فایبرگلاس و کاربرد آن در ساخت جعبه آتش نشانی برای مناطق خورنده

جعبه آتش نشانی یکی از تجهیزات ضروری و اولیه است که جهت قرار دادن تجهیزاتی مانند قرقره‌ها و خاموش‌کننده‌های آتش نشانی کاربرد دارد. اهمیت کیفیت و دوام این تجهیزات و نقش حیاتی آن در حفظ جان و مال انسانها بر هیچ کسی پوشیده نیست. همانطور که می‌دانیم، جعبه‌های آتش نشانی اغلب از ورق‌های فولادی ساخته می‌شوند. این ورق‌های فولادی در ابعاد مشخص و با تجهیزات صنعتی برش و خم شده و نهایت رنگ می‌شوند تا در نهایت یک جعبه آتش نشانی ساخته شود.

اما مشکل آنجاست که در برخی از مناطق، فولاد سرعت خوردگی بالایی دارد. مناطق با اقلیم خورنده دارای دما و درصد رطوبت بالا و تغییرات دمایی شب و روز شدیدی هستند. همچنین مناطقی با آلودگی مشتقات نفتی، اثر خورندگی بالایی دارند. مثلا اگر بخواهیم در عرشه یک کشتی یا سکوی نفتی و تاسیسات پتروشیمی در جنوب کشور از جعبه آتش نشانی فولادی استفاده کنیم، این تجهیزات به سرعت در معرض فرآیند خوردگی قرار گرفته و زنگ می‌زنند.

پس باید برای ساخت جعبه آتش نشانی مخصوص اینگونه مناطق به دنبال ماده‌ای باشیم که هم دوام بالایی در برابر عوامل خوردگی داشته باشد و هم از نظر هزینه‌ها و فرآیند ساخت و تولید، مناسب و در حد قابل قبولی باشد.

مشخصات شرایط اقلیمی خورنده و مهاجم

محیط‌های خورنده و مهاجم به مناطقی گفته می‌شود که غلظت یون کلرید بالا بوده و هجوم یون کلرید به تاسیسات و وسایل فلزی باعث کاهش شدید عمر مفید آنها می‌شود. با افزایش غلظت یون کلرید، سرعت فرآیند خوردگی فولاد تسریع می‌یابد.

خوردگی فرآیندی شیمیایی یا الکتروشیمیایی است که در آن مواد فلزی، پلیمری یا سرامیکی تحت عوامل تشدید خوردگی قرار می‌گیرند. آب و هوای بسیار مرطوب و گرم، بادهای شدید، سیکل‌های خیس شدن و خشک شدن با آب حاوی املاح، غلظت بالای یون کلراید، اختلاف دمای زیاد شب و روز و تماس با مشتقات نفتی مانند نفت خام و گازوئیل و بنزین از مهم‌ترین عوامل تشدید خوردگی و جزء ویژگی‌های اساسی مناطق مهاجم هستند.

نواحی جنوب کشورمان و کرانه‌های نیلگون خلیج فارس نمونه‌ی کاملی از شدیدترین و تهاجمی‌ترین اقلیم‌های جهان است. در این ناحیه حداکثر دمای هوا گاهی اوقات به بیش از ۵۰ درجه نیز می‌رسد. همچنین حداقل دمای ۳ درجه بالای صفر نیز در این مناطق گزارش شده است. غلظت املاح در آب خلیج فارس بسیار بالا بوده و تا ۴۰ گرم بر لیتر نیز می‌رسد. در چنین شرایط محیطی خورنده و شدید، شاید استفاده از جعبه‌های آتش نشانی معمولی منطقی نباشد. جعبه‌های آتش نشانی فایبرگلاس به عنوان راه حل جایگزین برای اقلیم‌های خورنده و مهاجم معرفی می‌شوند.

فایبرگلاس چیست؟

فایبرگلاس (به انگلیسی Fiberglass)، کامپوزیتی از الیاف شیشه با مواد پلیمری است که از پشم شیشه به عنوان ماده تقویت کننده و از مواد پلیمری به عنوان ماده زمینه استفاده می‌شود. چگالی فایبرگلاس در حدود ۱۸۵۰ تا ۲۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. ورق فایبر گلاس از مخلوط رزین پلی استر، الیاف شیشه، رنگ و مواد دیگر تشکیل شده است.

الیاف تقویتی نقش اصلی را در استحکام و مقاومت قطعات کامپوزیت دارا می‌باشند. تعدادی از انواع آن شامل الیاف شیشه، الیاف کربن، الیاف آرامید، کولار و غیره هستند. الیاف‌های فوق الذکر خود دارای اشکال و انواع مختلفی می‌باشند. متداول‌ترین نوع مصرفی الیاف تقویت کننده در صنایع الیاف شیشه‌ای هستند. در یک کامپوزیت رزین دارای دو نقش می‌باشد؛ اول به عنوان نگهدارنده و تثبیت کننده محل الیاف تقویتی و دوم اینکه در صورت اعمال نیرو به قطعه باعث تغییر شکل و توزیع تنش در کل سطح می‌گردد.

الیاف شیشه GFRP رایج‌ترین و پرمصرف‌ترین الیاف مورد استفاده در صنعت کامپوزیت است که یکی از دلایل مقدار بالای فروش الیاف شیشه می‌باشد. قیمت الیاف شیشه در مقایسه با انواع الیاف کربن و آرامید بسیار پایین بوده و همین امر سبب شده است در سال‌های اخیر فروش الیاف شیشه بیشتر شود.

رشته الیاف شیشه از فیبرهای شیشه‌ای (Glass Fiber) تشکیل می‌شوند که تارهایی به ضخامت حدود ۱۰ میکرون هستند. مقاومت کششی و شیمیایی بسیار بالای الیاف باعث شده تا استفاده از آنها در ساخت قطعات صنایع هوا و فضا، خودرو، دریایی، ساختمانی، تجهیزات مبلمان، تجهیزات و وسایل ورزشی روز به روز بیش‌تر شود.

الیاف FRP شیشه، متداول‌ترین محصول برای مقاوم‌سازی، تقویت و بهسازی انواع سازه‌ها در صنعت بوده، همچنین این مصالح برای حفاظت اجزای مختلف در محیط‌های خورنده و شیمیایی FRP lining (ایزوله کردن لوله‌های فلزی و حفاظت شیمیایی در محیط‌های خورنده با PH خیلی بالا یا خیلی کم)، نیز کاربرد گسترده‌ای دارند.

مزایای اصلی الیاف شیشه به شرح زیر است:

قیمت الیاف شیشه مناسب‌تر از سایر الیاف است

مقدار بالای فروش الیاف شیشه سبب در دسترس بودن انواع مختلف آن باشد

استحکام کششی الیاف شیشه‌ای بالا می‌باشد

فیبر شیشه‌ای عایق الکتریکی خوبی است یا به عبارت دیگر الیاف شیشه رسانا نیستند

مقاومت شیمیایی الیاف شیشه بالا بوده و مناسب محیط‌های مستعد خوردگی هستند

مقاومت مناسب حرارتی

 

تاریخچه مواد کامپوزیت در جهان

در منابعی که درخصوص تاریخچه ساخت کامپوزیت وجود دارد آمده است: می‌توان گفت قدیمی ترین مثال از کامپوزیت‌ها مربوط به افزودن کاه به گل جهت تقویت گل و ساخت آجری مقاوم جهت استفاده در بناها بوده است. می‌گویند قدمت این کار به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد در این مورد کاه نقش تقویت‌کننده و گل نقش زمینه یا ماتریس را دارد.

ارگ بم که شاهکار معماری ایرانیان بوده است نمونه بارزی از استفاده از تکنولوژی کامپوزیت‌ها در قرون گذشته بوده است، شاید هم اولین کامپوزیت را مصری‌ها ساخته باشند که در قایق هایشان از چوب و پارچه استفاده می‌کردند تا در اثر خیس شدن چوب باد نکند.

اما کامپوزیت‌ها (مواد چند سازه ای) یا کاهگل‌های عصر جدید رده‌ای از مواد پیشرفته هستند که در آنها از ترکیب مواد ساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است. اجزای تشکیل‌دهنده ویژگی خود را حفظ کرده در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی‌شوند. استفاده از این مواد در طول تاریخ نیز مرسوم بوده است.

 

همانگونه که اشاره شد از اولین کامپوزیت‌های ساخت بشر می‌توان به کاه گل و آجرهای گلی که در ساخت آنها از تقویت‌کننده کاه استفاده می‌شده است اشاره کرد هنگامی که این دو با هم مخلوط شوند در نهایت آجر پخته به‌دست می‌آید که بسیار ماندگارتر و مقاوم‌تر از هر دو ماده اولیه یعنی گل و کاه است.

کامپوزیت (compose) در لغت یعنی چیزی که از ترکیب چند چیز مختلف به دست آمده است پس مواد کامپوزیتی به موادی گفته می‌شوند که از ترکیب چند نوع ماده به وجود آمده‌اند. وقتی می‌گوییم از ترکیب چند ماده، منظور این است که هر کدام از این مواد ترکیب شده قابلیت استفاده به‌صورت یک ماده مستقل را دارند.

اهمیت نقش جعبه آتش نشانی در نگهداری تجهیزات اطفای حریق شاید از نقش جعبه کمک‌های اولیه نیز بیشتر باشد. چه بسا اینکه در بسیاری از موارد جعبه آتش نشانی الزام بیشتری نسبت به جعبه کمک‌های اولیه دارد. در ادامه به بررسی ویژگی‌های مختلف فایبرگلاس و مزیت‌های آن برای ساخت جعبه آتش نشانی خواهیم پرداخت.

 

تاریخچه استفاده از فایبرگلاس در ایران

صنعت فایبرگلاس در ایران به قبل از سال ۱۳۵۷ شمسی با ساخت قطعات محدود خودرو، ورق‌های پوششی، قایق‌های تفریحی کوچک و… که توسط افراد انگشت شمار انجام می‌شد، برمی‌گردد. تنها شرکت معتبر در آن زمان شرکت زامیاد بود که قالب درب موتور کامیون ولوو و متعلقات آن را از کشور سوئد وارد کرده و قطعات آن را تولید می‌کرد. پس از پیروزی انقلاب اسلامی و با شروع جنگ تحمیلی، این صنعت نیز با ساخت پل‌های شناور، قایق‌های مختلف، قطعات موشک، مخازن خودروهای ضدشیمیایی و… شکوفا گشت.

با اتمام جنگ تحمیلی و راه اندازی صنایع کشور، نام‌های جدیدی در صنعت مواد کامپوزیت با نامهای اختصاری FRP و GRP و… بوجود آمد. تولید ورق فایبرگلاس در ایران از دهه۶۰ و تقریبا بعد از جنگ ایران و عراق شروع شده است.

کاربرد ورق‌های فایبرگلاس در مکان‌هایی است که پوشش همراه با نور نیاز داشته باشند.

موارد مصرف فایبرگلاس:

قالب‌ها و قطعات صنعتی

قالب‌ها و قطعات صنایع هوایی

قالب‌ها و قطعات صنایع دریایی

قالب‌ها و قطعات صنایع ساختمانی

 

 

مزیت فایبرگلاس نسبت به عایق‌های سنتی

عایق‌های سنتی معمولا از یک طرف عایق هستند و در صورت نفوذ آب به زیر آن، مانند تاول از بدنه جدا می‌شوند. در اثر حرارت ذوب شده و قیر آن سرازیر می‌شود. در صورت غوطه وری در آب، کنف موجود در قیروگونی پوسیده و از بین می‌رود. در مقابل سرما و فشار آب یخ زده موجود در سطح، مقاومت ندارند. در مقابل اشیای تیز و ریشه درختان مقاومت ندارند و…

می‌توان از فایبرگلاس برای جلوگیری از نفوذ آب استفاده کرد (در شهرهایی که سطح آب زیرزمینی بالاست کاملا جواب داده است). فایبرگلاس پس از سخت شدن، جسم جامد بوده و سرما و گرما تاثیری در آن ندارد. همچنین فایبرگلاس در محیط‌های اسیدی و قلیایی مقاوم است.

تاثیر رطوبت بر مواد کامپوزیتی

جذب آب توسط رزین‌ ممکن است در مواردی برخی از خصوصیات رزین را تغییر دهد. چنین تغییراتی عمدتا در دمای بالای ۱۲۰ درجه سانتیگراد ممکن است اتفاق بیفتد. در اثر آن سختی کامپوزیت به شدت کاهش یابد؛ اگرچه چنین وضعیتی عمدتا در مصارف کامپوزیت‌ها بخصوص در سازه‌های در مجاورت آب، کمتر پیش می‌آید و مورد توجه نیست.

البته جذب رطوبت یک تاثیر سودمند نیز بر کامپوزیت‌ دارد. جذب رطوبت باعث تورم رزین شده که این مسئله به نوبه خود تنش‌های پسماند بین ماتریس و الیاف را که در اثر انقباض ضمن عمل آوری کامپوزیت ایجاد شده، کاهش می‌دهد.

از طرفی گزارش شده است که در کامپوزیت‌هایی که به صورت نامناسب ساخته شده‌اند، در اثر وجود حفره در سطح بین الیاف و ماتریس و یا در لایه‌های کامپوزیت، نفوذ آب در داخل حفره‌ها و یا در سطح مشترک الیاف و ماتریس ممکن است به سیلان رزین منجر شود. این مسئله را می‌توان با انتخاب مناسب مواد رزین و یا آماده سازی صحیح سطح الیاف و نیز بهبود تکنیک‌های ساخت، حذف نمود.

 

 

ساخت و تولید

کامپوزیت‌ها یا قطعات فایبرگلاس دارای رتبه اول گسترش کاربرد در صنایع مختلف هستند؛ وزن سبک، استحکام بالا، دوام قابل توجه، مقاومت در برابر خوردگی، پایداری نسبی در برابر اشعه UV و مقاومت شیمیایی از ویژگی‌های ساخته‌ها و تولیدات فایبرگلاسی است. قطعات فایبرگلاس در هر شکل، کیفیت سطحی و طرحی می‌توانند تولید شده و ضمن دارا بودن خواص مکانیکی طراحی شده، از صرفه اقتصادی قابل توجهی نیز برخوردار هستند.

 

دیگر مزایای فایبرگلاس:

ایجاد پوشش یکپارچه و بدون درز

مقاوم در برابر فشار زیاد آب

اجرای رنگ روشن و کاهش جذب گرمای آفتاب

پایداری نسبی در برابر اشعه UV

مقاومت در برابر خوردگی

حال تیم مهندسی مجموعه آریا کوپلینگ پس از انجام بررسی‌های مربوطه با در نظر گرفتن وجود اقلیم‌های خاص در میهن عزیزمان ایران به این تصمیم گردیده تا به منظور بهره مندی از مزایای فراوان مطرح شده به فراخور شرایط کاربرد فایبرگلاس را جایگزین فولاد نماید تا بتواند رضایتمندی بیشتری را در زمینه تولید داخلی رقم زند.

ویژگی‌های رنگ مورد استفاده در جعبه‌ فایبرگلاس آریا

رنگ مورد استفاده در جعبه‌های فایبرگلاس آریا، از نوع پلی اورتان است. فرمول شیمایی پلی اورتان در سال ۱۹۳۷ در آزمایشگاه شرکت تحقیقاتی بایر توسط دکتر اوتو بایر Dr.OTTO Bayer کشف شد. ترکیب پلی اورتان هنگامی که این محقق به دنبال تحقیق بر روی پلیمر دیگری بود کشف شد. با گذشت سال‌ها شیمی پلی اورتان به یکی از هیجان انگیزترین شاخه‌های شیمی پلیمر تبدیل شد که کمک زیادی به ساختن بسیاری از محصولات روزمره زندگی ما مانند مبلمان و کوسن، عایق‌های ساختمانی، عایق لوازم خانگی و الاستومترهای با دوام در بخش‌های صنعتی، رنگ‌های برپایه پلی اورتان و غیره شد.

در واقع رنگ پلی اورتان یک محصول دو جزئی است که برپایه رزین پلی اورتان تهیه می‌شود. رنگ‌های پلی اورتان مقاومت بسیار بالایی در برابر انواع اشعه‌های نور خورشید و همچنین باران اسیدی دارند. این رنگ به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر رطوبت و چسبندگی عالی بر روی انواع سطوح و پوشش‌ها به عنوان لایه نهایی برای پوشش سطوحی که در معرض مستقیم نور خورشید و شرایط سخت آب و هوایی قرار دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد. رنگ‌های پلی اورتان ظاهر بسیار زیبا و چشم نوازی دارند و از هرگونه مشکل پوست پرتقالی بودن که یکی از معضلات بزرگ رنگ‌های پودری می‌باشد عاری هستند.

اما پیدایش کامپوزیت‌های برپایه فیبرهای شیشه‌ای به سال ۱۹۴۰ میلادی برمی‌گردد. امروزه بازار مواد کامپوزیت در جهان رشد روز افزونی را تجربه می‌کند. مطالعات آماری در این زمینه، رشد سالانه ۳ الی ۴ درصد را برای صنعت کامپوزیت پیش‌بینی می‌کنند. این مواد مرکب بخصوص در صنایع حمل و نقل و صنایع ساختمان رشد بسیاری در ۱۰ سال اخیر تجربه کرده‌اند.

 

جعبه آتش نشانی فایبرگلاس آریا

جعبه آتش نشانی فایبرگلاس آریا با طراحی منحصر به فرد، ویژه مناطق مهاجم و با اقلیم خورنده طراحی شده است. فرآیند تولید این جعبه بصورت یکپارچه انجام می‌شود. این یکپارچگی باعث کاهش تنش‌های پسماند حین تولید و توزیع تنش یکنواخت هنگام بارگذاری یا ضربه بر روی جعبه می‌شود.

 

در قسمت فوقانی جعبه فایبرگلاس آریا بخشی برای عبور هوا تعبیه شده است. با توجه به خصوصیات خورنده و مهاجم و همچنین رطوبت بسیار بالای اقلیم هدف این محصول، این قسمت با ایجاد جریان پایدار هوای آزاد می‌تواند کاهش درصد رطوبت داخل جعبه فایبرگلاس نسبت به رطوبت هوای بیرون کمک کند.

شرایط اقلیمی محل نصب جعبه‌های فایبرگلاس آریا به گونه‌ای است که همواره در معرض بادهای مختلف قرار می‌گیرد. به همین دلیل جعبه‌ها همراه با پایه تولید شده و محل پین‌های اتصال در پایه جعبه فایبرگلاس تعبیه می‌شود.

جعبه‌های فایبرگلاس آریا مخصوص نصب در فضای باز بوده و دارای پایه مستحکم فولادی گالوانیزه با قابلیت اتصال به زمین هستند. این جعبه‌ها دارای قفل و دستگیره بسیار مقاوم و از جنس استنلس استیل است. لولای جعبه نیز از جنس استیل بسیار مستحکم بوده و عملکرد بسیار مناسبی در طول زمان کاربری ارائه خواهد داد.

همچنین به جهت جلوگیری از تجمع رطوبت و شبنم، قسمت فوقانی جعبه فایبرگلاس آریا به صورت شیب‌دار طراحی شده است.