قطر این الیاف در گستره‌ی 1 تا 8 میکرون و طول آنها تا چند سانتیمتر نیز می رسد. این الیاف دارای کسر قابل توجهی بخش های شات غیر فیبری این الیاف در گستره‌ی 0.4-0.8 m^2/g می باشد.
بخش های شات مناسب نیستند و استحکام پایینی دارند. همچنین خواص عایق کاری این بخش ها نیز مناسب نیست. این بخش ها دارای شکل غیر منظم هستند و به طور قابل توجهی از الیاف معمولی رشد داده شده، بزرگتر هستند. مقایسه‌ی ابعاد این بخش ها را می توان از ده ها میکرون به چند صد میکرون بیان کرد. بخش های شات می تواند با استفاده از مش 212 میکرون، تا میزان 25 % کاهش یابد.
گستره‌ی ترکیب شیمیایی مربوط به الیاف آلومینوسیلیکات در گستره‌ی 45- 60% وزنی آلومینا به همراه می باشد که علاوه بر این مواد برخی مواد اندک مانند ، ، CaO و سایر اکسیدها نیزدر این ترکیب وجود دارد. حد ترکیب شیمیایی در واقع مقاومت این مواد به زجاجی شدن می باشد برای مثال، جوانه زنی و رشد مولایت که موجب کاهش قابل توجهی در استحکام می شود. استحکام در دمای با افزایش میزان آلومینا، افزایش می یابد به نحوی که برخی ترکیبات دارای 52 % وزنی آلومیناست. این نوع الیاف در عایق کاری تا دمای 1250 مورد استفاده قرار می گیرند. بالاترین سطح آلومینا اجازه‌ی تولید پتوهای عایقی را می دهد که توانایی تحمل حرارتی تا دمای 1400 را دارند. افزودن مقادیر اندکی موجب بهبود مقاومت دمایی این عایق ها می شود.
این الیاف آلومینوسیلیکاتی دمیده شده از مذاب به چندین شکل و بوسیله‌ی شرکت های تولیدکننده‌ی مختلف مانند شرکت سرامیک های گرمایی مرگان و شرکت یونفراکس، تولید می شوند. این شرکت ها می توانند یک مجموعه از الیاف را تولید کنند که به آن الیاف بالک گفته می شود. از این محصولات به عنوان پرکننده مورد استفاده قرار می گیرد. این پرکننده ها در واقع پتوهایی هستند که می توان با استفاده از سوزن به نمدها متصل شوند. این الیاف می توانند هم به صورت نمدهای لایه ای و هم به صورت ساختارهای کاغذ شکل مورد استفاده قرار گیرند. این قطعات با استفاده از فرایند خلأ مرطوب تولید می شوند. برای اتصال این الیاف از بایندرهای آلی استفاده می شود و این محصولات به طور نمونه وار در کوره های الکتریکی، مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع در این کوره ها، پتوهای تولیدی از این الیاف در کنار هم قرار داده می شوند و بلوک ساخته می شود. اندازه‌ی این بلوک ها معمولاً 300 در 300 در 100 میلی متر هستند که از روی هم قرارگیری 12 لایه‌ی با ابعاد 300 در 300 در 25 میلی متر تولید می شوند. این الیاف می توانند همچنین با بایندر مخلوط شوند و محصولاتی را تشکیل دهند که می توان آنها را قالب گیری کرد و یا به عنوان سیمان دیرگداز تقویت شده، مورد استفاده قرار داد.

/ج