مواد اولیه کلیدی برای تولید FRP چیستند؟

فیبرگلاس: تقویت‌کننده اصلی در FRP

فیبرگلاس به عنوان تقویت‌کننده اصلی در FRP عمل می‌کند و به طور مستقیم بر کیفیت محصولات FRP تأثیر می‌گذارد. از جمله خواص مطلوب آن، نسبت استحکام به وزن برجسته‌ای است: این ماده بسیار سبک‌تر از موادی مانند فولاد بوده و استحکام ساختاری قابل مقایسه‌ای ارائه می‌دهد. علاوه بر مزایای استحکام و وزن، فیبرگلاس مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد.

فیبرگلاس به روشهای مختلفی در تولید FRP استفاده می‌شود. برای تکمیل لایه‌های بزرگ FRP که در زیرساخت‌هایی مانند مخازن آب یا قطعات پل‌ها به کار می‌روند، از Woven Rovings استفاده می‌شود، زیرا ضخیم و محکم است. برای اشکال پیچیده مانند محصولات ورزشی و تفریحی یا مصالح ساختمانی، Chopped Strands و Chopped Strand Mat شکل‌پذیری بهتری دارند. الیاف شیشه آسیاب‌شده دارای ذرات ریز است و در رزین‌ها برای بهبود سطوح قابل مشاهده FRP استفاده می‌شود.

پلیمرها: چسباننده در FRP

با پلیمرهای چسبنده، رزین‌ها در FRP شکل و یکپارچگی ساختاری را فراهم می‌کنند. حتی «بهترین فایبرگلاس» نیز در صورت استفاده از رزین‌های با کیفیت پایین در تولید محصول FRP بی‌فایده است. هر رشته از الیاف احاطه شده، یکپارچه شده و به‌صورت متراکم پخته می‌شود و به هر رشته متصل می‌گردد، سپس عملیات پخت انجام می‌شود.

انواع مختلف رزین‌های پلیمری بر اساس کاربرد خاص محصول FRP انتخاب می‌شوند. برای کاربردهای پیشرفته مانند قطعات هوافضا یا قطعات الکتریکی با دقت بالا، رزین‌های اپوکسی به دلیل چسبندگی قوی و استحکام مکانیکی بالا مناسب‌تر هستند. برای مواد ساختمانی، قطعات حمل‌ونقل و کالاهای ورزشی و تفریحی، رزین‌های پلی‌استر ارزان‌تر و آسان‌تر در فرآیند کافی هستند. برای کاربردهای شیمیایی، مانند تجهیزاتی که باید شرایط سخت را تحمل کنند، رزین‌های وینیل استر به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و استحکام مکانیکی مناسب‌ترند. این رزین‌ها همچنین ترکیبی از اپوکسی و پلی‌استر هستند.

عملکرد بلندمدت FRP همچنین تحت تأثیر کیفیت رزین خواهد بود. محصولات FRP که در فضای باز مانند قطعات زیرساخت‌ها یا نمای ساختمان استفاده می‌شوند، در معرض عوامل جوی قرار دارند و نیازمند رزین‌های مقاوم در برابر آب و هوایی هستند تا تابش خورشید، باران و تغییرات دما باعث تخریب آنها نشود. قطعات FRP که در کاربردهای دمای بالا مانند برخی تجهیزات صرفه‌جویی در انرژی استفاده می‌شوند، نیاز به رزین‌های مقاوم در برابر حرارت دارند.

افزودنی‌ها مواد اولیه ضروری در تولید FRP هستند که اغلب نادیده گرفته می‌شوند. این مواد عملکرد FRP را بهبود می‌بخشند تا نیازهای کاربردهای خاصی را برآورده کنند. بدون این افزودنی‌ها، محصولات FRP از نظر عملکردی سفت و محدود بوده و قادر به سازگاری با شرایط محیطی و عملکردی متغیر نخواهند بود.

عوامل پخت از جمله رایج‌ترین افزودنی‌های مورد استفاده در تولید مواد کامپوزیتی هستند. یک عامل پخت به خوبی تنظیم‌شده، فرآیند سخت‌شدن رزین‌ها را در سرعت و دمای مطلوب برای پرداخت نهایی مورد نظر از کامپوزیت کنترل می‌کند. همچنین یک عامل پخت مناسب زمان مورد نیاز برای تولید محصولات FRP را آنقدر طولانی یا کوتاه نخواهد کرد که از پخت بیش از حد یا ترک‌های ناشی از پخت نامنظم جلوگیری شود. افزودنی‌های مهم دیگر، پایدارکننده‌های UV هستند. این مواد از اینکه محصولات FRP در اثر قرار گرفتن در معرض پرتوهای ماوراء بنفش، رنگ‌پریده شوند، شکننده گردند و استحکام ساختاری خود را از دست بدهند، جلوگیری می‌کنند. این ویژگی برای محصولات FRP بیرونی بسیار مفید است؛ به عنوان مثال، قطعات مورد استفاده در حمل‌ونقل و مواد ساختمانی.

محصولات FRP که در ساختمان‌های عمومی استفاده می‌شوند و یا برای کاربردهای الکتریکی ساخته می‌شوند، دارای افزودنی‌های ضد حریق نیز هستند. این افزودنی‌ها قابلیت اشتعال FRP را کاهش می‌دهند تا در صورت وقوع آتش‌سوزی، ایمنی بیشتری فراهم شود. برای FRPهای مورد استفاده در حوزه شیمیایی، بازدارنده‌های خوردگی اضافه می‌شوند تا مقاومت ماده در برابر مواد شیمیایی بهبود یابد و عمر محصول در محیط‌های شیمیایی پرخاشگر افزایش پیدا کند. کاهش هزینه از طریق استفاده از پرکننده‌ها که خود از انواع افزودنی‌ها هستند، حاصل می‌شود. به عنوان مثال، سفتی کامپوزیت می‌تواند با استفاده از پرکننده‌هایی مانند کربنات کلسیم یا تالک بهبود یابد که تنها کاهش جزئی در استحکام کامپوزیت ایجاد می‌کنند و در برخی موارد این امر مطلوب است.