مواد و مهندسی - زیرساخت کامپوزیت
نگاهی مستدل به سیستمهای رزین و پلیمری که منهول کامپوزیت ایجاد میکنند، استحکام، طول عمر و مقاومت آنها را در برابر عناصر پوشش میدهد - از فرمولبندیهای پلی استر معمولی گرفته تا سیستمهای ویژه وینیل استر و فنولیک که برای زمینهای سختتر ساخته شدهاند.
پاسخ مستقیم: کدام رزین ها در پوشش های منهول کامپوزیت استفاده می شوند
روکش منهول کامپوزیت معمولاً با استفاده از آن ساخته می شود رزین پلی استر غیر اشباع (UPR) , رزین وینیل استر و در موارد کمتر، رزین فنولیک یا رزین پلی اورتان (PU). سیستم ها این ماتریسهای پلیمری با الیاف شیشه، پرکنندههای معدنی و مواد افزودنی تقویت میشوند تا چیزی را که صنعت عموماً پوششهای پلیمری تقویتشده با الیاف (FRP) یا ترکیب قالبگیری ورق (SMC) مینامد، تشکیل دهد.
در این میان، رزین پلیاستر غیراشباع همراه با قالبگیری SMC انتخاب غالب برای پوشش استاندارد زهکشی گرد و محصولات پوشش منهول مربعی باقی میماند زیرا مقاومت مکانیکی، قالبپذیری و هزینه را متعادل میکند. رزین وینیل استر برای محیطهای با خوردگی بالاتر مانند زهکشی ساحلی یا کارخانههای شیمیایی در نظر گرفته میشود، در حالی که رزین فنولیک زمانی انتخاب میشود که مقاومت در برابر آتش در اولویت باشد.
درک این سیستمهای رزینی به خریداران کمک میکند تا ارزیابی کنند که چرا یک پوشش کامپوزیت تحت بارگذاری یکسان عملکرد بهتری از پوشش دیگر دارد.
رزین پلی استر غیر اشباع (UPR): استاندارد صنعت
رزین پلی استر غیر اشباع ستون فقرات اکثر روکش های کامپوزیتی منهول موجود در بازار امروزی است. معمولاً بهعنوان ترکیب قالبگیری ورق (SMC) یا ترکیب قالبگیری فله (BMC) پردازش میشود، که در آن رزین قبل از قالبگیری فشرده تحت حرارت و فشار، با الیاف شیشه خرد شده و پرکننده معدنی از قبل مخلوط میشود. این فرآیند به تولیدکنندگان اجازه می دهد تا a پوشش زهکش گرد یا a مربع روکش منهول با ضخامت دیواره ثابت و سطح صاف و بافتی که در برابر لغزش مقاومت می کند.
چرا رزین پلی استر ترجیح داده می شود
روکش های SMC مبتنی بر پلی استر تعادل خوبی بین استحکام و چقرمگی ارائه می دهند. یک کامپوزیت پلی استر به درستی عمل آوری شده استحکام خمشی تقریباً دارد 90 تا 120 مگاپاسکال که برای کلاس های بار از B125 (مناطق عابر پیاده و وسایل نقلیه سبک) تا D400 (جاده ها) کافی است. رزین همچنین در طول قالبگیری به سرعت پخته میشود، که چرخههای تولید را کوتاه میکند و هزینههای تولید را در مقایسه با وینیل استر یا جایگزینهای فنلی رقابتی نگه میدارد.
- زمان پخت سریع، معمولاً 3 تا 8 دقیقه در هر چرخه قالب گیری
- ثبات ابعادی خوب در نوسانات دما
- سازگار با افزودنی های رنگدانه برای شناسایی ابزار با کد رنگی
- هزینه مواد اولیه کمتر از سیستم های وینیل استر
رزین وینیل استر: ساخته شده برای محیط های خورنده
هنگامی که یک روکش منهول در یک تصفیه خانه فاضلاب، سیستم زهکشی ساحلی یا سایت صنعتی در معرض اسیدها و قلیاها قرار می گیرد، سازندگان اغلب از پلی استر به رزین وینیل استر تغییر می کنند. مولکول های وینیل استر پیوندهای استری کمتری نسبت به پلی استر دارند، که تعداد مکان های آسیب پذیر در برابر هیدرولیز را کاهش می دهد. این باعث می شود پوشش های کامپوزیت وینیل استر به طور قابل توجهی مقاومت بهتری نسبت به اسید سولفوریک، هیدروکسید سدیم و اسپری نمک در طول عمر مفیدی داشته باشد که می تواند بیش از آن باشد. 25 سال در شرایط تهاجمی
روکش منهول
مبادله هزینه است: رزین وینیل استر معمولاً 30 تا 50 درصد بیشتر از رزین پلی استر استاندارد در هر کیلوگرم قیمت دارد. به همین دلیل، به طور کلی تنها در جایی که مقاومت در برابر خوردگی یک الزام مستند است، به جای انتخاب پیشفرض برای پوششهای همه منظوره، مشخص میشود.
اطلاعات
کاهش چگالی پیوند استری رزین وینیل استر دلیل اصلی مقاومت آن در برابر هیدرولیز بهتر از پلی استر استاندارد است - جزئیاتی که ارزش تایید کتبی در هنگام یافتن منابع برای مکانهای خورنده را دارد.
رزین های فنولیک و پلی اورتان: کاربردهای طاقچه
سیستمهای رزین فنولیک زمانی انتخاب میشوند که عملکرد آتشسوزی مهم باشد، مانند پوششهای نصب شده در نزدیکی جایگاههای سوخت، تونلها یا مناطق آتشنشانی صنعتی. کامپوزیت های فنولیک ذاتاً اشتعال پذیری کمی دارند و در مقایسه با پلی استر یا وینیل استر هنگام قرار گرفتن در معرض شعله دود و گاز سمی کمتری تولید می کنند. با این حال، رزین فنولی شکنندهتر است و سختتر به شکلهای پیچیده در میآید، که استفاده از آن را به پروژههای تخصصی محدود میکند تا تولید اصلی.
رزین پلی یورتان که گاهی با لاستیک بازیافتی یا سنگدانه های معدنی ترکیب می شود، گاهی اوقات برای پوشش های سبک وزن و کم بار که برای مسیرهای باغ، جعبه های ابزار یا به عنوان یک پوشش استفاده می شود، استفاده می شود. باندهای پوششی تخلیه خریداران ممکن است برای یک پروژه محوطه سازی مسکونی انتخاب کنند. کامپوزیت های PU انعطاف پذیر و مقاوم در برابر ضربه هستند، اما عموماً فقط برای بارهای عابر پیاده (A15 تا B125) رتبه بندی می شوند، بنابراین برای مناطق تردد وسایل نقلیه مناسب نیستند.
هشدار
پوشش های کامپوزیت PU برای تردد وسایل نقلیه مهندسی نشده اند. نصب روکش با درجه بندی عابر پیاده (A15–B125) در محل عبور و مرور یا جاده خطر ترک خوردگی یا خرابی زودرس را به همراه دارد.
الیاف و پرکننده های تقویت کننده که با رزین کار می کنند
ماتریس رزین به تنهایی برای تحمل بارهای ترافیکی قوی نیست. نیاز به تقویت دارد اکثر روکش های منهول کامپوزیت از خرد شده یا پیوسته استفاده می کنند الیاف شیشه در 20 تا 35 درصد فیبر وزنی. الیاف شیشه استحکام کششی و خمشی را افزایش می دهد و در عین حال سبک وزن مواد را در مقایسه با چدن یا بتن حفظ می کند.
| جزء | محتوای معمولی | تابع |
|---|---|---|
| الیاف شیشه | 20 تا 35 درصد | استحکام کششی و خمشی |
| پرکننده کربنات کلسیم | 30% تا 45% | ثبات ابعادی، کاهش هزینه |
| ماسه سیلیس یا پرکننده کوارتز | 10% تا 20% | سختی سطح و مقاومت در برابر لغزش |
| افزودنی تثبیت کننده UV | 0.5٪ تا 2٪ | از تخریب رزین در اثر نور خورشید جلوگیری می کند |
پرکنندههای معدنی مانند کربنات کلسیم و ماسه سیلیس نیز انقباض را در طول پخت کاهش میدهند و هزینه کلی مواد را کاهش میدهند، و به تولیدکنندگان این امکان را میدهند که روکشهای کامپوزیت را با محصولات چدن سنتی رقابتی نگه دارند و در عین حال استحکام لازم را برای هر دو محصول حفظ کنند. مربع manhole cover و طرح های دایره ای استاندارد.
چگونه انتخاب رزین بر رتبه بندی بار و گزینه های شکل تأثیر می گذارد
سیستم رزین مستقیماً بر روی دسته بارگذاری تأثیر می گذارد که پوشش می تواند تحت استانداردهایی مانند EN124 تأیید شود. فرمول پلی استر SMC با 30 درصد بارگذاری فیبر شیشه ای می تواند به راحتی به آن برسد D400 امتیازات (بار محوری 40 تنی) برای نصب در جاده ها، در حالی که فرمولاسیون های سبک تر PU یا محتوای فیبر پایین تر در حدود B125 هستند که فقط برای مناطق عابر پیاده یا مسیرهای مسکونی سبک مناسب هستند.
طرح های گرد در مقابل مربع
رفتار رزین نیز بر ساخت اشکال مختلف تأثیر می گذارد. الف پوشش زهکش گرد بار را به طور یکنواخت در اطراف خود توزیع می کند و بدون تمرکز تنش در گوشه ها قالب گیری می شود، به همین دلیل است که پوشش های گرد پلی استر SMC پرمصرف ترین محصول کامپوزیتی هستند. الف مربع manhole cover در مقابل، تنش بیشتری را در گوشههای خود تحت بار تجربه میکند، بنابراین تولیدکنندگان اغلب محتوای فیبر شیشه را افزایش میدهند یا برای جبران آن، دندههای تقویتکننده گوشه را در قالب اضافه میکنند. این یک جزئیات مهم برای خریدارانی است که قیمتها را مقایسه میکنند، زیرا دو روکش با نوع رزین یکسان اما شکلهای متفاوت ممکن است به بارهای فیبر متفاوتی نیاز داشته باشند تا بتوانند یک کلاس بار را برآورده کنند.
مقایسه روکش های رزین کامپوزیت با مواد سنتی
خریداران در حال تحقیق الف باندهای پوششی تخلیه راهرو یا کاتالوگ تامین کننده صنعتی اغلب روکش های کامپوزیت رزین را با توری های فولادی گالوانیزه، چدن یا بتن پیش ساخته مقایسه می کنند. جدول زیر تفاوت های کلیدی مربوط به تصمیمات خرید را خلاصه می کند.
| مواد | مقاومت در برابر خوردگی | وزن نسبی | خطر سرقت قراضه |
|---|---|---|---|
| کامپوزیت پلی استر | بالا | کم | خیلی کم |
| کامپوزیت وینیل استر | خیلی بالا | کم | خیلی کم |
| چدن | کم without coating | بالا | بالا |
| بتن پیش ساخته | متوسط | خیلی بالا | هیچ کدام |
موفقیت
از آنجایی که کامپوزیتهای رزین فاقد ارزش فلزات قراضه قابل بازیافت هستند، به ندرت هدف سرقت قرار میگیرند - این امر خریدی فزاینده برای شهرداریها و مدیران املاک که جایگزین روکشهای چدنی سرقت شده میشوند.
روش های درمان و تأثیر آنها بر عملکرد نهایی
سیستم های رزین به یک عامل پخت، معمولاً یک کاتالیزور پراکسید، نیاز دارند تا واکنش اتصال متقابل را ایجاد کند که رزین مایع را به یک جامد سفت تبدیل می کند. روش پخت بر خواص مکانیکی نهایی یک روکش منهول کامپوزیت به روش های مختلفی تأثیر می گذارد:
- قالب گیری فشاری تحت گرما (معمولاً 140 درجه سانتیگراد تا 160 درجه سانتیگراد) متراکم ترین و یکنواخت ترین ساختار را ایجاد می کند که برای کلاس های بار بالا ایده آل است.
- آرایش دستی با پخت در دمای اتاق برای نمونه های اولیه یا اشکال سفارشی کم حجم استفاده می شود، اما قوام استحکام کمتری را به همراه دارد.
- پس از پخت در دمای بالا پس از قالب گیری اولیه می تواند مقاومت شیمیایی را با تکمیل فرآیند اتصال عرضی به طور کامل بهبود بخشد.
خریدارانی که تامینکنندگان را ارزیابی میکنند باید بپرسند که آیا روکشها قالبگیری فشرده یا دستی هستند، زیرا این جزئیات تولیدی واحد اغلب تفاوتهای قیمتی بین محصولات به ظاهر مشابه را توضیح میدهد.
نکات عملی انتخاب بر اساس نوع رزین
انتخاب سیستم رزین مناسب به محیط نصب و بار مورد انتظار بستگی دارد. راهنمایی زیر می تواند به محدود کردن گزینه ها قبل از درخواست مظنه کمک کند:
- برای جاده ها و پیاده روهای شهری استاندارد، SMC پلی استر پوشش زهکش گرد دارای رتبه D400 بهترین نسبت هزینه به عملکرد را ارائه می دهد.
- برای کارخانه های شیمیایی، بنادر یا زهکشی ساحلی، رزین وینیل استر را برای افزایش عمر مفید در برابر قرار گرفتن در معرض خورنده مشخص کنید.
- برای مناطق حساس به آتش مانند انبارهای سوخت، فرمولاسیون رزین فنولی با گواهینامه آزمایش آتش نشانی مستند درخواست کنید.
- برای استفاده سبک مسکونی یا باغی، یک PU یا پلی استر کم هزینه مربع manhole cover رتبه بندی A15 تا B125 به طور کلی کافی است.
- همیشه درصد محتوای فیبر رزین و روش پخت را به صورت کتبی درخواست کنید، زیرا این دو عامل مستقیماً دوام طولانی مدت را تعیین می کنند.
خطر
هرگز یک فرمول رزین درجه بندی شده برای عابر پیاده را با یک جاده یا مکان پر ترافیک جایگزین نکنید - محتوای فیبر غیرمستند یا روش پخت، بررسی ظرفیت بار را پس از نصب غیرممکن می کند.
غذای آماده نهایی
سیستم رزین تنها تأثیرگذارترین عامل در استحکام، مقاومت شیمیایی و طول عمر درپوش منهول کامپوزیتی است. رزین پلی استر غیر اشباع رزین وینیل استر به عنوان پیشفرض عملی برای اکثر پروژهها باقی میماند. اینکه آیا خریدار در حال تامین کالاهای سنگین است مربع manhole cover برای یک خیابان شهر، یک هدف عمومی پوشش زهکش گرد برای توسعه مسکن، یا یک وظیفه سبک باندهای پوششی تخلیه گزینه ای برای مسیر باغ خانه، تطبیق سیستم رزین با شرایط واقعی سایت، کلید دستیابی به محصولی است که برای چندین دهه به جای شکست زودرس، عملکرد قابل اعتمادی داشته باشد.