افت خواص مکانیکی کامپوزیت ها و طول عمر آنها در محیطهای باز پیوسته مورد سوال تولیدکنندگان و طراحان عرصه کامپوزیت بوده است. در این مطلب از سایت آبی سازه، این موضوع را با جستجو در مقالات مختلف در کامپوزیتهای شیشه / پلی استری بررسی کردهایم.
نکات کلیدی:
کامپوزیت ها از سال 1907 که بهطور عمومی به بازار عرضه شدند کاربردهایی در شرایط آب و هوایی نامناسب داشتند. با توجه به خواص ویژه این مواد (زنگ نزدن، قابلیت تولید قطعات بزرگ، استحکام نسبت به وزن بالا و …)، این قطعات را در مکان هایی که در برابر تابش آفتاب قرار دارند استفاده میکردند. از جمله بیشترین کاربردهای آنها در صنایع دریایی و قایقسازی و ساخت المانهای شهری بوده است که افت خواص مکانیکی در آن ها اهمیت بسیار دارد. در تولید این قطعات در فاز زمینه بیشتر از رزین پلی استر استفاده میشود و در فاز تقویتکننده الیاف شیشه بیشترین کاربرد را دارند.
با توجه به پلیمری بودن فاز زمینه این مواد، مشکل و ترس اکثر سازندگان و طراحان در زمینه تولید قطعات استخر پیش ساخته فایبرگلاس افت خواص مکانیکی و فرسودهشدن آنها است. اما سؤالی که پیش میآید این است که آیا واقعاً چقدر این نگرانی جدی است؟
جواب این سؤال به مواردی چون مواد استفادهشده، روش و شرایط ساخت قطعه وابستگی زیادی دارد. بههرحال در حال حاضر قایقهایی با عمر بیش از 50 سال وجود دارند که با ترمیم بهموقع و نگهداری اصولی هنوز مشغول به سرویسدهی هستند و بنا به تحقیقاتی که مجله قایق ایالاتمتحده آمریکا در ژوئن سال 2004 منتشر کرده طبق آمار انجمن ملی صنایع دریایی آمریکا(NMMA) ، از یکمیلیون قایقی که در سال 2004 فروخته شده 75درصد از آنها دستدوم بوده و تولید جدید نبوده است.
بر کسی پوشیده نیست که با گذشت زمان خواص مکانیکی پلیمر ها خواص مکانیکی کامپوزیت ها نزول میکند اما این تنزل در قطعات کامپوزیتی شیشه/پلی استر با چه شتاب و شیبی است و مقادیر آن چقدر است؟ بهطورکلی قطعات فایبرگلاس مدتی پس از تولید تا حدود 30% افت خواص مکانیکی دارند و بعدازآن دیگر تغییر محسوسی در خواص مکانیکی آنها دیده نشده است. این موضوع در تحقیقاتی که شرکت کپستون کره جنوبی روی مخازن فایبرگلاس خود داشته و مقالهای که در سال 2016 در مجله مهندسی پلها منتشرشده مشهود است. نمودارهای زیر که از همین مقالات استخراجشده در نشاندهنده این موضوع است.
اینکه خواص مکانیکی کامپوزیت ها بعد از گذشت سالها به ثبات میرسد را شرکت فایبرگلاس انزو-کورنینگ (Owens-Corning Fiberglass) و گارد ساحلی آمریکا در بوته آزمون گذاشتند. این دو مجموعه در سال 1962 آزمونهایی را روی قایقهای 10 سال کارکرده انجام دادند و در سال 1972 آزمونهای وسیعتری را روی قایقهایی انجام داند که عمر کاری 20 ساله داشتند که نشان میدهد خواص مکانیکی آنها بعد از گذشت 10 سال تغییر زیاد و قابلتوجهی نداشته است.
