پلاستیک های تقویت شده با الیاف (FRP) به دسته ای از مواد کامپوزیتی گفته می شود که از یک ماتریس پلیمری (رزین اپوکسی یا پلی استر یا وینیل استر) و یک تقویت کننده از جنس الیاف (کربن یا شیشه) تشکیل شده است.
حضور الیاف در FRP باعث کاهش وزن، بهبود مدول الاستیک و استحکام مکانیکی می شود. در نتیجه، می توان از این مواد در ساخت قطعات عایق حرارتی و صوتی با خواص دقیقا مهندسی شده چون خواص فشرده سازی خوب ، تحمل ضربه و استحکام بالا استفاده کرد.
این مواد طراحی ساده تر اجزا و افزایش تولید و بهره وری عملیاتی را ممکن می کند و در برابر حملات شیمیایی خورنده، ضربه امواج دریا، شرایط مرطوب، بادهای طوفانی و آب مقاوم است.هر یک از این خواص منجر به خلق یک کاربرد جدید برای FRP، خصوصا در حوزه مقاوم سازی شده است.
کاربردهای FRP چیست ؟
در این مقاله 14 کاربرد عمده ی کامپوزیت مقاوم سازی FRP و مزیت این ماده نسبت به سایر متریال سنتی را بررسی خواهیم کرد:
1.انتقال دهنده آب و فاضلاب
حضور رزین در FRP منجر به بروز خاصیت مقاومت شیمیایی بالای آن شده است لذا پوسیده نمی شود، زنگ نمی زند یا خورده نمی شود، این ماده در برابر آب (حتی آب شور) مقاومت بالایی از خود نشان می دهد و طول عمر بی نظیری در کاربردهای فاضلاب و تصفیه آب دارد، در حالیکه فولاد در شرایط مشابه بلافاصله شروع به زنگ زدگی می کند.
قطعات FRP در انواع شکل و اندازه قابل ساخت است، در همین راستا دستیابی به اشکال ساختاری، راهروها، نردبان ها، اجزای فرورفتگی، صفحات موازی و موارد دیگر مورد نیاز؛ دیگر دشوار به نظر نمی رسد.
2.ساخت پل و جاده
بیش از 20 درصد از پلاستیک های تقویت شده با الیاف در حال حاضر توسط صنعت ساخت و ساز از جمله پل ها و جاده ها استفاده می شود. در مقایسه FRP با مواد سنتی، چوب پوسیده می شود و حشرات را جذب می کند، فولاد خورده می شود و نیاز به نگهداری مداوم دارد اما FRP به سادگی در برابر تمام عناصر و شرایط آب و هوایی مخرب بدون نیاز به نگهداری یا رنگ آمیزی مجدد مقاومت می کند.
3.برج های خنک کننده:
پلاستیک های تقویت شده با الیاف گزینه ایده آلی برای برج های خنک کننده هستند زیرا FRP یکپارچگی ساختاری خود را در طول تغییرات دما و قرار گرفتن دائمی در معرض رطوبت حفظ می کند.
نسبت استحکام به وزن بالا، FRP را به یک ماده مقرون به صرفه برای مصالح ساختمانی برج های خنک کننده تبدیل می کند و هزینه های نگهداری مداوم را در مقایسه با فولاد به طور قابل توجهی کاهش می دهد.
4.کاربرد های نظامی:
مهندسین نظامی در طراحی گذرگاه‌ها، صندلی‌های سرباز و … نیاز به ماده ای با استحکام و مقاومت در برابر خوردگی بالا با وزن سبک و قابل اطمینان در انواع شرایط آب و هوایی دارند لذا FRP یک گزینه ایده آل در این کاربرد به شمار می رود.
5.سطوح و قطعات مصرفی در ایستگاه های نفت و گاز:
FRP ماده ایده آلی برای خطوط لوله گاز در ایستگاه های نفت و گاز در مناطق ساحلی و دریا است. پله‌ها، سکوها، راهروها، نردبان‌های قفس‌دار و موارد دیگر می‌توانند شامل سطوح ضد لغزش FRP باشند که به کارگران کمک می‌کنند با وجود شرایط مه‌آلود و مرطوب، تعادل خود را حفظ کنند.
6.سازه های شهری و مخازن:
FRP یک ماده ی نارسانا است و از این لحاظ گزینه ایده آلی در ساخت سازه های شهری به نظر می رسد درحالیکه فولاد و آلومینیوم جریان الکتریسیته را هدایت می‌کنند و خطر شوک را به همراه دارند.
این ماده در برابر خوردگی و مواد شیمیایی مقاوم است، بنابراین در ساخت مخازن شیمیایی و قرار گرفتن در معرض عناصر رایج در نیروگاه های گاز طبیعی، برق آبی و پست های الکتریکی مقاومت مناسبی از خود نشان می دهد.
7.قطعات و سطوح مصرفی در صنایع شیمیایی
پلت فرم های پلاستیکی تقویت شده با الیاف، چون نرده های محافظ و موارد دیگر به خوبی در محیط های خورنده کارخانه های شیمیایی کار می کنند. FRP سطوح غیر لغزنده در دسترس است که زنگ نمی زند و رطوبت را جذب نمی کندو به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارد.
8- قطعات دستگاه های صنعت خمیر و کاغذ
مقاومت در برابر خوردگی و خواص عایق الکتریکی که FRP را برای بسیاری از کاربردهای صنعتی ایده آل می کند، آن را برای تأسیسات پردازش خمیر و کاغذ نیز مناسب می کند. کت واک های FRP، نردبان ها و سایر اعضای ساختاری FRP در برابر رطوبت، مواد شیمیایی و استفاده زیاد استحکام و خواص خود را از دست نمی دهند و به عنوان یک ماده ایده آل برای مصرف طولانی مدت بدون نیاز به تعمیر و نگهداری در خشن ترین محیط ها شناخته می شوند.
9- معدن
دوام ساختاری بلند مدت همراه با مقاومت در برابر رطوبت، گرد و غبار و مواد شیمیایی در کاربردهای معدن ضروری است. کامپوزیت های FRP علاوه بر تامین تمامی این ویژگی های ضروری، جرقه نمی زنند یا جریان الکتریسیته را هدایت نمی کنند. همچنین بخاطر استحکام ویژه بالای این مواد حمل و نقل آن به مکان‌های دور یا در فضاهای تنگ بسیار آسان‌تر از فولاد است.
10- کشاورزی
قرار گرفتن در معرض عناصری چون کود، آفت کش ها و موارد دیگر می تواند باعث خرابی فولاد، آلومینیوم و چوب شود. از آنجایی که FRP خورده، پوسیده، تاب خورده نمی شود و تحت تأثیر مواد شیمیایی قرار نمی گیرد، یک ماده ساختمانی ایده آل برای ساختمان های کشاورزی مانند سوله های ذخیره کود و ماشین آلات به شمار می رود. سکوهای FRP، نردبان ها، پله ها و نرده های محافظ نیز انتخابی عالی برای دستیابی به عملکرد طولانی مدت در انبارهای غلات هستند.
11- معماری و ساختمان سازی
FRP بخاطر انعطاف پذیری، مقاومت مکانیکی و باربری بیشتر، امکان طراحی سبک تر و ایجاد عایق الکتریکی و حرارتی در ساخت انواع بخش های ساختمانی و سازه های پیش ساخته استفاده می شود. در خصوص انواع کاربرد های FRP برای مقاوم سازی و ساختمان سازی در مقاله ” استفاده از کامپوزیتها در ساخت و ساز ” به تفضیل صحبت شده است.
12- آبنماها و پارک آبی
از آنجایی که پلاستیک تقویت‌شده با الیاف می‌تواند در برابر محیط های آبی و تنش های مکانیکی تجهیزات سنگین موجود در پارک‌ها خصوصا پارک‌های آبی مقاومت کند؛ از اشکال سازه‌ای FRP در سکوها، نرده‌های حفاظ، گریتینگ و موارد دیگر، استفاده می شود تا نیازهای پیکربندی و طراحی پیچیده سازه‌های پارک را برآورده کند. FRP همچنین یک انتخاب عالی برای آکواریوم ها، فواره های هتل، موزه ها و مکان های دیگر است.
13- صنعت خودروسازی
نسبت استحکام به وزن بالا، ویژگی مقدس مواد مصرفی در صنعت خودروسازی است. امروزه در کمپانی های بزرگ FRP ها به عنوان جایگزین های فلزی در بدنه خودروهای لوکس و در کناره های بدنه کامیون و تریلر مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد قوی، سفت و سبک با نقاط شکست بالاتر نسبت به فولاد، مصرف سوخت را در عین افزایش سرعت بهبود می بخشند. همچنین به راحتی قالب گیری می شوند تا اشکال مورد نظر را تشکیل دهند. تقریبا یک سوم استفاده از FRP در این زمینه است.
Glass-FRP برای اجزای موتور مانند منیفولد ورودی است که تا 60٪ از وزن آن را کاهش می دهد و طراحی را ساده می کند. FRP های شیشه ای در مقایسه با FRP های کربنی ضعیف تر و انعطاف پذیرتر هستند.
14- صنعت هوافضا
الیاف کربن در FRP ها وزن را تا 25 درصد کاهش می دهند و در مقایسه با ورق های آلومینیومی استحکام برابر یا بیشتر را تضمین می کنند. آنها استحکام کششی بسیار خوبی ارائه می دهند، محیط های خشن و درجه حرارت شدید را تحمل می کنند، با گرما کمی منبسط می شوند و سفتی بالایی دارند.
این متریال اگرچه در ابتدا گران قیمت هستند، اما برای صنعت هوافضا که در آن هر گرم وزن اضافی به دلیل تأثیر بر مصرف سوخت، طول سفر و هزینه‌ها و ایمنی آیرودینامیکی بسیار حائز اهمیت است، ایده آل به نظر می رسد.
Carbon-FRP همچنین امکان تولید قطعات قالب‌گیری پیچیده را فراهم می‌کند و تعداد قطعات را تا 95% کاهش می‌دهد. این امر تولید را در مقایسه با سایر مواد مانند فولاد یا آلومینیوم ریخته گری ساده تر، سریع تر و ارزان تر می کند.
- بسیاری از هواپیماهای غول پیکر مدرن از بیش از 50 درصد کربن FRP ساخته شده اند.
- پره های روتور هلیکوپتر در پهپادهای پیشرفته نیز به طور فزاینده ای با استفاده از FRP ساخته می شوند.
سخن پایانی:
با توجه به خواص منحصر به فرد پلیمر های تقویت شده با الیاف، تعداد کاربرد ها و بازار FRP به طور مداوم در حال افزایش است. در صورت علاقه مندی به استفاده از این متریال در کاربرد های فوق، به اطلاع شما می رسانیم فروشگاه ایران کامپوزیت کاویان به عنوان تامین کننده ی رزین و الیاف آمادگی فرمولاسیون و ارائه مواد اولیه FRP در تناژ بالا را دارد. کافیست جهت گرفتن مشاوره خرید با شماره زیر تماس حاصل فرمایید.