معرفی كامپوزیت‌ها و نانو کامپوزیت‌ها و کاربردها

[mim-shimi 25,686]

در این پست مقالات مختلف مربوط به کامپوزیت‌ها قرار داده شده است:

تا پست اخر مطالب و مقالات ارائه شده به ترتیب عبارتند از: (در صورت اضافه شدن مطلب بعد از آخرین پست عناوین به لیست اضافه می‌شود)

 

- كامپوزیت ها در صنایع نظامی

-ساخت كامپوزیت های ایمن در برابر آتش از روش rtm

 

-كاربرد كامپوزیت در صنعت برق

 

-تنش های باقی مانده در کامپوزیت پلیمری

روش لایه گذاری دستی در تولید کامپوزیت

 

 

-کاربرد کامپوزیت در آسفالت

 

-چشم انداز كامپوزیت های چوب پلاستیك

 

-كامپوزیتهای گرمانرم

 

-چوب ها هم كامپوزیتی میشوند

 

-دريلهاي كامپوزيتي

 

-کامپوزیت

 

-کاربرد نانو کامپوزیت پلیمری

 

-کاربرد کامپوزیت در صنعت برق و الكترونيك

 

-كاربرد كامپوزیت ها در صنعت خودرو سازی

 

-نانوکامپوزيت هاي پليمري

 

-كامپوزیت های چوپ پلاستیك

 

-الیاف کربن و کامپوزیت آنها

 

-اثر تنش هاي پس ماند گرمايي ناشي از پخت بر تغيير شکل چند لايه اي هاي کامپوزيتي تخت و استوانه اي

 

-نانو کامپوزيت ها، تحولی بزرگ در مقياس کوچک

 

-سنتز و تعیین مشخصات لاتکس نانوکامپوزیت پلی(‌استیرن- کو- بوتیل‌آکریلات)- خاک رس به روش پلیمرشدن رادیک

 

-بررسی اثر کیتوسان و نانوهیدروکسی آپاتیت بر خواص فیزیکی و شیمیایی ریزگوی های نانوکامپوزیتی بر پایه ژل

 

-بررسی اثر کیسه خلاء تنها و سامانه پخت اتوکلاو بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های فنولی

 

شبیه‌سازی فرایند ساخت پولتروژن کامپوزیت شیشه- پلی‌استر

 

 

-اثر شرایط اختلاط بر خواص فیزیکی و مکانیکی آمیزه‫های نانوکامپوزیتی بر پایه‫ NBR/PVC/Nanoclay

 

-مطالعه خواص و عملکرد عایق کامپوزیتی بر پایه رزین اپوکسی- الیاف پنبه

 

بررسی اثر وجود افزودنی پلیمری بر شکل شناسی و کارایی لایه های غشای نانو***** کامپوزیتی بر پایه پلی ات

 

 

 

-بررسی اثر نوع سازگارکننده بر خواص نانوکامپوزیت پایه الاستومر sbr - نانورس اصلاح شده

 

-آیا کامپوزیت گزینه مناسبی برای صنعت خودروسازی کشور است؟

 

-سازگار كردن ذرات رس و ماتريس پلي‌پروپيلن براي توليد نانوکامپوزيت پلي پروپيلن

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

كامپوزیت ها در صنایع نظامی

 

رویدادهای 11 سپتامبر 2001، توجه جهانیان را به شكل كاملاً جدیدی به مسئلۀ امنیت معطوف كرده و مایۀ نگرانی های شدیدی در سطح بین المللی شده است. مسائل امنیتی در گذشته و حال متفاوت هستند. هنگام جنگ سرد (دهه های 50 و 60 میلادی) نگرانی اصلی جهان، بمب ها و موشك های هسته ای بود. در جنگ جهانی دوم، خرابكاری موضوعی نگران كننده در آمریكا بود و این بسیار شبیه نگرانی های امروزی است.

آنچه به نظر متفاوت می آید این است كه امروزه مسئلۀ امنیت بسیار شخصی ترشده است و جالب است كه بسیاری از كاربردهای كامپوزیت ها در اسلحه ها و محافظ ها نیز شخصی و فوری است.

برخی از این كاربردها عبارتند از:

 

 

 

 

اسلحه های شخصی

به كارگیری كامپوزیت ها در تسلیحات نظامی روند رو به رشدی داشته است و در این بین تفنگ های تمام كامپوزیتی به تعداد محدودی ساخته می شوند ولی كامپوزیتی كردن بخشی از اسلحه معمول تر است. برای مثال ضخامت لوله فولادی تفنگ را كاهش می دهند و روی آن یك پوشش كامپوزیتی می پیچند.

برتری های پوشش كامپوزیتی روی لوله تفنگ حیرت آور است. جنس لوله تفنگ، فولاد زنگ نزن 416 است كه به دقت ماشینكاری و نازك شده است. لوله تفنگ و خان های آن معمولاً با نوعی فولاد كه كمترین تغییر را در مسیر فشنگ ایجاد می كند ساخته میشود. با تركیب فولاد و پوشش میتوان تفنگ هایی مناسب شكار و كاربردهای نظامی ساخت.

استحكام بالاتر تفنگ كامپوزیتی به علت طبیعت جهت دار الیاف كربن است. بیشتر الیاف را میتوان به صورت های گوناگونی به دور یك محور پیچاند. بنابراین درمورد تفنگ این امكان وجود دارد كه الیاف را به گونه ای دور لوله جهت داد كه استحكام بالاتری حاصل شود. بهبود استحكام، افزایش امنیت را به دنبال خواهد داشت؛ زیرا احتمال شكافتن لوله كاهش می یابد. سفتی بالای تفنگ های كامپوزیتی و درنتیجه افزایش دقت آنها نیز از جهت انتخابی برای الیاف ناشی می شود. تركیب سفتی و استحكام، منجر به كاهش وزن تفنگ میشود. برای مثال وزن تفنگ های كامپوزیتی معمولی حدود 40 درصد كمتر از M-1 است.

هنگامی كه لوله فولادی ساخته میشود ایجاد سوراخ و خان در لوله، تنش هایی را در لوله به وجود می آورند. برخی از این تنش ها در محصول نهایی باقی می مانند. بنابراین وقتی تفنگ به هنگام شلیك های پیاپی گرم می شود تنش های باقی مانده باعث میشود كه در بعضی نقاط، لوله تفنگ از حالت طبیعی خارج شود و در نتیجه انحرافی در مسیر گلوله به وجود آید و در پی آن دقت شلیك كاهش یابد. استحكام و سفتی بالای پوشش كامپوزیتی از انحراف لوله جلوگیری می كند و بنابراین حتی هنگامی كه اسلحه خیلی سریع و به طور پیاپی شلیك می كند، دقت بالایی خواهد داشت. فرایند ایجاد پوشش كامپوزیتی هیچ تنشی را در تفنگ ایجاد نمی كند، پس مسیر حركت گلوله همواره صاف و مستقیم خواهد بود.

یك ویژگی بی نظیر كامپوزیت های الیاف كربنی، ضریب انبساط حرارتی نزدیك به صفر آنهاست. بنابراین تغییرات دمایی، اثر مشخصی روی ابعاد لوله نمی گذارد. افزون بر آن به خاطر اتصال محكم بین پوشش كامپوزیتی و لایه فلزی، فلز و كامپوزیت یكپارچه می شوند و هیچ لغزشی در امتداد سطح آنها وجود ندارد. پوشش كامپوزیتی به علت طبیعت غالبش، از تغییر ابعاد لوله در اثر گرم شدن لایه فلزی به علت تكرار شلیك جلوگیری می كند؛ زیرا جرم و استحكام پوشش كامپوزیتی از جرم و استحكام لایه نازك فلزی بسیار بیشتر است. هنگامی كه تغییر ابعادی رخ دهد، مشهودترین عیب، كاهش دقت است كه با افزایش فاصله تا هدف بروز می كند؛ زیرا كوچكترین تغییر در مسیر گلوله انحراف قابل توجهی را در برد زیاد از خود نشان می دهد.

هدایت حرارتی كامپوزیت الیاف كربنی، كاملا غیرعادی است و نوید برتری های دیگری را می دهد. انتقال حرارت در درون كامپوزیت درجهت عمود بر الیاف بسیار ضعیف است. بنابراین بخش خارجی پوشش كامپوزیتی پس از حدود 20 بار شلیك، فقط كمی گرم میشود. حال آنكه گرمای ایجاد شده در چنین حالتی در یك نمونه فولادی قابل توجه خواهد بود.

مدت زمان طولانی پس از تیراندازی، كامپوزیت گرم می شود. توانایی بالای انتقال حرارت الیاف كربن در امتداد طولی آنها باعث میشود كه گرما بسیار سریع به انتهای لوله منتقل شده و در آنجا پخش شود. نتیجه نهایی این كه دمای سطح خارجی لوله كامپوزیتی كم تر شده و طول عمر لوله افزایش می یابد.

در نهایت سبكی لوله كامپوزیتی ، به طور مطلوبی مركز توازن تفنگ را به سمت ماشه منتقل می كند و این موضوع باعث می شود كه بتوان چندین بار به طور مشابه به یك هدف كوچك شلیك كرد. بهای تفنگ های شكاری از جنس كامپوزیت تقریباً بالا و بین 1000 تا 3000 دلار است. تفنگ های جنگی بهایی در حدود 10،000 دلار دارند.

جنگ افزارهای بزرگ

با توجه به برتری های مواد كامپوزیتی استفاده از آنها در جنگ افزارهایی چون توپ ها، موشك اندازها و جز آن در دست پژوهش است. استفاده از فنآوری تقویت لوله توپ با پوشش كامپوزیتی هنوز مورد پذیرش سیستم استاندارد جنگ افزاری قرار نگرفته است. مشكلی كه در اینجا وجود دارد، اختلاف ضریب انبساط حرارتی كامپوزیت و لوله فولادی است. درمورد تفنگ، لوله فولادی نسبتاً نازك بود و انبساطش تحت تأثیر كامپوزیت قرار می گرفت. حل این مشكل، موضوع پژوهش در این زمینه است.

موشك ها

كاربرد كامپوزیت ها در صنایع موشكی در عرض 40 سال تجربه شده است و به طور چشمگیری گسترش یافته است. به علت هزینه های بالای حركت یك جسم در فضا، شرایط ایجاب می كند كه وزن آن كم باشد. به همین علت، كامپوزیت ها نامزد مناسبی برای این كاربرد هستند. كاربرد كامپوزیت در لانچر موشك انداز نیز به همان اندازه مهم است.

این لوله ها باید سبك باشند تا به راحتی حمل شده و بر روی خودرو یا هواپیما نصب شوند. همچنین باید خیلی سفت باشند تا پرواز موشك دقیق باشد. كامپوزیت ها این بازار را تحت كنترل خود درآورده اند.

هواپیماها

نوشتارهای زیادی در مورد كاربرد كامپوزیت ها در هواپیماها- چه نظامی و چه غیر نظامی- نوشته شده است. به نظر می رسد هرساله كاربرد نوینی برای كامپوزیت ها د رمدل های جدید ایجاد می شود. این كاربردها به منظور كاهش وزن و بهبود استحكام صورت می گیرد. هواپیماهای بدون سرنشین میتوانند برای شناسایی منطقه و همچنین برای پرتاب موشك ها به كار روند. بیشتر این هواپیماها از كامپوزیت ساخته میشوند.

 

منبع : انجمن کامپوزیت ایران

[mim-shimi 25,686]

در این پست مقالات مختلف مربوط به کامپوزیت‌ها قرار داده شده است:

تا پست اخر مطالب و مقالات ارائه شده به ترتیب عبارتند از: (در صورت اضافه شدن مطلب بعد از آخرین پست عناوین به لیست اضافه می‌شود)

 

- كامپوزیت ها در صنایع نظامی

-ساخت كامپوزیت های ایمن در برابر آتش از روش rtm

 

-كاربرد كامپوزیت در صنعت برق

 

-تنش های باقی مانده در کامپوزیت پلیمری

روش لایه گذاری دستی در تولید کامپوزیت

 

 

-کاربرد کامپوزیت در آسفالت

 

-چشم انداز كامپوزیت های چوب پلاستیك

 

-كامپوزیتهای گرمانرم

 

-چوب ها هم كامپوزیتی میشوند

 

-دريلهاي كامپوزيتي

 

-کامپوزیت

 

-کاربرد نانو کامپوزیت پلیمری

 

-کاربرد کامپوزیت در صنعت برق و الكترونيك

 

-كاربرد كامپوزیت ها در صنعت خودرو سازی

 

-نانوکامپوزيت هاي پليمري

 

-كامپوزیت های چوپ پلاستیك

 

-الیاف کربن و کامپوزیت آنها

 

-اثر تنش هاي پس ماند گرمايي ناشي از پخت بر تغيير شکل چند لايه اي هاي کامپوزيتي تخت و استوانه اي

 

-نانو کامپوزيت ها، تحولی بزرگ در مقياس کوچک

 

-سنتز و تعیین مشخصات لاتکس نانوکامپوزیت پلی(‌استیرن- کو- بوتیل‌آکریلات)- خاک رس به روش پلیمرشدن رادیک

 

-بررسی اثر کیتوسان و نانوهیدروکسی آپاتیت بر خواص فیزیکی و شیمیایی ریزگوی های نانوکامپوزیتی بر پایه ژل

 

-بررسی اثر کیسه خلاء تنها و سامانه پخت اتوکلاو بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های فنولی

 

شبیه‌سازی فرایند ساخت پولتروژن کامپوزیت شیشه- پلی‌استر

 

 

-اثر شرایط اختلاط بر خواص فیزیکی و مکانیکی آمیزه‫های نانوکامپوزیتی بر پایه‫ NBR/PVC/Nanoclay

 

-مطالعه خواص و عملکرد عایق کامپوزیتی بر پایه رزین اپوکسی- الیاف پنبه

 

بررسی اثر وجود افزودنی پلیمری بر شکل شناسی و کارایی لایه های غشای نانو***** کامپوزیتی بر پایه پلی ات

 

 

 

-بررسی اثر نوع سازگارکننده بر خواص نانوکامپوزیت پایه الاستومر sbr - نانورس اصلاح شده

 

-آیا کامپوزیت گزینه مناسبی برای صنعت خودروسازی کشور است؟

 

-سازگار كردن ذرات رس و ماتريس پلي‌پروپيلن براي توليد نانوکامپوزيت پلي پروپيلن

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

كامپوزیت ها در صنایع نظامی

 

رویدادهای 11 سپتامبر 2001، توجه جهانیان را به شكل كاملاً جدیدی به مسئلۀ امنیت معطوف كرده و مایۀ نگرانی های شدیدی در سطح بین المللی شده است. مسائل امنیتی در گذشته و حال متفاوت هستند. هنگام جنگ سرد (دهه های 50 و 60 میلادی) نگرانی اصلی جهان، بمب ها و موشك های هسته ای بود. در جنگ جهانی دوم، خرابكاری موضوعی نگران كننده در آمریكا بود و این بسیار شبیه نگرانی های امروزی است.

آنچه به نظر متفاوت می آید این است كه امروزه مسئلۀ امنیت بسیار شخصی ترشده است و جالب است كه بسیاری از كاربردهای كامپوزیت ها در اسلحه ها و محافظ ها نیز شخصی و فوری است.

برخی از این كاربردها عبارتند از:

 

 

 

 

اسلحه های شخصی

به كارگیری كامپوزیت ها در تسلیحات نظامی روند رو به رشدی داشته است و در این بین تفنگ های تمام كامپوزیتی به تعداد محدودی ساخته می شوند ولی كامپوزیتی كردن بخشی از اسلحه معمول تر است. برای مثال ضخامت لوله فولادی تفنگ را كاهش می دهند و روی آن یك پوشش كامپوزیتی می پیچند.

برتری های پوشش كامپوزیتی روی لوله تفنگ حیرت آور است. جنس لوله تفنگ، فولاد زنگ نزن 416 است كه به دقت ماشینكاری و نازك شده است. لوله تفنگ و خان های آن معمولاً با نوعی فولاد كه كمترین تغییر را در مسیر فشنگ ایجاد می كند ساخته میشود. با تركیب فولاد و پوشش میتوان تفنگ هایی مناسب شكار و كاربردهای نظامی ساخت.

استحكام بالاتر تفنگ كامپوزیتی به علت طبیعت جهت دار الیاف كربن است. بیشتر الیاف را میتوان به صورت های گوناگونی به دور یك محور پیچاند. بنابراین درمورد تفنگ این امكان وجود دارد كه الیاف را به گونه ای دور لوله جهت داد كه استحكام بالاتری حاصل شود. بهبود استحكام، افزایش امنیت را به دنبال خواهد داشت؛ زیرا احتمال شكافتن لوله كاهش می یابد. سفتی بالای تفنگ های كامپوزیتی و درنتیجه افزایش دقت آنها نیز از جهت انتخابی برای الیاف ناشی می شود. تركیب سفتی و استحكام، منجر به كاهش وزن تفنگ میشود. برای مثال وزن تفنگ های كامپوزیتی معمولی حدود 40 درصد كمتر از M-1 است.

هنگامی كه لوله فولادی ساخته میشود ایجاد سوراخ و خان در لوله، تنش هایی را در لوله به وجود می آورند. برخی از این تنش ها در محصول نهایی باقی می مانند. بنابراین وقتی تفنگ به هنگام شلیك های پیاپی گرم می شود تنش های باقی مانده باعث میشود كه در بعضی نقاط، لوله تفنگ از حالت طبیعی خارج شود و در نتیجه انحرافی در مسیر گلوله به وجود آید و در پی آن دقت شلیك كاهش یابد. استحكام و سفتی بالای پوشش كامپوزیتی از انحراف لوله جلوگیری می كند و بنابراین حتی هنگامی كه اسلحه خیلی سریع و به طور پیاپی شلیك می كند، دقت بالایی خواهد داشت. فرایند ایجاد پوشش كامپوزیتی هیچ تنشی را در تفنگ ایجاد نمی كند، پس مسیر حركت گلوله همواره صاف و مستقیم خواهد بود.

یك ویژگی بی نظیر كامپوزیت های الیاف كربنی، ضریب انبساط حرارتی نزدیك به صفر آنهاست. بنابراین تغییرات دمایی، اثر مشخصی روی ابعاد لوله نمی گذارد. افزون بر آن به خاطر اتصال محكم بین پوشش كامپوزیتی و لایه فلزی، فلز و كامپوزیت یكپارچه می شوند و هیچ لغزشی در امتداد سطح آنها وجود ندارد. پوشش كامپوزیتی به علت طبیعت غالبش، از تغییر ابعاد لوله در اثر گرم شدن لایه فلزی به علت تكرار شلیك جلوگیری می كند؛ زیرا جرم و استحكام پوشش كامپوزیتی از جرم و استحكام لایه نازك فلزی بسیار بیشتر است. هنگامی كه تغییر ابعادی رخ دهد، مشهودترین عیب، كاهش دقت است كه با افزایش فاصله تا هدف بروز می كند؛ زیرا كوچكترین تغییر در مسیر گلوله انحراف قابل توجهی را در برد زیاد از خود نشان می دهد.

هدایت حرارتی كامپوزیت الیاف كربنی، كاملا غیرعادی است و نوید برتری های دیگری را می دهد. انتقال حرارت در درون كامپوزیت درجهت عمود بر الیاف بسیار ضعیف است. بنابراین بخش خارجی پوشش كامپوزیتی پس از حدود 20 بار شلیك، فقط كمی گرم میشود. حال آنكه گرمای ایجاد شده در چنین حالتی در یك نمونه فولادی قابل توجه خواهد بود.

مدت زمان طولانی پس از تیراندازی، كامپوزیت گرم می شود. توانایی بالای انتقال حرارت الیاف كربن در امتداد طولی آنها باعث میشود كه گرما بسیار سریع به انتهای لوله منتقل شده و در آنجا پخش شود. نتیجه نهایی این كه دمای سطح خارجی لوله كامپوزیتی كم تر شده و طول عمر لوله افزایش می یابد.

در نهایت سبكی لوله كامپوزیتی ، به طور مطلوبی مركز توازن تفنگ را به سمت ماشه منتقل می كند و این موضوع باعث می شود كه بتوان چندین بار به طور مشابه به یك هدف كوچك شلیك كرد. بهای تفنگ های شكاری از جنس كامپوزیت تقریباً بالا و بین 1000 تا 3000 دلار است. تفنگ های جنگی بهایی در حدود 10،000 دلار دارند.

جنگ افزارهای بزرگ

با توجه به برتری های مواد كامپوزیتی استفاده از آنها در جنگ افزارهایی چون توپ ها، موشك اندازها و جز آن در دست پژوهش است. استفاده از فنآوری تقویت لوله توپ با پوشش كامپوزیتی هنوز مورد پذیرش سیستم استاندارد جنگ افزاری قرار نگرفته است. مشكلی كه در اینجا وجود دارد، اختلاف ضریب انبساط حرارتی كامپوزیت و لوله فولادی است. درمورد تفنگ، لوله فولادی نسبتاً نازك بود و انبساطش تحت تأثیر كامپوزیت قرار می گرفت. حل این مشكل، موضوع پژوهش در این زمینه است.

موشك ها

كاربرد كامپوزیت ها در صنایع موشكی در عرض 40 سال تجربه شده است و به طور چشمگیری گسترش یافته است. به علت هزینه های بالای حركت یك جسم در فضا، شرایط ایجاب می كند كه وزن آن كم باشد. به همین علت، كامپوزیت ها نامزد مناسبی برای این كاربرد هستند. كاربرد كامپوزیت در لانچر موشك انداز نیز به همان اندازه مهم است.

این لوله ها باید سبك باشند تا به راحتی حمل شده و بر روی خودرو یا هواپیما نصب شوند. همچنین باید خیلی سفت باشند تا پرواز موشك دقیق باشد. كامپوزیت ها این بازار را تحت كنترل خود درآورده اند.

هواپیماها

نوشتارهای زیادی در مورد كاربرد كامپوزیت ها در هواپیماها- چه نظامی و چه غیر نظامی- نوشته شده است. به نظر می رسد هرساله كاربرد نوینی برای كامپوزیت ها د رمدل های جدید ایجاد می شود. این كاربردها به منظور كاهش وزن و بهبود استحكام صورت می گیرد. هواپیماهای بدون سرنشین میتوانند برای شناسایی منطقه و همچنین برای پرتاب موشك ها به كار روند. بیشتر این هواپیماها از كامپوزیت ساخته میشوند.

 

منبع : انجمن کامپوزیت ایران

[mim-shimi 25,686]

گسترش پی در پی فناوری مواد و فرآیند RTM، چشم اندازهای تازه ای را فراروی ساخت قطعات كامپوزیتی با هزینه بهینه برای حمل و نقل پرحجم می آفریند. چنان كه نیل براون از مارتینزورك و و مایك وودوارد از اشلند توضیح می دهند، سیستمی بر پایه رزین های شركت شیمیایی اشلند، دیرسوزكنندۀ هیدروكسید آلومینیوم شركت مارتینزورك و عوامل پراكنده ساز و مرطوب كنندۀ شركت BYK شیمی، ایمنی در برابر اتش قطعات كامپوزیتی را تا حدی افزایش داده اند كه پیش از این، دست نیافتنی به نظر می رسید.

قالب گیری با انتقال رزین (RTM) فرآیندی برای پاسخگویی به نیاز صنعت حمل و نقل پرحجم به قطعات كامپوزیتی كارآمد است. گسترش پی در پی فناوری مواد و فرآیند RTM، چشم اندازهای تازه ای را فراروی ساخت قطعات كامپوزیتی با هزینه بهینه به ویژه برای صنعت راه آهن می آفریند. كاربردهای كامپوزیت ها در صنعت راه آهن بی شمار هستند و میتوان انتظار داشت كه اثر مهمی بر طراحی وسایل نقلیۀ ریلی حال و آینده داشته باشند.

 

 

 

 

آنچه كه میتواند رشد آیندۀ كامپوزیت های گرماسخت تقویت شده با الیاف و RTM را محدود كند، درك این موضوع است كه در حركت صورت گرفته برای جایگزین كردن مواد مرسوم؛ همچون فولاد و آلومینیوم، ایمنی در برابر آتش مورد مصالحه قرار گرفته است. ایمنی در برابر آتشف برای طراحان در نخستین درجۀ اهمیت قرار دارد. با این حال پیشرفت های تازه در فناوری های مواد، سطح ایمنی كامپوزیت ها را در برابر آتش افزایش می دهد.

به واسطۀ تلاش های مشترك بخش پلیمرهای كامپوزیتی شركت شیمیایی اشلند، BYK شیمی و مارتینزورك، راه حل های فنی تازه ای برای ساخت كامپوزیت های ایمن در برابر آتش بر پایۀ فناوری RTM ارائه شده است.

لایه چینی دستی هنوز به گونۀ گسترده ای برای ساخت قطعات كامپوزیتی ایمن در برابر آتش با كاربری در راه آهن به كار می رود. علت این امر، بیشتر حجم محدود قطعات موردنیاز است. زمانی كه اقتصاد فرآیند RTM اصلاح شود، بهره وری افزایش یافته و به بهبود كیفیت این روش توجه بیشتری می شود.

رزین های مودار شركت اشلند- كه گرانروی كمی دارند- با عیارهای ریزدانۀ دیرسوزكننده هیدروكسید آلومینیومی غیرسمی شركت مارتینزورك و عوامل پراكنده ساز و مرطوب كننده شركت BYK شیمی، آمیخته شوند تا اهداف فرآیندپذیری تحقق یافته و همچنین ایمنی قطعات كامپوزیتی در برابر آتش تا سطحی بالا رود كه پیش از این گمان می رفت با RTM، دست نیافتنی باشد.

به طور ویژه، گزینش مواد اصلی برای RTM بر این مواد تمركز یافته است؛ سیستم رزین تركیب مودار 835 S (اشلند)، گونه های مارتینال ON-904 و ON-901 (مارتینزورك) و عامل پراكنده ساز و مرطوب كننده BYK-W996 (BYK شیمی). رزین های مودار، رزین های گرماسخت اكریلیك بهبود یافته ای هستند كه توسط بخش پلیمرهای كامپوزیتی شركت شیمیایی اشلند (اوهایو، آمریكا) تولید می شوند. مودار 835 S برای به كارگیری در قالب گیری با پرس سرد و تزریق رزین پیشنهاد می شود.

مودار 835 S با زمان های ژل شدن و پخت سریع، برای فناوری RTMبسیار مناسب است. افزون بر آن گرانروی كم این ماده (حدود MPa.s 65 در 20 درجه سانتی گراد) پذیرش هیدروكسید آلومینیوم غیرآلی را به عنوان پركنندۀ دیرسوزكننده آسان می كند.

مارتینال به بازه ای از پودرهای هیدروكسید آلومینیوم (AL(OH)3) گفته می شود كه به طور گسترده ای در صنعت پلاستیك به كار می روند تا رزین های گرماسخت را از برتری هایی همچون نداشتن هالوژن، كم سمی بودن دودها و دیرسوز بودن بهره مند كنند. در واقع در RTM، اندازۀ ریزتر ذرات مارتینال، ویژگی های روان شوندگی بهتری را فراهم می كند. گونه های ON-904 و ON-901 كه به تازگی ساخته شده اند، برای بهره دهی بالاتر و یا به كارگیریتقویت كننده های شیشه ای مناسب هستند.

معمولاً مارتینال در بارگذاری های نسبتاً بالا موردنیاز است و در آنجاست كه كارآیی دارد. با افزودن پراكنده ساز و مرطوب كننده W-996 شركت BYK شیمی به مودار 835 S، به طور كلی بر همۀ محدودیت های فرآیندپذیری كه به خاطر مقدار بالای پركننده تحمیل شده اند، غلبه می شود.

افزودنی های شركت BYK شیمی برای كاهش گرانروی فرآیند سیستم های رزین گرماسخت پرشده، به گونۀ گسترده ای در صنعت پلاستیك به كار می روند. W-996 محلولی از گروه های كوپلیمری و اسیدی است. این ملكول های تك منظوره دارای هر دو گروه سازگار با رزین و پركننده هستند. گروه دوم، جذب رویه های ذرات هیدروكسید آلومینیوم شده، نیروهای برهم كنش را كاهش داده و منجر به كاهش گرانروی رزین پر شده می شود. افزودنی BYK-W996 به ویژه در پایین آوردن گرانروی فرآیند گونه های مارتینال در رزین مودار 835 S مؤثر است.

یك مثال خوب از آنچه كه اكنون با بهره گیری از پیشرفت های فناوری مواد در RTM میتواند به دست آیدف نسبت M/F بسیار خوبی است كه هماهنگ با استاندارد آتش سوزی شركت راه آهن فرانسه به دست آمده است. M واكنش با آتش است و آهنگ F یك نمایۀ مركب سمی بودن و دود است.

احتمال آتش سوزی تركیب M1/F0، از پیشرفته ترین مواد كامپوزیتی كمتر است. با این حال تاكنون M1/F0 نتوانسته است توسط كامپوزیت های RTM به دست آید. اكنون با به كار بردن تركیب های مناسبی از رزین مودار، هیدروكسید آلومینیوم مارتینال و افزودنی های BYK میتوان بر محدودیت های گرانروی فرآیندی كه پیش از این از رسیدن به M1/F0 جلوگیری می كرد، غلبه كرد.

یك ویژگی مهم واكنش پخت رزین مودار، میزان انعطاف پذیری به دست آمده از شیمی این مجموعه است. زمان های بسیار سریع ژل شدن و پخت، با دقتی قابل دستیابی هستند كه میتوانند برای افزایش سرعت تولید و كاهش هزینه های واحد قطعات كامپوزیتی به كار روند.

برای تزریق این سیستم رزینی پر شده، شرایط معمول قالبگیری عبارتست از: تزریق مواد با بكارگیری یك دستگاه تزریق با دیگ دوگانه به درون یك ابزار فولادی از پیش گرم شده تا دمای 35 درجه سانتی گراد و در فشار 200 كیلوپاسكال.

به طور كلی، میزان آغازگر در شرایط گوناگون متفاوت است و برای هر قالبگیری برگزیده می شود، ولی معمولاً این سیستم با 1% پراكسید بنزویل (فعال) و 3% N و N- دی میتل- P- تولویدین (DMPT) (فعال) دوباره پخت می شود.

زمان های ژل شدن را میتوان بنابر نیاز، از 60 ثانیه تا 60 دقیقه تنظیم كرد. زمان پخت معمولاً، نصف زمان ژل شدن است و چون هیچ پخت دوباره ای نیاز نیست، قطعه تكمیل شده به طور مستقیم از قالب خارج می شود.

برای تولید كامپوزیت هایی با ضخامت 3 میلی متر، سه لایۀ نمدی kg/m2 450 از الیاف شیشه پیوسته با پراكندگی تصادفی در 17 درصد حجمی به كار گرفته شد. شرایط قالبگیری عبارت بودند از زمان تزریق 75 ثانیه، زمان ژل شدن 90 ثانیه و زمان خارج كردن از قالب 5 دقیقه. قالب های آزمایشی تولید شده توسط شركت فایبرلایت كامپوزیتز، شامل یك پوسته صندلی بود.

انعطاف پذیری طراحی در تولید بخش های كامپوزیتی نیز، جنبۀ مهمی است كه با سیستم آمیزه ای مودار/ مارتینال/ BYK درنظر گرفته میشود. جایی كه قطعات كامپوزیتی با ویژگیهای فیزیكی بهتر موردنیاز است، همانند پانل های بام یا قطعات حامل بار- همچون باربند اثاثیه در وسایل نقلیۀ ریلی خط آهن- ممكن است به كارگیری تركیباتی با درصد شیشه بالاتر همانند استفاده از سوزنی های جهت دار مناسب باشد. در این حالت، برای جلوگیری زا تصفیه شدن پركننده كه ممكن است توسط تقویت كننده های شیشه ای روی دهد، مارتینال ON-901 با اندازه ذرات ریزتر، ترجیح داده می شود. برای جبران گرایش مارتینال ON-901 به افزایش گرانروی پراكنش، مقدار BYK-W996 معمولاً با افزایشی برابر با 3 درصد وزنی تنظیم می شود.

 

 

با این حال دو عامل تخفیف دهنده وارد بازی می شوند كه در واقع، برای كاهش مقدار مارتینال ON-901 مصرفی، بدون مصالحه بر كارایی موردنیاز در آتش سوزی در نظر گرفته شده اند. ذرات ریزتر هیدروكسید آلومینیوم، به دلیل از دست دادن سریع تر و كامل تر آب تبلور در شرایط آتش سوزی، به طور كلی برای كندكنندگی آتش، فعال تر هستند. همچنین، افزایش تقویت كننده های شیشه ای جهت دار نه تنها ویژگی های فیزیكی را بهتر می كند، بلكه به طور ذاتی كارایی در برابر آتش را بهبود می بخشد.

یك امتیاز دیگر اغلب كامپوزیت ها كه به مقدار زیادی تقویت شده اند این است كه میتوان بدون فدا كردن ویژگی های فیزیكی، قطعات نازك تر (یعنی سبك تر) تولید كرد.

برای تزئینات داخلی وسایل نقلیه ریلی و بسیاری از قطعات سازه ای در حمل و نقل های پرحجم، قطعات كامپوزیتی RTM ویژگی های فیزیكی تعیین شده ای دارند.

هر كشوری در اروپا، به استانداردهای خود در زمینۀ آتش و دود وفادار است. در نبود دائمی یك استاندارد اروپایی همگانی، هنوز لازم است كه آزمایش های آتش سوزی هماهنگ با استانداردهای تك تك كشورها انجام شود. كامپوزیت های RTM گوناگونی با به كارگیری مودار 835 S ، مارتینال ON-904 و BYK-W996 ساخته شده و هماهنگ با استانداردهای آتش سوزی انگلستان، فرانسه، آلمان و ایتالیا آزمایش شده اند. داده های به دست آمده درباره كارایی در برابر آتش، همانگونه كه به استانداردهای آتش سوزی راه آهن مربوط هستند، به این استانداردها در صنعت ساختمان نیز مربوط می شوند.

ذكر این نكته جالب است كه هم اكنون، استاندارد BS 476 معمولاً میزان موردنیاز از پركننده مارتینال را فراتر از بیشترین میزان قابل قبول برای تزریق تعیین می كند. به دنبال آن، قطعات كامپوزیتی با روش ساخت پرس سرد مربوطه تولید می شوند.

هم اكنون فرآیند RTM و راه حل های فنی بر پایه تركیب مودار/ مارتینال/BYK نیازمند پژوهش های گستردۀ بیشتر هستند. هدف، برآورده ساختن طیف كامل شرایط كارایی در برابر آتش و دارا بودن مشاركت مارتینال ON-901 و تقویت كننده های الیاف شیشه ای پیشرفته تر است.

از نظر اقتصادی RTM به عنوان یك روش ساخت، بین لایه چینی دستی و SMC جای می گیرد. RTM به عنوان یك روش قالب بسته، به وضوح توانایی برآورده كردن نیازهای آینده را دارد. این ینازها عبارتند از: افزایش بهره وری و بهبود كیفیت تولید و البته ملاحظات زیست محیطی.

از نظر كاربرد در صنعت راه آهن، RTM پیش از این با موفقیت در تولید پوسته های صندلی و قاب های پنجره (تزریق فشاری) و اتاقك های یكپارچۀ راننده (تزریق با خلاء) به كار رفته است. كاربردهای بسیار دیگری در واگن های راه آهن هستند كه در آنها RTM میتواند به كار گرفته شود. برای نمونه: پانل های داخلی و خارجی دیواره ها، میزها، تكیه گاه های سقف و دستگیره ها. از نطر ایمنی در برابر آتش، این كار نشان می دهد كه قطعات ساخته شده از روش RTM بر پایۀ سیستم مودار/ مارتینال/ BYK نسبت به آنچه پیشرفته ترین مواد كامپوزیت میتوانند پیشنهاد كنند برتری دارند.

این امر توسط آهنگ M1/F0 هماهنگ با NFF16-101 راه آهن فرانسه اثبات می شود. عمده ترین عامل دستیابی به آهنگ F0 غیررسمی، تشكیل فوق العاده كم مونوكسید كربن هنگام سوخت كامپوزیت است.

 

 

منبع : انجمن کامپوزیت ایران

 

[mim-shimi 25,686]

گسترش پی در پی فناوری مواد و فرآیند RTM، چشم اندازهای تازه ای را فراروی ساخت قطعات كامپوزیتی با هزینه بهینه برای حمل و نقل پرحجم می آفریند. چنان كه نیل براون از مارتینزورك و و مایك وودوارد از اشلند توضیح می دهند، سیستمی بر پایه رزین های شركت شیمیایی اشلند، دیرسوزكنندۀ هیدروكسید آلومینیوم شركت مارتینزورك و عوامل پراكنده ساز و مرطوب كنندۀ شركت BYK شیمی، ایمنی در برابر اتش قطعات كامپوزیتی را تا حدی افزایش داده اند كه پیش از این، دست نیافتنی به نظر می رسید.

قالب گیری با انتقال رزین (RTM) فرآیندی برای پاسخگویی به نیاز صنعت حمل و نقل پرحجم به قطعات كامپوزیتی كارآمد است. گسترش پی در پی فناوری مواد و فرآیند RTM، چشم اندازهای تازه ای را فراروی ساخت قطعات كامپوزیتی با هزینه بهینه به ویژه برای صنعت راه آهن می آفریند. كاربردهای كامپوزیت ها در صنعت راه آهن بی شمار هستند و میتوان انتظار داشت كه اثر مهمی بر طراحی وسایل نقلیۀ ریلی حال و آینده داشته باشند.

 

 

 

 

آنچه كه میتواند رشد آیندۀ كامپوزیت های گرماسخت تقویت شده با الیاف و RTM را محدود كند، درك این موضوع است كه در حركت صورت گرفته برای جایگزین كردن مواد مرسوم؛ همچون فولاد و آلومینیوم، ایمنی در برابر آتش مورد مصالحه قرار گرفته است. ایمنی در برابر آتشف برای طراحان در نخستین درجۀ اهمیت قرار دارد. با این حال پیشرفت های تازه در فناوری های مواد، سطح ایمنی كامپوزیت ها را در برابر آتش افزایش می دهد.

به واسطۀ تلاش های مشترك بخش پلیمرهای كامپوزیتی شركت شیمیایی اشلند، BYK شیمی و مارتینزورك، راه حل های فنی تازه ای برای ساخت كامپوزیت های ایمن در برابر آتش بر پایۀ فناوری RTM ارائه شده است.

لایه چینی دستی هنوز به گونۀ گسترده ای برای ساخت قطعات كامپوزیتی ایمن در برابر آتش با كاربری در راه آهن به كار می رود. علت این امر، بیشتر حجم محدود قطعات موردنیاز است. زمانی كه اقتصاد فرآیند RTM اصلاح شود، بهره وری افزایش یافته و به بهبود كیفیت این روش توجه بیشتری می شود.

رزین های مودار شركت اشلند- كه گرانروی كمی دارند- با عیارهای ریزدانۀ دیرسوزكننده هیدروكسید آلومینیومی غیرسمی شركت مارتینزورك و عوامل پراكنده ساز و مرطوب كننده شركت BYK شیمی، آمیخته شوند تا اهداف فرآیندپذیری تحقق یافته و همچنین ایمنی قطعات كامپوزیتی در برابر آتش تا سطحی بالا رود كه پیش از این گمان می رفت با RTM، دست نیافتنی باشد.

به طور ویژه، گزینش مواد اصلی برای RTM بر این مواد تمركز یافته است؛ سیستم رزین تركیب مودار 835 S (اشلند)، گونه های مارتینال ON-904 و ON-901 (مارتینزورك) و عامل پراكنده ساز و مرطوب كننده BYK-W996 (BYK شیمی). رزین های مودار، رزین های گرماسخت اكریلیك بهبود یافته ای هستند كه توسط بخش پلیمرهای كامپوزیتی شركت شیمیایی اشلند (اوهایو، آمریكا) تولید می شوند. مودار 835 S برای به كارگیری در قالب گیری با پرس سرد و تزریق رزین پیشنهاد می شود.

مودار 835 S با زمان های ژل شدن و پخت سریع، برای فناوری RTMبسیار مناسب است. افزون بر آن گرانروی كم این ماده (حدود MPa.s 65 در 20 درجه سانتی گراد) پذیرش هیدروكسید آلومینیوم غیرآلی را به عنوان پركنندۀ دیرسوزكننده آسان می كند.

مارتینال به بازه ای از پودرهای هیدروكسید آلومینیوم (AL(OH)3) گفته می شود كه به طور گسترده ای در صنعت پلاستیك به كار می روند تا رزین های گرماسخت را از برتری هایی همچون نداشتن هالوژن، كم سمی بودن دودها و دیرسوز بودن بهره مند كنند. در واقع در RTM، اندازۀ ریزتر ذرات مارتینال، ویژگی های روان شوندگی بهتری را فراهم می كند. گونه های ON-904 و ON-901 كه به تازگی ساخته شده اند، برای بهره دهی بالاتر و یا به كارگیریتقویت كننده های شیشه ای مناسب هستند.

معمولاً مارتینال در بارگذاری های نسبتاً بالا موردنیاز است و در آنجاست كه كارآیی دارد. با افزودن پراكنده ساز و مرطوب كننده W-996 شركت BYK شیمی به مودار 835 S، به طور كلی بر همۀ محدودیت های فرآیندپذیری كه به خاطر مقدار بالای پركننده تحمیل شده اند، غلبه می شود.

افزودنی های شركت BYK شیمی برای كاهش گرانروی فرآیند سیستم های رزین گرماسخت پرشده، به گونۀ گسترده ای در صنعت پلاستیك به كار می روند. W-996 محلولی از گروه های كوپلیمری و اسیدی است. این ملكول های تك منظوره دارای هر دو گروه سازگار با رزین و پركننده هستند. گروه دوم، جذب رویه های ذرات هیدروكسید آلومینیوم شده، نیروهای برهم كنش را كاهش داده و منجر به كاهش گرانروی رزین پر شده می شود. افزودنی BYK-W996 به ویژه در پایین آوردن گرانروی فرآیند گونه های مارتینال در رزین مودار 835 S مؤثر است.

یك مثال خوب از آنچه كه اكنون با بهره گیری از پیشرفت های فناوری مواد در RTM میتواند به دست آیدف نسبت M/F بسیار خوبی است كه هماهنگ با استاندارد آتش سوزی شركت راه آهن فرانسه به دست آمده است. M واكنش با آتش است و آهنگ F یك نمایۀ مركب سمی بودن و دود است.

احتمال آتش سوزی تركیب M1/F0، از پیشرفته ترین مواد كامپوزیتی كمتر است. با این حال تاكنون M1/F0 نتوانسته است توسط كامپوزیت های RTM به دست آید. اكنون با به كار بردن تركیب های مناسبی از رزین مودار، هیدروكسید آلومینیوم مارتینال و افزودنی های BYK میتوان بر محدودیت های گرانروی فرآیندی كه پیش از این از رسیدن به M1/F0 جلوگیری می كرد، غلبه كرد.

یك ویژگی مهم واكنش پخت رزین مودار، میزان انعطاف پذیری به دست آمده از شیمی این مجموعه است. زمان های بسیار سریع ژل شدن و پخت، با دقتی قابل دستیابی هستند كه میتوانند برای افزایش سرعت تولید و كاهش هزینه های واحد قطعات كامپوزیتی به كار روند.

برای تزریق این سیستم رزینی پر شده، شرایط معمول قالبگیری عبارتست از: تزریق مواد با بكارگیری یك دستگاه تزریق با دیگ دوگانه به درون یك ابزار فولادی از پیش گرم شده تا دمای 35 درجه سانتی گراد و در فشار 200 كیلوپاسكال.

به طور كلی، میزان آغازگر در شرایط گوناگون متفاوت است و برای هر قالبگیری برگزیده می شود، ولی معمولاً این سیستم با 1% پراكسید بنزویل (فعال) و 3% N و N- دی میتل- P- تولویدین (DMPT) (فعال) دوباره پخت می شود.

زمان های ژل شدن را میتوان بنابر نیاز، از 60 ثانیه تا 60 دقیقه تنظیم كرد. زمان پخت معمولاً، نصف زمان ژل شدن است و چون هیچ پخت دوباره ای نیاز نیست، قطعه تكمیل شده به طور مستقیم از قالب خارج می شود.

برای تولید كامپوزیت هایی با ضخامت 3 میلی متر، سه لایۀ نمدی kg/m2 450 از الیاف شیشه پیوسته با پراكندگی تصادفی در 17 درصد حجمی به كار گرفته شد. شرایط قالبگیری عبارت بودند از زمان تزریق 75 ثانیه، زمان ژل شدن 90 ثانیه و زمان خارج كردن از قالب 5 دقیقه. قالب های آزمایشی تولید شده توسط شركت فایبرلایت كامپوزیتز، شامل یك پوسته صندلی بود.

انعطاف پذیری طراحی در تولید بخش های كامپوزیتی نیز، جنبۀ مهمی است كه با سیستم آمیزه ای مودار/ مارتینال/ BYK درنظر گرفته میشود. جایی كه قطعات كامپوزیتی با ویژگیهای فیزیكی بهتر موردنیاز است، همانند پانل های بام یا قطعات حامل بار- همچون باربند اثاثیه در وسایل نقلیۀ ریلی خط آهن- ممكن است به كارگیری تركیباتی با درصد شیشه بالاتر همانند استفاده از سوزنی های جهت دار مناسب باشد. در این حالت، برای جلوگیری زا تصفیه شدن پركننده كه ممكن است توسط تقویت كننده های شیشه ای روی دهد، مارتینال ON-901 با اندازه ذرات ریزتر، ترجیح داده می شود. برای جبران گرایش مارتینال ON-901 به افزایش گرانروی پراكنش، مقدار BYK-W996 معمولاً با افزایشی برابر با 3 درصد وزنی تنظیم می شود.

 

 

با این حال دو عامل تخفیف دهنده وارد بازی می شوند كه در واقع، برای كاهش مقدار مارتینال ON-901 مصرفی، بدون مصالحه بر كارایی موردنیاز در آتش سوزی در نظر گرفته شده اند. ذرات ریزتر هیدروكسید آلومینیوم، به دلیل از دست دادن سریع تر و كامل تر آب تبلور در شرایط آتش سوزی، به طور كلی برای كندكنندگی آتش، فعال تر هستند. همچنین، افزایش تقویت كننده های شیشه ای جهت دار نه تنها ویژگی های فیزیكی را بهتر می كند، بلكه به طور ذاتی كارایی در برابر آتش را بهبود می بخشد.

یك امتیاز دیگر اغلب كامپوزیت ها كه به مقدار زیادی تقویت شده اند این است كه میتوان بدون فدا كردن ویژگی های فیزیكی، قطعات نازك تر (یعنی سبك تر) تولید كرد.

برای تزئینات داخلی وسایل نقلیه ریلی و بسیاری از قطعات سازه ای در حمل و نقل های پرحجم، قطعات كامپوزیتی RTM ویژگی های فیزیكی تعیین شده ای دارند.

هر كشوری در اروپا، به استانداردهای خود در زمینۀ آتش و دود وفادار است. در نبود دائمی یك استاندارد اروپایی همگانی، هنوز لازم است كه آزمایش های آتش سوزی هماهنگ با استانداردهای تك تك كشورها انجام شود. كامپوزیت های RTM گوناگونی با به كارگیری مودار 835 S ، مارتینال ON-904 و BYK-W996 ساخته شده و هماهنگ با استانداردهای آتش سوزی انگلستان، فرانسه، آلمان و ایتالیا آزمایش شده اند. داده های به دست آمده درباره كارایی در برابر آتش، همانگونه كه به استانداردهای آتش سوزی راه آهن مربوط هستند، به این استانداردها در صنعت ساختمان نیز مربوط می شوند.

ذكر این نكته جالب است كه هم اكنون، استاندارد BS 476 معمولاً میزان موردنیاز از پركننده مارتینال را فراتر از بیشترین میزان قابل قبول برای تزریق تعیین می كند. به دنبال آن، قطعات كامپوزیتی با روش ساخت پرس سرد مربوطه تولید می شوند.

هم اكنون فرآیند RTM و راه حل های فنی بر پایه تركیب مودار/ مارتینال/BYK نیازمند پژوهش های گستردۀ بیشتر هستند. هدف، برآورده ساختن طیف كامل شرایط كارایی در برابر آتش و دارا بودن مشاركت مارتینال ON-901 و تقویت كننده های الیاف شیشه ای پیشرفته تر است.

از نظر اقتصادی RTM به عنوان یك روش ساخت، بین لایه چینی دستی و SMC جای می گیرد. RTM به عنوان یك روش قالب بسته، به وضوح توانایی برآورده كردن نیازهای آینده را دارد. این ینازها عبارتند از: افزایش بهره وری و بهبود كیفیت تولید و البته ملاحظات زیست محیطی.

از نظر كاربرد در صنعت راه آهن، RTM پیش از این با موفقیت در تولید پوسته های صندلی و قاب های پنجره (تزریق فشاری) و اتاقك های یكپارچۀ راننده (تزریق با خلاء) به كار رفته است. كاربردهای بسیار دیگری در واگن های راه آهن هستند كه در آنها RTM میتواند به كار گرفته شود. برای نمونه: پانل های داخلی و خارجی دیواره ها، میزها، تكیه گاه های سقف و دستگیره ها. از نطر ایمنی در برابر آتش، این كار نشان می دهد كه قطعات ساخته شده از روش RTM بر پایۀ سیستم مودار/ مارتینال/ BYK نسبت به آنچه پیشرفته ترین مواد كامپوزیت میتوانند پیشنهاد كنند برتری دارند.

این امر توسط آهنگ M1/F0 هماهنگ با NFF16-101 راه آهن فرانسه اثبات می شود. عمده ترین عامل دستیابی به آهنگ F0 غیررسمی، تشكیل فوق العاده كم مونوكسید كربن هنگام سوخت كامپوزیت است.

 

 

منبع : انجمن کامپوزیت ایران

 

[mim-shimi 25,686]

حدود 20 سال است كه كامپوزیتهای پلیمری تقویت شده با الیاف FRP در كاربردهای الكتریكی مصرف می شوند. این مواد در ساخت قطعات گوناگون صنعت برق به كار می روند ؛ از جمله لوله های عبور كابل ، سیستم های حمل كابل در تونل ها و پل ها ، تیرهای انتقال برق ، بازوهای عرضی ( كراس آرم ها ) ، مقره ها ، برج های ارتباطی و جز آن .

لوله كامپوزیتی عبور كابل

یكی از موارد كاربرد كامپوزیت در صنعت برق ، ساخت لوله های عبور كابل است . لوله های پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه GRP را می توان در تركیب با اتصالات و متعلقات ویژه ای به كاربرد و آن ها را به شكل یك سیستم عبور كابل چندلایه و چند ردیفی شكل داد . این لوله ها برای كابل های شبكه برق شهری و كابل های مخابراتی زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرند . علاوه بر این در موارد زیر نیز كاربرد دارند :

 

 

1) برای كابل هایی كه از زیر ریل جرثقیل های سقفی و یا راه های اصلی شهری عبور می كنند .

2) برای كابل هایی كه از روی پل ها و رودخانه ها عبور می كنند . به ویژه برای كابلهایی كه از روی پل عبور می كنند ، به كارگیری لوله های GRP ، بار وارده بر پل را كاهش داده و ساخت و ساز پل را تسهیل خواهد كرد .

سیستم حمل كابل كامپوزیتی

سیستم های حمل كابل كامپوزیتی ، یك محصول سازه ای برای حل بسیاری از مشكلات مهندسی و طراحی در شبكه های برق رسانی و مخابراتی هستند كه برای نگهداری كابل های گرانبها و اغلب حساس و استراتژیك در دراز مدت قابل اعتمادند . این سیستم ها ویژگی های منحصربه فردی دارند كه آن ها را قادر به تحمل بسیاری از محیط های خورنده می كند ؛ به ویژه شرایطی كه مواد سنتی در آن ها عمر كاری مفید و اقتصادی ندارند . این محصولات از رزین های گرما سخت تقویت شده با شیشه و به نحوی طراحی و ساخته می شوند كه یكپارچگی سازه ای آنها با انواع فولادی و آلومینیمی رقابت می كند ؛ با این تفاوت كه مشكلات خوردگی ، سنگینی وزن و هدایت الكتریكی آنها را ندارند .

این محصولات در برابر اسیدها ، نمك ها ، قلیاها و محدوده وسیعی از محیط ها و مواد شیمیایی خورنده كه بر آلومینیم و فولاد گالوانیزه اثرات شدیدی دارند ، مقاومند . حتی محصولات آلومینیمی یا فولادی پوشش داده شده نیز ممكن است به علت خراش های كوچك ایجاد شده حین نصب یا پس از آن ، در معرض آسیب باشند .

این محصولات در مقایسه با فولاد یا آلومینیم ، دارای نسبت استحكام به وزن بسیار بالایی هستند درحالی كه یكپارچگی سازه ای مشابهی با آنها دارند .

پروفیل های كامپوزیتی پالترود شده كه در این سیستم ها به كارگرفته می شوند دارای وزن مخصوصی حدود یك چهارم فولاد و یك سوم آلومینیم هستند كه این امر حمل و نقل و برپا كردن آن ها را تسهیل می كند . برخلاف فولاد زنگ نزن این قطعات را می توان در محل و با وسایل دستی برید و سوراخ كرد . از آنجاییكه سینی و نردبان های این سیستم نارسانا هستند ، از بابت انتقال برق به سیستم حمل كابل از كابل های آسیب دیده هیچ نگرانی وجود ندارد . علاوه بر آن احتیاجی به جلوگیری از خوردگی الكترولیتی در شرایط ویژه نیست . ویژگی های نارسانایی و مغناطیسی نبودن به معنی سیستم حمل كابل ایمن ترند .

در بزرگترین پروژه مهندسی انجام شده با سرمایه خصوصی – تونلی كه بریتانیا را به اروپا متصل می كند – بیش از 63/3 هزارتن FRP پالترود شده ، 1260كیلومتر كابل الكتریكی و فیبر نوری را بر روی خود نگه داشته اند . این كابل ها ، روشنایی ، تهویه و ارتباطات درون تونل را كنترل می كنند . كابل های 25 كیلو ولتی تأمین كننده انرژی قطارها نیز با این كامپوزیت های پالترود شده حمل می شوند . این محصولات با شرایط زیر سازگارند :

· محدوده دمایی 5 تا 40 درجه سانتی گراد

· رطوبت 100 درجه

· سرعت باد km/h 359

· پاشش مداوم آب نمك و حتی غوطه وری در آن

· نصب آسان

· حداقل تعمیرات

· هزینه كلی كمینه

· مقاومت در برابر بارگذاری استاتیك كابل ها

بازوهای عرضی كامپوزیتی

هر تیر انتقال برق فشار متوسط ( 20 و 33 كیلوولت ) از سه قسمت اصلی یعنی تیر ، بازوهای عرضی و مقره ها تشكیل شده است . بازو های عرضی معمولا ً از جنس فولاد ساخته می شوند . با این وجود در بعضی از كشورها نظیر آمریكا ، استرالیا ، كانادا و بخشهایی از اروپا این محصولات از مواد كامپوزیتی ساخته می شوند . به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی به جای نمونه فلزی دارای برتری هایی است ؛ از جمله :

· كاهش وزن : سنگینی وزن بازوهای عرضی فلزی ( حدود 20 كیلوگرم ) یكی از مشكلات شركتهای انتقال و توزیع برق است . در مناطقی كه به دلایل گوناگون از جمله ناهمواری سطح زمین ، امكان استفاده از ماشین های بالابر در آن ها وجود ندارد ، حمل بازوهای عرضی فلزی تا بالای تیر بسیار سخت و خطرناك است ؛ درصورتی كه كامپوزیت ها وزن نسبتا ً كمی دارند و حمل آنها آسان است .

· مقاومت در برابر خوردگی : بازوهای عرضی فلزی در آب و هوای مرطوب و خورنده ، عمر نسبتا ً كمی دارند . یكی از برتری های مواد كامپوزیت ، مقاومت بسیار مناسب آنها در برابر خوردگی است كه این مواد را برای این مناطق مطلوب می سازد .

· نارسانایی الكتریكی : كامپوزیت ها را می توان به صورت موادی عایق طراحی كرده و ساخت . این ویژگی خطر برق گرفتگی و اتصال كوتاه را كاهش می دهد . شاید بتوان با به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی از كاربرد مقره های حامل كابل – كه در واقع نقش عایق را بین كابل و پروفیل بازی می كنند – جلوگیری كرد .

· زیبایی : در ساخت بازوهای عرضی فلزی همیشه محدودیت هایی وجود دارد كه طراح را مجبور به استفاده از قطعات استاندارد نبشی می كند . با به كارگیری كامپوزیت ها می توان به سراغ طرح هایی رفت كه علاوه بر بهینه بودن ، زیبا نیز باشند .

· عمر بیشتر : عمر بازو های عرضی كامپوزیتی حدود سه برابر طول عمر نمونه فلزی است . به دلیل عمر بیشتر و عدم نیاز به تعویض و تعمیر در كامپوزیت ها ، هزینه های تعویض و نگهداری حذف خواهند شد .

· كاهش تداخلات امواج رادیویی : امواج رادیویی بدون هرگونه انحراف و شكست از كامپوزیت ها عبور می كنند .

· كاهش افت توان خط : به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی از نشت جریان الكتریكی از خط به سمت پایه ها تا حدودی جلوگیری می كند و به این ترتیب میزان افت توان خط كاهش خواهد یافت .

علاوه بر موارد فوق با به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی می توان از طرح هایی استفاده كرد كه یكپارچه بوده و نیازی به سوار كردن قطعات برروی هم نباشد .

تیرهای كامپوزیتی

به كارگیری تیرهای كامپوزیت FRP ، موضوع جدیدی در خدمات برق رسانی نیست ، با این وجود تیرهای انتقال برق FRP پالترود شده 21 تا 24 متری داستان دیگری است . تیرهای FRP با یك سوم وزن تیرهای چوبی ، نضف وزن تیرهای فولادی و تنها یك دهم وزن تیرهای بتنی ، انتخاب بسیار جذابی برای اغلب شركتهای خدماتی برق رسانی هستند .

شركت آمریكایی بریستول تنسی الكتریك سیستم BTES به تازگی 144 تیر FRP را در دو خط انتقال نصب كرده است . شركت استرانگ ول Strongwell Corp واقع در ایالت ویرجینیا این تیرهای FRP پالترود شده SE 28 را با بیشترین ظرفیت ممان اینرسی در مقطع پایینی طراحی و برای جایگزینی تیرهای چوبی ، فولادی و بتنی در خطوط انتقال برق تولید كرده است . شركت های خدمات برق رسانی در حال كشف برتری های تیرهای SE 28 ، نسبت به تیرهای ساخته شده از مواد سنتی هستند . تیرهای SE 28 شركت استرانگ ول ، سبك ، محكم و دارای ویژگی های هدایتی خیلی كمی هستند . این تیرها همچنین در برابر خوردگی ، پوسیدگی ، پرتوهای فرابنفش ، نفوذ آب ، حشرات و داركوب ها مقاومت بسیار بالایی دارند .

به عقیده دكتر مایكل برودر ، مدیر عامل شركت BTES ، تیرهای كامپوزیتی SE 28 ، در مقایسه با تیرهای چوبی ، با گذشت زمان استحكامشان را از دست نمی دهند و تقریبا ً به هیچ گونه ترمیم و تعمیری احتیاج ندارند . او هم چنین به ویژگی های الكتریكی تیرهای FRP و تحمل ضربه و بار ناشی از بادهای شدید توسط آن ها اشاره می كند .

منبع: کام پلی نیک

 

 

[mim-shimi 25,686]

حدود 20 سال است كه كامپوزیتهای پلیمری تقویت شده با الیاف FRP در كاربردهای الكتریكی مصرف می شوند. این مواد در ساخت قطعات گوناگون صنعت برق به كار می روند ؛ از جمله لوله های عبور كابل ، سیستم های حمل كابل در تونل ها و پل ها ، تیرهای انتقال برق ، بازوهای عرضی ( كراس آرم ها ) ، مقره ها ، برج های ارتباطی و جز آن .

لوله كامپوزیتی عبور كابل

یكی از موارد كاربرد كامپوزیت در صنعت برق ، ساخت لوله های عبور كابل است . لوله های پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه GRP را می توان در تركیب با اتصالات و متعلقات ویژه ای به كاربرد و آن ها را به شكل یك سیستم عبور كابل چندلایه و چند ردیفی شكل داد . این لوله ها برای كابل های شبكه برق شهری و كابل های مخابراتی زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرند . علاوه بر این در موارد زیر نیز كاربرد دارند :

 

 

1) برای كابل هایی كه از زیر ریل جرثقیل های سقفی و یا راه های اصلی شهری عبور می كنند .

2) برای كابل هایی كه از روی پل ها و رودخانه ها عبور می كنند . به ویژه برای كابلهایی كه از روی پل عبور می كنند ، به كارگیری لوله های GRP ، بار وارده بر پل را كاهش داده و ساخت و ساز پل را تسهیل خواهد كرد .

سیستم حمل كابل كامپوزیتی

سیستم های حمل كابل كامپوزیتی ، یك محصول سازه ای برای حل بسیاری از مشكلات مهندسی و طراحی در شبكه های برق رسانی و مخابراتی هستند كه برای نگهداری كابل های گرانبها و اغلب حساس و استراتژیك در دراز مدت قابل اعتمادند . این سیستم ها ویژگی های منحصربه فردی دارند كه آن ها را قادر به تحمل بسیاری از محیط های خورنده می كند ؛ به ویژه شرایطی كه مواد سنتی در آن ها عمر كاری مفید و اقتصادی ندارند . این محصولات از رزین های گرما سخت تقویت شده با شیشه و به نحوی طراحی و ساخته می شوند كه یكپارچگی سازه ای آنها با انواع فولادی و آلومینیمی رقابت می كند ؛ با این تفاوت كه مشكلات خوردگی ، سنگینی وزن و هدایت الكتریكی آنها را ندارند .

این محصولات در برابر اسیدها ، نمك ها ، قلیاها و محدوده وسیعی از محیط ها و مواد شیمیایی خورنده كه بر آلومینیم و فولاد گالوانیزه اثرات شدیدی دارند ، مقاومند . حتی محصولات آلومینیمی یا فولادی پوشش داده شده نیز ممكن است به علت خراش های كوچك ایجاد شده حین نصب یا پس از آن ، در معرض آسیب باشند .

این محصولات در مقایسه با فولاد یا آلومینیم ، دارای نسبت استحكام به وزن بسیار بالایی هستند درحالی كه یكپارچگی سازه ای مشابهی با آنها دارند .

پروفیل های كامپوزیتی پالترود شده كه در این سیستم ها به كارگرفته می شوند دارای وزن مخصوصی حدود یك چهارم فولاد و یك سوم آلومینیم هستند كه این امر حمل و نقل و برپا كردن آن ها را تسهیل می كند . برخلاف فولاد زنگ نزن این قطعات را می توان در محل و با وسایل دستی برید و سوراخ كرد . از آنجاییكه سینی و نردبان های این سیستم نارسانا هستند ، از بابت انتقال برق به سیستم حمل كابل از كابل های آسیب دیده هیچ نگرانی وجود ندارد . علاوه بر آن احتیاجی به جلوگیری از خوردگی الكترولیتی در شرایط ویژه نیست . ویژگی های نارسانایی و مغناطیسی نبودن به معنی سیستم حمل كابل ایمن ترند .

در بزرگترین پروژه مهندسی انجام شده با سرمایه خصوصی – تونلی كه بریتانیا را به اروپا متصل می كند – بیش از 63/3 هزارتن FRP پالترود شده ، 1260كیلومتر كابل الكتریكی و فیبر نوری را بر روی خود نگه داشته اند . این كابل ها ، روشنایی ، تهویه و ارتباطات درون تونل را كنترل می كنند . كابل های 25 كیلو ولتی تأمین كننده انرژی قطارها نیز با این كامپوزیت های پالترود شده حمل می شوند . این محصولات با شرایط زیر سازگارند :

· محدوده دمایی 5 تا 40 درجه سانتی گراد

· رطوبت 100 درجه

· سرعت باد km/h 359

· پاشش مداوم آب نمك و حتی غوطه وری در آن

· نصب آسان

· حداقل تعمیرات

· هزینه كلی كمینه

· مقاومت در برابر بارگذاری استاتیك كابل ها

بازوهای عرضی كامپوزیتی

هر تیر انتقال برق فشار متوسط ( 20 و 33 كیلوولت ) از سه قسمت اصلی یعنی تیر ، بازوهای عرضی و مقره ها تشكیل شده است . بازو های عرضی معمولا ً از جنس فولاد ساخته می شوند . با این وجود در بعضی از كشورها نظیر آمریكا ، استرالیا ، كانادا و بخشهایی از اروپا این محصولات از مواد كامپوزیتی ساخته می شوند . به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی به جای نمونه فلزی دارای برتری هایی است ؛ از جمله :

· كاهش وزن : سنگینی وزن بازوهای عرضی فلزی ( حدود 20 كیلوگرم ) یكی از مشكلات شركتهای انتقال و توزیع برق است . در مناطقی كه به دلایل گوناگون از جمله ناهمواری سطح زمین ، امكان استفاده از ماشین های بالابر در آن ها وجود ندارد ، حمل بازوهای عرضی فلزی تا بالای تیر بسیار سخت و خطرناك است ؛ درصورتی كه كامپوزیت ها وزن نسبتا ً كمی دارند و حمل آنها آسان است .

· مقاومت در برابر خوردگی : بازوهای عرضی فلزی در آب و هوای مرطوب و خورنده ، عمر نسبتا ً كمی دارند . یكی از برتری های مواد كامپوزیت ، مقاومت بسیار مناسب آنها در برابر خوردگی است كه این مواد را برای این مناطق مطلوب می سازد .

· نارسانایی الكتریكی : كامپوزیت ها را می توان به صورت موادی عایق طراحی كرده و ساخت . این ویژگی خطر برق گرفتگی و اتصال كوتاه را كاهش می دهد . شاید بتوان با به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی از كاربرد مقره های حامل كابل – كه در واقع نقش عایق را بین كابل و پروفیل بازی می كنند – جلوگیری كرد .

· زیبایی : در ساخت بازوهای عرضی فلزی همیشه محدودیت هایی وجود دارد كه طراح را مجبور به استفاده از قطعات استاندارد نبشی می كند . با به كارگیری كامپوزیت ها می توان به سراغ طرح هایی رفت كه علاوه بر بهینه بودن ، زیبا نیز باشند .

· عمر بیشتر : عمر بازو های عرضی كامپوزیتی حدود سه برابر طول عمر نمونه فلزی است . به دلیل عمر بیشتر و عدم نیاز به تعویض و تعمیر در كامپوزیت ها ، هزینه های تعویض و نگهداری حذف خواهند شد .

· كاهش تداخلات امواج رادیویی : امواج رادیویی بدون هرگونه انحراف و شكست از كامپوزیت ها عبور می كنند .

· كاهش افت توان خط : به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی از نشت جریان الكتریكی از خط به سمت پایه ها تا حدودی جلوگیری می كند و به این ترتیب میزان افت توان خط كاهش خواهد یافت .

علاوه بر موارد فوق با به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی می توان از طرح هایی استفاده كرد كه یكپارچه بوده و نیازی به سوار كردن قطعات برروی هم نباشد .

تیرهای كامپوزیتی

به كارگیری تیرهای كامپوزیت FRP ، موضوع جدیدی در خدمات برق رسانی نیست ، با این وجود تیرهای انتقال برق FRP پالترود شده 21 تا 24 متری داستان دیگری است . تیرهای FRP با یك سوم وزن تیرهای چوبی ، نضف وزن تیرهای فولادی و تنها یك دهم وزن تیرهای بتنی ، انتخاب بسیار جذابی برای اغلب شركتهای خدماتی برق رسانی هستند .

شركت آمریكایی بریستول تنسی الكتریك سیستم BTES به تازگی 144 تیر FRP را در دو خط انتقال نصب كرده است . شركت استرانگ ول Strongwell Corp واقع در ایالت ویرجینیا این تیرهای FRP پالترود شده SE 28 را با بیشترین ظرفیت ممان اینرسی در مقطع پایینی طراحی و برای جایگزینی تیرهای چوبی ، فولادی و بتنی در خطوط انتقال برق تولید كرده است . شركت های خدمات برق رسانی در حال كشف برتری های تیرهای SE 28 ، نسبت به تیرهای ساخته شده از مواد سنتی هستند . تیرهای SE 28 شركت استرانگ ول ، سبك ، محكم و دارای ویژگی های هدایتی خیلی كمی هستند . این تیرها همچنین در برابر خوردگی ، پوسیدگی ، پرتوهای فرابنفش ، نفوذ آب ، حشرات و داركوب ها مقاومت بسیار بالایی دارند .

به عقیده دكتر مایكل برودر ، مدیر عامل شركت BTES ، تیرهای كامپوزیتی SE 28 ، در مقایسه با تیرهای چوبی ، با گذشت زمان استحكامشان را از دست نمی دهند و تقریبا ً به هیچ گونه ترمیم و تعمیری احتیاج ندارند . او هم چنین به ویژگی های الكتریكی تیرهای FRP و تحمل ضربه و بار ناشی از بادهای شدید توسط آن ها اشاره می كند .

منبع: کام پلی نیک

 

 

[mim-shimi 25,686]

در این پژوهش، روشی جدید برای اندازه گیری تنش های باقی مانده در کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف پیوسته ارائه شده است. تنش های داخلی در کامپوزیت هنگامی شکل می گیرند که نمونه از دمای پخت تا دمای محیط سرد می شود. به دلیل وجود اختلاف در ضریب انقباض گرمایی الیاف و زمینه، تنش های برشی در سطح مشترک بین دو فاز شکل می گیرد. وجود این تنش ها باعث کاهش کارایی کامپوزیت هنگام مصرف می شوند.

 

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mim-shimi 25,686]

در این پژوهش، روشی جدید برای اندازه گیری تنش های باقی مانده در کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف پیوسته ارائه شده است. تنش های داخلی در کامپوزیت هنگامی شکل می گیرند که نمونه از دمای پخت تا دمای محیط سرد می شود. به دلیل وجود اختلاف در ضریب انقباض گرمایی الیاف و زمینه، تنش های برشی در سطح مشترک بین دو فاز شکل می گیرد. وجود این تنش ها باعث کاهش کارایی کامپوزیت هنگام مصرف می شوند.

 

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mim-shimi 25,686]

در اين روش، ابتدا رها ساز روي سطح قالب اسپري مي‌شود تا جدا كردن قطعه ساخته شده به سهولت انجام بگيرد. سپس ژل كوت روي آن اعمال مي‌شود تا سطح قطعه از نظر كيفيت و ظاهر، سطح مطلوبي باشد. آنگاه الياف رو يا درون قالب قرار مي‌گيرند و رزين با دست روي آنها ريخته شده، توسط قلم و يا غلطك آغشته سازي كامل مي‌شود. همچنين اين امكان وجود دارد كه الياف ابتدا به رزين آغشته شود و بعد لايه گذاري انجام گيرد حبابهاي هواي گير كرده در قطعه با حركت قلم يا غلطك و فشار دادن الياف خارج مي‌شوند. لايه گذاري و آغشته سازي تا رسيدن به ضخامت مورد نظر ادامه مي‌يابد. قطعه معمولاً در فشار و دماي محيط پخت مي‌شود. با كاتاليزور و شتابدهنده زمان پخت را مي‌توان تنظيم نمود.

 

 

بيشترين رزينهاي مورد استفاده، پلي استر و اپوكسي مي‌باشد. پلي استر بدليل قيمت ارزان، در دسترس بودن و سهولت كار، رزين مطلوبي محسوب مي‌شود. همچنين پلي استر به راحتي با رهاسازهاي استاندارد، از قالب جدا مي‌شود. به منظور كاهش جمع شدگي قطعه كه منجر به تابيدگي و موجدار شدن سطح مي‌شود، از فيلرهايي مانند تالك و كربنات كلسيم استفاده مي‌كنند. اپوكسي‌ها گران قيمتند ولي خواص بهتري دارند. رهاسازهاي قالب براي فرمولاسيون ضروري است و در غير اينصورت قطعه به قالب مي‌چسبد و منجر به مشكلات جداكردن قطعه از قالب، تابيدگي، صدمه به قطعه و حتي قالب مي‌شود.در فرمولاسيون هر دو رزين مي‌توان افزودني‌هاي ضد شعله يا خود خاموش كن را وارد كرد. اپوكسي بيشتر به خاطر پايداري ابعادي و استحكام بالا استفاده مي‌شود در حاليكه پلي استر در حجمهاي بالا و در كاربردهاي معمولي استفاده مي‌شود.

الياف شيشه متداولترين تقويت كننده در كامپوزيتهاي ساخته شده به روش لايه گذاري دستي مي‌باشند. اين الياف از رشته‌هاي نازكي كه با سيلان اصلاح سطح شده‌اند، تشكيل شده‌اند. سيلان چسبندگي رزين به الياف را بهبود مي‌بخشد.در اين فرآيند انواع الياف از قبيل پارچه، نمد، الياف كوتاه و رشته‌اي استفاده مي‌شود و شكل الياف خيلي نقش بحراني در اين فرآيند ندارد. ولي البته الياف پارچه‌اي و نمد بيشتر استفاده مي‌شود.

لايه گذاري دستي در حدود سالهاي 1940 ابداع شد و مواد و روشها تفاوتهاي چنداني از آن وقت تا كنون نكرده‌اند، لايه گذاري دستي هنوز وابسته به مهارت كارگر مي‌باشد. اين فرآيند در ساخت كشتي با موفقيت بكار گرفته شده است.

ساير قطعات ساخته شده به اين روش عبارتند از گنبدها(radomes)، كانالهاي آب، استخر، تانكر، ميز و صندلي، تجهيزات محيطهاي خورنده، قطعات خودرو، اطاقك و خانه‌هاي پيش ساخته، صفحات صاف و موجدار، نمونه سازي و قالبهاي كامپوزيتي.

مهمترين امتيازات سيستم‌هاي پلي استر يا اپوكسي در روش لايه گذاري دستي عبارتند از: سهولت ساخت، ارزاني ابزار كار، رنگ آميزي‌هاي مختلف، خواص مناسب براي كاربردهاي مورد نظر، امكان ساخت قطعات بزرگ يك فرآيندساده لايه گذاري دستي، روي يك قالب نر يا درون قالب ماده امكان پذير است. انتخاب قالب بستگي دارد به اين دارد كه كدام طرف قطعه از نظر ظاهري داراي اهميت است. اگر سطح بيروني مهم باشد از قالب ماده استفاده مي‌شود و اگر سطح داخلي اهميت داشته باشد از قالب نر.

اگر كيفيت بالاي سطح مورد نظر باشد، يك لايه از رزين داراي كاتاليزور روي قالب اسپري مي‌شود و اجازه مي‌‌‌يابد تا نيم پخت شود. اين لايه رزيني ژل كوت ناميده مي‌شود و يك لايه محافظ غير قابل نفوذ روي الياف تشكيل مي‌دهد. رزينهاي ژل كوت براي اينكار فرموله مي‌شوند تا منعطف بوده، در برابر تاول و تخريب مقاوم باشند.سطح ديگر كامپوزيت معمولا زبر مي‌باشد ولي با بكار گيري يك سلفون يا فيلمي از جنس پلي وينيل الكل يا مواد مشابه، كمي با كيفيت تر مي‌شود. مواد زيادي براي ساخت قالب استفاده مي‌شوند از جمله چوب، پلي استر، اپوكسي، لاستيك و فولاد.

روش پيش آغشته مي‌تواند به عنوان ادامه روش لايه گذاري دستي در نظر گرفته شود. در اين فرايند الياف با رزين فرمول شده آغشته مي‌شود. تقويت كننده معمولا بصورت نوارهاي تك جهته از الياف يا پارچه بافته شده مي‌باشد و به منظور سهولت حمل و نقل و انبار، نيم پخت مي‌شوند. پيش آغشته نيم پخت، چرم مانند است و كمي چسبنده، بنابراين لايه‌ها روي شكل‌هاي پيچيده سر نمي‌خورند و مي‌توانند شكل برجستگي‌هاي قالب را به خود بگيرند و در نتيجه شكل‌هاي پيچيده به دقت قابل قالبگيري مي‌باشند.

از آنجا كه فرمولاسيون رزين در پيش آغشته داراي شروع كننده مي‌باشد، داراي تاريخ مصرف مي‌باشد و پيش از چند روز يا چند هفته نمي‌توان آنرا در دماي اطاق نگهداري نمود. بنابراين آنها را در فريزر نگهداري مي‌كنند تا تاريخ مصرف آنها به يك سال و يا حتي بيشتر برسد.معمولاً پيش آغشته‌ها با تجهيزات ساخت مخصوص ساخته مي‌شوند تا درصد رزين و الياف كنترل ‌شود. آغشته سازي كامل الياف با رزين مشكل نواحي آكنده از رزين( resin reach ) و عاري از آن را حل مي‌كند. در نتيجه همگوني بهتري نسبت به لايه گذاري دستي حاصل مي‌شود. بنابراين از پيش آغشته در جاهايي استفاده مي‌شود كه كارايي قطعه حساس است. تقريبا تمام رزينهاي مورد مصرف صنايع كامپوزيت، به شكل پيش آغشته نيز وجود دارند.

 

منبع : شبکه ایران کامپوزیت

[mim-shimi 25,686]

در اين روش، ابتدا رها ساز روي سطح قالب اسپري مي‌شود تا جدا كردن قطعه ساخته شده به سهولت انجام بگيرد. سپس ژل كوت روي آن اعمال مي‌شود تا سطح قطعه از نظر كيفيت و ظاهر، سطح مطلوبي باشد. آنگاه الياف رو يا درون قالب قرار مي‌گيرند و رزين با دست روي آنها ريخته شده، توسط قلم و يا غلطك آغشته سازي كامل مي‌شود. همچنين اين امكان وجود دارد كه الياف ابتدا به رزين آغشته شود و بعد لايه گذاري انجام گيرد حبابهاي هواي گير كرده در قطعه با حركت قلم يا غلطك و فشار دادن الياف خارج مي‌شوند. لايه گذاري و آغشته سازي تا رسيدن به ضخامت مورد نظر ادامه مي‌يابد. قطعه معمولاً در فشار و دماي محيط پخت مي‌شود. با كاتاليزور و شتابدهنده زمان پخت را مي‌توان تنظيم نمود.

 

 

بيشترين رزينهاي مورد استفاده، پلي استر و اپوكسي مي‌باشد. پلي استر بدليل قيمت ارزان، در دسترس بودن و سهولت كار، رزين مطلوبي محسوب مي‌شود. همچنين پلي استر به راحتي با رهاسازهاي استاندارد، از قالب جدا مي‌شود. به منظور كاهش جمع شدگي قطعه كه منجر به تابيدگي و موجدار شدن سطح مي‌شود، از فيلرهايي مانند تالك و كربنات كلسيم استفاده مي‌كنند. اپوكسي‌ها گران قيمتند ولي خواص بهتري دارند. رهاسازهاي قالب براي فرمولاسيون ضروري است و در غير اينصورت قطعه به قالب مي‌چسبد و منجر به مشكلات جداكردن قطعه از قالب، تابيدگي، صدمه به قطعه و حتي قالب مي‌شود.در فرمولاسيون هر دو رزين مي‌توان افزودني‌هاي ضد شعله يا خود خاموش كن را وارد كرد. اپوكسي بيشتر به خاطر پايداري ابعادي و استحكام بالا استفاده مي‌شود در حاليكه پلي استر در حجمهاي بالا و در كاربردهاي معمولي استفاده مي‌شود.

الياف شيشه متداولترين تقويت كننده در كامپوزيتهاي ساخته شده به روش لايه گذاري دستي مي‌باشند. اين الياف از رشته‌هاي نازكي كه با سيلان اصلاح سطح شده‌اند، تشكيل شده‌اند. سيلان چسبندگي رزين به الياف را بهبود مي‌بخشد.در اين فرآيند انواع الياف از قبيل پارچه، نمد، الياف كوتاه و رشته‌اي استفاده مي‌شود و شكل الياف خيلي نقش بحراني در اين فرآيند ندارد. ولي البته الياف پارچه‌اي و نمد بيشتر استفاده مي‌شود.

لايه گذاري دستي در حدود سالهاي 1940 ابداع شد و مواد و روشها تفاوتهاي چنداني از آن وقت تا كنون نكرده‌اند، لايه گذاري دستي هنوز وابسته به مهارت كارگر مي‌باشد. اين فرآيند در ساخت كشتي با موفقيت بكار گرفته شده است.

ساير قطعات ساخته شده به اين روش عبارتند از گنبدها(radomes)، كانالهاي آب، استخر، تانكر، ميز و صندلي، تجهيزات محيطهاي خورنده، قطعات خودرو، اطاقك و خانه‌هاي پيش ساخته، صفحات صاف و موجدار، نمونه سازي و قالبهاي كامپوزيتي.

مهمترين امتيازات سيستم‌هاي پلي استر يا اپوكسي در روش لايه گذاري دستي عبارتند از: سهولت ساخت، ارزاني ابزار كار، رنگ آميزي‌هاي مختلف، خواص مناسب براي كاربردهاي مورد نظر، امكان ساخت قطعات بزرگ يك فرآيندساده لايه گذاري دستي، روي يك قالب نر يا درون قالب ماده امكان پذير است. انتخاب قالب بستگي دارد به اين دارد كه كدام طرف قطعه از نظر ظاهري داراي اهميت است. اگر سطح بيروني مهم باشد از قالب ماده استفاده مي‌شود و اگر سطح داخلي اهميت داشته باشد از قالب نر.

اگر كيفيت بالاي سطح مورد نظر باشد، يك لايه از رزين داراي كاتاليزور روي قالب اسپري مي‌شود و اجازه مي‌‌‌يابد تا نيم پخت شود. اين لايه رزيني ژل كوت ناميده مي‌شود و يك لايه محافظ غير قابل نفوذ روي الياف تشكيل مي‌دهد. رزينهاي ژل كوت براي اينكار فرموله مي‌شوند تا منعطف بوده، در برابر تاول و تخريب مقاوم باشند.سطح ديگر كامپوزيت معمولا زبر مي‌باشد ولي با بكار گيري يك سلفون يا فيلمي از جنس پلي وينيل الكل يا مواد مشابه، كمي با كيفيت تر مي‌شود. مواد زيادي براي ساخت قالب استفاده مي‌شوند از جمله چوب، پلي استر، اپوكسي، لاستيك و فولاد.

روش پيش آغشته مي‌تواند به عنوان ادامه روش لايه گذاري دستي در نظر گرفته شود. در اين فرايند الياف با رزين فرمول شده آغشته مي‌شود. تقويت كننده معمولا بصورت نوارهاي تك جهته از الياف يا پارچه بافته شده مي‌باشد و به منظور سهولت حمل و نقل و انبار، نيم پخت مي‌شوند. پيش آغشته نيم پخت، چرم مانند است و كمي چسبنده، بنابراين لايه‌ها روي شكل‌هاي پيچيده سر نمي‌خورند و مي‌توانند شكل برجستگي‌هاي قالب را به خود بگيرند و در نتيجه شكل‌هاي پيچيده به دقت قابل قالبگيري مي‌باشند.

از آنجا كه فرمولاسيون رزين در پيش آغشته داراي شروع كننده مي‌باشد، داراي تاريخ مصرف مي‌باشد و پيش از چند روز يا چند هفته نمي‌توان آنرا در دماي اطاق نگهداري نمود. بنابراين آنها را در فريزر نگهداري مي‌كنند تا تاريخ مصرف آنها به يك سال و يا حتي بيشتر برسد.معمولاً پيش آغشته‌ها با تجهيزات ساخت مخصوص ساخته مي‌شوند تا درصد رزين و الياف كنترل ‌شود. آغشته سازي كامل الياف با رزين مشكل نواحي آكنده از رزين( resin reach ) و عاري از آن را حل مي‌كند. در نتيجه همگوني بهتري نسبت به لايه گذاري دستي حاصل مي‌شود. بنابراين از پيش آغشته در جاهايي استفاده مي‌شود كه كارايي قطعه حساس است. تقريبا تمام رزينهاي مورد مصرف صنايع كامپوزيت، به شكل پيش آغشته نيز وجود دارند.

 

منبع : شبکه ایران کامپوزیت

[mim-shimi 25,686]

در اثر رفت و آمد خودروها و تغییرات آب و هوا، نیروهای برشی و تنش هایی به آسفالت وارد میشوند كه منجر به ایجاد ترك و گسترش سریع آن میشود. اگرچه ممكن است لازم باشد آسفالت به صورت كامل بازسازی شودف ولی ممكن است شرایط اقتصادی اقتضا كند كه برای تعمیر موقت این اشكال، از یك لایه اضافی آسفالت استفاده شود. در هر حال استفاده از لایه های جدید آسفالت در بخش هایی كه از نظر سازه ای ضعیف شده اند راه حلی دایمی نیست و به زودی ترك ها ظاهر شده و فرایند جدایش سطحی دوباره آغاز میشود.

 

 

 

 

 

استفاده از شبكه های كامپوزیتی تقویت آسفالت موسوم به به ژئوتكستایل (geotextile) باعث كاهش هزینه نگهداری آسفالت میشود، ضمن اینكه عمر مفید اسفالت نیز به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. از لایه های ژئوتكستایل برای تقویت آسفالت، از طریق تحمل تنش های كششی و احتمالاً برشی، استفاده میشود و بسیاری از آنها مانع بسیار خوبی در برابر رطوبت و نفوذ آب محسوب میشوند.

این شبكه های كامپوزیتی بین آسفالت و سطح زیر آن قرار می گیرند و شبكه الیاف شیشۀ آنها به گونه ای طراحی شده است كه تنش های ترك زا را به صورت افقی درآورده و تضعیف كند. این شبكه ها از یك ماده پلی استر بافته شده و قابل انعطاف تشكیل شده اند كه استحكام بالایی دارند. یك لایه چسبنده نیز روی آن پوشش داده شده است كه هم به آسفالت می چسبد و هم نقش محافظ رطوبتی دارد. این شبكه ها مقاومت بالایی در برابر چین خوردگی دارند و نقطه ذوب آنها بالاتر از 250 درجه سانتی گراد است.

برای نصب این شبكه ها، نخست یك لایه قیر روی سطح موردنظر ریخته میشود یا اینكه محلول ویژه ای روی سطح پاشیده میشود. سپس این شبكه ها كه به صورت رول هستند، روی سطح پهن میشوند، به طوری كه هیچ گونه چین خوردگی نداشته باشند و در نهایت روی آن آسفالت ریخته میشود.

هنگام تعریض خیابان ها، یكی از مشكلات این است كه سطح آسفالت قدیم و آسفالت جدید كه در كنار آن ریخته شده است، نسبت به یكدیگر حركت می كنند. با استفاده از این شبكه ها در طول محل تلاقی آسفالت قدیم و آسفالت جدید، این مشكل برطرف میشود.

یكی از شركت های سازندۀ این نوع شبكه ها با نام روتافلكس ادعا می كند كه به كارگیری این محصول، عمر مفید آسفالت را چند برابر افزایش می دهد. به گفته این شركت با استفاده از این محصول، در یك دوره 2 ساله، هزینه های متداول نگهداری آسفالت حدود 75 درصد كاهش می یابد.

نتایج ازمایش هایی كه توسط شركت سنت گوبین تكنیكال فابریكز روی محصول تجاری خود گلاس گرید انجام شده است نشان می دهد كه عمر مفید آسفالت خیابان با استفاده از این محصول حدود 84 درصد افزایش یافته است. در ضمن، گزارش پژوهش های انجام شده نیز این نتایج را در شرایط واقعی تایید می كنند. پژوهش های رسمی انجام شده در مورد عملكرد ژئوتكستایل ها در اداره حمل و نقل ایالت های میشیگان و ایلی نیوز نیز نشان دهنده تأثیر قابل ملاحةه این بافته ها در جلوگیری از ایجاد ترك و نفوذ آب، افزایش عمر مفید آسفالت و كاهش هزینه هاست.

 

منبع : انجمن کامپوزیت ایران

[mim-shimi 25,686]

كامپوزیت های گرمانرم پر شده با چوب از زمان عرضه در اوایل دهه 1990 میلادی، تاكنون مسیری طولانی را طی كرده اند. در بازار پویای این مواد، در همه زمینه ها پیشرفت هایی حاصل شده و این روند ادامه دارد. با این وجود یك مساله كماكان بدون تغییر باقی مانده و آن توان بالقوه رشد بازار است.

به عقیده تونیا فرل تحلیل گر بازار از گروه فریدونیا، میزان تقاضا برای الوارهای كامپوزیتی گرمانرم پر شده با چوب بی سابقه است. كاربردهای عمده محصولات كامپوزیتی چوب پلاستیك (WPC) تاكنون عبارت بوده است از تخته های كف، تراورس های خطوط راه آهن، حصار و نرده و در و پنجره در بازار ساخت و ساز مسكونی.

 

 

 

 

 

در گزارش منتشره تحت عنوان "الوارهای پلاستیكی و كامپوزیتی، توسط فریدونیا در فوریه 2006" پیش بینی شده است تولید الوارهای WPC با رشد سالانه 14 درصد، تا سال 2009 به 25/12 میلیون تن برسد. تخته های كف به تنهایی حدود 50 درصد از كل WPC تولیدی را تشكیل داده و به خوبی جای خود را در بازار 6/4 میلیارد دلاری كف پوش ایالات متحده باز كزده اند. فرل می گوید: "كامپوزیت های چوب پلاستیك از بازار كف پوش ها از 4 درصد در سال 1996 به 14 درصد در سال 2006 افزایش پیدا كرده است". پیش بینی میشود كه این سهم در سال 2011 به 23 درصد برسد. به عقیده جان پروئت از شركت پرینسیپیا پارتنرز "شما نمیتوانید در كسب و كار توزیع الوار كف باشید ولی در زمینه كف پوش كامپوزیتی كار نكنید. حتی فروشندگان الوارهای فشرده در كنار محصولات جوبی فشرده، كف پوش های كامپوزیتی را توزیع می كنند."

برخلاف بازار راكد ساخت و ساز، بازار كف پوش ها نسبتاً پایدار است؛ چون 85 درصد از تقاضاها برای فعالیتهای بازسازی و نوسازی است. پروئت می گوید:"نزدیك به 88 درصد كف پوشهای WPC در كارهای تعمیرات و بازسازی ساختمان مصرف می شوند." بنابراین معنادارترین شاخص اقتصادی این بخش، اطمینان مشتری به محصول و هزینه در نظر گرفته برای بازسازی خانه اش است. انتظار می رود این اعتماد حفظ شود؛ فریدونیا در آخرین گزارش خود با عنوان "بازار كف پوش های چوبی و رقبا" منتشره در جولای 2007 بیان كرده است تقاضا برای كف پوش ها تا سال 2011 سالانه 2/2 درصد رشد خواهد داشت.

آموخته ها

یكی از دلایل اعتماد مشتری، بهبود پیوسته كارایی و زیبایی الوارهای كامپوزیتی است. مارتین گروهمان رییس شركت محصولات ساختمانی كاركت می گوید:"توقع مصرف كنندگان كف پوش كامپوزیتی بسیار بالاست و ما به برآورده ساختن این انتظارات نزدیك تر شده ایم." در سال 2004 شركت كاركت پژوهشی را به انجام رساند كه در آن با 100 مالك كف پوش های كامپوزیتی در شهرهای آستین، تكزاس، ساكرامنتو و ریچموند مصاحبه شده بود. گروهمان می گوید: "همه آنها بر یك موضوع توافق داشتند." این تخته های كف لكه های چربی را در خود حفظ می كنند، به تدریج رنگ خود را از دست می دهند و جلوگیری از رشد كپك و قارچ در آنها بسیار دشوار است. راه حل غلبه بر این مشكلات در بهتر كپسوله كردن ذرات چوب نهفته بود. گروهمان می گوید: "مشكل حفاظت از چوب در كامپوزیت ها، به قدمت به كارگیری چوب در این محصولات است." چوب ماده ای فوق العاده قوی است ولی فرآیند تبادل رطوبت آن با محیط اطراف كه در درخت انجام می شود چیزی است كه شما نمی خواهید در محیط خانه صورت پذیرد. بهترین كار این است كه از برتری استحكام این ماده بهره برده و كاستی های آن را به حداقل رساند.

قیمت نیز عاملی تعیین كننده برای تخته های كف WPC است. به طور كلی مصرف كننده با به كارگیری سیستم كف پوش كامپوزیتی ، با 10 تا 20 درصد افزایش هزینه نسبت به چوب فشرده مواجه می شود. بنابراین اغلب محصولات كامپوزیتی امروزی طوری طراحی میشوند كه با چوب درخت های ماموت، سرو و چوب های خوش آب و رنگی كه قیمت بالاتری دارند رقابت كنند. به طور كلی، كامپوزیت های چوب پلاستیك وجهه ای مثبت بین اغلب مصرف كنندگان كسب كرده اند. فرل می گوید: "تولیدكنندگان یاد گرفته اند كه چگونه محصولات WPC خود را به طور مؤثرتری، به ویژه از نظر بازیافتی بودن این محصولات، به بازار معرفی كنند." مارین موری از شركت تركس توضیح می دهد: "روال بر این بود كه محصولات باتوجه به ظاهر و كارایی شان به فروش برسند ولی مشتری های امروزی بیشتر نگران تاثیر مواد بر این سیاره خاكی هستند." اغلب تخته های WPC تولیدی در حال حاضر دارای حداقل بخشی مواد بازیافتی از جمله چوب، پلاستیك یا هردو هستند. از نظر طراحی ظاهری، طرح و رنگ های الهام گرفته از طبیعت همانند چوب گردو، بلسان بنفش، سرو و ساج، الگوهای دانه دانه و تخته های دورو زیاد به كار گرفته می شوند. موری توضیح می دهد: " ظاهر طبیعی كمك می كند كه محصولات ما به گزینه های تمام پلاستیكی و دارای روكش وینیلی ارجحیت داشته باشند."

پروت می گوید: " برای تبلیغات این محصولات، هم اكنون تولیدكنندگان بزرگ كف پوش، نرده های موردنیاز مشتری را به صورت رایگان تامین می كنند. این تولیدكنندگان نرده هایی همرنگ محصولات خود دارند. حداقل شش گونه نرده سفید كواكسترودی نیز در بازار وجود دارد. تیمبر تك نیز به تازگی یك گونه نرده مشكی كواكسترودی عرضه كرده است."

البته هنوز ساخت نرده های خوب آسان نیست. مایكل وولكات مدیر پژوهش آزمایشگاه مهندسی و مواد چوبی (WMEL) دانشگاه واشنگتن توضیح می دهد: "بارهای سازه ای وارده بر نرده ها بیشتر است. در نتیجه، موادی با ویژگی های سازه ای بالاتر همانند پلی وینیل كلراید (PVC) نقش مهم تری در این زمینه دارند."

تام براون مدیر بازرگانی شركت میلاكرون اكستروژن سیستمز نیز بیان می كند: "پوشش هایی از جنس اكریلیك، استیرن اكریلو نیتریل (ASA) و PVC صلب نیز وجود دارند." این پوشش ها كه برای محافظت بهتر قطعه چوب پلاستیك در برابر نورفرابنفش و جذب آب طراحی شده اند، در تخته های كف نیز به كار گرفته میشوند. شركت سرتین تید به تازگی پوششی از جنس PVC-ASA به سری كف پوش كامپوزیتی بوردواك خود افزوده استكه از ماده ثبت شده اكوتك (Ecotech)-مخلوطی از PVC و الیاف طبیعی بازیافتی- ساخته می شود. به گفته پتی پلاك مدیر بازاریابی بخش حصار، نرده و كف سرتین تیداین پوشش ها رنگ طبیعی تولیدی را حفظ كرده و مقاومتی عالی در برابر لك، خراش و رنگ پریدگی فراهم می كنند.

علاوه بر تركس، تیمبرتك و سرتین تید، تولیدكنندگان بزرگ WPC عبارتند از كامپوساترون، فایبر كامپوزیت، رویال كراون، یونیورسال فارست پروداكتزو... به طور كلی بیش از 30 تولیدكننده در حال حاضر در بازار كف پوش های كامپوزیتی رقابت می كنند.

 

 

فراتر از كف

WPC ها با موفقیت در بازار كف پوش ها، در جاهای دیگر نیز كاربرد پیدا می كنند. ال انگلند از شركت استراندكس توسعه دهنده فناوری اكستروژن چوب كامپوزیت می گوید: "كامپوزیت های چوب پلاستیك تقریباً میتوانند در تمام كاربردهای بیرون از خانه استفاده شوند." شركت اندرسن در مینه سوتا یكی از نخستین كارخانه هایی بود كه WPC ها را برای ساخت پروفیل های در و پنجره به كار گرفت. ماده ثبت شده این شركت، فایبركس (Fiberex)، مخلوطی انحصاری از چوب و PVC است. سایر محصولات عبارتند ازسقف و سایبان كه انگلند عقیده دارد گام بزرگ و بعدی خواهد بود.

وولكات می گوید: "بزرگترین زمینه تجاری توسعه صنعت WPCحصاركشی است ولی شما نمی توانیدیك تخته كف بسازیدو سپس آن را به عنوان حصار استفاده كنید. سنگینی وزن قطعه بزرگ ترین مواد قابل توجه و پاسخ آن اسفنجی كردن قطعه است."

براون توضیح می دهد: "فومی كردن به طور مؤثری میتواند وزن یك تخته را از 5 تا 30 درصد كاهش دهد. WPC های فومی نه فقط سبك ترند بلكه فشار داخلی ایجاد شده در حین فرآیند فوم سازی میتوان منجر به ایجاد بافت و ظاهری شود كه بیشتر شبیه چوب است."

به نظر می رسد این فناوری نسبتاً آسان باشد؛ ورود یك عامل فوم ساز به درون زمینه چوب/ پلاستیك، افت سریع فشار برای تحریك فوم سازی و سپس سرد كردن سریع برای پشتیبانی از تشكیل حباب. ولی این حقیقت كه در این ماده، پلاستیك درون مخلوطی كه میتواند تا 60 درصد محتوی آن چوب باشد توزیع شده است كنترل این فرایند را به یك چالش تبدیل می كند. براون عقیده دارد: "این كار از فوم كردن پلاستیك خالص بسیار دشوارتر است. چون شما مقدار زیادی پودر چوب دارید كه نمیتوانید آنرا به فوم تبدیل كنید. ازسوی دیگر جون فومی كردن، ویژگیهای مكانیكی كلی قطعه را تضعیف می كند، تولیدكننده باید توازنی بین وزن و كارایی ایجاد كند."

بیش ا چهار سال است كه فناوری فوم سازی استرانسل (Strancel) شركت استراندكس برای تولید حصارهای كامپوزیتی جدید فنسیشن (Fensation) و تخته كف كامپوزیتی اولتراسل (Ultracell) از سوی كامپوساترون به كار گرفته می شود. این تخته ها كه از پلی پروپیلن سنگسن (HDPE) با پودر چوب ساخته می شوند 33 دردص سبكتر از تخته های كامپوزیتی مشابه هستند. بسیاری از شركت ها هم اكنون محصولاتی را عرضه می كنند كه به طور ویژه برای كاربردهای سازه ای و اسكله ای طراحی شده اند. یكی از این مواد، موسوم به مواد دریایی یونیورسال (UMM)، از طریق تركیب تلاشهای WMEL، استراندكس، مك فارلند كاسیكد (Mc Farland Cascade )، دانشگاه ملی پن (Penn) و شركت خدمات مهندسی و تجهیزات نیروی دریایی تحت سرپرستی دفتر تحقیقات نیروی دریایی ساخته شده است. UMM برای جایگزینی الوارهای چوبی مورد استفاده در موج شكن ها، باراندازها و پل های عابر پیاده كه در آنها علاوه بر اهمیت تحمل بار، پایه ها از یكدیگر فاصله زیادی دارند، طراحی شده است. وولكات از WMEL می گوید: "این كامپوزیت چوب و PVC كه با یك پوشش PVC به طور همزمان اكسترود می شود، یك سیستم اتصال داخلی و بست انحصاری دارد و برای تحمل بارهای زیاد طراحی دشه است."

انگلند اضافه می كند: "این محصولات در مقایسه با تخته های كف استاندارد بسیار بزرگ هستند. یك تخته UMM با سطح مقطع 305 × 101 میلی متر كمی بیش از 8/26 كیلوگرم در هر متر وزن دارد كه بیشتر از وزن چوبی كه جایگزین آن میشود نیست." این تخته ها تا طول 72/3 متر در دسترسند.

UMM به تازگی برای سطح یك پل عابر پیاده 4/27 متری در میسولا و یك موج شكن 4/91 متری در لنگرگاه آكادمی نیروی دریایی در آناپولیس به كار گرفته شده است.

گزینه های بیشتر

پلی اتیلن نو و بازیافتی (سبك و سنگین) شایع ترین گرمانرم مورد استفاده در صنعت WPC است؛ اگرچه با ظهور روزافزون محصولات سازه ای، به كارگیری PVC رشد سریعی دارد.

برای صرفه جویی در مواد مصرفی، بسیاری از تولیدكنندگان، این مواد را از قسمت زیری تخته هایی كه فقط از یك طرف دیده می شوند حذف می كنند بدون اینكه یكپارچگی سازه ای قطعه تحت تأثیر قرار گیرد. بعضی از تولیدكنندگان نیز از پروفیل های اكسترودی توخالی استفاده می كنند. وولكات می گوید: "PVC امكان تولید پروفیل های توخالی با دیوارهای نازك تر را فراهم می سازد." اگرچه پلی پروپیلن ویژگی های برتری دارد ولی نقطه ذوب بالای آن، چالشی در شكل دهی قطعه ایجاد می كند.

كاركت یكی از معدود تولیدكنندگان WPC است كه از پلی پروپیلن استفاده می كند. این شركت برای ساخت كف پوش، نرده و سایر محصولات خود، پلی پروپیلن نو و بازیافتی را با چوب سخت بازیافتی تركیب می كند. گروهمان توضیح می دهد: "پلی پروپیلن نسبت به پلی اتیلن و PVC دارای سفتی بیشتر، خزش كمتر و HDT بالاتری بوده و عاری از هالوژن هاست."

اگرچه اغلب WPC ها هنوز با پودر چوب ساخته می شوند، تولیدكنندگان WPC امروزه انتخاب های دیگری نیز برای پركننده پیش رو دارند كه به آنها اجازه می دهد محصولاتی ویژه را از نظر كارایی تولید كنند. به عقیده وولكات، پودر چوب كه از خاك اره چوب بلوط، افرا و كاج، تراشه های رنده، گرد سنباده و ضایعات آسیاب شده به دست می آید توازنی بین كارایی و هزینه ایجاد می كند. هرچه اندازه ذرات پودر كوچك تر باشد، ویژگی ها بهتر خواهند شد. او توضیح می دهد: "با ریزتر شدن ذرات پودر، سطح مخصوص بیشتر شده و در نتیجه اختلاط بین چوب و پلاستیك بهتر انجام خواهد شد." با این حال الیاف سلولزی حاصل از خمیر كاغذ باطله نیز گزینه دیگری است.

ادوارد اسكات مدیر بازاریابی شركت كریفیل فایبرز كه در زمینه آسیاب الیاف كشاورزی و سلولزی خمیر كاغذ فعالیت می كند توضیح می دهد: "درحین تولید، مواد فرار شیمیایی همانند لیگنین (Lignin) و تانین (Tanin) حذف شده و سلولز خالص اشكار میشود." الیاف سلولزی خمیر كاغذ دارای ضریب انبساط حرارتی صفرند و از آنجایی كه لیگنین ندارند برخلاف پودر چوب با تابش نور دچار افت ویژگی ها نمی شوند.

الیاف نواری شكل كم چگالی كریفیل برای اینكه قابل اكسترود شوند با عوامل كوپلینگ و پخش كننده پوشش داده شده و به صورت قرص هایی ترد شكل داده میشوند (برای انواع رزین از جمله نایلون، پلی اتیلن، PVC و پلی پروپیلن). به عنوان مثال رویال كراون برای ساخت مواد كف پوش خود، از مخلوط انحصاری سلولز خمیر كاغذ و PVC به نام سلوكور (Celucore) استفاده می كند كه با یك پوشش وینیلی اكسترود می شود.

اگرچه علاقه به الیاف كشاورزی در حال رشد است اسكات اشاره می كند: "در حال حاضر الیاف كشاورزی تولیدی در ایالات متحده و كانادا تكافوی نیازهای صنعت پلاستیك را نمی دهد."

برای بسیاری از تولیدكنندگان، انگیزه به كارگیری الیاف طبیعی، امكان بالقوۀ ارتقای ویژگیهای فیزیكی WPC هاست.

وولكات بیان می كند: "كنف، كتان و كنف هندی نسبت استحكام به وزن بالاتری از الیاف شیشه دارند. از آنجایی كه این الیاف مشخصه های كاری و عملكرد سطحی مشابهی با چوب دارند می توانند برای تنظیم ویژگی ها به كامپوزیت های چوب افزوده شوند؛ بسیار شبیه به افزودند كربن به كامپوزیت های الیاف شیشه."

در هر حال تولیدكنندگانی كه از الیاف كشاورزی استفاده می كنند با چالش هایی مرتبط با چرخه كاشت و برداشت محصولات كشاورزی مواجه خواهند شد. فانر می افزاید: "به دلیل فصلی بودن كشاورزی و امكان محدود برداشتدر زمان مشخص، شركت های تولید كامپوزیت چوب پلاستیك باید تداوم تولید و یكپارچگی محصول خود را در طول بقیه سال موردتوجه قرار دهند."

انگلند می گوید: "به مسائل اقتصادی هم باید توجه كرد. این كه هزینه تهیه الیاف، خشك كردن و ذخیره آنها چقدر است؟" به علاوه، پركننده های كشاورزی و سایر پركننده های جایگزین، در پاره ای موارد باعث دشوارتر شدن فرایند تولید می شوند.

فانر می گوید: "چالش به كارگیری الیاف دارای ویژگی های سازه ای بالا، تغذیه آنها به درون دستگاهها و تجهیزات است." گرگ فیلیپس مدیر خط تولید مك فارلند مثالی از این مشكل را اینگونه شرح می دهد: "پوسته برنج ارزان و فراوان است ولی چگالی بسیار بالایی دارد و سایش قابل توجهی بر دستگاهها وارد می كند." با این وجود پوسته برنج مقدار زیادی سیلیكات دارد. او توضیح می دهد: "سیلیكات برخلاف الیاف چوب آب زیادی جذب نمی كند و بنابراین بسیاری از نگرانیهای موجود درمورد محصولات پایه چوبی حذف می شوند."

مك فارلند كاسكید دو نوع تخته كف از جنس پوسته برنج و پلی اتیلن سنگین عرضه می كند (توخالی و توپر). با این وجود به تازگی كارخانه تولید تخته خود د ركانادا را تعطیل كرده است. فیلیپس می گوید: "ما در آمریكای شمالی به قدر كافی فروش نداتیم كه بتوانیم به تولید ادامه دهیم." او عقیده دارد مشتری هنوز آنقدر آموزش ندیده است كه فواید كیفیت بالاتر مواد گران را درك كند. در هرحال او اذعان دارد: "ولی هنوز بازار قابل توجهی برای این محصولات در اروپا داریم."

شركت كانادایی JER انوایروتك (JER Envirotech) به دنبال قالبگیری تزریقی و یافتن كاربردهای جدید برای تركیب جدید WPC خود است؛ تركیبی ثبت شده از پلاستیك، ضایعات چوب و سایر مواد آلی، همانند پوسته برنج و الیاف نخل به شكل قرص كه میتواند اكسترود، قالبگیری تزریقی یا شكل دهی حرارتی شود. حوزه های كاربردی ممكن برای این ماده عبارتند از تخته های WPC پرسی برای چوب های چندلایی استاندارد یا رده دریایی.

گزینه های جدید ساخت

از نظر تولید، محصولات خطی اكسترودی به هدایت صنعت WPC آمریكای شمالی ادامه می دهند. قالبگیری تزریقی و فشاری روی هم برای تولید كمتر از 10 درصد كل محصولات بازار استفاده میشوند. این تصویر در اروپا اندكی متفاوت است. در این منطقه قالبگیری تزریقی در گروهی از كاربردها استفاده می شود.

فانر می گوید: "قالبگیری تزریقی فرایندی است كه حقیقتاً در بازار WPC آمریكای شمالی از آن بهره برداری نشده است. این روش فرایندی چالش برانگیز خواهد بود؛ چون ویژگیهای چوب در دماهای بالای 200 درجه سانتیگراد شروع به افت می كند. از طرف دیگر هنگامی كه چوب در سیستم وجود دارد جریان مذاب به شدت تحت تأثیر آن قرار می گیرد."

افزایش كیفیت

افزودنی ها نقشی كلیدی در ارتقای ویژگی های محصول، به ویژه در زمینه عدم فرسایش در هوا ایفا می كنند. بیش از 50 شركت در حال حاضر تامین كننده افزودنی های مختلف برای بازار هستند؛ از جمله روان سازها، پایداركننده ها در برابر پرتوی فرابنفش، دیرسوزكننده ها، ضد باكتری ها، تغلیظ كننده های رنگ، عوامل كوپلینگ، عوامل فوم ساز عوامل پخش كننده، پركننده های معدنی، آنتی اكسیدان ها و سازگاركننده ها.

جیم كرون مدیر توسعه تجارت اكوایستار كمیكال می گوید: "از 5 سال پیش تاكنون تغییرات زیادی ایجاد شده است. زمانی روانسازها، رنگدانه ها و پركننده های معدنی (عموماً تالك)، تنها افزودنی های متداول بودند ولی امروزه برای اصلاح توزیع و چسبندگی بین چوب و پلاستیك، به طور وسیع تری از عوامل كوپلینگ پایه مالئیك انیدریدی به همراه كندكننده های تانینی، بایواسیدهای ضدقارچ و دیگر پركننده های معدنی استفاده می شود."

توزیع و چسبندگی بهتر چوب و پلیمر تاثیر مستقیمی بر دوام محصول، كاهش نرخ جذب رطوبت و اصلاح ویژگی های استحكامی دارد. كرون توضیح می دهد: "عوامل كوپلینگ درون زمینه پلاستیكی قلاب می شوند و سپس چوب را جذب می كنند."

عوامل كوپلینگ پایه پلی اتیلنی و پایه پلی پروپلینی اینتگریت (Integrate) اكوایستار، پلی اولفین هایی هستند كه از نظر شیمیایی تغییر یافته اند تا عملكرد انیدرید قطبی را روی زنجیره اصلی پلیمر فراهم نمایند. طبقه بندی های وسیعی از عوامل كوپلینگ وجود دارد از جمله فوساباند (Fusabond) شركت دوپونت، پلی باند (Polybond) شركت كمتورا و ایستمن جی پلیمرز (Eastman G Polymers) از شركت مواد شیمیایی ایستمن.

عامل سازگاركننده جدیدی به وسیله گروه مهندسی چوب دانشگاه دولتی اورگان ساخته شده است كه قابلیت اختلاط چوب را با نایلون فراهم می آورد؛ معمولاً نایلون به علت دمای ذوب بالاتر از دمای افت خواص چوب، در صنعت WPCاستفاده نمی شود. انتظار می رود این فناوری جدید، امكان استفاده از ضایعات ارزان قیمتی همانند الیاف نایلونی فرش های قدیمی را فراهم كند كه در حال حاضر معمولاً به محل نگهداری زباله ها برده می شوند.

اهمیت رنگدانه به عنوان یك افزودنی اساسی حفظ خواهد شد. پژوهش های انجام شده نشان می دهند كه افزودن یك رنگدانه به واكس میتواند از رنگ پریدگی قطعه در معرض نور فرابنفش و پاشش آب كه نه فقط ظاهر زیبای قطعه را دچار مشكل می كند بلكه بر ویژگی های مكانیكی آن نیز تأثیرگذار است جلوگیری كند.

برای فراهم كردن رنگ طبیعی با دوام بیشتر، شركت پلی وان به تازگی عصاره رنگ و افزودنی آن كالر (OnColor) را عرضه كرده كه به طور ویژه برای WPC ها طراحی شده است. كلارینت مستربچز نیز به سمت رنگدانه های بازتابی با رنگ ثابت تر گرایش پیدا كرده است. بسیاری از شركت های رنگ ساز هم اكنون بسته هایی سفارشی را عرضه می كنند كه حاوی تركیب رنگدانه با روانساز و سایر افزودنی های لازم است. روانسازها با اصلاح سطح ظاهری و كارپذیری، از طریق افزایش توان عملیات به كاهش هزینه ها كمك می كنند.

بسیاری از تولیدكنندگان بورات روی را به WPC ها می افزایندتا از پوسیدگی قارچی جلوگیری كرده و رشد قارچ انگلی و كپك را به تاخیر اندازند. به عنوان مثال كاركت هم اكنون WPC های ضدمیكروب كاركت دك سی ایكس (Correct Deck CX) خود را با نشان مایكروبن عرضه می كند.

با تاكید بیشتر بر كیفیت ناشی از به كارگیری افزودنی ها، تركیب های WPC پیچیده تر می شوند. یك تركیب تقریبی از این مواد ممكن است شامل 55 درصد پودر چوب، 5 درصد تالك، 4 درصد روانساز، 2 درصد رنگ، 3-2 درصد سایر افزودنی ها همانند عوامل كوپلینگ یا ضدقارچ و تانین و 33 درصد رزین باشد.

انگلند می گوید: "كسانی كه به دنبال ارتقای محصولات خود هستند، باید بدانند مشتریان به دنبال دوام بیشتر، حفظ رنگ، نسبت استحكام به وزن بالاتر و پایداری ابعادی بهتر هستند."

 

منبع : انجمن کامپوزیت

[mim-shimi 25,686]

كامپوزیت های گرمانرم (Thermoplastic Composites) كامپوزیت هایی هستند كه زمینه آنها یك پلیمر گرمانرم است. این كامپوزیتها میتوانند با الیاف شیشه، كربن و آرامید یا الیاف فلزی تقویت شوند. پلیمر گرمانرم پلیمری با زنجیره ملكولی بلند است كه از نظر ساختاری میتواند بی شكل (Amorphous) یا نیمه بلورین (Semi-crystalline) باشد. این پلیمرها موادی با وزن ملكولی متوسط تا زیاد هستند كه ویژگیهای عمومی آنها عبارتند از سفتی، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و قابلیت بازیافت.

 

 

 

 

پلیمرهای گرمانرم مورد استفاده در كامپوزیت ها به دو دسته تقسیم میشوند گرمانرم های دمابالا و گرمانرم های مهندسی. این دسته بندی مبتنی بر حداكثر دمای كاری این پلیمرها و در حقیقت دمای گذار شیشه ای Tg آنهاست. دمای گذار شیشه ای دمایی است كه در آن، بخش بی شكل پلیمر حین گرمایش از حالت شیشه ای به حالت لاستیكی (Rubbery) تغییر می یابد. پلیمرهای گرماسخت (Thermo set polymers) در دماهای بالاتر از Tg نمیتوانند بارهای مكانیكی را به طور مؤثری تحمل كنند ولی پلیمرهای گرمانرم نیمه بلورین در دماهای بالاتر از دمای Tg نیز بار وارده را تحمل می كنند. در این مواد تنها بخش بی شكل ماده به لاستیك تبدیل می شود و بخش بلوری پلیمر تا دمای ذوب ™ جامد باقی می ماند.

 

 

 

 

مقایسه زمینه های گرمانرم و گرماسخت

پلیمرهای گرماسخت، انتخابی برای زمینه اكثر كامپوزیت های سازه ای هستند. بزرگترین و تنها برتری پلیمرهای گرماسخت اینست كه گرانروی بسیار كمی دارند و به راحتی در فشارهای كم با الیاف تقویت كننده مخلوط میشوند. پس از آغشته سازی الیاف، فرایند گیرش شیمیایی كه معمولاً به صورت هم دما انجام میشود منجر به ایجاد سازه ای جامد خواهد شد. یكی از برتری های گرمانرم ها، امكان قالبگیری به صورت غیر هم دماست یعنی میتوان ماده مذاب را درون یك قالب سرد ریخت. به این ترتیب چرخه قالبگیری زمان كمتری خواهد داشت. در هر حال گرمانرم های پلیمریزه شده دارای گرانروی مذابی بین 500 تا 1000 برابر گرانروی گرماسخت ها هستند و در نتیجه به فشار بیشتری برای شكل دهی نیاز دارند. این امر باعث افزایش هزینه ها و دشواری فرایند میشود. با این وجود مواد پلیمری موجود در كامپوزیت های گرمانرم به راحتی بازیافت میشوند و این مسأله در بسیاری از صنایع به ویژه صنعت خودرو از اهمیت بسیاری برخوردار است. به عنوان مثال یك قطعه كامپوزیتی گرمانرم پیشرفته میتواند خرد و سپس به همراه الیاف تقویت كننده بلند قالبگیری تزریقی شود. این محصول نیز به نوبه خود میتواند در پایان عمر كاری خود مجدداً بازیافت شود. بر خلاف گرمانرم ها، مواد كامپوزیتی گرماسخت تنها میتوانند آسیاب شوند و به عنوان پركننده مورد استفاده قرار گیرند. این امر ارزش اقتصادی این كامپوزیتها را به طور قابل توجهی كاهش می دهد.

برتری دیگر كامپوزیت های گرمانرم، مقاومت عالی آنها در برابر تخریب و ضربه است. بیش از 90 درصد رزسن های مصرفی در صنعت كامپوزیت، پلیمرهای گرماسختند و كامپوزیتهای گرمانرم عمدتاً به علت دشواری شكل دهی سهم ناچیزی در بازار دارند.

نگرانی های زیست محیطی قابل توجهی درخصوص شكل دهی گرماسخت ها وجود دارد. در این مواد برای شكل دهی یك سازه جامد از پلیمر، یك واكنش شیمیایی انجام میشود. حدوداً 65 درصد زمینه های گرماسخت مورد استفاده در كامپوزیت های سازه ایف پلی استرهای غیراشباع هستند. مقررات زیست محیطی موجود درخصوص انتشار استیرن از پلی استرهای غیراشباع، هزینه كلی كار با این مواد را تحت تأثیر قرار داده است. به همین دلیل بسیاری از مردم به دنبال جایگزینی مناسب برای پلی استر غیراشباع حتی با قیمت بالاتر هستند.

شكل دهی كامپوزیت های گرمانرم به فشارهای بالا و بنابراین قالب های گران قیمت نیاز دارد. ضمن اینكه انرژی قابل توجهی برای گرم و سرد كردن این قالب ها مصرف میشود. این معایب در بسیاری از زمینه های كاربردی بر برتری های این مواد همانند سادگی بازیافت و سفتی بالا غلبه كرده و كاربرد آنها را محدود كرده است. از طرف دیگر كامپوزیت های گرماسخت ساده تر شكل داده میشوند و به انرژی و فشار كمتری نیاز دارند ولی ذاتاً تردند و نمی توانند به طور مفیدی بازیافت شوند.

فناوری ساخت جدیدی به نام فرایند مونومر مایع (Liquid Monomer Processing) توسعه یافته است. حسن گرمانرم های مونومر مایع در اینست كه برتری های روش ساخت مواد گرماسخت را با دوام و برتری های مكانیكی و زیست محیطی پلیمرهای گرمانرم توامان دارند. به ویژه برخی از این مواد میتوانند به صورت هم دما شكل داده شوند یعنی در یك دما تزریق و پلیمریزه شوند و پس از تبلور در همان دما از قالب بیرون آورده شوند در حالی كه ویژگیهای یك پلیمر گرمانرم را دارند.

كامپوزیت های گرمانرم بهم آمیخته

 

روش دیگر شكل دهی كامپوزیت های گرمانرم، اضافه كردن پلیمر به الیاف به شكل جامد است؛ به طوری كه به طور مناسبی با هم مخلوط شوند. این مخلوط كردن معمولاً به صورت پودر یا الیاف انجام می شود. در فرایند بهم آمیختن (Comminingling) الیاف پلیمری و الیاف تقویت كننده تا جای ممكن به خوبی با هم مخلوط می شوند. سپس تارهای هیبریدی حاصله به شكل پارچه یا بافته شكل دهی میشوند. با اعمال فشار و حرارت كافی فرایند آغشته سازی انجام میشود و پلیمر به دور الیاف جریان پیدا می كند. سرد كردن این مواد آغشته شده منجر به تولید كامپوزیت گرماسخت جامد می شود. مهم ترین برتری این روش اینست كه پیش شكل بافته شده میتواند به شكلهای پیچیده درآید و به طور قابل توجهی نیز از نوارهای پیش آغشته ارزان تر است. از معایب این روش نیز میتوان نیاز به فشار بالا و زمان زیاد به علت اضافه شدن فرایند نفوذ/ جامد شدن را برشمرد.

 

 

شكل دهی صفحه ای كامپوزیت های گرمانرم

شكل دهی صفحه ای كامپوزیت های گرمانرم فرایندی شبیه به شكل دهی صفحه ای فلزات یا پلاستیك هاست كه در آن یك صفحۀ كامپوزیتی تا دمایی بیش از دمای ذوبش گرم شده و سریعاً در قالب شكل داده میشود.

 

 

لایه چینی نواری كامپوزیت های گرمانرم

 

كامپوزیت های گرمانرم به دلیل ویژگی شیمیایی شان میتوانند سریع گرم و سرد شوند بدون اینكه تغییری در ریزساختار آنها ایجاد شود. فرایند لایه چینی نواری از این اصل برای گرم كردن، ذوب كردن، متراكم كردن و سرد كردن نوار پیش آغشته گرمانرم به طور موضعی و در محل به كارگیری ساتفاده می كند.

سالهاست كه استفاده از نوارهای گرماسخت با دستگاههای هفت محورۀ بزرگ قابل كنترل با ربات در بسیاری از كارخانه های هوافضایی سراسر جهان متداول است. سیستم های گرماسخت و گرمانرم، در تجهیزات گرمایشی، متراكم كننده و سردكننده با یكدیگر تفاوت دارند. برتری اصلی سیستم گرمانرم این است كه با لایه چینی نوار، فرایند ساخت محصول تمام میشود. در حالی كه محصول گرماسخت باید پس از آن در كیسه قرار گرفته و در یك اتوكلاو پخت شود.

 

 

قالب گیری مایع؛ قالب های باز و بسته

 

كامپوزیت های گرماسخت پیشرفته معمولاً لایه چینی دستی شده و تحت خلاء یا در اتوكلاو پخت میشوند، در حالیكه اخیراً فرایندهای قالب بسته ای همچون قالبگیری مایع (Liquid Moulding) برای كاربردهای با حجم كم در صنعت هوافضا باب شده است. در این فرایندها پیش شكل به صورت خشك بین دو قالب صلب ( یا یك قالب صلب و یك قالب نرم یا كیسه ) قرار داده میشود و رزین گرماسخت مایع به درون آن تزریق می شود. مهمترین برتری این فرایند برای صنعت هوافضا اینست كه تغییرات ابعادی محصول بسیار كمتر از وقتی است كه از اتوكلاو استفاده میشود. پتانسیل موجود برای توسعه این فرایند در سایر صنایع، اتوماسیون آن است كه منجر به تولید رد حجم های بالاتر و چرخه تولید سریعتر میشود. فشار قالبگیری میتواند كم (500-100 كیلوپاسكال) باشد و بنابراین قالبهای سبك و ارزان قیمت نیز میتوانند استفاده شوند. این فرایند در حال حاضر به مواد گرماسخت محدود است و زمان چرخه تولید آنها به دلیل لزوم پخت شیمیایی ممكن است نسبتاً طولانی باشد.

 

 

قالبگیری مایع گرمانرم ها

 

نسل جدید مواد گرمانرم در حالتی شبیه آب شكل دهی میشوند و بنابراین در حالی كه تمام ویژگی های جذاب مواد گرمانرم را حفظ می كنند به فشارهای پایین تر، ابزار ارزان تر و انرژی كمتر نیاز دارند. مثال هایی از این كامپوزیت های گرمانرم عبارتند از سایكلیكز پی بی تی (Cyclics PBT) از شركت آمریكایی سایكلیكز و گریلامید (Grilamid PA-12) از شركت سوییسی امس كمی.

بازیافت قطعه در پایان عمر آن از روش های شیمیایی یا ذوب مجدد و استفاده به عنوان تركیبات قالب گیری تزریقی، در این روش نیز ممكن است. عیب سنتی رزین های گرمانرم اینست كه گرانروی مذاب آنها برای نفوذ در حجم زیاد الیاف بسیار زیاد است (عمدتاً بیش از 500 پاسكال ثانیه).

رزین های با گرانروی كم موجود در بازار، به عنوان یك مونومر فعال شده، به درون كامپوزیت تزریق میشوند. سپس پلیمریزاسیون رزین رخ می دهد و یك كامپوزیت گرم نیمه بلورین با تمام برتری های ذاتی سفتی، مقاومت در برابر حلال ها، مقاومت دی الكتریكی و قابلیت بازیافت به دست می آید.

تولید كامپوزیت های تقویت شده با الیاف پیوسته از روش آغشته سازی مستقیم بستر الیاف با زمینه مایع، از نظر صنعتی وقتی ممكن است كه یكی از شرایط زیر برقرار باشد:

1- گرانروی زمینه در مرحله آغشته سازی بسیار كم باشد (به عنوان مثال كمتر از یك پاسكال ثانیه).

2- وقتی بستر الیاف به طور كامل آغشته شد زمینه بتواند در مدت زمان كوتاهی (چند دقیقه) به طریق شیمیایی (مثل گیرش و پلیمریزاسیون) یا فیزیكی (مثل سرد كردن و تبلور) تبدیل به جامد شود.

3- زمینه نهایی، ویژگیهای فیزیكی بالایی داشته باشد كه پایداری مكانیكی خوبی را به قطعه كامپوزیتی منتقل كند.

دو ماده گرمانرم مایعی كه به طور ویژه برای تأمین این شرایط تولید شده اند APLC-12 و سیكلیك PC/PBT هستند. در هر دو حالت، ماده تزریقی یك مذاب مونومر از پیش فعال شده با گرانروی پایین است كه برای ساخت زمینه های پلیمری نیمه بلوری سخت و مقاوم در برابر حلال ها، در محل پلیمریزه می شود.

 

 

منبع: کام پلی نیک

[mim-shimi 25,686]

در تركیب فیزیكی، اجزای تشكیل دهنده، ماهیت خود را كاملاً حفظ می كنند، اما در برخی از مواد كامپوزیت پیشرفته برای بهبود خواص، اصلاحات جزئی سطحی در مورد مواد تشكیل دهنده اعمال میشود.

با توجه به اهمیت و نقش مواد كامپوزیت در توسعه فناوری های نوین محققان دانشگاه تربیت مدرس برای نخستین بار در كشور، امكان ساخت تخته های چوب پلاستیك را با استفاده از دو روش مورد بررسی قرار داده اند و موفق به ساخت چوب پلاستیك از ضایعات خرده چوب و پلی اتیلن سنگین شده اند.

 

 

 

 

ماده كامپوزیت كه از تركیب دو یا چند ماده به دست می آید معمولاً از یك یا چند فاز ناپیوسته و یك فاز ضعیف پیوسته كه همان ماده زمینه است تشكیل شده است. فاز ناپیوسته معمولاً سخت تر و قوی تر از فاز پیوسته است و به همین دلیل به آن فاز تقویت كننده نیز می گویند. فاز ناپیوسته میتواند نقش پركنندگی را در تركیب ایفا كند. پركننده ها موادی بی اثر هستند كه به پلیمرها اضافه میشوند تا هزینه ساخت مواد كامپوزیت را كاهش و برخی از خواص فیزیكی مانند سفتی و سختی آنها را افزایش دهند. پلیمرهای تقویت شده با الیاف و پركننده های معدنی، مصنوعی و آلی از مهمترین مواد كامپوزیت هستند كه سالانه مقادیر بسیار زیادی از آنها در سراسر دنیا تولید میشود. مواد كامپوزیت چوب پلاستیك كه به اختصار WPC نامیده میشوند، مخلوطی از مواد لیگنوسلولزی و پلاستیك هستند كه ظاهری شبیه چوب دارند اما به وسیله فرآیندهای تولید پلاستیك شكل می گیرند و تا تجهیزات صنایع چوب قابل برش، متر و سمباده زنی و ... هستند.

اگر درصد مواد لیگنوسلولزی از 50% كمتر باشد خواص محصول بیشتر به پلاستیك نزدیك است اما اگر درصد مواد لیگنوسلولزی از 50% بیشتر باشد خواص محصول تولیدی به چوب نزدیك تر است.

كامپوزیت های با تركیب های چوب پلاستیك در بسیاری از كشورهای پیشرفته بسرعت در حال تولید و گسترش هستند. در ساخت این مواد كامپوزیت محدوده وسیعی از پلیمرها مانند پروپیلن، پلی اتیلن، پلی وینیل كلراید، پلی استر و... همراه پركننده های سلولزی شامل آرد و الیاف چوب، كتان، كنف، بامبو، كاه، كلش و... مورد استفاده قرار می گیرند. به دنبال افزایش نسبی قیمت پلاستیك در سالهای گذشته، افزودن پركننده های طبیعی به منظور كاهش هزینه ها در صنعت پلاستیك و در برخی موارد افزایش تولید، مورد توجه قرار گرفت.

كاهش قیمت، افزایش قابلیت پركنندگی و دسترسی به انواع گوناگونی از الیاف از مهمترین مزایای استفاده از این مواد در مقایسه با پركننده های معدنی مانند رس، تالك، آهن و الیاف مصنوعی مانند شیشه و كربن است.

قابلیت تخریب بیولوژیكی در طبیعت، تجدیدپذیری و عدم تولید مواد سمی پس از سوختن نیز از دیگر ویژگی های مواد كامپوزیت چوب پلاستیك است.

 

بازیافت ضایعات

به گفته مهندس مجید چهارمحالی، دانش آموخته علوم و صنایع چوب و كاغذ از دانشگاه تربیت مدرس و مجری این طرح در مواد كامپوزیت چوب پلاستیك دامنه وسیعی از پركننده ها و تقویت كننده های سلولزی شامل پودر و الیاف حاصل از مواد چربی و بقایای محصولات كشاورزی و همچنین ضایعات حاصل از انواع كاغذ قابل استفاده است.

ویژگی های مواد چوب پلاستیك با ساختار آنها ارتباط مستقیم دارد. در این مواد پلاستیك به صورت لایه نازكی ذرات چوب را می پوشاند. این مواد مركب، ویژگی های هر دو ماده اصلی تشكیل دهنده آنها یعنی چوب و پلاستیك را با هم دارند. سختی و مقاومت این مواد بین سختی چوب و پلاستیك است اما چگالی آن به طور كلی بالاتر از هردوی آنها خواهد بود. این مواد در برابر قارچ زدگی و حمله حشرات مقاوم و در شكل های پیچیده نیز قابل تولید هستند. گفتنی است این ماده شكل ظاهری بسیار زیبایی دارد و در ساختار، ابعاد و اشكال مختلف قابل عرضه است.

مواد كامپوزیت چوب پلاستیك ضایعات بسیار كمی تولید می كنند و ضایعات تولید شده نیز قابل مصرف مجدد هستند و جالب اینكه میتوان از ضایعات چوبی و پسماندهای كشاورزی و حتی ضایعات پلاستیكی درون زباله ها به عنوان مواد اولیه در تولید این ماده استفاده كرد. به گفته چهارمحالی، یكی از عمده ترین مشكلاتی كه بر اثر برداشت از طبیعت برای جامعه انسانی به وجود آمده مواد زاید است كه به عنوان محصول مصرف و توسعه روی دست انسان مانده و رفع آنها تلاش و هزینه های گزافی را طلب می كند. بازیافت مواد مؤثرترین راه برای جلوگیری از انباشته شدن مواد زاید است كه دامنه و ابعاد آن در زندگی امروز انسان ها افزایش یافته است.

گستردگی كاربرد مواد پلاستیكی در زندگی كنونی انسان ها و مصرف روزافزون آنها سبب شده است حجم زیادی از یان مواد پس از استفاده به صورت ضایعات دور ریخته شوند. در ایران نیز ضایعات پلاستیكی حجم زیادی از زباله های شهری، روستایی و صنعتی كشور را تشكیل می دهند. این تركیبات قابل تجزیه بیولوژیكی نیستندو زمانی كه در محیط پراكنده شوند مشكلات زیادی را برای محیط زیست ایجاد خواهند كردبنابراین بازیافت این مواد از نظر زیست محیطی و اقتصادی بسیار حائز اهمیت است و بازیابی ضایعات پلاستیك از مدتها پیش بعنوان مسأله ای مهم توجه كارشناسان را به خود معطوف داشته است.

مناسب ترین راه افزایش، چرخه زندگی مواد است. با توجه به حجم قابل توجه ضایعات پلاستیك و ضایعات مواد لیگنوسلولزی (چوبی) بازیابی و مصرف مجدد این مواد ضروری خواهد بود.

 

منبع : انجمن کامپوزیت

[mim-shimi 25,686]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

منبع: باشگاه مهندسان

[mim-shimi 25,686]

 

بیشترین تنش وارده در عملیات حفاری، به مته‌های حفاری است. مته‌های حفاری، جزء قسمت‌هایی از رشته حفاری هستند كه مرتباً در حال فرسایش می‌باشند و پس از حفر یك متراژ مشخص، كارایی خود را از دست می‌دهند و بایستی ...

 

 

 

خلاصه :

نانو فناوری جنبه‌های فراوانی دارد، در كل هر نوع فرآیندی كه بر روی اتم‌ها، مولكول‌ها، نیمه‌هادی‌ها، جامدات و مایعات در مقیاس زیر صد نانومتر صورت بگیرد، نانو فناوری نام دارد. با این‌كه ابعاد مقیاس نانو به مراتب كوچك‌تر از میلیمتر و میكرو است، ولی به دلیل نزدیك بودن ابعاد نانو به ابعاد طبیعت كاركردن در این مقیاس نیز راحت‌تر است. با توانایی ساخت و كنترل ساختار نانوذرات می‌توان خواص حاصل را تغییر داده و خواص مطلوب را در مواد طراحی كرد. امروزه تاثیرگذاری نانوتكنولوژی بر همه صنایع همچنین صنعت نفت پوشیده نیست. آنچه شما میخوانید مقاله ای است كه بخش كوچكی از كاربردهای نانوتكنولوژی در صنایع بالادستی نفت را شامل میشود. در این مجال بررسی تاثیرگذاری نانوكامپوزیتها برروی بخش حفاری و حفاری اكتشافی ارایه می شود.

مقدمه

در فرآیند اكتشاف نفت پس از انجام مطالعات زمین‌شناختی سطح ‌الارضی و نمونه‌گیری‌های در عمق كم (تا 10 متر) و انجام لرزه نگاری، به حفر چاه اكتشافی در جایی كه تصور می‌شود نفت وجود دارد اقدام می‌شود. در حفاری اكتشافی ممكن است به نفت دست یافته شود و یا اینكه در تشخیص محل مخزن اشتباهی رخ دهد. با توجه به عدم شناخت كامل از منطقه، در حفاری اكتشافی خطرات بیشتری نهفته است زیرا احتمال هرزروی كامل گِل حفاری و متعاقب آن گیر كردن ابزارهای حفاری درون چاه و یا احتمال برخورد با لایه های غیرعادی پرفشار كه منجر به فوران چاه می شود، وجود دارد.

مته كه در پایین‌ترین قسمت رشته حفاری یك چاه در حال حفر قرار دارد، وظیفه خرد كردن سنگ‌ها را بر عهده دارد.

انواعی از مته های حفاری

بیشترین تنش وارده در عملیات حفاری، به مته‌های حفاری است. مته‌های حفاری، جزء قسمت‌هایی از رشته حفاری هستند كه مرتباً در حال فرسایش می‌باشند و پس از حفر یك متراژ مشخص، كارایی خود را از دست می‌دهند و بایستی جایگزین شوند. بنابراین مواد جدیدی كه مته‌ها را در برابر خوردگی فرسایش مقاوم‌تر نمایند در این بخش بسیار مفید هستند.

كاربرد نانوكامپوزیتها در این بخش

كاربرد اصلی نانوتكنولوژی در مته های حفاری به صورت نانوپوشش می باشد. این پوشش ها را با توجه به سختی آنها، به دوگروه مجزا تقسیم می كنند : 1) پوشش های سخت كه دارای سختی كوچكتر از GPa 40 می باشند و 2) پوشش های ابر سخت كه دارای سختی بیشتر از GPa 40 می باشند. تعداد پوشش های سخت در مقایسه با پوشش های ابرسخت مانند نیترید بور (دارای ساختار مكعبی (c– BN)) ، الماس واره های بی شكل (DLC)، نیتریدهای كربن بی شكل ( -CNx ) و الماس های پلی كریستال، بسیار زیاد است. و این پوشش های ابرسخت از لحاظ ترمودینامیكی به شدت ناپایدار هستند. این ناپایداری گاهاً باعث حل شدن یكی از عناصر تركیب درون ماده ریز پایه خواهد شد.

پوششهای سخت ابر ساختار

پوشش های ابرساختار چند لایه ی نانومتری هستند كه به طور معمول از دو لایه مختلف ساخته شده اند. ضخامت این لایه ها در محدوده 5 تا 10 نانومتر است. این لایه های دوتایی می توانند لایه های فلزی، نیتریدی، یا اكسیدی یا تركیبی از فلز و دیگر تركیبات باشند.

با توجه به تركیب شیمیایی، پوشش های سخت ابرساختار به 5 گروه تقسیم بندی می گردند:

1) ابرساختار فلزی كه سختی پوشش های ابرساختار فلزی بسیار كم است.

2) ابر ساختارهای نیتریدی كه سختی این پوشش ها در محدوده 45 تا 55 گیگا پاسكال می باشد.

3) ابر ساختارهای كربیدی كه سختی این پوشش ها در محدوده نیز درمحدوده 45 تا 55 گیگا پاسكال می باشد.

4) ابر ساختارها اكسیدی

5) ابر ساختارهای نیتریدی – كربیدی یا ابر ساختارهای اكسید/ فلزی.

منتهی این پوشش ها در مقایسه با پوشش های نانوكامپوزیتی در راستای پوشش، تغییرات سختی دارد چرا كه نفوذ بین فازی اجزای لایه های مجاور باعث كاهش سختی آن در دماهای بالا خواهد شد كه این مشكل از طریق تولید پوشش های نانوكامپوزیتی برطرف شده است.

پوشش های نانوكامپوزیتی

طبقه بندی پوشش های سخت نانوكامپوزیتی با توجه به مراجع به گونه های زیر تقسیم بندی می شوند:

1- نانوكامپوزیت نیترید فلز در زمینه نیتریدی با ساختار a (nc – MeN/a-Nitride)

2- نانوكامپوزیت نیترید فلز در زمینه نیتریدی با ساختار مكعبی (nc – MeN / nc – nitride)

3- نانوكامپوزیت كاربید فلز در زمینه كربنی با ساختار a (nc- MeC / a - C)

4- نانوكامپوزیت نیترید فلز در زمینه فلزی (nc – MeN / metal)

5- نانوكامپوزیت نیترید فلز یا كاربید فلز در زمینه بورایدی با ساختار a (nc – MeN یا MeC / a - boron)

6- نانوكامپوزیت كاربید تنگستن به همراه سولفید تنگستن در زمینه الماسواره­ها

7- نانوكامپوزیت كاربید فلز در زمینه نیتریدی و كربنی با ساختار

در پتنت ها ثبت شده است كه پیتر و همكاران در دسامبر 2002 موفق به ساخت لوله های نانوكامپوزیتی ویژه ای شده اند. این لوله ها دارای جداره های ضد خوردگی و عایق حرارتی هستند و در مقابل دما و فشار بالا مقاومت خوبی از خود نشان می دهند. لذا می توانند جایگزین لوله های استیل متداول جهت انتقال نفت وگاز، هم درخشكی و هم زیر دریا باشند. همچنین می توانند جایگزین خوبی برای لوله های حفاری نیز باشند.

همچنین شركت های BP , Shell روی نانوكامپوزیت ها برای افزایش استقامت ابزارهای حفاری كار می كنند. شركت South West ، نیز درحال تولید پوشش لوله های حفاری با استفاده از نانو لوله های كربنی است. این نانوكامپوزیتها به تولید انبوه نیز رسیده اند.

 

منبع : انجمن كامپوزيت

[Ali Radon 16]

کامپوزیت‌ها یا چندسازه‌های مصنوعی

از اولین کامپوزیت‌ها یا همان چندسازه‌های ساخت بشر می‌توان به کاه گل اشاره کرد. قایق‌هایی که سرخ‌پوست‌ها با قیر و بامبو می‌ساختند و تنورهایی که از گل ، پودر شیشه و پشم بز ساخته می‌شدند و در نواحی مختلف کشورمان یافت شده است، از کامپوزیت‌های نخستین هستند. بسیاری از نیازهای صنعتی صنایعی مانند صنایع فضایی ، راکتورسازی ، الکترونیکی و غیره نمی‌تواند با استفاده از مواد معمولی شناخته شده ، برآورده شود. اما قسمتی از آن نیازها ، می‌تواند با استفاده از چندسازه‌ها یا

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

ها برآورده گردد. چندسازه‌ها به موادی گفته می‌شود که از مخلوطی از دو یا چند عنصر ساخته شده باشند.

 

در حالیکه در چندسازه‌ها ، نه فقط خواص هر یک از اجزاء آن برجا باقی می‌ماند، بلکه در نتیجه پیوستن آنها با یکدیگر ، خواص جدیدتر و بهتر هم بدست می‌آید. مواد مختلط همیشه ناهمگن می‌باشد. بررسیها و تحقیقات برای دست یافتن به مواد جدیدتر با خواص مکانیکی بهتر ، همواره انجام می‌گرفته و هنوز هم همگام با پیشرفت صنایع دنبال می‌گردد. در این بررسیها ، اغلب این هدف دنبال می‌شود که به موادی با نسبت مناسب از استحکام کششی به چگالی ، استحکام حرارتی بالا و خواص ویژه سطح خارجی دست یابند.

انواع چندسازه‌ها

 

انواع چندسازه‌ها را می‌توان به گروههای زیر طبقه‌بندی نمود.

 

 

• کامپوزیت‌های پایه پلیمری : این مواد اهمیت صنعتی فراوانی دارد و هنوز هم تحقیقات در این زمینه ادامه دارد. مواد مصنوعی تقویت شده با الیاف شیشه (فایبرگلاس‌ها) یکی از این مواد می‌باشد که تاکنون کاربرد صنعتی وسیعی پیدا کرده است.
  
• کامپوزیت‌های پایه فلزی
  
• کامپوزیت‌های پایه سرامیکی :کامپوزیت‌های پایه پلیمری بیش از 90% کاربرد کامپوزیت‌ها را به خود اختصاص داده‌اند و از بقیه مهمتر هستند.
  

 

ساختمان فایبر گلاس‌ها

 

ساختمان و اندازه‌ این الیاف شیشه‌ها بسیار متغیر است. کوچکترین آنها بوسیله چشم غیر مسلح دیده نمی‌شود و بسیار ریز هستند. اندازه‌های کمی بزرگتر از آن ذراتی هستند که در کارخانجات ساخت فرآورده‌های الیاف شیشه‌ها به کمک هوا نقل و انتقال یافته و سبب شوزش پوست و بینی و گلو می‌شود. الیاف شیشه متداولترین الیاف مصرفی کامپوزیت‌ها در دنیا و ایران است که متاسفانه در ایران ساخته نمی‌شود. انواع الیاف شیشه عبارتند از انواع E ، C ، S و کوارتز. ترکیب الیاف شیشه نوع E یا الکتریکی ، از جنس آلومینوبور و سیلیکات کلسیم بوده و دارای مقاومت ویژه الکتریکی بالایی است.

 

الیاف شیشه نوع S ، تقریباْْ 40 درصد استحکام بیشتری نسبت به الیاف شیشه نوع E دارند. الیاف شیشه نوع C یا الیاف شیشه شیمیایی ، دارای ترکیب بور و سیلیکات کربنات دو سود بوده و نسبت به دو مورد قبل پایداری شیمیایی بیشتری بخصوص در محیط‌های اسیدی دارد. الیاف شیشه کوارتز ، بیشتر در مواردی که خاصیت دی‌الکتریک پایین نیاز باشد، مانند پوشش آنتن‌ها و یا رادارهای هواپیما استفاده می‌شوند.

 

سبکی ، سهولت شکل‌دهی ، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت آب‌بندی ، از ویژگیهای کامپوزیت‌هایی است که در صنعت ساختمان بکار می‌رود. فایبرگلاس یا الیاف شیشه که پرکاربردترین کامپوزیت‌ها هستند، فیبرها یا الیاف ساخت بشر است که در آن ، ماده‌ تشکیل دهنده‌ فیبر ، شیشه است. الیاف شیشه‌ها ، موارد استفاده‌های فراوانی از جمله در ساخت بدنه‌ خودروها و قایقهای تندرو و مسابقه‌ای ، کلاه ایمنی موتورسواران ، عایقکاری ساختمانها و کوره‌ها و یخچالها و … دارند.

 

کاربردهای کامپوزیت‌ها

 

سابقه استفاده از کامپوزیت‌های پیشرفته به دهه‌ 1940 باز می‌گردد. در آن زمان ارتشهای آمریکا و شوروی سابق در رقابتی تنگاتنگ با یکدیگر ، موفق به ساخت کامپوزیت پایه پلیمری الیاف بور - رزین اپوکسی برای استفاده در صنعت هوا فضا شدند. 20 تا 30 سال پس از آن ، کامپوزیت‌های پایه پلیمری بطور گسترده‌ای به سوی صنایع شهری از جمله ساختمان و حمل و نقل روی آوردند. بطور مثال امروزه خودروهایی ساخته می‌شود که تماماْْ کامپوزیتی هستند. استفاده از کامپوزیت‌ها در این کاربرد به علت ویژگیهایی چون وزن کمتر ، در نتیجه سوخت کمتر و عمر طولانی‌تر آنهاست.

 

با توجه به پایداری بسیار زیاد کامپوزیت‌های پایه پلیمری و مقاومت بسیار خوب آنها در محیط‌های خورنده، این کامپوزیت‌ها، کاربردهای وسیعی در صنایع دریایی پیدا کرده‌اند که از آن جمله می‌توان به ساخت بدنه قایقها و کشتیها و تاسیسات فراساحلی اشاره داشت. استفاده از کامپوزیت‌ها در این صنعت، حدود 60% صرفه‌جویی اقتصادی داشته است که علت اصلی آن مربوط به پایداری این مواد است. صنعت ساختمان پرمصرف‌ترین صنعت برای مواد کامپوزیتی است. استخرهای شنا ، وان حمام ، سینک ظرفشویی و دست‌شویی ، کف‌پوش ، نماپوش ، سقف‌پوش ، برج‌های خنک‌کننده و … همگی کامپوزیت‌های پایه پلیمری هستند.

 

 

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mim-shimi 25,686]

نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری،روش های تولید

نیاز اقتصادی و رو به افزایش سوخت در عرصه های مختلف، تقاضا برای استفاده از مواد جدید سبک وزن مانند پلیمرها را افزایش داده است. اما از طرفی با توجه به پایین تر بودن میزان استحکام پلیمرها در مقایسه با فلزات، تقویت آن ها ضروری به نظر می رسد. تقویت پلیمرها با مواد رایج سبب لطمه خوردن به دو ویژگی اصلی پلیمرها یعنی سبکی و سهولت فرآیند پذیری می شود. از این رو در تحقیقات اخیر از مقادیر کمی (کمتر از 10% وزنی) نانوذرات به عنوان تقویت کننده در پلیمرها استفاده می شود.

نایلون 6 اولین پلیمری بود که توسط شرکت تویوتا در سال 1990 برای تهیه نانوکامپوزیت ها به کار گرفته شد، اما امروزه از پلیمرهای ترموست نظیر اپوکسی ، پلی ایمید و پلیمرهای ترموپلاست نظیر پلی پروپیلن ، پلی استایرن عنوان ماده ی زمینه این کامپوزیت ها استفاده می گردد.

فاز تقویت کننده که در نانوکامپوزیت ها استفاده می شود شامل نانوذرات، نانوصفحات ، نانوالیاف و همچنین نانولوله ها می باشد. نانوذرات بیشترین کاربرد را به عنوان ماده تقویت کننده در نانوکامپوزیت ها دارند. نانوذره ای که در تهیه اغلب نانوکامپوزیت ها استفاده می شود خاک رس (Nanoclay) است. اما اخیرا ً نانوذرات دیگری همچون سیلیکا، نانوذرات فلزی و ذرات آلی و غیرآلی نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

در توسعه مواد چند جزئی چه در مقیاس نانو و یا میکرو سه موضوع مستقل باید مورد توجه قرار گیرد: انتخاب اجزاء، تولید، فرآوری و کارآیی. در مورد نانوکامپوزیت های پلیمری هنوز در اول راه می باشیم و با توجه به کاربرد نهایی آن ها زمینه های بسیاری برای توسعه وجود خواهد داشت.

 

 

به طور کلی سه روش برای تولید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری وجود دارد. این روش ها شامل مخلوط سازی مستقیم ، فرآوری محلول و پلیمریزاسیون درجا می باشد. در ادامه این روش ها شرح داده خواهد شد.

[h=2]الف- مخلوط سازی مستقیم

[/h] در این روش ابتدا نانوذرات تهیه شده به صورت سوسپانسیون در یک حلال حل شده و سپس به محلول پلیمری اضافه می شود و مخلوط حاصله توسط یک پرس هیدرولیک در یک قالب اکسترود می شود و در نهایت صفحات نازک به دست می آیند. در این روش انتخاب بستر پلیمری، انتخاب نوع ذارت و سازگاری این دو گونه با یکدیگر و نحوه ی توزیع ذرات از نکات حائز اهمیتی است که بایستی بر آن فائق آییم.

معمولا ً برای تولید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانوالیاف کربنی از این روش استفاده می شود. محدودیت این روش میزان فاز تقویت کننده یا همان مواد پرکننده است. به عنوان مثال برای تولید نانوکامپوزیت سیلیکا/پلی پروپیلن حداکثر میزان نانوذرات سیلیکا 20 درصد وزنی می تواند باشد. البته به نظر می رسد آگلومره شدن (به هم چسبیدن) ذرات نیز از دیگر محدودیت های این روش باشد.

[h=2] ب- فرآوری محلول

[/h] با استفاده از این روش می توان بر بعضی از محدودیت های روش مخلوط سازی مستقیم غلبه کرد، ضمن آنکه می توان میزان آگلومراسیون و کلوخه ای شدن نانوذرات در ماده پلیمری را کاهش داد. در این روش به دو صورت می توان نانوکامپوزیت های پلیمری را تولید کرد. اگر مادهء زمینه پلیمری و نانوذرات تقویت کنندهء آن در یکدیگر قابل حل شدن باشند، محلول حاصل را می توان در یک قالب؛ ریخته گری کرده و نانوکامپوزیت تولید نمود. در غیر این صورت مخلوط مواد نانوکامپوزیت در یک حلال حل شده و در نهایت با تبخیر حلال، نانوکامپوزیت مورد نظر به دست می آید.

[h=2]ج- پلیمریزاسیون درجا

[/h] در این روش پلیمریزاسیون بستر پلیمری در حضور نانوذرات انجام می شود و منومر در حین رشد، ذرات پر کننده را در بر می گیرد. نکتهء کلیدی در این روش نحوهء توزیع ذرات نانو در منومر است. با کنترل پیوند بین ذرات نانو و ماده زمینه، می توان توزیع مورد نظر را به دست آورد. بسیاری از نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری را می توان با این روش تولید کرد.

به طور مثال نانوکامپوزیت های حاوی نانولایه های گرافیت که دارای هدایت الکتریکی بالا و نفوذ پذیری کمی هستند، از این روش تولید می شوند. برای تولید این نانوکامپوزیت ها ابتدا با امواج مافوق صوت لایه های گرافیت در منومر به صورت یکنواخت توزیع می شوند و در نهایت با پلیمریزاسیون درجا نانوکامپوزیت به دست می آید.

نکته ای که در روش های تولید نانوکامپوزیت های پلیمری اهمیت دارد و آن را از یکدیگر متمایز می کند، توزیع مناسب مادهء پر کننده است. با اصلاح سطحی می توان این توزیع را به شکل یکنواخت به گونه ای انجام داد که از آگلومراسیون اجزای نانومتری مادهء پرکننده جلوگیری شود و توزیع مناسب فاز تقویت کننده فراهم گردد. در واقع نکته مهم در تمام این فرآیندها، اصلاح فصل مشترک بین پلیمر و نانوذره می باشد. استفاده از فرایندهای سطحی سبب توزیع یکنواخت فاز تقویت کننده در بستر پلیمری شده، افزایش مدول و استحکام نانوکامپوزیت را به دنبال خواهد داشت.

[m.h. Shimi 12]

Thank you for the above interdoction to WPC.

now I'm working to write feasibility study for production of WPC in IRAN.

If you have more information about this product, please inform me.

m.h.shimi

[mim-shimi 25,686]

سلام ... تشکر

اطلاعات بیشتری در دسترس بود، در اختیارتون قرار میدیم.موفق باشین