پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف در برابر مواد سنتی و قدیمی
فولاد، آلومینیوم و سایر موارد از گزینه های می باشند که در گذشته برای حوزه ساخت و ساز به کار برده می شوند ولی این به این معنی نیست که هیچ راهی به منظور بهبود این دسته از مواد ساخت و ساز وجود ندارد. به عنوان مثال پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف یکی از همین گزینه ها می باشد. زمانی که شما به بطری های آب پلاستیکی، آویز لباس، اسباب بازی های کودکان فکر می‌کنید مسلما می‌دانید که تمامی این مواد گزینه‌های چندان با دوامی نیستند. از آنجایی که پلاستیک به تازگی به عنوان یکی از مواد کاربردی و مقاوم در حوزه ساخت و ساز به کار برده شده است ولی تعداد زیادی از مردم هنوز از این مواد برای پروژه های خود استفاده نمی کنند. اما شما نباید همین مسیر را ادامه دهید زیرا پلاستیک های امروزی می باشند که باعث افزایش استحکام، قدرت و چگالی این مواد می شوند و در نهایت در روش ها و فرم های بسیار متفاوتی از آنها بهره برداری خواهد شد. پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف و یا پلیمرهای تقویت شده به کمک الیاف به دسته ای از پلاستیک های ترکیبی گفته می‌شود که از مواد فیبری و یا الیاف به منظور بهبود قابلیت و استحکام ماده پلاستیکی استفاده می شود. این مواد شامل یک ماتریس پلیمری می‌شوند که در واقع همان پلاستیک اصلی است که ماده ای سخت ولی ضعیف می باشد و این ماده با نوعی ماده تقویت کننده ترکیب می شود تا بتواند محصول نهایی را با ویژگی‌های بهبود یافته و خواص مکانیکی مورد نظر تولید نماید. این ماده ی پلیمری با استفاده از بسپارش اضافی و یا بسپارش مرحله ای تولید می‌شود و معمولاً از یک اپوکسی وینیل استر یا پلاستیکهای ترموستینگ پلی استر استفاده می‌کند. مواد نام برده شده به طور خلاصه از طریق فرایندهای قالبگیری تولید می‌شوند که در آن یک قالب به منظور قرار گیری اولیه مورد استفاده قرار می گیرد و حاوی کربن، آرامید و حتی شیشه می باشد. گاهی اوقات نیز از مواد نسوز، چوب یا کاغذ هم در این ترکیبات بهره‌برداری می‌شود. در طی فرآوری الیاف و ماتریس به شکل قالب مورد نظر تبدیل می‌شوند و ساختار نهایی تولید شده از استحکام مکانیکی و ارتجاعی بسیار بالاتری در مقایسه با پلاستیک های معمول برخوردار است که در نهایت با استفاده از الیاف تقویت کننده و یا رشته‌ها بهبود می‌یابد و می‌تواند نقش بسیار مهمی در ایجاد تمایز بین پلیمرهای قدیمی و انواع نوین داشته باشد.
از کدام الیاف در این دسته از ترکیبات استفاده می شود؟
- شیشه: زمانی که شیشه به عنوان یک عایق بسیار مطلوب با ساختار اصلی ماده پلیمری ترکیب می‌شود، باعث تولید انواعی از پلاستیک های تقویت شده به کمک شیشه و یا فایبرگلاس می‌شود و این دسته از پلاستیک ها گزینه بسیار ایده آلی برای صنایع برق و مخابرات می‌باشند زیرا عاری از هرگونه میدان مغناطیسی بوده و در برابر جرقه های الکتریکی نیز بسیار مقاوم هستند. از طرف دیگر استفاده از این مواد باعث بهبود کیفیت سطحی و آیرودینامیک در ماده می‌شود. به طور کلی الیاف تقویت شده به کمک شیشه موادی قوی و مستحکم نبوده و در واقع استحکامی مشابه با پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف را ندارند و از طرف دیگر نیز تولید آنها با هزینه بالا همراه است.
- کربن: موادی که بر پایه الیاف کربن ساخته می شوند از استحکام کششی مطلوب، مقاومت شیمیایی، قدرت و مقاومت دمایی خوبی برخوردارند. اتم های کربن کریستالهایی را به وجود می‌آورند که در امتداد محور الیاف قرار می گیرند و همین مورد باعث می شود تا با افزایش نسبت استحکام به حجم ماده به طور کلی استحکام نهایی نیز بهبود پیدا کند. این دسته از پلاستیک ها در تولید وسایل ورزشی، گلایدر و چوب ماهیگیری به کار برده می شود.
- آرامید: آرامید ها در واقع یکی از دسته های پلی آمید های ترکیبی می باشند که از مونومرهای آروماتیک و یا مولکول های حلقه شکل ساخته می شوند و از مقاومت گرمایی بسیار ایده آلی برخوردارند و در نهایت همین مورد باعث می شود تا از آنها برای تولید لباس های ضد آتش و گلوله استفاده شود. پلاستیک های تقویت شده به کمک آرامید از مصارف بسیار متفاوتی در صنایع خودرو سازی و هوا فضا برخوردارند و علاوه بر آن می توان آنها را در صنعت ساخت و ساز و به منظور بهبود استحکام ستون ها و سایر بخش‌های ساختمان ها و پل ها به کار برد.
پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف از چه مزیت هایی برخوردارند؟
پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف در مقایسه با سایر مواد سنتی از مزیت های بسیار زیادی برخوردارند که در این قسمت به آن ها می پردازیم.
- تولید و طراحی ساده: زمانی که درباره طراحی صحبت می‌کنیم هیچ گزینه‌ای ساده تر از پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف وجود نخواهد داشت زیرا می توان آنها را با استفاده از ابزار نجاری و یا تیغه های برنده طراحی کرد بدون آن که نیاز به جوشکاری و یا برش با شعله وجود داشته باشد. از طرف دیگر از آنجایی که این نوع پلاستیک ها بسیار سبک می باشند بنابراین انتقال و نصب انها نیز با سادگی بسیار زیادی صورت خواهد گرفت.
- استحکام و تاب آوری: مواد پوششی نهایی فایبرگلاس بسیار قوی می باشند و می توان آن را به گونه‌ای تغییر داد که از استحکام بیشتری نیز برخوردار شود که البته این موضوع با توجه به نیازمندی شما متفاوت خواهد بود از طرف دیگر این ماده سه و سه دهم برابر استحکام بیشتری در مقایسه با الوار چوب دارد و باعث می‌شود تا در برابر فشارهای زیاد تغییر شکل ندهد.
- هزینه: هزینه اولیه پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف در مقایسه با سایر محصولات کاربردی در ساخت و ساز بیشتر می باشد همانند فولادهای ضدزنگ و چوب اما در طی زمان شما باید هزینه کمتری پرداخت کنید و علاوه بر آن نصب آنها نیز باید هزینه بسیارکمی را برای نگهداری این مواد در طی زمان بپردازید.
- مقاومت در برابر ضربه: مواد سنتی و قدیمی کاربردی در ساخت و ساز به راحتی تغییر شکل می دهند و یا حتی می شکنند و این در حالی است که در برابر ضربه و یا فشار زیاد قرار بگیرند اما این مورد در خصوص فایبرگلاس ها اصلا صدق نمی کند. محتوای فایبرگلاس در پلاستیک های تقویت شده به گونه ای است که می تواند فشار ناشی از ضربه را در کل مساحت ماده پلاستیکی پخش کند و از بروز آسیب دیدگی جلوگیری نماید. پلاستیک های تقویت شده می توانند مقاومت بیشتری را در برابر ضربه در دمای زیر صفر یا انجماد به وجود آورد.
- مقاومت در برابر پوسیدگی و فرسایش و حشرات: در بسیاری از موارد فولاد و آلومینیوم به دلیل اکسایش و یا فرسایش ویژگی های خود را از دست می دهند و به منظور پیشگیری از بروز چنین آسیب دیدگی مواد فلزی باید رنگ و یا گالوانیزه شوند. چوب ها نیز با قرارگیری در معرض رطوبت و مواد شیمیایی فرسوده و خراب خواهند شد و این در حالی است که به میزان بسیار زیادی در معرض آسیب دیدگی های ناشی از حشرات قرار دارند. حتی ممکن است بتن با قرارگیری در معرض آب و رطوبت آسیب ببیند. اما پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف موادی بسیار فوق العاده می باشند که مقاومت خوبی در برابر حشرات، فرسایش و یا پوسیدگی دارند و می‌توانند مواد شرایط بسیار متفاوتی را تحمل کنند و با قرارگیری در معرض رطوبت و یا حتی غوطه وری در آب نیز کیفیت خود را از دست نمی‌دهند. حشرات نیز نمی توانند به این دسته از مواد کاربردی در ساخت و ساز آسیبی وارد کند.
- استحکام: اگر شما تصور می کنید که هیچ ماده ای قوی تر و مستحکم تر از فولاد وجود ندارد، ممکن است اشتباه کنید و شاید باورتان نشود که فولاد هم به عنوان قوی ترین ماده کاربردی در حوزه ساخت و ساز شناخته نمی شود. مواد دیگری نیز در این حوزه وجود دارند که از استحکام خمشی بهتری برخوردارند همانند پلاستیکهای تقویت شده به کمک الیاف.
- وزن: مدیریت مواد سنگین وزن در محیط های کاری بسیار دشوار می باشد و بهتر است بدانید که پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف فقط دو سوم وزن آلومینیوم و یک چهارم وزن فولاد را دارند و بنابراین بلند کردن و جابجایی آنها بسیار ساده تر می باشد و علاوه بر آن به دلیل وزن پایین‌تر، نگهداری و هزینه های نصب نیز به میزان زیادی کاهش پیدا خواهد کرد.
- رسانای الکتریکی و گرمایی: فولاد و آلومینیوم در دسته فلزات قرار می‌گیرند و این بدین معنی است که آنها می توانند حرارت را از خود عبور دهند اما پلاستیک های تقویت شده به کمک الیاف شیشه چنین ویژگی را ندارند. این دسته از پلاستیک ها عایق خوبی به شمار می‌آیند و رسانای گرمایی پایین تری نیز دارند و به همین دلیل می توانند یک دمای ثابت را حفظ کنند و از آنجایی که مقاومت خوبی در برابر گرما و فرسایش دارند در اغلب موارد در محیط های مرطوب به کار برده می شود. از طرف دیگر در لمس قطعات پلاستیکی تقویت شده به کمک الیاف شما کاملاً حس می کنید که آنها سطح خنکی دارند و علاوه بر آن رسانا نیز نیستند.
مترجم: ف. ال احمد
