יתרונות סיבי זכוכית בציוד כימי מבוסס גרפיט

גרפיט נמצא בשימוש נרחב בייצור ציוד כימי בשל עמידותו המעולה בפני קורוזיה, מוליכות חשמלית ויציבות תרמית. עם זאת, גרפיט מציג תכונות מכניות חלשות יחסית, במיוחד בתנאי פגיעה ורעידות.סיבי זכוכית, כחומר מרוכב בעל ביצועים גבוהים, מציע יתרונות משמעותיים כאשר הוא מיושמים על ציוד כימי מבוסס גרפיט בשל עמידותו בחום, עמידותו בפני קורוזיה ותכונותיו המכניות המעולות. יתרונות ספציפיים כוללים:

(1) ביצועים מכניים משופרים

חוזק המתיחה של סיבי זכוכית יכול להגיע ל-3,450 מגה פסקל, הרבה יותר מזה של גרפיט, שנע בדרך כלל בין 10 ל-20 מגה פסקל. על ידי שילוב סיבי זכוכית בחומרי גרפיט, ניתן לשפר משמעותית את הביצועים המכניים הכוללים של הציוד, כולל עמידות בפני פגיעות ורעידות.

(2) עמידות בפני קורוזיה

סיבי זכוכית מפגינים עמידות מצוינת לרוב החומצות, הבסיסים והממסים. בעוד שגרפיט עצמו עמיד מאוד בפני קורוזיה,סיבי זכוכיתעשוי להציע ביצועים מעולים בסביבות כימיות קיצוניות, כגון תנאי טמפרטורה ולחץ גבוהים, אטמוספרות מחמצנות או סביבות חומצה הידרופלואורית.

(3) תכונות תרמיות משופרות

לסיבי זכוכית מקדם התפשטות תרמית (CTE) נמוך במיוחד של כ-5.0×10⁻⁶/°C, מה שמבטיח יציבות ממדית תחת עומס תרמי. בנוסף, נקודת ההיתוך הגבוהה שלו (1,400–1,600°C) מעניקה עמידות יוצאת דופן לטמפרטורות גבוהות. מאפיינים אלה מאפשרים לציוד גרפיט מחוזק בסיבי זכוכית לשמור על שלמות מבנית ופונקציונליות בסביבות חום גבוה עם עיוות מינימלי.

(4) יתרונות משקל

עם צפיפות של כ-2.5 גרם/סמ"ק, סיבי זכוכית כבדים מעט יותר מגרפיט (2.1-2.3 גרם/סמ"ק) אך קלים משמעותית מחומרים מתכתיים כמו פלדה או אלומיניום. שילוב סיבי זכוכית בציוד גרפיט משפר את הביצועים מבלי להגדיל באופן משמעותי את המשקל, תוך שמירה על אופיו הקל והנייד של הציוד.

(5) יעילות עלויות

בהשוואה לחומרים מרוכבים אחרים בעלי ביצועים גבוהים (למשל, סיבי פחמן), סיבי זכוכית הם חסכוניים יותר, מה שהופך אותם ליתרון עבור יישומים תעשייתיים בקנה מידה גדול:

עלויות חומרי גלם:סיבי זכוכיתמשתמש בעיקר בזכוכית זולה, בעוד שסיבי פחמן מסתמכים על אקרילוניטריל יקר.

עלויות ייצור: שני החומרים דורשים עיבוד בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה, אך ייצור סיבי פחמן כרוך בשלבים מורכבים נוספים (למשל, פילמור, ייצוב חמצון, קרבוניזציה), מה שמגדיל את העלויות.

מיחזור וסילוק: קשה למחזר סיבי פחמן ומהווים סיכונים סביבתיים אם מטפלים בהם בצורה לא נכונה, מה שמוביל לעלויות סילוק גבוהות יותר. לעומת זאת, סיבי זכוכית קלים יותר לניהול וידידותיים יותר לסביבה בתרחישי סוף החיים.