خلاصه مطالعات امکان‌سنجی (طرح توجیهی) تولید الیاف شیشه

 مقدمه

 امروزه روش‌های نوین مقاوم سازی مثل مقاوم سازی با استفاده از FRP (Fiber Reinforcement Polymer) و استفاده از میراگرها کم کم در حال جایگزین شدن به جای روش‌های سنتی و متداول مقاوم سازی هستند. سیستم‌‌ مقاوم سازی با FRP، یکی از روش‌های نوین مقاوم سازی ساختمان، تقویت سازه‌ها و پوشش محافظتی در صنایع مختلف می‌باشد. از مزایای مهم مقاوم سازی با FRP می‌توان به مقاومت کششی بسیار بالا و وزن بسیار کم اشاره کرد. FRP  یا پلیمر تقویت شده با فیبر که امروزه کاربرد زیادی در ترمیم، تقویت و مقاوم سازی ساختمان‌ها و سازه‌های بتنی و فلزی و نیز صنعت کامپوزیت دارند، از دو جزء اساسی تشکیل می‌شوند؛ فایبر (الیاف) و ماتریس (رزین).
از ویژگی‌های اصلی کامپوزیت‌های پلیمری می‌توان مقاومت مناسب در برابر خوردگی، سادگی اجرا در محل نصب و سبکی آنها را برشمرد. عامل دیگر در گسترش کاربری مصالح FRP کاهش قیمت این مصالح می‌باشد. شاید یک دهه قبل استفاده از کامپوزیت‌های FRP روشی لوکس و گران قیمت به نظر می‌رسید ولی اکنون قیمت این مصالح به مراتب تنزل نموده است و مقاوم سازی با FRP علاوه بر همه ی فوایدی که دارد اقتصاد پروژه را نیز بهینه می‌کند. در گذشته‌ای نه چندان دور مدارک فنی بسیار محدودی در این رابطه وجود داشت، لیکن امروزه تعداد قابل توجهی از مقالات علمی نشریات و کنفرانس های مربوط به بحث کاربرد این مصالح در مقاوم سازی اختصاص دارد. این رشد فزاینده شاهد رویکرد و اهمیت این فناوری نو می‌باشد که به دنبال گسترش نیاز و توجه به تقویت با استفاده از مصالح کامپوزیت و به منظور کاربردی نمودن دانش فنی، روش‌های طراحی نیز تدوین گردیدند تا در بخش حرفه مورد استفاده قرار گیرند. 
الیاف شیشه طی سالیان متمادی به خاطر نسبت استحکام به وزن بالا، سفتی زیاد، مقاومت در برابر خوردگی، انعطاف پذیری در طراحی و مزایای دیگر، به طور گسترده در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار گرفته‌اند. الیاف شیشه، موارد استفاده‌ی فراوانی از جمله در ساخت بدنه خودروها و قایق های تندرو و مسابقه‌ای، کلاه ایمنی موتورسواران، عایق کاری ساختمان‌ها و کوره‌ها و یخچال‌ها دارند.
ساختمان و اندازه الیاف شیشه بسیار متغیر است. کوچکترین آنها بوسیله چشم غیر مسلح دیده نمی‌شود و بسیار ریز هستند.الیاف شیشه از پرکاربردترین و به صرفه‌ترین الیاف در صنعت کامپوزیت‌های FRP می‌باشند. از ‌الیاف شیشه جهت ساخت کامپوزیت‌های شیشه استفاده می‌گردد که در مقاوم سازی ساختمان‌ها با GFRP، صنایع خودرو، صنایع کشتی‌سازی، ساخت لوله‌های GPR، تجهیز لوازم ورزشی، عایق کاری ساختمان‌ها و کوره‌ها و یخچال‌ها و … مصارف فراوانی دارند. فیبرهای شیشه مقاومت کششی بسیار بالایی دارند و مناسب فضاهایی هستند که در آن‌ها احتمال خوردگی زیاد وجود دارد. 
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.
در ادامه خلاصه‌‌ای از مطالعات امکان‌سنجی (طرح توجیهی) تولید الیاف شیشه ارائه شده است.

معرفی محصول 

 الیاف شیشه الیاف ظریف و خمش پذیری هستند که از شیشه ساخته می‌شوند. الیاف‌های شیشه با قطر ثابت حدود ۵ تا ۲۵ میکرون و طول نامحدود تولید می‌شوند. این الیاف در محصولات پلاستیکی به عنوان عامل تقویت کننده بکار می‌رود. پرکاربرد ترین مصرف الیاف‌های شیشه در بالا بردن مقاومت کششی و تقویت کامپوزیت‌های مقاوم سازی ساختمانی و عمرانی است. الیاف شیشه به صورت شاخه‌های ۶ و ۱۲ متری عرضه می‌گردد و 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 شیشه‌ای آهارزنی به الیاف اعمال می گردد. این روش از الیاف حین حمل‌و‌نقل محافظت می‌کند و الیاف تکی را در کنار هم نگه می دارد. در نتیجه استحکام کششی الیاف شیشه‌ای وابسته به طول آن‌ها می‌باشد. رطوبت اثرات زیان آوری بر استحکام الیاف شیشه‌ای دارد. انواع الیاف‌های شیشه‌ای را می‌توان به صورت Glass (A، D، E، ECR، AR، R، S-2) نام برد. الیاف‌های شیشه به دلیل دارا بودن الاستیسیته‌ی عالی، دانسیته‌ی پایین، مقاومت در برابر شوک‌های ناگهانی، قیمت پایین و عایق الکتریکی در صنایع عایق کاری، صنایع ورزشی، صنایع هوافضا، خودروسازی، نیروگاه‌های بادی و عایق الکتریکی و صوتی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای ثابت نگه داشتن الیاف در کنار هم می‌توان از بایندر (binder) استفاده کرد. انتخاب بایندر با توجه به کاربرد مواد صورت می‌گیرد و دوام یک قطعه کامپوزیتی متاثر از نوع بایندر است.
 الیاف شیشه‌ای با پشم شیشه تفاوت‌هایی دارد.
قطر تارها در الیاف پشم شیشه غیر یکنواخت و طول آن محدود است اما الیاف‌های شیشه با قطر ثابت حدود ۵ تا ۲۵ میکرون و طول نامحدود تولید می‌شوند. مصرف الیاف‌های شیشه در بالا بردن مقاومت کششی و تقویت کامپوزیت‌های مقاوم سازی ساختمانی است و نیز به عنوان عایق حرارتی رواج دارد اما مصرف پشم شیشه تنها در زمینه‌ی عایق حرارتی است.
شیشه به خودی خود، ماده‌ای شکننده می‌باشد، اما وقتی که به شکل الیاف در می آید و در اندازه‌های بسیار ریز تابیده می‌شود دارای مقاومت کششی بسیار بالایی می‌گردد که این امر با توجه به قطر بسیار اندک الیاف، امری منحصربه فرد است. الیاف شیشه مشهورترین تقویت کننده مورد استفاده در صنعت کامپوزیت می‌باشد و انواع مختلفی از آن بصورت تجاری وجود دارند.

 معرفی کد آیسیک و کد تعرفه گمرکی محصول

کد آیسیک محصول  2610412315 (و کد 8 رقمی 26101311) از گروه ساخت سایر محصولات کانی غیرفلزی (26) و زیر گروه‌های ساخت شیشه و محصولات شیشه‌ای (2610) و پشم شیشه، الیاف شیشه و محصولات بی‌بافت از الیاف شیشه (2610312314) می‌باشد.
الیاف شیشه تحت زیرتعرفه 7019، مقررات گمرکی ایران با عنوان " الياف شيشه (از جمله پشم شيشه) و اشيای ساخته شده از اين مواد (مثلاً، نخ، پارچه تار و پودباف)"، صادر و وارد می­‌شود. شرایط ورود کد 7019، داشتن اجازه از وزارت بازرگانی و وزرات صنعت، معدن و تجارت، 5 درصد حقوق ورودی در سال 1399 (حقوق گمرکی 4% و سود بازرگانی 1%) می‌­باشد.

 واحدهای تولید کننده محصول

 این محصولات تا انتهای سال 1398 دارای 11 واحد فعال بوده است. استان‌ قزوین و خراسان شمالی دارای بیشترین واحد تولیدکننده این محصول می‌باشد. برای مشاهده جزئیات دقیق واحدهای فعال و واحدهای در حال احداث تولید محصول بر روی لینک زیر کلیک کنید.

* مشاهده واحدهای فعال و واحدهای در حال احداث محصول
همچنین با کلیک بر روی کدهای تعرفه زیر میزان صادرات و واردات صورت گرفته با آن کد، کشورهای وارد کننده، صادر کننده و... قابل مشاهده است.
* مشاهده واردات و صادرات محصول با کد تعرفه 70191100 
* مشاهده واردات و صادرات محصول با کد تعرفه 70191200
* مشاهده واردات و صادرات محصول با کد تعرفه 70191910
* مشاهده واردات و صادرات محصول با کد تعرفه 70191990

 کاربردهای محصول

 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 ستون‌ها و دیوارها را به مقدار قابل توجهی افزایش می‌دهند. این الیاف عمر سازه را بالاتر می‌برد و در هنگام تغییر کاربری سازه یا افزایش بارهای وارده بر آن می‌تواند سازه را به میزان قابل توجهی مقاوم سازی نماید. همین طور یکی از مصالحی که می‌تواند جایگزین فولاد در بتن‌های مسلح گردد، الیاف شیشه می‌باشد. مسلح کردن بتن با الیاف شیشه به جای میلگرد سبب کاهش وزن بتن شده و آسیب‌های ناشی ازخوردگی و فرسایش فولاد را به طور کامل حذف می‌نماید.
از دیگر کاربردهای الیاف شیشه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
-استفاده در کامپوزیت‌های ساختمانی برای مقاوم سازی
-برای مصارف الکتریکی
-بدنه هواپیما
-تهیه‌ی خمیر قالب گیری
-پارچه‌های ضد آتش

  بازار محصول

 به دلیل رشد صنعتی در سطح کشور و اهمیت مزایای اقتصادی صرفه‌جویی در انرژی که از اهداف سیاست‌های دولت می‌باشد، وجود چنین صنعتی علاوه بر اشتغال‌زایی برای نیروی جوان و استفاده از منابع طبیعی کشور، از خروج ارز نیز جلوگیری می‌کند. همچنین باید اشاره کرد که حدود 90 درصد از مواد اولیه این صنعت در داخل کشور موجود می‌باشد و نیازی به واردات مواد اولیه اصلی وجود ندارد. با توجه به وجود منابع مواد اولیه این کالا در کشور و همچنین در اختیار داشتن نیروی انسانی کافی شرایط مناسب جهت تولید صادراتی این محصول وجود دارد. با توجه به اشاعه فرهنگ صحیح مصرف‌کنندگان و صرفه‌جویی انرژی در کشور خصوصاً در ساخت بناها و ساختمان‌ها، حتی ساختمان‌های مسکونی، نیاز به چنین کارخانجاتی شدیداً احساس می‌شود.

  روش تولید

کلیه روش‌های تولید الیاف شیشه از نظر اصول یکسان می‌باشد، در تمامی آنها باید شیشه مذاب تهیه شده (می‌توان از شیشه خرده یا مواد اولیه شیشه استفاده کرد) سپس از سوراخ‌های ریزی که دارای ابعاد میکرونی هستند عبور داده می‌شود.
خروج شیشه مذاب از این سوراخ‌ها (عملیات الیاف‌سازی) ممکن است توسط یک عمل مکانیکی صورت گیرد و یا اینکه توسط دمیدن هوا یا بخار آب انجام شود.
روش Super Tel عنوان با‌صرفه‌ترین روش تولید الیاف شیشه به عنوان فرآیند منتخب در این طرح انتخاب شده است. در این روش که اختلاف اندکی با هم دارند یک مشعل احتراق در هنگام الیاف‌سازی باعث می‌شود که الیاف بلندتری را در زمان تولید ایجاد نماید. این روش‌ها در سال‌های گذشته پیشرفت‌های بسیاری داشته‌اند ولی اصول آن‌ها به صورت زیر می‌باشد.
مواد اولیه در کوره ذوب شده و به ماشین الیاف‌سازی منتقل می‌شود و در آنجا یک اسپینر پلاتینی وجود دارد که با سرعت زیاد در حال چرخش است. در اطراف جداره‌های این دیسک چرخان سوراخ‌های متعدد ریزی وجود دارد که خروج الیاف شیشه را به صورت مذاب امکان‌پذیر می‌سازد، پس از خروج این الیاف مذاب جریانی از هوا آنها را خنک کرده و مانع به ‌هم چسبیدن مجدد آن‌ها می‌شود. این الیاف در روی یک تسمه نقاله‌ای که به نام زنجیر فرمینگ شناخته می‌شود، جمع‌آوری می‌گردد. این زنجیر در حال چرخش بوده و پایین آن تحت مکش می‌باشد.
این مکش باعث می‌شود تا الیاف در محیط پراکنده نشده و به صورت به هم پیوسته خارج شوند.

 سرمایه گذاری طرح

زمین مورد نیاز برای تولید 15000 تن الیاف شیشه 5000 مترمربع می‌باشد.

  هزینه های تولید طرح

هزینه‌های تولید بر اساس پيش‌بيني توليد در ۱۰۰ درصد ظرفيت اسمی محاسبه می‌گردد و براي سال‌هاي قبل از دستيابي به ۱۰۰% ظرفيت با توجه به ميزان توليد و هزينه‌هاي ثابت و متغير، تعديلات لازم اعمال می‌گردد. كل هزينه‌هاي توليد اين طرح كه شامل هزينه‌هاي عملياتي و غيرعملياتي توليد می‌باشد و معادل 1,766,511 ميليون ريال می‌باشد.

  شاخص اقتصادی طرح

شاخص‌های اقتصادی طرح تولید الیاف شیشه توسط نرم افزار کامفار محاسبه شده‌اند و به شرح زیر است.