مقدمه
لوله های فایبرگلاس ، از الیاف شیشه آغشته به رزین تولید می شوند. این ترکیب ممکن است مواد اضافی دیگری از جمله ماسه های پرکننده (سیلیس) یا Platelet fillers, thixotropic agents pigments یا dyes را شامل شود.
با انتخاب مناسبی از الیاف شیشه ، رزین ، پرکننده و طراحی می توان به دامنه وسیعی از عملکرد دست یافت. در طی سالها آزمایش با مواد متنوع و مخلف نامهای مختلفی برای لوله های فایبرگلاس معرفی شده است. از جمله لوله ساخته شده از رزین تقویت شده ضد حرارت thermosetting (در اثر تغییر حرارت خصوصیات فیزیکی آن تغییر نمی کند) (RTRP) ، لوله های ساخته شده از پلاستیک تقویت شده (RPMP) و لوله پلاستیکی تقویت شده با الیاف شیشه (GRP) (Glass Fiber) و لوله پلاستیکی تقویت شده به کمک الیاف شیشه (FRP) و … می باشد. لوله های فایبرگلاس نیز بر اساس روش تولید، پیوسته یا گریز از مرکزدسته بندی می شوند. بهمین ترتیب انواع رزینهایی که در لوله بکار می رود شامل : رزین های اپوکسی. پولی استر یا وینیل استر می باشد.
صرفنظر از امکان تولید با ترکیبات مختلف ، عموما این لوله هرا لوله فایبرگلاس می نامند. این اسم تمام انواع ترکیبات لوله را پوشش می دهد.
تاریخچه
لوله فایبرگلاس از سال 1948 مطرح شد . اولین کاربرد لوله فایبرگلاس، که هنوز یکی از وسیع ترین سطوح کاربرد را دارد در صنایع نفت می باشد . انتخاب لوله فایبرگلاس بعنوان یک ماده با صرفه ، مقاوم در برابر خوردگی روش بهتری در مقایسه با لوله های فولادی پوشش دار یا فولادهای ضد زنگ و انواع دیگر فلزات می باشد. خطوط تولید بسرعت برای کاربردهای فشار بالا و دیواره نازکتر و افزایش امکان اتصالات توسعه یافت . دراواخر دهه 1950 لوله با قطرهای بزرگتر وارد بازار شد و لوله فایبرگلاس در صنایع شیمیایی کاربرد پیدا کرد چون این لوله مقاومت خوبی در برابر خوردگی های داخلی داشت.
از سال 1960 تا 1990 لوله فایبرگلاس در مصارف آب شهری و فاضلاب مورد قبول واقع شد. بازده لوله فایبرگلاس مربوط به شناخت عمر مفید، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی میباشد. بنابراین باعث حذف پوششهای داخلی و خارجی و یا حفاظت کاتدی شد. لوله فایبرگلاس دارای انعطاف پذیری وسیعی در طراحی می باشد و درناحیه وسیعی از قطرهای استاندارد بکار می رود.
امکان ساخت لوله های فایبرگلاس با قطر از 1 اینچ تا 144 اینچ (25 میلیمترتا 3600 میلیمتر) وجود دارد. مقاومت در برابر فشار از فشار جاذبه تا چندین هزار (kPa)psi نیز وجود دارد. امروزه دربسیاری از کشورها از لوله فایبرگلاس استفساختمان 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 .
مزایای مواد کامپوزیتی
مهم‌ترین مزیت مواد کامپوزیتی آن است که با توجه به نیازها، می‌توان خواص آنها را کنترل کرد. به طور کلی مواد کامپوزیتی دارای مزایای زیر هستند:
مقاومت مکانیکی نسبت به وزن بالا
مقاومت در برابر خوردگی بالا
خصوصیات خستگی عالی نسبت به فلزات
خواص عایق حرارتی خوب
آشنایی با مزایا و بازار درب های کامپوزیتی
شاید برای دوست‌داران محیط زیست جالب باشد که بدانند یک کارخانه تولید درب‌های کامپوزیتی، سالیانه بیش از سه میلیون اصله درخت جنگل را از نابودی نجات می دهد. علاوه بر این، مزیت‌هایی از قبیل مقاومت در برابر خوردگی و استحکام بالای این قبیل درب‌ها، دورنمای بسیار مناسبی را برای این محصولات کامپوزیتی ترسیم می کند. مهندس اشرف‌زاده مدیرعامل شرکت "آریابابل پلیمرپارس" که تولیدکننده درب‌های کامپوزیتی است، در گفتگو با شبکه تحلیلگران تکنولوژی ایران (ایتان) از مزایا و بازار این محصول می‌گوید:
مزایای درب های کامپوزیتی
امروزه کامپوزیت‌ها در ساخت پیشرفته‌ترین ماشین‌ها تا متداول ترین محصولات ساختمانی همچون درب‌ها به کار می‌روند. از چندین سال پیش، استفاده از درب‌های کامپوزیتی به دلیل خواص فو‌ق‌العاده آنها و عمر بسیار بالا مورد توجه قرار گرفته است. این درب‌ها از یک هسته داخلی فومی و دو لایه خارجی فایبرگلاس ساخته می شوند که بر روی همدیگر پرس می‌شوند.
علاوه بر مزایای خاصی که این قبیل درب‌ها برای مصرف‌کننده به همراه دارد، استفاده از این درب‌ها میتواند به نحو مؤثری مانع از تخریب محیط زیست شود. امروزه در دنیا به دلیل فشار سازمان‌های حفظ جنگل‌ها و محیط زیست، میزان استفاده از چوب کمتر شده است؛ وجود یک کارخانه تولید درب‌های کامپوزیتی با ظرفیت تولید 100 درب در روز میتواند سالیانه سه میلیون درخت را از نابودی نجات دهد. همچنین این صنعت کوچک میتواند موجبات اشتغال حدود 30 نفر را به همراه داشته باشد. در عین حال که رشد این صنعت، از دیدگاه گسترش صنایع کوچک تکنولوژی محور، اهمیت ویژه‌ای دارد..
کاربردها
فایبرگلاس یکی از پرکاربردترین کامپوزیت‌هاست. فایبرگلاس یک کامپوزیت با زمینهٔ پلیمری است که توسط فیبرهای شیشه تقویت شده‌است. لوله فایبرگلاس در بسیاری از صنایع و برای ده ها هزار کاربرد بکار می روند، از جمله:
* صنایع شیمیایی
*لوله کشی مجاری و تخلیه
*فرآیند وابسته به حرارت مرکزی زمین
*صنعت فاضلاب
*آبیاری
*مناطق نفت خیز(میدان نفت)
*آب آشامیدنی
* سردکردن نیروگاه برقی و آب سرد
*انتقال آب دریا
*لوله کشی آب
*دریچه سدها
به طور خلاصه مزایای درب‌های کامپوزیتی را می توان چنین برشمرد:
1) صددرصد ضدآب و مقاوم در مقابل رطوبت
2) عایق صوت و حرارت
3) بدون پیچیدگی، ترک‌خوردگی و پوسته شدن در طول زمان
4) مقاوم در برابر حشرات موذی همچون موریانه
5) مقاوم در برابر ضربات
6) تنوع رنگ و شباهت سطح ظاهری با چوب
7) وزن مناسب
8) مقاومت حرارتی بسیار بالاتر از چوب در برابر آتش‌سوزی بازار بزرگ درب‌ها
کامپوزیت یا ماده مرکب بصورت زیر تعریف می‌شود:
در مهندسی مواد این اصطلاح معمولاً به موادی گفته می‌شود که یک فاز زمینه (ماتریکس) و یک تقویت کننده (پرکننده) تشکیل شده باشند.
تعریف انجمن متالورژی امریکا: به ترکیب ماکروسکوپی دو یا چند مادهٔ مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد، کامپوزیت گفته می‌شود.[۱]
کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریکس و تقویت کننده تشکیل شده‌است. ماتریکس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می‌دارد. تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار میگردد. به طور کلی تقویت کننده میتواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد
دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از دیدگاه زیستی
کامپوزیت‌های طبیعی. مانند استخوان، ماهیچه، چوب و ...
کامپوزیت‌های مصنوعی(مهندسی)
دسته‌بندی کامپوزیت‌های مهندسی از لحاظ فاز زمینه
CMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ سرامیکی)
PMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ پلیمری)
MMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ فلزی)
دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از لحاظ نوع تقویت کننده
FRC (کامپوزیت‌های تقویت شده با فیبر)
PRC (کامپوزیت‌های تقویت شده توسط ذرات)
کامپوزیت‌های سبز(کامپوزیت‌های تجزیه‌پذیر زیستی)
با توجه به خواص منحصر به فرد این محصول کامپوزیتی در مقایسه با چوب، می‌توان بازار بسیار بزرگی را برای این درب‌ها پیش‌بینی کرد. هم‌اکنون علاوه بر مناطق مرطوب، مانند شمال و جنوب کشور، که درب‌های چوبی به سرعت از بین می‌روند، در شهرهای بزرگ نیز استقبال خوبی از این درب‌ها به عمل می‌آید. اگر به آمار منتشره توسط مراجع مرتبط با ساخت و ساز نظری بیفکنیم، متوجه بازار بزرگ درب‌های کامپوزیتی خواهیم شد. کارخانه آریابابل با ظرفیت تولید 100 درب در روز، حتی اگر سه شیفیت کاری در شبانه‌روز فعالیت کند، باز تنها حدود 8 درصد نیاز بازار را میتواند جوابگو باشد.