کیفیت لوله های پلیمری

شرکتی هلندی قصد دارد با استفاده از حجم بزرگی از زباله های پلاستیکی شناور بر روی اقیانوس آرام، بزرگترین جزیره شناور پلاستیکی جهان را در منطقه ای میان سن فرانسیسکو و هاوایی بنا کند.
    جزیره هاوایی که یکی از پرطرفدارترین اماکن توریستی جهان به شمار می رود، با بنا شدن جزیره ای جدید در همسایگی اش در اقیانوس آرام دیگر قدیمی خواهد شد. شرکتی هلندی به نام WHIM قصد دارد جزیره ای به نام «جزیره بازیافت شده» را با استفاده از حدود 44 میلیون کیلوگرم زباله پلاستیکی شناور بر روی اقیانوس آرام به شکلی بسازد که جزیره تمامی انرژی خود را تامین کرده و گنجایش سکونت پنج میلیون انسان را داشته باشد.
    با وجود پلاستیکی بودن، این جزیره از نظر ظاهری و زیست محیطی کاملاسبز است به گفته «رامون نوستر» مدیر شرکت معماری WHIM برنامه جمع آوری و بازیافت پلاستیکها در منطقه احداث جزیره از میزان سفرهای دریایی مورد نیاز برای حمل و نقل مواد خواهد کاست. همچنین انرژی مورد نیاز جزیره با استفاده از انرژی خورشیدی و انرژی امواج دریا تامین شده و ساکنان جزیره می توانند از خزه ها و جلبکهای دریایی به عنوان سوخت و کودزیستی استفاده کنند.
    به اعتقاد «نوستر» آنچه وی قصد خلق کردن آن را دارد می تواند بیشترین بخش آلودگی های پلاستیکی اقیانوس آرام را پاک کرده و در حالی که به دلیل بالاآمدن سطح آب دریاها مناطق ساحلی رو به نابودی گذاشته اند با استفاده از زباله ها منطقه ای جدید و قابل سکونت را در میان اقیانوس آرام بنا کند. ایده بنای این جزیره هنوز در مرحله تکمیل باقی مانده است و شرکت WHIM هنوز زمانی را برای تکمیل آن اعلام نکرده است.در حال حاضر تیم WHIM در حال مطالعه بر روی نمونه های آجرهای توخالی هستند که از پلاستیک بازیافت شده ساخته می شود و با کمک آنها می توان این جزیره 10 هزار کیلومتری را بنا کرد. این نوع آجرها از مقادیر کمی پلاستیک ساخته خواهند شد تا امکان شناور بودن جزیره بر روی آب را فراهم کنند.
    با این حال سازندگان جزیره بازیافت شده معتقدند به دلیل وجود چرخه جریانهای اقیانوسی در اقیانوس آرام، جزیره در منطقه جغرافیایی خاصی باقی خواهد ماند و این جریانات از سرگردان شدن جزیره و گم شدن آن در میان اقیانوس جلوگیری خواهد کرد.
    ساختار ظاهری این جزیره یادآور شهر ونیز در قالبی مدرن است و در میان ساختمانهای پلاستیکی آن شبکه هایی از آب اقیانوس در جریان است. همچنین به گفته «نوستر» از آنجایی که جزیره بازیافت شده اولین و بزرگترین جزیره پلاستیکی و شناور در جهان خواهد بود به طور حتم برای بسیاری از جاذبه های توریستی بالابرخوردار است.
    براساس گزارش «ای بی سی»، با این همه تا تکمیل و بنای این جزیره راه درازی در پیش است زیرا تیم WHIM در حال حاضر مشغول بررسی میزان و نوع مواد پلاستیکی شناور در اقیانوس آرام بوده و پس از آن این مواد باید به گونه ای جمع آوری شوند که آسیبی به زیستگاه ها و موجودات زنده دریایی آن منطقه وارد نیاید. این متخصصان همچنین با آسیبهای پلاستیکی ناشی از آفتاب و نمک دریا مواجه خواهند بود که می تواند مواد پلاستیکی را به موادی غیرقابل بازیافت تبدیل کند.

عوامل اصلی در همیت پوشش های گلخانه ای عبارتند از:
1- عبور دهی نور به حد کافی برای رشد گیاهان
2- امکان حفظ گرما و رطوبت ثابت برای رشد گیاهان
3- استحکام و مقاومت لازم و کافی جهت مقابله با شرایط آب و هوایی گوناگون

مواد LDPE   که نوعی مواد پلیمری هستند، در مقابل نور خورشید، مخصوصا اشعه ماورای بنفش آن بسیار آسیب پذیرند. لذا با توجه به خاصیت مواد LDPE   که پایه و اساس پوششهای گلخانه ای هستند و با توجه به تقسیم بندی طیف نور خورشید، افزودنی های خاصی جهت کمک به افزایش کارایی و عمر پوشش گلخانه تولید و به کار برده می شوند که نحوه کاربرد و توضیحات بیشتر آن در ذیل آمده است.

  افزودنی ها به پلی اتیلن جهت تولید پوششهای گلخانه  ( LDPE ) :

UV Stabilizer (تثبیت کننده UV)
در بین اشعه های نور خورشید، اشعه ماورای بنفش (Ultra Violet) با طول موج  nm)280 - 400)  اثر مخربی بر نایلون های LDPE دارد. افزودنی UV Stabilizer در حقیقت هم تثبیت کننده اشعه ماورای بنفش است و هم با تغییر طول موج این اشعه آن را به طول موج های مفید برای رشد گیاهان تبدیل می کند.
طبق تحقیقات انجام شده افزایش درصد UV Stabilizer در نایلون های LDPE باعث افزایش عمر این نایلون ها می شود.

EVA (اتیل و ینیل استات)
افزودنی EVA سه مزیت مهم دارد:
1- کاهش هدر رفتن دمای درون گلخانه، که باعث کمتر شدن شوک های حرارتی بر گیاهان و در نتیجه، زودرسی و بالا رفتن کیفیت محصول می شود.
2- افزایش شفافیت نایلون، و بنابراین بهتر شدن خصوصیات نوری نایلون کشاورزی.
3- بهبود خصوصیات مکانیکی (elongation) نایلون کشاورزی و افزایش مقاومت گرمایی آن بر اسکلت فلزی گلخانه.

UV Absorber (جذب کننده UV)
جذب کننده های UV اشعه UV را کاملا جذب می کنند و بدین وسیله از عبور آن از میان نایلون گلخانه جلوگیری می نمایند.
جذب کننده های UV در موارد خاص مثل جلوگیری از سیاه شدن گل های رز قرمز به کار می روند.

Light Diffusion (پخش کننده نور)
پخش کننده نور در نایلون های کشاورزی جهت شکستن تابش خورشید به یک دسته اشعه، مورد استفاده قرار می گیرد. این موارد باعث می شوند که نور کافی به قسمت های سایه گیاهان نیز برسد(مخصوصا در کشت گوجه فرنگی، خیار، خربزه، یا هندوانه). محیطی که پخش کننده نور ایجاد می کند، مقدار فتوسنتز گیاه را در گلخانه افزایش می دهد و موجب کاهش نورگرایی گیاه (تلاش گیاهان برای جذب نور بیشتر که باعث حرکت به سمت نور خورشید می شود) می گردد.

Anti Fog (ضد عرق)
افزودن ضد عرق باعث کاهش کشش سطحی بخار آب متراکم شده بر سطح داخلی پوشش گلخانه می شود. در نتیجه، بخار آب متراکم شده، به جای ریختن روی گیاهان کم کم به سمت پایین دیواره نایلونی گلخانه سرازیر می شود. و این مسئله باعث می شود که:
- از آسیب و بیماریهای ناشی از چکیدن مستقیم آب بر وی شکوفه ها جلوگیری شود.
- از سوختگی برگها، در نتیجه تمرکز تابش نور خورشید پیشگیری شود.
- کاهش 30 درصدی قابلیت استفاده از نور به دلیل وجود قطره های کوچک و پراکنده آب روی سطح پوشش داخلی گلخانه برطرف گردد.

Anti Virus (ضد ویروس)
افزودن ضد ویروش برای برنامه های مدیریت آفات بسیار ضروری و لازم است. این افزودنی ،  از بیماری های ویروسی و خسارات ناشی از بعضی حشرات مثل: مگس های سفید، شته ها، عنکبوتهای قرمز و Thrips (نوعی حشره سیاه رنگ) جلوگیری می کند. این افزودنی ، طول موج ها پرتو خورشید را به طول موج های مرئی مخصوصی تفکیک می ند که باعث از بین رفتن قوه بینایی حشرات دورن گلخانه می شود. به طوری که حشرات توانایی تخریب و آسیب رساندن به گیاهان را از دست می دهند.
همچنین این افزودنی نیاز به مواد شیمیایی کشاورزی را کاهش می دهد.
توجه: نایلون های حاوی افزودنی ضد ویروس نباید در گلخانه هایی که به گرده افشانی حشرات نیاز دارند به کار رود.

Infra Red (مادون قرمز)
در طول روز مواد افزودنی IR، با بلوکه کردن (Near Infra Red) یا همان NIR با طول موج  1400 - 750 nm در خارج از گلخانه های حرارتی، موجب کاهش ناچیز دمای درون گلخانه می شود.
در طول شب موارد فوق با ایجاد مانع در مقابل )FIR (Far Infra Red با طول موج 14000 - 3000 nm که به وسیله خاک منعکس می شود باعث افزایش دمای داخل گلخانه می شود.
کاهش ناپایداری درجه حرارت تاثیر مستقیمی در برداشت زودتر، مقدار در واحد سطح و کیفیت بهتر و یکنواختی محصول دارد.

خلاصه مقاله : ایران دومین تولید کننده گاز در جهان می باشد. ذخایر گاز طبیعی ایران در حدود TCM 7/26 تخمین زده می شود که 52 درصد این ذخایر در مناطق جنوبی می باشد. لوله های پلی اتیلنی که به صورت گسترده در صنایع گاز مورد استفاده قرار می گیرند که در برخی موارد توسط موش ها مورد حمله قرار می گیرند. پس از شناسایی گونه های موش ، روش های گوناگونی از کاربرد موانع فیزیکی تا استفاده از دفع کننده های موش اعمال گردید. که استفاده از مستربچ های ضدموش در فرمول لوله های پلی اتیلنی می تواند راه حلی مناسب برای حل این مشکل باشد. لذا یک نوع مستربچ با پایه طبیعی به پلی اتیلن افزوده شده و دفع کنندگی این لوله های جدید مورد بررسی قرار گرفت . نتایج بدست آمده نشان داد که تور، سنگ و یک زوج از مواد دفع کننده بر پایه طبیعی مختلف مانند کاپسایسین می توانند کاهش دهنده آسیب باشند.
 خانم اعتماد

آشنایی با کامپوزیتها  

در کاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز   است. به عنوان مثال در صنایع هوافضا، کاربردهای زیر آبی، حمل و نقل و امثال آنها،   امکان استفاده از یک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد. به  عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی و UV خوبی داشته باشند و ....
از آنجا که نمی توان ماده‌ای یافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چاره‌ای دیگر بود. کلید این مشکل، استفاده از کامپوزیتهاست.
کامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند. اگرچه کامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیکی نیز در این بحث می‌گنجند، ولی در اینجا ما تنها به کامپوزیتهای پلیمری می‌پردازیم.
در کامپوزیتهای پلیمری حداقل دو جزء مشاهده می‌شود :
1- فاز تقویت کننده که درون ماتریس پخش شده است.
2- فاز ماتریس که فاز دیگر را در بر می‌گیرد و یک پلیمر گرماسخت یا گرمانرم می‌باشد که گاهی قبل از سخت شدن آنرا رزین می‌نامند

تقسیم بندی‌های مختلفی در مورد کامپوزیتها انجام گرفته است که در اینجا یکی از آنها را آورده‌ایم:

خواص کامپوزیتها به عوامل مختلفی از قبیل نوع مواد تشکیل دهنده و ترکیب درصد آنها، شکل و آرایش تقویت کننده و اتصال دو جزء به یکدیگر بستگی دارد.
از نظر فنی، کامپوزیتهای لیفی، مهمترین نوع کامپوزیتها می باشند که خود به دو دستة الیاف کوتاه و بلند تقسیم می‌شوند. الیاف می‌بایست استحکام کششی بسیار بالایی داشته، خواص لیف آن (در قطر کم) از خواص توده ماده بالاتر باشد. در واقع قسمت اعظم نیرو توسط الیاف تحمل می‌شود و ماتریس پلیمری در واقع ضمن حفاظت الیاف از صدمات فیزیکی و شیمیایی، کار انتقال نیرو به الیاف را انجام می‌دهد. ضمناَ ماتریس الیاف را به مانند یک چسب کنار هم نگه می‌دارد و البته گسترش ترک را محدود می‌کند. مدول ماتریس پلیمری باید از الیاف پایینتر باشد و اتصال قوی بین الیاف و ماتریس بوجود بیاورد. خواص کامپوزیت بستگی زیادی به خواص الیاف و پلیمر و نیز جهت و طول الیاف و کیفیت اتصال رزین و الیاف دارد. اگر الیاف از یک حدی که طول بحرانی نامیده می‌شود، کوتاهتر باشند، نمی‌توانند حداکثر نقش تقویت کنندگی خود را ایفا نمایند.
الیافی که در صنعت کامپوزیت استفاده می‌شوند به دو دسته تقسیم می‌شوند:
الف)الیاف مصنوعی
ب)الیاف طبیعی
کارایی کامپوزیتهای پلیمری مهندسی توسط خواص اجزاء آنها تعیین میشود. اغلب آنها دارای الیاف با مدول بالا هستند که در ماتریسهای پلیمری قرار داده شدهاند و فصل مشترک خوبی نیز بین این دو جزء وجود دارد.
ماتریس پلیمری دومین جزء عمده کامپوزیتهای پلیمری است. این بخش عملکردهای بسیار مهمی در کامپوزیت دارد. اول اینکه به عنوان یک بایندر یا چسب الیاف تقویت کننده را نگه میدارد. دوم، ماتریس تحت بار اعمالی تغییر شکل میدهد و تنش را به الیاف محکم و سفت منتقل میکند.
سوم، رفتار پلاستیک ماتریس پلیمری، انرژی را جذب کرده، موجب کاهش تمرکز تنش میشود که در نتیجه، رفتار چقرمگی در شکست را بهبود میبخشد.
تقویت کنندهها معمولا شکننده هستند و رفتار پلاستیک ماتریس میتواند موجب تغییر مسیر ترکهای موازی با الیاف شود و موجب جلوگیری از شکست الیاف واقع در یک صفحه شود.
بحث در مورد مصادیق ماتریسهای پلیمری مورد استفاده درکامپوزیتها به معنای بحث در مورد تمام پلاستیکهای تجاری موجود میباشد. در تئوری تمام گرماسختها و گرمانرمها میتوانند به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شوند. در عمل، گروههای مشخصی از پلیمرها به لحاظ فنی و اقتصادی دارای اهمیت هستند.
در میان پلیمرهای گرماسخت پلیاستر غیر اشباع، وینیل استر، فنل فرمآلدهید(فنولیک) اپوکسی و رزینهای پلی ایمید بیشترین کاربرد را دارند. در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهای متعددی استفاده میشوند، PEEK ، پلی پروپیلن و نایلون بیشترین زمینه و اهمیت را دارا هستند. همچنین به دلیل اهمیت زیست محیطی، دراین بخش به رزینهای دارای منشا طبیعی و تجدیدپذیر نیز، پرداخته شده است.
از الیاف متداول در کامپوزیتها می‌توان به شیشه، کربن و آرامید اشاره نمود. در میان رزینها نیز، پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و فنولیک از اهمیت بیشتری برخوردار هستند. در بخشهای بعدی، رزینها و الیاف و روشهای شکل دهی کامپوزیتها را مورد بحث قرار داده‌ایم.
منبع :

کاربرد کامپوزیتها در لوله های انتقال سیال

یکی از کاربردهای عمدة کامپوزیت‌ها، ساخت تجهیزات مقاوم در برابر خوردگی می‌باشد. در این میان لوله‌های انتقال سیال، بزرگترین بخش تجهیزات مقاوم در برابر خوردگی را به خود اختصاص می‌دهد. متن زیر برگرفته از سایت اینترنتی www.smithfiberglass.com در معرفی تکنولوژی لوله‌های کامپوزیتی می‌باشد

خوردگی مواد، سالیانه میلیون‌ها دلار هزینه در سراسر جهان بر جای می­گذارد. زیان‌های حاصل از خوردگی به‌طور میانگین 4 درصد تولید ناخالص ملی یک کشور را به هدر می‌دهد.

خوردگی یک پدیدة شیمیایی است که در اثر آن نواقصی در خواص فیزیکی و مکانیکی ماده ایجاد شده و سبب می­گردد تا قطعه مورد نظر به مرور زمان کارایی خود را از دست بدهد. مثال بارز خوردگی، زنگ‌زدگی فلزات در محیط­های نمناک و مرطوب است.

عمده­ترین ضعف فلزات جهت استفاده در محیط­های نمناک، اسیدی، نفتی و غیره، بروز خوردگی در آنهاست و از آنجاییکه اغلب لوله­های صنعتی از مواد فلزی همچون آهن و فولاد ساخته می‌شود، احتمال ظهور پدیدة خوردگی در آنها بالا می‌باشد. از طرفی رشد روز­افزون صنایع مختلف همچون نفت، گاز، پتروشیمی و غیره در مناطق مرطوب و محیط‌های خورندة جنوب کشور ما تقاضای فراوانی را برای تولید لوله­های مقاوم به خوردگی جهت انتقال سیال پدید آورده است.

استفاده ا زکامپوزیت‌ها

یکی از بهترین و موثرترین راه­های مقابله با پدیده خوردگی استفاده ا­زلوله­های کامپوزیتی به جای مشابه فلزی آنها می­باشد. سه خاصیت مهم کامپوزیت‌ها، آنها را به عنوان بهترین جایگزین نمونه­های فلزی و بتنی معرفی کرده است. این خواص عبارتند از :

1- سبکی وزن

2- مقاومت در برابر خوردگی

3- خواص مکانیکی عالی

علاوه بر خواص فوق، لوله­های کامپوزیتی از مزایای دیگری نسبت به نمونه­های فلزی بر­خوردارند که زمینه‌ساز استفاده روز­افزون از آنها شده است:

- عمر خدماتی بالا

- تعمیر و نگهداری کم

- به صرفه بودن از نظر هزینه نصب اولیه

وزن اندک قطعات کامپوزیتی از مزایای مهم استفاده از مواد مرکب است که در مورد لوله­ها به‌دلیل نیاز حیاتی به حمل و نقل و نصب آسان آنها بسیار حائز اهمیت است.

برای درک این مطلب کافی است بدانیم که یک لوله کامپوزیتی در مقایسه با نمونة فلزی خود تنها 20 درصد وزن آن را دارد.

مواد استفاده درساخت لوله­های کامپوزیتی:

هر قطعه کامپوزیت، حداقل از دو نوع ماده متفاوت ساخته می­شود. مادة نخست الیاف تقویت­کننده، که نقش اصلی استحکام دادن به لوله را بر عهده دارند و دیگری رزین زمینه که به عنوان نگهدارنده الیاف مورد استفاده واقع می­گردد .

الیافی که عموماً در ساخت لوله­های کامپوزیت به کار می­روند، الیاف شیشه (fiber glass) هستند. قیمت اندک و مقاومت عالی این الیاف در برابر مواد خورندة مختلف، فایبرگلاس را به عنوان بهترین انتخاب در مقابل سایر الیاف تقویت­کننده معرفی کرده است. لوله‌های ساخته شده از الیاف شیشه نسبت به انواع محیط‌های خورنده مقاوم می‌باشد.

رزین‌هایی که به طور متداول در ساخت لوله­های کامپوزیت به کار می­روند، اپوکسی، وینیل­استر و پلی­استر ایزوفتالیک می‌باشند. تمام رزین‌های فوق طی فرآیند­های پخت لوله، مقاومت لازم در برابر دما، فشار و خوردگی را به‌دست می­آورند.

مقاومت در برابر خوردگی یک لوله کامپوزیتی، علاوه بر جنس الیاف و نوع رزین مورد استفاده، به موارد دیگری همچون نوع فرآیندهای تولید و بهینه‌سازی بعد از شکل‌دهی اولیه نیز بستگی دارد. بطور مثال پس از تولید یک لوله، نوع و ضخامت ماده‌ای که جهت محافظت بیشتر در سطوح داخلی لوله روکش می­شود، تأثیر زیادی بر نحوه عملکرد و عمر لوله دارد.

اغلب جهت جلوگیری از فساد ناشی از تابش اشعه ماوراء بنفش خورشید و مواد شیمیایی موجود در خاک و هوا، جدار خارجی لوله­ها نیز به مواد محافظ آغشته می­شود. فشار قابل تحمل لوله­ها نیز بسته به ضخامت لوله، نوع رزین مورد مصرف و فرآیند ساخت استفاده شده، از 7 تا 270 آتمسفر متغیر است.

فرآیندهای ساخت لوله­های کامپوزیت:

عموماً دو روش ساخت لوله­های کامپوزیت وجود دارد:

1- روش پیچش الیاف

فرآیند پیچش الیاف فرآیندی است که در آن الیاف از پیش آغشته به رزین می­شوند، سپس الیاف خیس به دور استوا­نه­ای که تحت چرخش محوری است با زاویه مشخصی پیچیده می‌شوند. تکرار این عمل شکل لوله را فراهم می­آورد. لوله­هایی که توسط این فرآیند ساخته می­شوند، قابلیت تحمل فشارهای تا حدود 270 را نیز دارا می­باشند. شکل 1 بیانگر فرآیند پیچش الیاف است:



2- روش ریخته­گری گریز از مرکز

فرایند ریخته­گری گریز از مرکز، فرآیندای است که در آن، الیاف شیشه به‌صورت خرد شده و یا بافت‌های تکه‌تکه، در داخل یک لوله فولادی که بر روی بلبرینگی قرار دارد و به موتوری متصل است، قرار می­گیرند. وقتی که لوله با سرعت زیاد دوران می­کند همزمان رزین درون لوله بر روی الیاف اسپری می‌شود و آنها را خیس می­کند. نیروی گریز از مرکز ناشی از دوران لولة فولادی، هوا را از لابلای رزین و الیاف بیرون کشیده و حاصل آن یک لولة بدون حباب با هدایت گرمایی بالا و خواص مناسب می­باشد. شکل 2 بیانگر فرایند ریخته­گری گریز از مرکز است: