پلاستيك هاي تقويت شده

پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران

ي تقويت شدهها پالستيك )ها كامپوزيت(

:تاليف دكتر محمدحسين بهشتي

مهندس اميرمسعود رضادوست پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران -گروه كامپوزيت هيأت علمي اعضاي

www.AriaBook.ir

AriaBook

:بهقديم ت

شيميايي شهداي مظلوم ويژه ه ب–راه حق شهداي

www.AriaBook.ir

AriaBook

ديباچه

ج

ديباچه پليمري، هاي كامپوزيتشده با الياف و به عبارت بهتر ي تقويتها رزين يا ها پالستيك

و روز به روز بر كاربردهاي مختلف هستند امروزه در صنعت از اهميت خاصي برخوردار، مقاومت عالي در برابر يوجه به خواص مكانيكي باال، سبكت با. شودآنها افزوده مي

بسياري از كاربردها راحتي كار با آنها، جايگزين مناسبي براي فلزات در وخوردگي در كه استشد به رورصنعتي ،) معروف به فايبرگالسگاهي(صنعت كامپوزيت . باشند مي

شود عمدتا است و در مواردي هم كه از آن استفاده مينشده شناخته جامعه ما به خوبي . گرددنكات فني و معيارهاي طراحي مراعات نمي

كيـد بـر مـواد تشـكيل أبـا ت كتاب اين ،منبع فارسي مناسب در اين زمينه نظر به فقدان به منظور پركردن ايـن خـأل، ،هي آنها د گرماسخت و فرايندهاي شكل هاي كامپوزيتدهنده آشنايي بيشـتر برايو استفاده دانشجويان، كارشناسان و صنعتگران مرتبط با اين حرفه براي

با . گرديده است تاليفآنها با مباني و اصول صنعت كامپوزيت به صورت علمي و كاربردي هاي همچنين دوره توجه به تجربه چند ساله تدريس اين درس در مقطع كارشناسي ارشد و

هـاي كـاربردي كـه بـه جنبـه شـده اي، تالش مدت آموزشي و ارايه خدمات مشاوره كوتاه مـورد اسـتفاده، ي هـا رزيـن اليـاف و تـرين لذا ضمن بيان مهـم . مطالب توجه بيشتري شود

. ، به تفصـيل بحـث گرديـده اسـت گرماسخت هاي كامپوزيتدهي مختلف شكل هاي روشكاربردهـاي نمونـه و هـا كامپوزيـت ي خواص فيزيكي و مكـانيكي اه آزمون ،كنترل كيفيت

گرمـانرم، هـاي كامپوزيت از آنجا كه .باشد مي كتابمختلف آنها نيز از ديگر محتويات اين در ايـن كتـاب بـه ايـن دسـته از مـواد ،دهي خاص خـود را دارنـد شكلهاي روشمواد و

. پرداخته نشده استمهم ياري امر رود كه با بيان نظرات خود، ما را در اين ياز خوانندگان محترم انتظار م

. استفاده از مطالب با ذكر مأخذ بالمانع است .نمايند محمدحسين بهشتي

اميرمسعود رضادوست

www.AriaBook.ir

AriaBook

www.AriaBook.ir

AriaBook

فهرست مطالب

ه

فهرست مطالب ج...................................... ................................................................................ديباچه

1....................................................................................................... مقدمه: فصل اول 3...............................................................................................................................مقدمه -1- 1 6............................................................................................................................تعريف -2- 1

8...................................................................................................ها كامپوزيتبندي طبقه -3- 1 23....................................................................................................................خود آزمايي -4- 1 24..........................................................................................................................مراجع -5- 1

25.......................................................................................................الياف: فصل دوم 28...................................................................ها كامپوزيتالياف مورد استفاده در ساخت -1- 2 36....................................................................................................................الياف شيشه -2- 2 47....................................................................................................الياف كربن يا گرافيت -3- 2

60..................................................................................................................الياف آراميد -4- 2 69...................................................................................................................الياف طبيعي -5- 2 77.....................................................................................................................ديگر الياف -6- 2 84....................................................................................................................يخود آزماي -7- 2 86..........................................................................................................................مراجع -8- 2

87.............................................................. ...................................ها رزين: فصل سوم 90..................................................... ......ها كامپوزيتي مورد استفاده در ساخت ها رزين -1- 3 96........................................................................................استر غير اشباع ي پليها رزين -2- 3 120...................................................................................................ي بيس فنلي ها رزين -3- 3

121..................................................................................................ينيل استر ي وها رزين -4- 3 127........................................................................................................ي اپوكسيها رزين -5- 3 167............................................................................................................ي فنلي ها نرزي -6- 3 191......................................................................................................... .....ها رزينديگر -7- 3

www.AriaBook.ir

AriaBook

)ها كامپوزيت(هاي تقويت شده پالستيك

و

195............................................................................................ي مختلفها رزينمقايسة -8- 3 197.................................................................................................................خود آزمايي -9- 3

199.....................................................................................................................مراجع -10- 3 201.......................................................ها كامپوزيتدهي شكلهاي روش:فصل چهارم

204.................................................................................. ....دهي مختلف شكلهاي روش -1- 4 211........................................................................................................گذاري دستي اليه -2- 4

222..............................................................................................ن يا پاشش رزين افشاند -3- 4 225......................................................................................................اي گيري كيسه قالب -4- 4 230.......................................................................................................................وكالو ات -5- 4 236...................................................................................................................پيچي رشته -6- 4 251......................................................................................................گيري فشاري قالب -7- 4 252....................................................................................................گيري تركيبات قالب -8- 4 265..............................................................................................گيري انتقالي رزين قالب -9- 4 287...................................................................................................................پالتروژن -10- 4 326..........................................................................................گري گريز از مركز ريخته -11- 4 331.................................................................................................ها توليد پيوستة ورق -12- 4 334........................................................................دهي مختلف شكلهاي روشمقايسة -13- 4 335...............................................................................................................خود آزمايي -14- 4

337.....................................................................................................................مراجع -15- 4 339............................... ......ها كامپوزيت آزمون هاي روشكنترل كيفيت و :فصل پنجم

342..............................................................................................................ها انواع نقص -1- 5 349.......................................................................................................................بازرسي -2- 5 355.......................................................... ها كامپوزيت يا تعيين خواص آزمونهاي روش -3- 5

389.................................................................................................................خود آزمايي -4- 5 390.........................................................................................................................مراجع -5- 5

www.AriaBook.ir

AriaBook

فهرست مطالب

ز

393...................................................................كاربرد قطعات كامپوزيتي :فصل ششم 396.......................................................................................................صنايع حمل و نقل -1- 6 406...........................................................................................................صنايع ساختمان -2- 6 412..............................................................................................................صنايع هوافضا -3- 6

420...............................................................................................................صنايع دريايي -4- 6 424............................................................................................................صنايع شيميايي -5- 6 425..............................................................................................صنايع برق و الكترونيك -6- 6 429..............................................................................................................ساير كاربردها -7- 6 430..........................................................................................................................مراجع -8- 6

431................................................................................................................نامه واژه 431.................................................................................................فهرست موضوعي

www.AriaBook.ir

AriaBook

)ها كامپوزيت(هاي تقويت شده پالستيك

ح

www.AriaBook.ir

AriaBook

: فصل اول

مــقـدمــه

www.AriaBook.ir

AriaBook

2 )اه كامپوزيت(هاي تقويت شده پالستيك هصفح

1 -

فصل اولفهرست مطالب

3...................................................................................................................مقدمه - 1- 1 6...............................................................................................................تعريـف - 2- 1 8.........................................................................................ها كامپوزيت بندي طبقه - 3- 1

11...........................................................................................في ليهاي كامپوزيت - 3-1- 1 17.........................................................................................اي ذرههاي كامپوزيت - 3-2- 1 18................................................................................................ها كامپوزيتنانو - 3-3- 1

22........................................................................................................آزمايي خود - 4- 1 23................................................................................................................مراجع - 5- 1

www.AriaBook.ir

AriaBook

3 صفحه مقدمه: فصل اول

مقدمه -1-1امروزه در بسياري از كاربردهاي مهندسي، به تلفيق خواص مـواد نيـاز اسـت و امكـان

به عنـوان . را برآورده سازد، وجود ندارد نظراستفاده از يك نوع ماده كه همة خواص مورد مثال در صنايع هوافضا به موادي نياز است كه ضمن داشتن اسـتحكام بـاال، سـبك باشـند،

خوبي داشته باشند و در دماهـاي بـاال ر برابر نور ماوراء بنفشمقاومت دمقاومت سايشي و اي يافت كه همة خواص فوق را ماده توان مياز آنجا كه ن . استحكام خود را از دست ندهند

ايـن راه حـل همـان مـواد . خواص مـواد بـود تركيبدارا باشد، بايد به دنبال روشي براي ست كه خواص آن از هركدام از اجزا بيشتر جزئي ا اي چند كامپوزيت ماده . پوزيت است كام

. بخشند است، ضمن آنكه اجزاي مختلف كارايي يكديگر را بهبود مي

از . انـد هاي قديم مورد توجـه بشـر بـوده در اصل از زمان ها كامپوزيتبا تعريف فوق، ريخچة تا. گل و يا موميايي اشاره نمود به كاه توان ميهاي قديمي كاربرد اين نوع مواد نمونه

. بصورت ذيل خالصه نمودتوان مي را ها كامپوزيت

) سال قبل از ميالد1500(گلي هاي كاه سازه •

1000(اي، ساخته شده از تاندون حيوانات، چـوب و ابريشـم كمان چند اليه • ) از ميالدسال قبل

ميالدي1910، اي هواپيماها با الك محلول رزيني آغشته كردن سطوح پارچه •

ميالدي 1930 ،شده با پارچه تقويت فنلي •

ميالدي1936، ثبت اختراع پلي استر •

ميالديOwens Corning ،1938فروش الياف شيشه توسط شركت •

Wrightي تقويت شده با الياف شيشه در پايگـاه هـوايي ها پالستيكساخت •

Patterson ،1942ميالدي

www.AriaBook.ir

AriaBook


ميالديUnion Carbide ،1959ساخت الياف كربن توسط شركت •

ميالدي1961، ژاپنShido توسط PANختراع الياف كربن بر پاية ثبت ا •

ميالدي1965، ساخت الياف پيوستة سراميك و بر •

ميالدي1971، ساخت الياف كوالر •

ميالدي1985، اتيلن با جرم مولكولي فوق سنگين ساخت الياف پلي •

ميالدي1990، تولد مجدد الياف طبيعي •

پذيري مناسبي در طراحـي اي داشته و از انعطاف سته خواص مكانيكي برج ها كامپوزيت موادي سبك، مقاوم در ها كامپوزيت. ي ساخت آنها نسبتا آسان است ها روشبرخوردارند و ضـربه، داراي مقاومـت خسـتگي عـالي، مسـتحكم و بـا دوام انـد و بـه و برابر خـوردگي

.باشند ي مختلفي قابل تبديل به يك محصول يا يك قطعه ميها روش

. در آن اسـتفاده نشـده باشـد هـا كامپوزيـت يافت كه از توان ميامروزه كمتر صنعتي را نفـر در ايـن صـنعت 000/450 تـا 000/400، )2004 (شود در حال حاضـر تخمين زده مي

كل تقاضا بـراي . ميليارد يورو باشد5/41مشغول به كار باشند و حجم كلي گردش مالي آن 75/1 كه از ايـن ميـان شده است زده ميليون تن تخمين 6/5 ،2003سال مواد كامپوزيت در

ر ايـران، د 1384 ماهة اول سـال 8در . بوده است رزين ميليون تن 85/3 و ميليون تن الياف هـاي توليـد ارخانهكه بيشتر آن مربوط به ك شيشه وارد كشور شده تن الياف 000/9بيش از

. نشان داده شـده اسـت 1-1 جدول رد تعنص نيا نالاعف مهس تبسن. استكامپوزيتي لوله درصـد 3 تـا 2 ،2003-2008هـاي رشد صـنعت كامپوزيـت از نظـر ارزش در طـي سـال

، %20 صنعت توليد برق توسـط بـاد بـا هاي مختلف، شده است كه در ميان بخش بيني پيش .كننـد ، رشـد بيشـتري را تجربـه مـي %7، و كشـتي سـازي بـا %7، خودرو با %9هوافضا با تـا 2003 در دورة رشـد سـاالنه % 15و 5/9كشورهاي هند و چين بـه ترتيـب بـا همچنين

ضمنا بايد توجـه داشـت .اي مختلف دارا هستند يان كشوره مترين رشد را در ، سريع 2008

www.AriaBook.ir

AriaBook


باشد به طـوري كـه گرما سخت ميهاي كامپوزيت گرمانرم بيشتر از هاي كامپوزيت رشد كه. است بوده 2003در سال % 3 گرماسخت هاي كامپوزيتو % 9 گرمانرم هاي كامپوزيترشد

1[ باشد مي گرماسخت هاي كامپوزيت سهم بازار متعلق به %66ين وجود در حال حاضر ابا نشان ميالدي 2004 را در صنايع مختلف در سالها كامپوزيتسهم مصرف 1-1 شكل .]2و .دهد مي

.]2[ فعاالن صنعت كامپوزيتسهم نسبت - 1-1 جدول درصد گروه فعال

%57 مصرف كنندگان نهايي

%21 توليد كنندگان مواد اوليه

%9 فرآيندكنندگان

%8 سازندگان تجهيزات توليد

%5 توزيع كنندگان

%100 جمع كل

.]2[ 2004 سهم صنايع مختلف كامپوزيت در دنيا در سال -1-1 شكل

شـوند و از ايـن جهـت ميـان باال محسوب مي مواد كامپوزيت، جزء مواد با تكنولوژي 2-1 جـدول در . شود ارتباط معناداري ديده مي ،مصرف اين مواد و پيشرفت صنعتي جوامع

www.AriaBook.ir

AriaBook


.توزيع مصرف مواد كامپوزيت در مناطق مختلف جهان نشان داده شده است

خودكـار و انبـوه مـواد، د توليـ ي هـا روشكاهش قيمت مواد اوليه، هاي اخير، در سال همچنين .موجب كاهش قيمت قطعات كامپوزيت و نيز گسترش كاربرد اين مواد شده است

بـه . برخي از محصوالت كامپوزيتي، ظرفيتهاي جديدي در اين صنعت ايجـاد كـرده اسـت سـت بـه همـراه ها كامپوزيتوزن آن از % 50 كه )7E7 (787 عنوان مثال هواپيماي بوئينگ

تن ظرفيت جديد در بخـش مـواد 1000، وزني كامپوزيت % 20 با A380ايرباس هواپيماي .كامپوزيتي ايجاد نموده است

.]2[ 2004 در سال توزيع مصرف مواد كامپوزيت در مناطق مختلف جهان - 2-1 جدول درصد منطقه

%40 آمريكاي شمالي %35 اروپا %22 اقيانوسيه- ياآس

%3 ساير مناطق

.شود در ادامة اين فصل تعريف و طبقه بندي مواد كامپوزيتي شرح داده مي

تعريـف -1-2اي كه آن را در فارسي به مواد مركب يا مواد چند سـازه (composite)كلمه كامپوزيت

كـردن اند، به معني مركب از دو يا چند جزء مشخص است و از كلمـه تركيـب ترجمه كرده (to compose)يك توان ميلذا يك ماده با دو يا چند جزء مشخص را . گرفته شده است

خواص كـامال ،جزاي تشكيل دهندة آن فازها و يا ا كه صورتي در ،كامپوزيت در نظر گرفت در مقياس ماكروسكوپيك، يك مخلـوط فيزيكـي از دو يـا . يكديگر داشته باشند متفاوتي با

كه اين مواد مشخصات فيزيكي و شيميايي خود را حفظ كرده و مرز –اچند ماده مختلف ر

www.AriaBook.ir

AriaBook


. كامپوزيت گويند -مشخصي را با يكديگر تشكيل دهند

فـاز غيـر . اسـت يك كامپوزيت شامل يك يا چند فاز غير پيوسته در يك فـاز پيوسـته . گوينـد كننـده تقويـت تر از فاز پيوسته است لذا بـه آن فـاز تر و قوي سخت پيوسته معموال

اي صفحه و، ليفي(flake)اي، پولكي ند ذرهتوان ميها اشكال گوناگوني دارند و كننده تقويت(lamina) (فاز پيوسته، زمينه ). 2-1 شكل( باشندmatrix (شود ناميده مي.

.ها كننده تقويتف اشكال مختل-2-1 شكل

فاز پيوسته، فـاز غيرپيوسـته و فصـل : سه ناحيه متمايز شامل ، در يك كامپوزيت عمدتا اين دوفاز وجود دارد كـه تعيـين كننـده خـواص و رفتـار كامپوزيـت (interface)مشترك

).3-1 شكل(باشند مي

چوب يك كامپوزيت طبيعي است كـه در . بسياري از مواد طبيعي نيز كامپوزيت هستند اي اسـتخوان ويـا دنـدان نمونـه . گرفته است ليگنين قرار زمينة در ،آن سلولز بصورت ليفي

يدروكسـي كـه در آن كريسـتالهاي معـدني سـخت ه ديگر از يك كامپوزيت طبيعي اسـت (Collagen) در زمينـة نـرم كـالژن (Osteones) ويا اوستئون (hydroxy apetite)اپتات

.اند پخش شده

www.AriaBook.ir

AriaBook


.دهنده يك كامپوزيت فازهاي تشكيل -3-1 شكل

ها كامپوزيتطبقه بندي -1-3هـدف از تهيـه بسـياري از . بندي نمـود طبقه توان مي را از جهات مختلف ها كامپوزيت

(toughness)، چقرمگي )لمدو( بهبود خواص مكانيكي نظير استحكام، سفتي ها كامپوزيتلـذا طبيعـي اسـت كـه مطالعـه آنهـا بـر اسـاس مكانيسـم . باشد و كارآيي در دماي باال مي

كنندگي بسـتگي بـه شـكل هندسـي مكانيسم تقويت . مشترك صورت پذيرد كنندگي تقويت(geometry) بندي آنها بر اين اساس صورت بهتر است كه طبقه بنابراين ،كننده دارد تقويت

. نشان داده شده است4-1 شكلبندي در اين طبقه. دپذير

از ايـن . نماينـد بندي مي را از نظر نوع زمينه آنها نيز طبقه ها كامپوزيتدر برخي موارد، ــه ســه دســته هــا كامپوزيــتديــدگاه، Polymer Matrix) پليمــري هــاي كامپوزيــت ب

Composite) ،فلزي هاي كامپوزيت (Metal Matrix Composites) هـاي كامپوزيـت و در اين ميان، ). 3-1 جدول (شوند ميتقسيم (Ceramic Matrix Composites)سراميكي ــد (PMC) پليمــري هــاي كامپوزيــت در ايــن دســته از . بيشــترين حجــم اســتفاده را دارنــت ــا كامپوزي ــو ه ــردن بهب در . د خــواص مكــانيكي اســت هــدف اصــلي از كامپوزيــت ك سـراميكي هاي كامپوزيت فلزي بهبود قابليت فرآورش نظير ماشينكاري و در هاي كامپوزيت

نسبتا مشـكل ها كامپوزيت از ة اخير دستساخت . عمدتا افزايش چقرمگي هدف اصلي است

www.AriaBook.ir

AriaBook


.است

.]3[ ها كامپوزيت مختلف بندي انواع طبقه -4-1 شكل

، خواص نهايي اصلي مانند مدول، استحكام، چقرمگـي و چگـالي ها كامپوزيتدر تهيه البته خواص حرارتي نظير ضـريب هـدايت حرارتـي و ضـريب . گيرند مورد توجه قرار مي

در حين ساخت و اسـتفاده ها كامپوزيتاز آنجا كه . انبساط حرارتي نيز داراي اهميت است

www.AriaBook.ir

AriaBook


گيرند، عـدم تطـابق بـين ضـرايب انبسـاط حرارتـي ايط حرارتي مختلف قرار مي تحت شر شود كه اين امر به اجزاي تشكيل دهنده كامپوزيت، سبب ايجاد تنشهاي باقيمانده در آن مي

.سزايي داردنوبة خود بر خواص مكانيكي تأثير ب

. از نظر نوع زمينهها كامپوزيتندي ب طبقه - 3-1 جدول ها كامپوزيتانواع پليمريهاي كامپوزيت

(PMC) سراميكيهاي كامپوزيت

(CMC) فلزيهاي كامپوزيت

(MMC) :مزايا

قيمت پايين فراورش ساده

مقاومت شيميايي خوب وزن مخصوص پايين

:معايب پاييناستحكام و مدول نسبتا

مت دماي كاركرد پايين، مقاوقابل تخريب (محيطي ضعيف

بوسيله اشعه ماوراي بنفش و )حاللها :مثال

الياف شيشه/ پلي استر

:مزايا دماي كاركردي بسيار باال

:معايب شكننده بودن

:مثال

الياف سيليكون كاربايد/سراميك )كامپوزيت معمولي(بتون

)كامپوزيت پيشرفته(آلومينا

):PMCدر مقايسه با (مزايا كام عرضي بيشتراستح

استحكام برشي و فشاري بيشتر دماي كاركرد باالتر

عدم جذب آب و آتشگيري :معايب

مورد انجام نشده كار زيادي در اين :مثال

ذرات سيليكون كاربايد/ آلومينيم

: تابع موارد ذيل استها كامپوزيتخواص

)خواص الياف و زمينه(دهنده آن خواص فازهاي تشكيل) 1 وزيع فازهات) 2 اثرات متقابل فازها بر يكديگر) 3 شكل، اندازه و توزيع ذرات: شاملكننده تقويتابعاد ماده ) 4

www.AriaBook.ir

AriaBook


ليفيهاي كامپوزيت -1-3-1 ليفي هستند كه فاز ناپيوسته آنها را الياف تشكيل هاي كامپوزيت، ها كامپوزيت ترين مهم

اين . حكام باال در آنها وجود دارددهند و اين ناشي از آن است كه توانايي دستيابي به است ميامر كامال شناخته شده است كـه اسـتحكام تجربـي بسـياري از مـواد، بـه مراتـب كمتـر از

ناشي از وجود ،ها عقيده بر آن است كه اين تفاوت در استحكام . استحكام تئوري آنها است ش و يـا هرگونـه تـالش در جهـت كـاه . ذاتي مواد اسـت (defect)ناخالصيها يا نقصهاي

نقصهايي كه بـه صـورت تـرك . حذف اين نقصها استحكام يك ماده را افزايش خواهد داد (cracks) بوده و در جهت عمود بر جهت اعمال نيرو قرار داشـته باشـند، اسـتحكام را بـه

بنابراين مواد در حالت ليفي شكل در مقايسه بـا حالـت . دهند ميزان قابل توجهي كاهش مي ايـن بـدان جهـت . دهنـد ها، استحكام به مراتب بيشتري از خود نشان مي آن) bulk(اي توده

است كه تركها و يا ساير نقايصي كه ممكن است در تـودة مـواد وجـود داشـته باشـند، در ايـن ويژگـي دليـل اصـلي . اند حالت ليفي به جهت سطح مقطع كم آنها به حداقل رسيده

ر الياف پليمـري، عـالوه بـر ايـن امـر، د. ستها كامپوزيتاستفاده از مواد ليفي شكل در خواص . ي، عامل افزايش استحكام و سفتي آنها در حالت ليفي است مولكولآرايش ساختار

. داده شده است4-1 ول جدتعدادي از الياف و مواد رايج در

. دهـد ن مـي اين جدول به روشني اهميت الياف را در دسـتيابي بـه اسـتحكام بـاال نشـا كـه حـالي در است؛عاري از نقص بودن سطح مقطع آن دليل استحكام باالي الياف شيشه به

آنها يـا بـه عبـارتي هاي اتميافته استحكام باالي الياف كربن و آراميد ناشي از آرايش بهبود كننـده در صـنعت تـرين اليـاف تقويـت پرمصـرف . ي آنهـا اسـت مولكـول ناشي از سـاختار

ناشي از خواص مكانيكي خوب همراه با قيمـت باشد كه مي E ياف شيشه نوع كامپوزيت، ال ميـان اليـاف در اين . توجهي دارند الياف كربن، آراميد و بر مدول قابل . نسبتا پايين آن است

كه اين امر ناشي از توانايي كنترل ساختار آنهـا بـه باشند ميكربن از تنوع زيادي برخوردار .هنگام توليد است

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]3[ اي رايج خواص الياف و مواد توده - 4-1 ول جد مواد

مدول Eكششي، GPa

استحكام σ كششي،MPa

، چگاليρ

g/cm3

مدول ويژه

(E/ρ)

استحكام ويژه(σ/ρ)

:الياف E شيشه

4/72

*3500

54/2

5/28

38/1

S 5/85 *4600 48/2 5/34 85/1 شيشه 1/1 0/205 90/1 2100 390 )مدول باال( كربن 3/1 126 90/1 2500 240 )استحكام باال( كربن 1/1 146 63/2 2800 385 بر

65/2 33 19/2 5800 4/72 سيليكا 22/0 21 30/19 4200 414 تنكستن 71/0 131 83/1 1300 240 بريليم 87/1 87 50/1 2800 130 )آراميد( 49 كوالر :مواد رايج

043/0- 27/0 9/26 8/7 340- 2100 210 آهن 052/0- 23/0 9/25 7/2 140- 620 70 آلياژ آلومينيم

28/0- 84/0 0/28 5/2 700- 2100 70 شيشه 057/0- 21/0 1/18 30/19 1100- 410 350 تنكستن 38/0 0/164 83/1 700 350 بريليم

.باشد ميGPa1/2استحكام اوليه الياف، استحكام واقعي قبل از قرارگرفتن در كامپوزيت تقريبا *

الياف به دليل داشتن سطح مقطع كم، به طـور مسـتقيم در كاربردهـاي مهندسـي مـورد شـكل ، ليفـي هـاي كامپوزيتدهند تا گيرند و آنها را در مواد ديگر قرار مي استفاده قرار نمي

واقع قسمت اعظم نيروي وارد شـده بـه يـك كامپوزيـت توسـط اليـاف تحمـل در. گيرند شيميايي نيرو را به الياف -شود و زمينه پليمري ضمن حفاظت الياف از صدمات فيزيكي مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


دارد و بسـته بـه الياف را كنـار هـم نگـاه مـي ،ضمنا زمينه مانند يك چسب . دهد انتقال مي تقويـت شـده بـا هاي كامپوزيتدر . محدود سازد د گسترش ترك را نيز توان ميخواص آن

الياف بلند هاي كامپوزيتتر از الياف كوتاه، نقش زمينه در انتقال نيرو به الياف بسيار حساس . است

آنهـا را بـه توان مي ليفي، هاي كامپوزيتبراساس نحوه مطالعه خواص تجربي و تئوري چنــد اليــه هــاي كامپوزيــت و (single-layer)اليــه تــكهــاي كامپوزيــتدو دســته كلــي (multilayer) دار زاويه هاي كامپوزيت يا(angle-ply) هـاي كامپوزيـت . بندي نمود تقسيم

لـذا ، آرايش و خواص يكسان تشكيل شوندبااليه ممكن است از تعدادي اليه مشخص تك . اليـه در نظـر گرفـت يـك كامپوزيـت تـك تـوان مـي را (laminate)اي چنين چند اليـه

اگرچـه ممكـن اسـت آرايـش - شدة داراي اليـاف غيرپيوسـته را قالبگيري هاي كامپوزيت يـك كامپوزيـت تـوان مـي -اي الياف در جهت ضخامت بصورت يكنواخت نباشـد صفحهي كه در كاربردهاي ساختاري مورد استفاده قرار هاي كامپوزيتبيشتر . اليه در نظر گرفت تكهـاي آرايـش اليـاف در اليـه ها كامپوزيتدر اين . هستند چنداليه هاي كامپوزيتگيرند، مي

هـا يكسـان باشـد، بـه آن دهنـده تمـام اليـه مواد تشـكيل كه زماني. مختلف، متفاوت است هـاي مختلـف متفـاوت باشـد، اگر مواد تشكيل دهنده اليه . گويند (laminates)اي چنداليه

بن اسـتفاده شـده باشـد، بـه آن كـر شيشـه و در اليـه ديگـر اليـاف مثال در يك اليه الياف . گويند(Hybrid)كامپوزيت مخلوط

باال و ) نسبت استحكام به وزن ( ليفي، استحكام ويژه هاي كامپوزيتدو ويژگي برجسته گيـري آنها يعني تابعيت خواص بـه جهـت انـدازه (anisotropic)كنترل خواص ناهمساني

گرديده است كه بتوانند از اين نظر با سبب ها كامپوزيتاستحكام ويژه باالي اين نوع . استويژگي ناهمسان بودن خواص اين امكـان را فـراهم كـرده كـه . بسياري از مواد رقابت كنند

ايـن . طراح بتواند در مكانهاي مورد نظر بدون افزايش وزن به خواص مطلوب دسـت يابـد روهـاي خسـتگي ويژگيها همراه با دوام، مقاومت محيطي عالي و مقاومت خوب در برابر ني

www.AriaBook.ir

AriaBook


. شـده اسـت هـا كامپوزيـت سبب جلب توجه صنعتگران و گسترش روزافـزون اسـتفاده از 5-1 جدول ويژه چند كامپوزيت ليفي دو جهته و مواد ساختاري رايج در استحكام و مدول

اليـاف هـاي كامپوزيـت خـواص 9-1 شكل تا 2-1 شكلهمچنين در . نشان داده شده استشـود كـه در مقايسـه بـا فلـزات، مشـاهده مـي . مختلف با ساير مواد مقايسـه شـده اسـت

. ليفي استحكام و مدول ويژه به مراتب باالتري دارندهاي كامپوزيت

شده با الياف دوجهته تقويتهاي كامپوزيتواد ساختاري رايج و خواص م - 5-1 جدول (cross-ply) ]3[.

مواد

كسرحجمي الياف Vf, %

مدول Eكششي، GPa

استحكام σكششي، MPa

ρ، چگاليg/cm3

مدول ويژه

(E/ρ)

استحكام ويژه(σ/ρ)

058/0-106/0 9/26 8/7 450-830 210 - آهنآلومينيم

2024-T4 - 73 410 7/2 0/27 152/0

آلومينيم 6061-T6

- 69 260 7/2 5/25 096/0

/ Eشيشه اپوكسي

57 5/21 570 97/1 9/10 26/0

/ 49كوالر اپوكسي

60 40 650 40/1 0/29 46/0

/ كربن اپوكسي

58 83 380 54/1 5/53 24/0

/ بر اپوكسي

60 106 380 00/2 0/53 19/0

www.AriaBook.ir

AriaBook


450550

1400

1000

1600

1000

HM-C/Ep HS-C/Ep E-Glass/Ep Kevlar/Ep Milled Steel AluminumAlloy

Tens

ile S

tren

gth,

MPa

حجمي الياف و دونوع فلز رايج% 60 تك جهته با هاي كامپوزيتاستحكام كششي -5-1 شكل

]4[.

70

210

75

40

180

140


Mod

ulus

, GPa

حجمي الياف و دونوع فلز رايج% 60 تك جهته با هاي كامپوزيتمدول كششي -6-1 شكل

]4[.

www.AriaBook.ir

AriaBook


1600 1600 19001400

7800

2800


Den

sity

(Kg/

m3 )

.]4[ حجمي الياف و دونوع فلز رايج% 60 تك جهته با هاي كامپوزيتچگالي -7-1 شكل

16070

1000

525

1000

625

HM-C/Ep HS-C/Ep E-Glass/Ep

Kevlar/Ep MilledSteel

AluminumAlloySp

ecifi

c Te

nsile

Stre

ngth

, MN

mm

/kg

حجمي الياف و دونوع فلز % 60 تك جهته با هاي كامپوزيتاستحكام كششي ويژه -8-1 شكل

.]4[ رايج

www.AriaBook.ir

AriaBook


2527

55

20

85

112

HM-C/Ep

HS-C/Ep

E-Glas

s/Ep

Kevlar

/Ep

Milled S

teel

Aluminu

m AlloySp

ecifi

c M

odul

us, G

N m

m/k

g

.]4[ حجمي الياف و دونوع فلز رايج% 60 تك جهته با هاي كامپوزيتمدول ويژه -9-1 شكل

اي ذرههاي كامپوزيت -1-3-2شود كه به كامپوزيتي گفته مي(particulate composite)اي كامپوزيت پودري يا ذره

شود كه نسبت طـول بـه اطالق مي اي پودر به ماده . كننده آن به صورت پودري است تقويت .شود كه بعد بزرگي ندارد به عبارت ديگر به جزئي گفته مي. است قطر آن تقريبا با هم برابر

كننده با طول بلند كننده نقش مؤثري بر خواص كامپوزيت دارد؛ يك تقويت ابعاد تقويت اومـت شكسـت يـك مقكند، بنابراين الياف در بهبـود از رشد ترك عمود بر آن ممانعت مي

بسـتگي گيري اندازه پودري خواص به جهت هاي كامپوزيتدر . هستند زمينه بسيار مؤثر بطـور كلـي ذرات در بهبـود . دارد ليفي اين امر بسيار اهميـت هاي كامپوزيت، اما در ندارد

نقشي ندارنـد اگرچـه ذرات از نـوع السـتيكي، (fracture resistance)مقاومت شكست و ممانعـت از (crazing)هـاي شـكننده را بـا ايجـاد تركهـاي ريـز مينهمقاومت شكست ز

.بخشند گسترش آنها بهبود مي

كننـدگي پودرهاي معدني اثر تقويت و هاي فلزي ذراتي نظير سراميكها، فلزات در زمينه ايـن ذرات در تغييـر . متفاوت اسـت ها كامپوزيتكنندگي در اين اما مكانيسم تقويت ،دارند

www.AriaBook.ir

AriaBook


هـا، اساسـا ايـن ذرات كنند زيرا در مقايسه با زمينـه يك زمينه ممانعت ايجاد مي شكل پالست كنند اما سـهم مشاركت مي نيز پودرها در تحمل نيروي وارده بر كامپوزيت . تر هستند سخت

پودرهـا در افـزايش سـفتي يـا مـدول . آنها در مقايسه با الياف بـه مراتـب كمتـر اسـت حتـي وجـود . توانايي افزايش اسـتحكام را ندارنـد دتاامپوزيت بسيار مؤثراند اما عم ك

ــنش ــز ت ــاط تمرك ــل ايجــاد نق ــه دلي ــه شــكننده، ب stress)ذرات ســخت در يــك زمين

concentration)دهند استحكام كامپوزيت را كاهش مي.

نظيـر هـدايت ، بهبود بعضي از خواص زمينه برايهاي پودري به مقدار متنابهي پركنندهي، كارآيي بهتر در دماي باال، كاهش اصطكاك، افزايش مقاومت سايشـي الكتريكي و حرارت

مورد (shrinkage)شدگي و بهبود قابليت ماشينكاري، افزايش سختي سطح و كاهش جمع هاي پودري فقط به منظور كاهش قيمت در بسياري از موارد پركننده . گيرند استفاده قرار مي

.شوند استفاده مي

بعدي بوده و دوآنها از نظر هندسي . كنندگي جالبي دارند تقويت هاي مواد پولكي جنبه هنگاميكه مـواد پـولكي . كنند هاي مختلف ايجاد مي يكساني را در جهت استحكام رو از اين

بسـيار ،را نسـبت بـه اليـاف و يـا ذرات كـروي آنهـا توان ميصورت موازي قرار بگيرند بهاي الكتريكي و عايقهـاي حرارتـي مـورد اسـتفاده ميكاي پولكي در كاربرده . تر نمود متراكم

ـ . شود آلومينيم پولكي در رنگها و پوششها استفاده مي . گيرد قرار مي صـورت هآنها خـود را بالزم به تذكر اسـت . دهند موازي سطح آرايش داده و خواص استثنايي خوبي به پوشش مي

. پولكي نسبتا مشكل استهاي كامپوزيتكه فرآيندهاي ساخت

ها كامپوزيتانو ن -1-3-3شود، برهمكنش زيادي كنندة پودري اضافه مي در حالت معمول وقتي به پليمرها تقويت

شـوند، ايـن تـر كوچـك كننـده تقويتاما اگر ذرات . و پليمر وجود ندارد كننده تقويتبين باشد، ايـن مولكول اندازة اين ذرات در حد اتم يا كه صورتيشود و در كنش بيشتر مي برهم

www.AriaBook.ir

AriaBook


هاي كـربن به عنوان مثال نانو لوله . رسد به حداكثر ميزان ممكن مي كنندگي تقويتيت خاصــادل ــي مع ــتحكام كشش ــان داده TPa 7/1اس ــود نش ــد از خ ــورد . ان ــوع در م ــن موض اي

كننـد، نيـز وقتي كه ابعادي در حد نانومتر پيدا مي ،هاي معمولي مثل خاك رس كننده تقويتهايي كه يكي از ابعاد آنها در مقيـاس نـانو باشـد، كننده تتقوي به طور كلي، به .صادق است

ــدة تقويــت ــانو كنن ــد مــي) nano reinforcement( ن ــن . گوين در صــورت اســتفاده از اي .نامند ها، كامپوزيت حاصل را نانوكامپوزيت مي كننده تقويت

اسـت كننـده تقويـت ، بهبود خواص در مقـادير كـم ها كامپوزيت ويژگي نانو ترين مهم% 70را تـا مكـانيكي آن -حجمي نانو ذره به پليمر، خواص فيزيكـي % 5كه افزودن طوري هب

باشـد كـه بـراي تقويـت خـاك رس مـي نـانو، كننـدة تقويـت ترين متداول. بخشد بهبود مي ي هـا پالسـتيك اسـتايرن و نيـز ، پلـي 6ها، نايلون ي گرمانرم از قبيل پلي اولفين ها پالستيك

.كار رفته است هبگرماسخت مانند اپوكسي

شـدن تـر كوچك چون با ؛، تكنولوژي خاصي است ها كامپوزيتتكنولوژي ساخت نانو ، سطح داخلي آنها زياد شده، تمايلشان براي تجمـع و بـه هـم چسـبيدن كننده تقويتذرات

.بيشتر از تمايل به پخش يكنواخت درون يك زمينة پليمري است

بايـد ذرات خـاك رس اصـالح شـوند تـا ابتدا ،كامپوزيت خاك رس براي ساخت نانو ي مختلف پليمـر وارد ها روشسپس به . وجود آيد ه ب هاتمايل به حضور در محيط آلي در آن

: عبارتند ازها روشاين . دشو ميكننده تقويتهاي اليه

در اين روش خـاك رس اصـالح شـده را در مونـومر : روش پليمريزاسيون درجا )1 .كنند يون را شروع ميكنند و بعد پليمريزاس متورم مي

در ايـن روش ابتـدا خـاك رس اصـالح شـده در حـالل پراكنـده : روش محلول )2شود و در مرحلة آخر بعد محلول پليمري به آن اضافه مي . شود تا متورم گردد مي

.كنند حالل را از آن خارج مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


در ايـن روش بجـاي مونـومر، پليمـر مـذاب را درون : روش درهم رفتگي مذاب )3 .دهند سيليكاتي نفوذ ميهاي اليه

بـه دو ها كامپوزيتاند يا خير، نانو از هم جدا شده كننده تقويتهاي حسب اينكه اليه بر شـكل در . شـوند تقسيم مي) intercalated(و در هم رفته ) exfoliated( شده دستة ورقه

.اي نشان داده شده است ذره هاي كامپوزيت و ها كامپوزيتتفاوت بين نانو 1-10

ميليون دالر تخمين زده شده است و 8/90، 2003 در سال ها كامپوزيتارزش بازار نانو در . ميليـون دالر برسـد 1/211 بـه رقـم 2008رود در سال انتظار مي % 4/18با رشد ساالنة

بيني آن و پيش 2003 در سالهاي تگرماسخ و گرمانرم هاي كامپوزيتنانو سهم 6-1 جدول .]4[ با هم مقايسه شده است2008در سال

اي تفاوت بين نانوكامپوزيت و كامپوزيت ذره - 10-1 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


و 2003 در سال گرماسخت و گرمانرم هاي كامپوزيتميزان و ارزش نانو - 6-1 جدول .]5[ 2008بيني سال پيش

حجم توليد در سال 2003

)هزار تن(

ارزش در 2003سال

)ميليون دالر(

حجم توليد در سال 2008

)هزار تن(

ارزش در 2008سال

)ميليون دالر(

% رشد ساالنه بر حسب (

)ارزش

9/178 7/27 7/70 7/5 گرمانرم 4/20

9/9 2/32 2/8 1/20 4/5 ختگرماس

4/18 1/211 9/35 8/90 1/11 كل

www.AriaBook.ir

AriaBook


خود آزمايي -1-4 شوند؟ كدام يك از مواد زير كامپوزيت محسوب نمي -1

بتن مسلح )ب پلي اتيلن پر شده با كربنات كلسيم) الف دستمال كاغذي )د تلفيق گوشت و استخوان در بدن ) ج

د چيست؟ پليمري نسبت به ساير مواهاي كامپوزيتمزاياي -2

. پليمري در آن بيشتر كاربرد دارندهاي كامپوزيتچهار صنعت را نام ببريد كه -3

.مورد نقش هركدام توضيح دهيد دو جزء اصلي مواد كامپوزيت چيست؟ در -4

شوند؟ به چند دستة اصلي تقسيم ميها كامپوزيت، كننده تقويتاز نظر شكل -5

.ان كنيد را از نظر نوع زمينه بيها كامپوزيتبندي تقسيم -6

چه عواملي بر خواص مواد كامپوزيتي مؤثر است؟ -7

اي چيست؟ ذرههاي كامپوزيت با ها كامپوزيت تفاوت نانوترين مهم -8

www.AriaBook.ir

AriaBook


مراجع -1-5، پژوهشـگاه پليمـر و پتروشـيمي 10 تـا 1هاي ، شماره خبرنامه صنعت كامپوزيت -1

.1384 و 1383هاي ايران، منتشر شده در سال

2- JEC Market Survey: Structure and Dynamics of the Composites Industry (Abstract), http://www.jeccomposites.com/, News, 2005.

3- B. D. Agarwal and L.J. Broutman, Analysis and Performance of Fiber Composites, (2nd Ed), Wiley, 1990.

4- SP Systems, Guide to Composites, 2005.

5- S. Brauer, Polymer Nanocomposites: Nanoparticles, Nanoclays and Nanotubes, Business Communications Company Inc., Report P-234R, 2004.

6- J.G. Morley, High-Performance Composites, Academic Press, London, 1987.

7- M.M. Schwartz, Composite Materials Handbook, McGraw Hill, NewYork, 1984.

8- D. Hull, An Introduction to Composite Materials, Cambridge University Press, Cambridge, 1981.

9- J.W. Weeton, D.M. Peters, K.L. Thomas, Engineers’ Guide to Composite Materials, American Society for Metals, Ohio, 1987.

10- C.M. Bower, Composite Materials glossary, T/C Press, Los Angeles, 1985.

11- F.L. Matthews and R.D. Rawlings, Composite Materials: Engineering and Science, Chapman and Hall, London, 1994.

12- H. Fischer, Polymer Nanocomposites: from Fundamental Research to Specific Applications, Materials Science & Engineering, Vol 23, No. 6-8, p 763, 2003.

13- G. Sims and G. Bishop, UK Polymer Composites Sector, NPL/NetComposites Research, October 2001.

www.AriaBook.ir

AriaBook


14- P.K. Mallick, Fiber-reinforced composites: Materials, manufacturing, and design, New York; Basel: Marcel Dekker, 1988.

، پايـان نامـة خـاك رس - پليمـر هـاي كامپوزيـت رفتار آتشگيري نـانو صحرائيان، . ر -15 تابسـتان به راهنمايي دكتـر مهـرداد كـوكبي، كارشناسي ارشد، دانشگاه تربيت مدرس،

1382.

www.AriaBook.ir

AriaBook

: فصل دوم

الـيـــاف

www.AriaBook.ir

AriaBook

26 )ها كامپوزيت(هاي تقويت شده پالستيك صفحه

فصل دومفهرست مطالب 28...............................................................ها كامپوزيتالياف مورد استفاده در ساخت -2

36................................................................................................شيشه الياف -2-1 38....................................................................................انواع مختلف الياف شيشه - 1-1- 2 40...................................................................................فرآيند ساخت الياف شيشه - 1-2- 2 43......................................................................................................آهارزني الياف - 1-3- 2 47....................................................................عوامل مؤثر بر استحكام الياف شيشه - 1-4- 2

47.................................................................................گرافيت يا كربن الياف -2-2 49............................................................................................لياف كربنساختمان ا - 2-1- 2 51........................................................................مواد اوليه وطرز تهيه الياف كربن - 2-2- 2 PAN............................................................................52طرز تهيه الياف كربن از - 2-3- 2 54..................................................................................طرز تهيه الياف كربن از قير - 2-4- 2 56.........................................................................................ساختار الياف كربنريز - 2-5- 2 58..............................................................................................خواص الياف كربن - 2-6- 2

60...............................................................................................آراميد الياف -2-3 62......................................................................................................فرآيند ساخت - 3-1- 2 64........................................................................................ريزساختار الياف آراميد - 3-2- 2 65.............................................................................................خواص الياف آراميد - 3-3- 2

69...............................................................................................طبيعي الياف -2-4 71.........................................................................................................الياف گياهي - 4-1- 2 74............................................................................................خواص الياف طبيعي - 4-2- 2 75...........................................................................ليمري پزمينهسازگاري الياف با - 4-3- 2 84...................................................................................................پايداري حرارتي - 4-4- 2 86..........................................................................................................قيمت الياف - 4-5- 2

www.AriaBook.ir

AriaBook

صفحه الياف: فصل دوم

27

77................................................................................................الياف ديگر -2-5 77........................................................................................................الياف آزبست - 5-1- 2 81.........................................................................................................الياف بازالت - 5-2- 2 82................................................................................................................الياف بر - 5-3- 2 82......................................................................................................اتيلن الياف پلي - 5-4- 2

77..............................................................................................آزمايي خود -2-6 77.......................................................................................................مراجع -2-7

www.AriaBook.ir

AriaBook


ها كامپوزيتالياف مورد استفاده در ساخت -2تـر يا به عبارت جـامع (ها رزين الياف و ي ليفي، ها كامپوزيتمواد اصلي تشكيل دهنده

از چند نوع الياف نيز استفاده كـرد كـه توان ميي چنداليه، ها كامپوزيتدر . هستند) ها زمينه زمينـه شـود از يـك نـوع معموال سعي مي . گويند (Hybrid)ي مخلوط ها كامپوزيتبه آنها

.ها وجود داشته باشد استفاده شود تا چسبندگي خوبي بين اليه

وظيفه اصلي آنها تحمل . دهند الياف حجم قابل توجهي از يك كامپوزيت را تشكيل مي نوع ليف، مقدار آنها و آرايش يافتگي آنها بسيار حائز . باشد بار اعمال شده به كامپوزيت مي

:گذارند اند و بر خواص زير تأثير مي اهميت

مدول كششي، فشاري و خمشي استحكام و .1 )Fatigue(استحكام خستگي .2 ضرايب انتقال حرارت و الكتريسيته .3 وزن مخصوص كامپوزيت .4 قيمت .5 شوند اما الياف مورد استفاده در صنعت كامپوزيت، شرح داده مي ترين مهمدر اين فصل

اي از اصطالحات ضروري الياف پرداخته شود، توضيح پاره ترين مهمقبل از آنكه به توضيح . رسد به نظر مي

شود كه قطر بسيار هاي بسيار باريكي از الياف گفته مي به رشته : (filament) ليف يا تار .دارند) درحد چند ميكرون(كمي

يا تارهاي الياف كه كنارهم قرارگرفته باشند ها ليفبه تعدادي از : (Strand)رشته الياف .شود گفته مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


29

ياف هستند به عبارت ديگر همان رشته ال .به رشته الياف پيچيده شده گويند : (Yarn)نخها روي يك هستة چوبي، كاغذي و يا پالسـتيكي معموال اين نخ .اند كه مقداري تابيده شده

).1-2 شكل(شوند پيچيده مي

. يك نمونه دوك نخ الياف شيشه-1-2 شكل

كـه كنـار ) تار 200حدود (چند رشته از الياف به يك يا : (Roving)دسته الياف نتابيده كـه غالبـا روي ) 2-2 شـكل (شود طور موازي و بدون تاب قرار گرفته باشند گفته مي هم به

بسته بـه نـوع كـاربرد و فرآينـد مـورد اسـتفاده، انـواع . شوند پيچيده مي ) هسته( يك دوك .شوند لياف به بازار عرضه ميمختلفي از اين نوع ا

. متر از الياف را برحسب گرم گويند1000وزن : (Tex)تكس

ايـن . شـود متر از الياف بر حسـب گـرم، دنيـر گفتـه مـي 9000به وزن : (Denier)دنير .تر خواهند بود ويژگي بيانگر ظرافت الياف بوده و هرچه كمتر باشد الياف ظريف

www.AriaBook.ir

AriaBook


.(Roving)نمونه دوك دسته الياف نتابيده -2-2 شكل

شـود كـه عمـدتا در گفته مـي يبه الياف: (Chopped Strand)الياف كوتاه يا خرد شدهباشـد ميليمتـر مـي 50 تـا 3گيرند و طـول آنهـا از تركيبات قالبگيري مورد استفاده قرار مي

).3-2شكل (

شود كه طـول آنهـا مي به الياف بسيار كوتاهي گفته: (Milled fibre) دهالياف آسياب شهـاي باشد و از آسياب كـردن رشـته اليـاف پيوسـته بـا آسـياب مي mm2/0 - 08/0حدود

هـا رزيـن در (filler)از اين اليـاف بـه عنـوان پركننـده . )3-2 شكل (شوند چكشي تهيه ميهمچنين به عنوان افزايش دهنـده ظـاهري . دهند شود و صافي سطح را بهبود مي استفاده مي . گيرند مورد استفاده قرار مي(Thixotropic) ويسكوزيته

).شكل سمت چپ(و الياف كوتاه شيشه ) شكل سمت راست( الياف آسياب شده -3-2 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


31

اليـاف سـوزني، نمـدي و يـا : (Chopped Strand Mat)چه الياف نمدي يا سوزنيپارCSM اين اليـاف تركيبـي از اليـاف . اند الياف مورد استفاده در صنعت كامپوزيت ترين رايج

تا يـك ) 4-2 شكل(اند اي هستند كه به صورت اتفاقي و درگير درهم پخش شده خرد شدهباشد و وزن مي mm50طول الياف در آنها معموال حدود . مانندي را تشكيل دهند نمد پارچه

. متغير استg/m2600 تا 200واحد سطح آنها از

ايـن نـوع از ): Continuous Filament Mat (پارچه الياف سوزني با اليـاف پيوسـته د با اين تفاوت كه هستن CSM معروفند، اليافي مشابه پارچه الياف CFMپارچه الياف كه به

شـكل (شـوند به راحتي از هم جدا نمـي و پيوسته استصورت به الياف در آنها هاي رشته

2-5(.

.(Chopped Strand Mat)پارچه الياف نمدي يا سوزني - 4-2 شكل

).Continuous Filament Mat(پارچه الياف سوزني با الياف پيوسته -5-2 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


شود، به يك پارچه نازك نيز ناميده مي Veil و matي ها نامتيشو كه به : (Tissue) تيشوانـد، اطـالق نمدي ساخته شده از الياف بسيار نازك كه به صـورت اتفـاقي توزيـع گرديـده

باشـند، بـه اين نوع الياف كه از نظر ساختار شبيه دستمال كاغذي مي). 6-2 شكل(گردد ميمنظور تقويت ناحيه غني از رزين قطعات كامپوزيتي و همچنين بهبـود صـافي سـطح آنهـا

) overlay mat(نوع مشابه ديگري از آنها وجود دارد كه نمدهاي چند اليه . اند ابداع گرديده .ندتر شده و فقط مقداري ضخيم ناميده

تـا 30 با وزن واحد سـطحي از mm34/0 تا 08/0 مختلف از هاي تتيشوها در ضخام g/m260 اتـيلن پلـي (اسـتر آكريلونيتريـل يـا پلـي و از جنس شيشه يا الياف سنتزي نظير پلي

نـوع مقـاوم (C شيشه نوع تيشوهاي الياف شيشه غالبا از الياف . باشند موجود مي ) ترفتاالت .گردند تهيه مي) در برابر مواد شيميايي

.يك نمونه تيشو -6-2 شكل

ها به دو روش بافت نـخ اين پارچه: (Woven Rovings/ fabric) بافته شدههاي پارچهYarn) ( و يا دسته الياف نتابيده(Rovings) مختلف و با وزن هاي تگردند و در باف ي تهيه م

).7-2 شكل(گردند مختلف به بازار عرضه ميهاي تواحد سطح متفاوت و نتيجتا ضخام

پنبة الياف شيشه، . شوند و طبيعي تقسيم مي معدني، آلي دستة سه از نظر منشأ، الياف به اليـاف . باشند بن و آراميد از جمله الياف سنتزي مي كر معدني و الياف أكوهي و بازالت منش

www.AriaBook.ir

AriaBook


33

و ) ماننـد كنـف (، گياهي )مانند موي بز (طبيعي خود داراي سه گروه الياف با منشأ حيواني .باشند مي) مانند آزبست(معدني

.هاي بافته شده انواع مختلف پارچه -7-2 شكل

و آراميـد شيشه، كـربن، : الياف مورد استفاده در صنعت فايبرگالس عبارتند از رينت مهم اليـاف تـرين مهـم خـواص مكـانيكي ). يـافتگي بـاال نظير الياف پلي اتـيلن بـا آرايـش (آلي

. آورده شـده اسـت 1-2 جـدول و تعدادي از مـواد ديگـر جهـت مقايسـه در كننده تقويت مورد استفاده در صنعت كامپوزيت در كننده تقويت الياف ترين مهمكرنش - تنش هاي منحني . نشان داده شده است8-2 شكل

Plain weave roving Plain weave cloth

Twill weave roving Satin weave cloth

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]1[ مواد ديگربرخي و كننده تقويت الياف ترين مهمخواص مكانيكي مقايسه - 1-2 جدول چگالي موادنوع

نسبيمدول يانگ، GPa

استحكام كششي،

GPa

كرنش در %شكست،

قطر ليف، μm

قيمت$/kg

:الياف Eالياف شيشه نوع

55/2

72

0/3 -5/1

2/3 -8/1

16 -10

8/2

S 5/2 87 5/3 0/4 12 11الياف شيشه نوع 10 5/0 0/2- 4/2 380 20/2 كربن بر پايه قير

:PANكربن (HS) باال استحكام

كارآيي باال كرنش باال

(IM) مدول متوسط (HM) مدول باال

8/1 8/1 8/1 9/1 0/2

240 -220240 -220240 -220300 -280350 -330

3/3 -0/3 6/3 -3/3

7/3 2/3 -9/2 6/2 -3/2

4/1 -3/1 5/1 -4/1 7/1 -5/1

0/1 7/0

7 7 7 7 7

110 -28

SiCO10- 15 5/1 0/3 200 5/2 پيوسته whisker 2/3 480 0/7 - 50 -1سيليكون كاربايد

SiTiCO8- 10 4/1 8/2 200 35/2 هت پيوس 6/2 410 4/3 8/0 100 < 550 (Boron)بورون

-Alumina (FP)α α 9/3 380 7/1 4/0 20 -Alumina (Saffil) β 3/3 300 0/2 5/0 3

-Alumina (Safimax SD) γ/θ

3/3 250 0/2 - 1/3

-Alumina (Safimax LD) η

0/2 200 0/2 - 2/3

آراميد مدول باال

مدول متوسط مدول پايين

Staple الياف

47/1 46/1 44/1 4/1

180 128 60

3/17

45/3 65/2 65/2 7/0

90/1 4/2 0/4 0/22

12 12 12 12

66 -48

www.AriaBook.ir

AriaBook


35

ادامه - 1-2 جدول نوع مواد

چگالي

ينسبمدول يانگ، GPa

استحكام GPaكششي،

كرنش در %شكست،

قطر ليف، μm

قيمت$/kg

پارافنيلن بنزوتيازول پلي(PBT)

5/1 250 4/2 5/1 20

10 5/13 9/0 0/5 44/1 66آميد پلي اتيلن پلي

تئوري محلول

Drawn (Tenfor)

- 0/1 1≅

200 > 120 -100

60

- 3 -1 3/1

- - 5

- - -

48

:(Bulk)مواد غير ليفي آهن

آلياژهاي آلومينيم شيشه معدني

8/7 7/2 6/2

210 70 60

1/2 -34/0 62/0 -14/0

-

- - -

- - -

7/0 20 -3

:ها رزين فنليك

اپوكسي استر پلي

4/1 2/1 4/1

7

5/3 -2 3 -2

-

09/0 -05/0 085/0 -04/0

5/0≅ 6 -5/1 5/2 -1

- - -

40 -8 6/2

:گرمانرمها 66 نايلون

اتيلن با چگالي باال پلياتيلن با چگالي پايين پلي

4/1 96/0 91/0

2 3/1 25/0

07/0 - -

60 - -

- - -

www.AriaBook.ir

AriaBook


)ب( )الف(

مورد استفاده در صنعت كننده تقويت الياف ترين مهمكرنش - تنشهاي منحني -8-2 شكل .]2[ كامپوزيت

الياف آلي و الياف شيشه) ب الياف مدول باال) الف

دهـد اليـاف آلـي نشان مـي 8-2 شكل همانطور كه ازدياد طول در نقطـه شكسـت آنهـا بـاال لكن ؛مدول پاييني در مقايسه با الياف شيشه دارند

كـرنش -خطي بودن رفتار تنش . است و از اينرو چقرمگي كامپوزيت را افزايش خواهند داد .هاي مهم آنها است يكي از مشخصه،كرنش در شكستكم الياف مدول باال و ميزان

الياف شيشه -2-1. مپوزيت اسـت ترين ليف مورد استفاده در صنعت كا و پرمصرف ترين رايجالياف شيشه

م كاررفته در تهيه آنها، الياف شيشه بـه انـواع مختلـف تقسـي هبرحسب نوع و تركيب مواد ب -Soda( معمـولي هـاي دهنده الياف شيشه همانند شيشـه ماده اصلي تشكيل. شوند بندي مي

lime glass( سيليكا ،)SiO2 (اكسيدهاي ديگـر ماننـد . استB2O3 و Al2O3 بـراي اصـالح

www.AriaBook.ir

AriaBook


37

و همچنين بهينه كردن فرآيند ساخت نظير پـايين آوردن دمـاي ذوب SiO2ه ساختمان شبك . شوند به آن افزوده مي

اسـت هـا اتـم ساختمان الياف شيشه يك شبكه سه بعدي از سيليكون، اكسيژن و ديگر اليـاف لـذا . انـد در كنار هـم قـرار گرفتـه (Random)كه به صورت غيرمنظم ) 9-2 شكل(

يعنـي در تمـام دارنـد (Isotropic) ساختماني آمورف يعني غير كريستالي و همسان ،شيشهمزايا و معايب اين ليف درمقايسـه بـا ديگـر . هستندخواص مكانيكي يكسان داراي جهات

: استزيرالياف به شرح

معايب مزايا مدول كششي پايين قيمت پايين

ا باالوزن مخصوص نسبت استحكام كششي باال حساسيت به سايش در حين حمل و نقل مقاومت شيميايي باال مقاومت خستگي پايين )حرارتي و الكتريكي(خواص عايقي عالي

شكننده بودن ) و كندي ابزار برشها قالبسايش (سختي باال

www.AriaBook.ir

AriaBook


SiO2شيشه برپايه ي الياف مولكولساختار -9-2 شكل

SiO2بعدي اتفاقي شبكه سه)ج تركيب دو واحد )ب SiO2 واحد اصلي )الف

انواع مختلف الياف شيشه -2-1-1 نشـان داده 2-2 جدول تركيب درصد و خواص مكانيكي انواع مختلف الياف شيشه در

اي كه بيانگر خصوصيت آن از واژه) و غيرهS ,E(هاي معرف هر نوع ليف نشانه. شده است .ليف است اقتباس شده است

A اشاره به Soda-lime glass از واژة دارد وAlkali همان شيشه معمولي گرفته شده و جـايگزين آن شـده E اما امروزه تقريبا اليـاف نـوع ؛ در گذشته متداول بوده است كه است .است

و اليـافي اسـت كـه مقاومـت شـيميايي گرفته شده است Chemical از واژهCحرف .دهد خوبي را از خود نشان مي

الف ب

ج

www.AriaBook.ir

AriaBook


39

تـرين ثابـت گرفتـه شـده اسـت و اليـافي اسـت كـه كـم Dielectric از واژهDحرف هر چه ثابت دي الكتريك يك ماده كمتر باشد آن ماده در برابر امـواج . الكتريك را دارد دي

ز اين الياف در ساخت سـپرهاي محـافظ لذا ا . است (transparent)الكترومغناطيس شفافتر تا ضمن محافظت رادار از عوامل جوي، امواج را بدون افـت از خـود شود رادار استفاده مي

.عبور دهند

.]2[ تركيب درصد و خواص مكانيكي انواع مختلف الياف شيشه-2-2 جدول نوع الياف شيشه

يب درصدترك %شيميايي،

A C D E M S

SiO2 5/72-72 0/65-60 5/74 56-52 7/53 65-3/64 Al2O3 5/1-6/0 6-2 3/0 16-12 - 25-8/24 Fe2O3 - 2/0 - 4/0-05/0 5/0 2/0-0 CaO 0/10-9 16-13 5/0 25-16 9/12 01/0 MgO 5/3-5/2 4-0/3 - 6-0 9 3/10-10 B2O3 - 7-2 0/22 13-0/8 - ،3= Li2O - Na2O 2/14-13 12-5/7 0/1 1-0 - ،3=CeO2 27/0-0 K2O - 2-0 3/1-0 -،2=ZrO2 - TiO2 - - - 4/0-0 8-9/7 - SO3 7/0 1/0 1/0 - - ،8=BeO - F2 - - - 5/0-0 - -

:خواص فيزيكي مكانيكي 48/2-49/2 89/2 54/2-55/2 16/2 49/2 50/2 چگالي

MPa 2414 3103-2758 2414 3500 3500 4600 استحكام كششي، GPa 5/72 70 7/51 76-4/72 110 88-84 مدول كششي،

، C21° ثابت دي الكتريك106 Hz

90/6 30/6-24/6 62/3-56/3 6/6-86/5 - 60/4-53/4

A: Soda lime glass C: Chemical resistance D: Low dielectric constant E: Good electrical Properties M: High modulus fibre S: High strength fibre

www.AriaBook.ir

AriaBook


E از واژه Electrical الكتريكـي خـوبي از عـايق اين الياف خـواص . گرفته شده است از الياف شيشه مورد % 90بيشتر از . باشند ميترين قيمت را دارا دهند و پايين خود نشان مي

.استاستفاده در صنعت كامپوزيت از اين نوع

. گرفته شده است و اليافي هستند كه مدول بااليي دارندModulusه از واژMحرف

S اشاره به High Strength باشـند دارد و ايـن اليـاف بـاالترين اسـتحكام را دارا مـي .الزم بـه . ( اسـت E برابر الياف 4بيشتر، و قيمت آن E از نوع % 20استحكام اين نوع الياف

بعـدها اليـافي بـا . كارهاي نظامي طراحي شـده بودنـد تذكر است كه اين الياف ابتدا جهت بـه . جهت كاربردهاي عمومي به بازار عـر ضـه شـدند S-2خواص استحكامي مشابه با كد

).شود اطالق ميR در اروپا، الياف S-2 و گاهي الياف Sالياف

ه بـه بـازار عرضـ ) ECR) Extra Corrosion Resistantهاي اخير، اليافي با نام در سالاين نوع اليـاف مقاومـت بسـيار . باشند بهبود يافته مي Cشده است كه در واقع همان الياف

.دهند خوبي در برابر اسيدها و بازها از خود نشان مي

ابداع شده اسـت ) high silica( باال SiO2همچنين نوع ديگري از الياف شيشه با درصد وع الياف براي ساخت سپرهاي حرارتـي از اين ن . كه مقاومت حرارتي آنها بسيار زياد است

شـود و جـايگزين مناسـبي بـراي اليـاف پنبـة هاي سوخت جامد استفاده مي و نازل موشك E برابـر اليـاف شيشـة نـوع 10قيمت اين نوع الياف در حـدود . شوند كوهي محسوب مي

.باشد مي

فرآيند ساخت الياف شيشه -2-1-2مـواد . نشان داده شده اسـت 10-2 كلش خالصه در طور بهفرآيند ساخت الياف شيشه

سـپس بـه ، خشك و ميزان الزم تـوزين و با يكديگر مخلوط شــده صورت بهاوليــه ابتدا . يابند است انتقال ميC1370°كوره ذوب كه دماي آن حـدود

www.AriaBook.ir

AriaBook


41

توزين مواد اوليه خام

اختالط خشك

كوره

C ° 1400 -1300 مذاب شيشه در دماي (Blowing)دميدن

m/min 3000 و عبور از صفحات منفذ دار با سرعت (Drawing)كشش

μm 4/25 -5/2 به قطر (filament) ليف شيشه پيوسته (twisting)پيچيدن

Staple Yarn Bonding

(Sizing)آهار زني ) (Surfacing Tissueتيشو

(Strand)رشته الياف

(Roving)دسته الياف نتابيده (Twisting)پيچيدن خرد كردن

(Weaving)بافتن (Yarn)نخ الياف خردشده

بافتن (Bonding) چسب زني

(Woven Rovings / fabrics) پارچه بافته شده(CS M) نمدي پارچه سوزني يا .فرآيند ساخت الياف شيشه و انواع مختلف الياف حاصله -10-2 كلش

www.AriaBook.ir

AriaBook


اسـت C1260° كه دمــاي آن حـدود (bushing)ساز مواد مذاب سپس به ناحيه رشته و و يا مضربي از آن است 204ساز كه تعداد آنها معموال هدايت و از منافذ موجود در رشته

.شوند دارد به بيرون رانده ميmm3 - 75/0هر سوراخ قطري در حدود

شيشه مـذاب را از داخـل (mechanical winder)كننده مكانيكي يك جمعپس از آنكشـد و در نتيجـه يـك ليـف به بيـرون مـي m/min3000ساز با سرعتي حدود منافذ رشته

ـ بسته به ابع ، μm25-5/2پيوسته با قطر نهـايي بين وجـود هاد منفذ و سرعت كشش و دما ب در كنـار هـم قـرار هـا ليـف شـود و سـپس زده مي (size) آهار ،پس از آن به الياف . آيد مي . شوند آورند و سپس بر روي قرقره پيچيده ميوجود به را (strand)گيرند تا يك رشته مي

تفاده از ايـن روند و علت اسـ مي كار بهدر صنعت نساجي ) μm9-5(الياف بسيار نازك قطر الياف در صنعت نساجي، داشتن انعطاف كافي در ليـف در حـين فرآينـدهاي پيچــش

(twisting) و بافتــن (weaving) قطر الياف مورد استفاده در صـنعت كامپوزيـت در . است .باشد ميμm22-9محدوده

كـه نكته قابل توجه درمورد رشته الياف تشكيل شده از اليـاف بـا قطـر كـم آن اسـت كـه (crack) هـا تـرك ناشـي از رشـد (brittle fracture)درصورت ظهور پديـده شكسـت

موجود برسـطح (surface flaws) سطحي هاي نقصي ريز يا ها تركدليل وجود د بهتوان ميشكنند و از شكسـت كامـل رشـته اليـاف جلـوگيري بعمـل ليف باشد، تنها الياف منفرد مي

داراي استحكام شكست بيشتر نسبت به يك ليف (strand)ياف بنابراين يك رشته ال . آيد مي هاي نقصزيرا در يك ليف ضخيم، رشد يك ترك، به خاطر . باشد با قطر كلي مشابه آن مي

).11-2 شكل(گردد سطحي منجر به شكست كامل آن مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


43

.]3[ اثر قطر الياف روي استحكام آن -11-2 شكل

آهارزني الياف -2-1-3ـ ميدر صورت تماس الياف بدون آهار با يكديگر، آنها ساييده شده و اين سايش د توان

. نتيجـه افـت قابـل توجـه در اسـتحكام آنهـا گـردد سطحي و در هاي نقصمنجر به ظهور است اما صـدمات MPa 3450ز استحكام كششي الياف شيشه در مراحل اوليه توليد باالتر ا

سطحي ناشي از سايش الياف با يكديگر و يا سايش الياف با تجهيـزات موجـود در فرآينـد همين دليل هب. دهد كاهش ميMPa 2076 - 1720توليد، مقدار واقعي استحكام را به حدود

ك مـاده آهـار ي. شود زده مي (sizing)قبل از آنكه الياف در كنار هم قرارگيرند به آنها آهار : عبارتند از كهباشد معموال متشكل از چهار جزء مختلف مي

اين عامل پيوند بين رزين و اليـاف را : (coupling agent)يك عامل اتصال دهنده) 1 ماننـد وينيـل تـري اتوكسـي هـا سيالناين مواد تركيبات آلي سيليكوني يا . بخشد بهبود مي

كـه درنظـر ) 3-2 جدول(الني بستگي به رزيني دارد انتخاب نوع عامل سي . باشند سيالن مي توضيح مختصـري پيرامـون ها سيالنباتوجه به اهميت . است اين الياف با آنها استفاده شود

.شود مكانيزم عمل آنها آورده مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


گـروه يـك ´Rباشند كـه در آن ميR´- Si - (OR)3 تركيباتي با ساختار كلي ها سيالن يـا زمينـه جهت پيونـدخوردن بـه ...وينيلي، اپوكسي، متاكريالتي، آميني و : عاملي آلي نظير يك گروه آلكيل قابل هيدروليزشدن جهت پيوند خوردن بـه سـطح مـاده Rرزين است و . نشان داده شده است4-2 جدول مشخصات چند سيالن مختلف در . معدني است

.]4[ و محدوده كاربرد آنهاها سيالنتعدادي از - 3-2 جدول نوع پليمر نوع سيالن

وينيل تري اتوكسي سيالن متوكسي سيالن2 تريس، -وينيل متوكسي سيالن تري پروپيل متاكريلوكسي-گاما

، PVC ،PS ،ABS ،SAN، ها الفين استر غيراشباع، پلي پليPMMA

ي مالمين، ها رزين و پوكسي، فنليا اتوكسي سيالن آمينوپروپيل تري-گاماPA, PUR, PP, PE, PMM A, PC

استر غيراشباع، ي مالمين، پليها رزيناپوكسي، فنليك و گليسيدوكسي پروپيل تري متوكسي سيالن-گاما ,PC, PS, ABS, SAN, PA, PP, PEسولفايد و پلي

PUR, PVC سولفايد و سولفون، پلي فنليك و اپوكسي رزين، پلي گاما مركاپتوپروپيل تري متوكسي سيالن

PVC, PS, EPDM

.]4[ مشخصات چند نمونه سيالن - 4-2 جدول ويژه مساحت ساختار شيميايي نام تجاري/ نام شيميايي سيالن

m2/gكنندگي، خيسγ -Aminopropyltriethoxysilane / AMEO

H2N(CH2)3SiO(C2H5)3353

Vinyltriethoxysilane / VTEO H2C=CHSi(OC2H5)3410 Methacryloxypropyltrimethoxysilane / MEMO

H2C=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3

314

γ -Glycidyloxypropyltrimethoysilane / GLYMO CH2-CH-CH2O(CH2)3Si(OCH3)3

O

330

. خالصه نمودتوان مي را در سه مرحله ها سيالن مكانيزم عمل :ها يالنس مكانيزم عمل -

www.AriaBook.ir

AriaBook


45

:شدن سيالن مطابق واكنش زير هيدروليز) الف

R'Si(OR)3 + 3H2O R' Si

OH

OH

OH 3HORAcid or Basic

Catalyst+

Silanol .كننده سرعت واكنش هيروليز است كنترل)OR (گروه آلكوكسي

واكنش سيالنول با سطح ماده معدني) ب

+ (OH)3SiR'

OH

OH

OH

O

O

O

H

HH

H

Si R'

O

OSilanol

:واكنش تراكمي سيالنولها

R' Si

OH

OH

OH

Silanol

HO Si

R' R' R'

OH OH OH

O OSi Si OH( )n

Polysiloxane محـيط بسـتگي pHكمي به مقدار بسيار زيادي به سرعت هردو واكنش هيدروليز و ترا

و واكنش تراكمي بسيار ) چند دقيقه (دارد اما در شرايط بهينه، واكنش هيدروليز نسبتا سريع .است) چندين ساعت(كند

شده با پليمر واكنش سطح ماده معدني سيالني) ج

www.AriaBook.ir

AriaBook


OH-OH

O - Si - R' + Polymer

OH-OH OH-OH

O - Si - R' Polymer

OH-OH

عامل در ميـزان دهد و انتخاب نوع اين آلي سيلوكسان با رزين واكنش مي عاملي گروه

. رزين مؤثر است چسبندگي به

هاي تقويت شده با اليـاف شيشـه در اثر چند سيالن مختلف روي خواص خمشي ميله ـ MEMOشود كه سيالن مشاهده مي . نشان داده شده است 5-2 جدول مراتـب ه كـارآيي ب

اين ممكن است ناشي از فعال . دهد ن مي الياف شيشه نشا -استر بهتري جهت كامپوزيت پلي .بودن پيوند دوگانه اين سيالن باشد

.]4[ شده با الياف شيشه استر تقويت اثرچند سيالن روي استحكام ميله پلي - 5-2 جدول (MPa)خمشي استحكام نوع سيالن

در آبC100°وري در غوطهh 72از پس در حالت خشك

------ 916 240 VTEO 740 285

GLYMO 990 380 AMEO 920 270 MEMO 1100 720

رفته در تركيبات آهـار مـاده كار به يكي ديگر از مواد :يك پليمر تشكيل دهنده فيلم ) 2كنـد و را بـازي مـي (binder)دهنده اين ماده نقش اتصال . پليمري تشكيل دهنده فيلم است

منظـور غالبـا از بـدين . رود مـي كار به در يك رشته الياف ها ليفاي دركنارهم نگهداشتن بر .شود وينيل استات استفاده مي امولسيونهاي پلي

www.AriaBook.ir

AriaBook


47

با هم ممانعـت بعمـل ها ليف اين ماده از سايش بين :(lubricant)كننده يك روان ) 3 بـا (fatty acid amide)سيد چرب معموال براي اين منظور از يك آميد مانند آميد ا. آورد مي

Cساختار 15 C 17 C

O

NH 2 .شود استفاده مي

و غيـره كـه بـه (antistatic) مانند مواد ضد الكتريسيته سـاكن :مواد افزودني ديگر ) 4 .شوند منظورهاي خاص استفاده مي

عوامل مؤثر بر استحكام الياف شيشه -2-1-4رفتـه در سـاختار كـار بهدهد كه خواص الياف شيشه عالوه بر مواد نشان مي ها بررسي

اي از خالصه نتايج پاره . آنها به عوامل ديگري مانند شرايط محيطي و غيره نيز وابسته است :اند از عبارتها بررسي

استحكام الياف با افزايش سرعت كشش اعمال شده در حين : سرعت اعمال بار -الف rate(رعت به عبارت ديگر اليـاف شيشـه حسـاس بـه سـ .يابد آزمايش كشش، افزايش مي

sensitive (هستند.

ـ . يابد استحكام الياف با افزايش دما كاهش مي : دمــا -ب عنـوان مــثــال افـزايش ه ب . داشته استدنبال بهافت استحكام را % 30 حدود C 100° تا 20دمــا از

.يابد استحكام الياف با افزايش رطوبت كاهش مي: رطوبت-ج

الياف كربن يا گرافيت -2-2شـكل . ي مختلـف بلـوري دارد هـا شكل است و g/cm3 27/2 چگالي با كربن عنصري

بلوري مورد نظر در الياف كربن، سـاختار گرافيتـي آن اسـت كـه در آن عناصـر كـربن بـه شـكل ديگـر و معـروف كـربن، سـاختار . انـد شـش ضـلعي قـرار گرفتـه هاي صورت اليه

ناپـذير ت و انعطـاف سـه بعـدي سـخ هـاي ، شبكه ها اتمكوواالنسي الماس است كه در آن

www.AriaBook.ir

AriaBook


اليافي به مراتـب ) گويند كه در آمريكا به آن الياف گرافيت مي (الياف كربن . دهند تشكيل مي عليرغم حجم . باشند ميμm10 - 6در قطري بين ) μm 200 - 100(تر از موي انسان نازك

هـاي صـورت 12-2 شكلدر . باالي استفاده از آنها، قيمت الياف كربن هنوز نسبتا باال است .شود مختلف الياف كربن مشاهده مي

Woven fabric I Rovings

Preform Woven fabric II

ي مختلف الياف كربنها شكل -12-2 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


49

كربنساختمان الياف -2-2-1 گرافيتي هستند و از نظر شـيميايي هاي كربناز لحاظ ساختماني متشكل از الياف كربن

هاي موازي تشكيل شده است كه در اين ساختمان از اليه . كربن خالص است 9/99%شامل هـا صـفحات به اين اليه . ندا هاي منظم قرار گرفته ي كربن به صورت شش وجهي ها اتمآنها

از تـر بـزرگ باشـد كـه مـي A° 4/3 گفته شده و فواصل اين اليه هـا (basal plane) بنياديهدايت الكتريكـي و ). 13-2 شكل(در هر اليه است ) A° 42/1(ي مجاور ها اتمفاصله بين

. ها اسـت در بين اليه πي ها الكترونها به علت تحرك حرارتي باالي گرافيت در جهت اليه كـه حـالي اند در نيروهاي ضعيف واندروالسي در كنار هم قرار گرفته وسيله بهت اين صفحا

لذا الياف كـربن . ي كربن موجود در هر اليه وجود دارد ها اتمپيوند محكم كوواالنسي بين شـان ن از خـود (Anisotropic)از نظر خواص فيزيكي و مكانيكي رفتـاري ناهمسـان

و در GPa 1000 حـدود جهـت صـفحات بنيـادي ت مدول آنهـا در به همين جه .دهند مي در دهـي صـفحات بنيـادي جهتلذا . باشد مي GPa 35جهت عمود بر اين صفحات حدود

كـم چگاليتوجه به شود كه با جهت محور طولي الياف باعث توليد اليافي با مدول باال مي .گردد ميدر نهايت اليافي با مدول ويژه بسيار باال حاصل ) g/cm32حدود(اين مواد

وجهي ساختار ششb)ها، ساختار متراكم اليهa)ساختار كريستالي گرافيت، -13-2 شكل

.]5[ گرافيت

www.AriaBook.ir

AriaBook


بعدي صــفحات بنيادين در الياف كربن بر پايه يك مدل شماتـيكي از آرايش سه . نشان داده شده است14-2 شكل در آكريلو نيتريل پلي

هاي اتصاالت داخلي اليهb) مدل، a) الياف كربن، (lamellar)اي مدل اليه -14-2 شكل

.]2[ آروماتيك

www.AriaBook.ir

AriaBook


51

طرز تهيه الياف كربن مواد اوليه و -2-2-2خواص مكانيكي محصول بسته به نوع . شوند مي الياف كربن از مواد اوليه مختلفي تهيه

كننـده د بسيار متفـاوت باشـد، زيـرا ايـن عوامـل تعيـين توان ميمواد اوليه و شرايط فرآيند، مواد اوليـه مـورد اسـتفاده در سـاخت اليـاف . باشند مي ها كريستاليافتگي خلوص و جهت

: گردند كربن به دو دسته كلي تقسيم مي

و ) PAN(اكريلونيتريل مانند پلي(textile precursors) مواد اوليه ليفي) 1 رايون

(pitch precursors)مواد اوليه قيري ) 2 نمايي از روش توليد الياف كربن از اين دو منبع نشان داده شده 15-2 شكلدر

.است

.]5[ توليد الياف كربنيها روش -15-2 شكل

250-400°C

هوا

www.AriaBook.ir

AriaBook


PANطرز تهيه الياف كربن از -2-2-3 (polyacrylonitrile, PAN)آكريلونيتريل ترين ماده اوليه از مواد اوليه ليفي، پلي متداول

شامل كشش و اكسيداسـيون PANاولين مرحله در توليد الياف كربن با استفاده از . باشد ميشوند كـه درصد كشيده مي 500 - 1300لياف تحت گرما بين در اين مرحله ابتدا ا . باشد مي

سـپس . شـود ي در جهـت اليـاف مـي مولكـول هـاي يابي بهتر زنجيـره اين امر باعث آرايش بـراي C 280 - 200° هنوز الياف تحت تنش هستند، در مجاورت هوا تا دمـاي كه حاليدر

ي و تشـكيل مولكـول ن ايـن امـر باعـث جابجـايي درو . شـوند چند ساعتي حرارت داده مي در اين مرحله عمل اكسيداسـيون ). 16-2 شكل bقسمت (گردد هاي نردبان مانند مي زنجيره

شـكل cقسـمت (شـوند اكسـيده مـي CH2ي هـا گروهگيرد و تقريبا بيشتر نيز صورت مي

و در C 1200-900° شده، بـا حـرارت دادن در دمـاي در مرحله بعد الياف اكسيده). 2-16 تـنش وارده بـه اليـاف از . شـوند كربـونيزه مـي ) تحت گاز نيتروژن يا آرگون (محيط خنثي

. نمايـد ي بهتر كمك مي مولكولكند و به آرايش آنها جلوگيري مي (shrinkage)شدگي جمعي كـربن ها اتمف عمدتا حاوي ي اكسيژن و نيتروژن، اليا ها اتمدر اين مرحله با حذف بيشتر

. انـد مـوازي قـرار گرفتـه وجهي مستقر در صفحات نسبتا هاي شش خواهند بود كه در حلقه g/cm3 الياف در اين حالت حـدود چگالياند و متخلخل الياف حاصل از اين مرحله عمدتا

.باشند مي كم و استحكام باالبتاالياف حاصل از اين مرحله داراي مدول نس. باشد مي74/1

بر روي اليـاف مرحلـه دوم در (heat treatment)در مرحله سوم عمل اصالح حرارتي گيرد كه نتيجه آن نظم بيشـتر سـاختمان صورت مي C2800-400°محيط خنثي و در دماي

نامنـد بـا كـاهش ميـزان كردن مـي در اين مرحله كه آن را گرافيته . باشد كريستالي الياف مي يابد و اليافي با مـدول بـاال امـا اسـتحكام افزايش مي g/cm32 آنها تا اليچگتخلخل الياف،

حـدود PANراندمان توليد الياف با اسـتفاده از . آيد مي دست بهكششي كمتر از مرحله دوم . باشد مي% 50

www.AriaBook.ir

AriaBook


53

CH

CH2

C

N NC

CH

n

(b)

CHCH2

CN n

(a)

CN

CH

CH CH

CHCH

CN

O O

CH

CH2 CH2

CH CH

C C

N

N

C C

CH CH

CH2CH2 Oxidation (+O2)

and loss ofWater (-H2O)

(c)

CH

CHCH

O

CH

CN

CHCH CH

CHCH

CN

O O

CH

CN

CN

C

C C

C C

C

C

C

C

C

Carbonizationwith loss of volatiles

(-2H2O, -2HCN)

.ميايي در مراحل مختلف تهيه الياف كربنتغييرات ساختار شي -16-2 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


). 17-2 شكل(يابد با افزايش دماي گرافيته كردن، مقدار مدول الياف حاصل افزايش مي خـواص را تـوان مي نشان داده است كه با انتخاب شرايط مناسب اصالح حرارتي ها بررسي

مختلفـي از اليـاف كـربن در بـازار هاي حاضر گونه درحال. به ميزان قابل توجهي تغيير داد الياف بـا اسـتحكام ) Type IIيا HM (الياف با مدول باال : عمده شاملطور بهوجود دارد كه

.باشد مي(IM = Intermediate Modulus)و الياف با مدول متوسط ) Type Iيا HS (باال

.شوند عمل آوري ميC1500° در دماي HS و الياف C2500° در دماي HMالياف

آوري حرارتي تغييرات مدول و استحكام كششي الياف كربن برحسب دماي عمل -17-2 شكل

]6[.

طرز تهيه الياف كربن از قير -2-2-4 بـراي PANي نسـبت بـه تـر ارزان ماده اوليه ،قير حاصل از مواد نفتي و يا زغال سنگ

ي مولكـول آروماتيك با جرم هاي كربن حاوي هيدرو اين ماده عموما . الياف كربن است توليددر فرآيند توليد الياف از قيـر در . باشد نسبتا باال است و لذا داراي درصد بااليي از كربن مي

دهند كه باعث پليمريزاسـيون مـاده و تشـكيل حرارت مي C350° تا دماي را آنمرحله اول

www.AriaBook.ir

AriaBook


55

در هـا مولكـول ساختار . گردد مي 1000ي حدود مولكولماننـد با جرم صفحه ساختار نوار يا معروف (mesophase) مايع منظم كه به مزوفاز -اين مرحله به نحوي است كه يك كريستال

ي يك صفحه ها سوراخپليمــر حاصـل از ايـن مرحــله از داخــل . گردد است، تشكيل مي ي موجود در مذاب در حيـن عبور از اين ها مولكول .شود عبور داده مي (spinneret) مشبكجهت حفظ اين آرايش، اليـاف سـرد . كنند ، در جهت طولي الياف آرايش پيدا مي ها سوراخــي ـــي م ــا محــدوده دمايــ ــه اكسيداســيون ت در C400 - 250°شــوند و ســپس در مرحل

در . گـردد مـي اي شـدن اليـاف شوند كه اين امر باعث شبكه مــجاورت اكسيژن اكسيده مي شوند كه اليـاف كـربن كربونيزه مي C2000°مرحــله بــعد الياف حاصل، در دمايي حدود

ختمان اليـاف در طـول ا درك بهتر از تغييـر يا بهبــود سـ براي. آيد مي دست بهبا مدول كم (Morkovic) شـدن، مـدل شـماتيكي توســـط موركوويـك اصـالح حرارتي يا كربـونيزه

. نشان داده شده است18-2 شكلدر پيشنهاد شده كه

.]k 2000 ]1 و 1100شدن در دماي بين مدل ساختاري كربونيزه -18-2 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


C2900°در دمـايي حـدود ) PANمشـابه حالـت (كردن اليـاف مرحله بــعد، گرافيته ي در الياف حاصل از ايـن مرحلـه، آرايـش نسـبتا كـاملي در جهـت دنياصــفحات ب . است

جـدول ( آيـد مـي دست به و مدول باال چگاليرو اليافي با كنند و از اين طولي الياف پيدا مي . است% 80راندمان توليد الياف كربن بر پايه قير حدود ). 2-1

ريزساختار الياف كربن -2-2-5ي در جهت طولي الياف، د، آرايش صفحات بنيا (microstructure) ريزساختاري نظر زا

،(flaws)ي ريـز ها ترك ساختار طولي و شعاعي و كه حالي در ،كند مدول الياف را تعيين مي ي در سـطح ليـف بـر خاصـيت دآرايش صـفحات بنيـا . تعيين كننده استحكام الياف هستند

. نيز مؤثر استزمينهده در اليه مرزي با ترشوندگي و استحكام پيوندهاي ايجاد ش

ي نسبت به جهت طولي الياف را معمـوال بـا دگيري آرايش ترجيهي صفحات بنيا اندازههمانگونـه كـه ذكـر . آورددست به توان مي X (X-ray diffraction)استفاده از پراش اشعه

و بـا افـزايش دمـاي اي دارد شد اصالح حرارتي الياف بر آرايش اين صفحات تـأثير ويـژه . شود يافتگي ترجيهي كاسته مي آرايشآوري حرارتي از ميزان اين عمل

آرايش يـافتن ايـن ولي رفتاري مشابه الياف بر پايه قير دارند PANالياف كربن بر پايه GPa400پذيرد و لذا مدول بيشـتر از تر صورت مي الياف نسبت به الياف بر پايه قير مشكل

نيز حاصـل GPa 830 در الياف بر پايه قير مدول تا كه حاليآيد، در مي ستد بهبه دشواري نشـان داده TEM (Transmission Electron Microscopy) كمـك بهمطالعات . شده است

باشد كه هركدام خورده مي هاي درهم تاب نوار يا روبان شبيهاست كه ساختمان الياف كربن .ند و در جهت محور ليف قرار دارندا شده اليه تشكيل 30 تا 16 احدود

www.AriaBook.ir

AriaBook


57

.]PAN ]7ساختار نواري شكل الياف كربن برپايه -19-2 شكل

خاص بستگي به نوع مـاده اوليـه و طور به الياف (Radial structure)ساختمان شعاعي ي در جهـت شـعاعي، دهـاي بنيـا گفت كه اليـه انتو مي كلي طور بهاما . شرايط فرآيند دارد شـكل هاي فراوان دارند كـه ايـن ويژگـي در هاي پياز اما با پيچ و خم آرايشي شبيه به اليه

اند كـه اتفاقي آرايش يافته صورت بهها در جهت شعاعي روبان. نشان داده شده است 2-19 شـكل (باشـد هـاي پيـاز مـي تر به اليـه تر و شبيه الياف منظماين آرايش در نزديكي ديواره

2-20.(

ي گرافيت در الياف كربندبعدي آرايش صفحات بنيا بيان شماتيك ساختار سه -20-2 شكل

]6[.

A200

جهت طولي

www.AriaBook.ir

AriaBook


خواص الياف كربن -2-2-6 كـه باشد يكي از خصوصيات غير معمول الياف كربن مي ،يضريب انبساط حرارتي منف

اين انقباض در اليـاف را كـه ناشـي از خمـش . شود منفي بودن آن با ازدياد مدول بيشتر مي موادي با ضـريب زمينهد در تركيب با ضريب انبساط حرارتي مثبت توان ميدانند، ميها اليه

را ) چنـد صـد درجـه سـانتيگراد (از دما انبساط حرارتي نزديك به صفر در محدوده زيادي .فراهم آورد

الياف كربن برابر و يا بيشتر از مـس و (thermal conductivity)ضريب هدايت گرمايييي كه با الياف كـربن ها محيطلذا در . باشد مس مي 50/1ضريب هدايت الكتريكي آنها حدود

مناسب داشـته باشـند زيـرا شود بايستي دقت نمود كه موتورهاي الكتريكي پوشش كار مي د باعـث ايجـاد اتصـال كوتـاه در توان مي) مثال در اثر ماشينكاري و غيره ( ذرات معلق كربن

. ابزار آالت برقي شود

آيـد، مـي وجـود بـه هاي پياز كه در سطح الياف كربن با مدول بـاال آرايش شبيه به اليه با آرايش خـوب كـه ديات بنيا صفح. گردد مي زمينهباعث ايجاد پيوند ضعيف بين الياف و

باشند، قابليت ترشوندگي كمي دارند زيرا هرچه مدول باالتر مشخصه الياف با مدول باال مي شوند و در نتيجه از درگير شـدن مكـانيكي اليـاف بـا تر مي رود، سطح ليف يا نوارها صاف

طحي باعـث هـاي سـ نشان داده است كه آرايش بـاالي اليـه ها بررسي. شود كاسته مي زمينههـا تـأثير متقابـل يـا همچنـين بـا آرايـش بهتـر اليـه . گـردد كاهش استحكام برشي نيز مـي

فشاري حتي كم، امكان ظهور نيروهاي در بنابراينيابد و خوردن بين روبانها كاهش مي گره. كنـد رود و لذا استحكام فشاري الياف افت مي باال مي (microbuckling)كمانش الياف ريز

.ميزان آرايش باال استيده يكي از معايب الياف كربن و ديگر الياف آلي با اين پد

شوند و خيس كردن آنها با رزيـن نيـز مشـكل تر نمي ،بن توسط فلزات مذاب الياف كر ي شـيميايي فعـال در سـطح و يـا هـا گـروه ي اصالح سطحي شامل ازديـاد ها روش. است

.شوند مياستفادهبود اتصال رزين به الياف يي هستند كه براي بهها راهزبركردن سطح الياف

www.AriaBook.ir

AriaBook


59

، (COOH-)الي مانند كربوكسيليك اسـيد ي فع ها گروهدر اصالح شيميايي سطح الياف، نشانند و از طريـق واكـنش و غيره را بر روي سطح مي (C=O-)، كتونها (OH-)هيدروكسيل

اي هيدروژني، ميـزان و يا تشكيل پيوندهاي قوي مانند پيونده ها گروهشيميايي رزين با اين .دهند اتصال رزين به الياف را افزايش مي

، بازهـا و اسـيدهاي ضـعيف، در دمـاي هـا حـالل الياف كربن تحت تاثير رطوبت هوا، امكـان ظهـور اكسيداسـيون C450 - 350°اما در دماهاي باال ماننـد . گيرند محيط قرار نمي

.آفرين باشد د مشكلتوان مي

داشـته GPa 300 مدول كمتر ازكه صورتي ، درPANالياف كربن تجاري تهيه شده از ، اسـتفاده ها كامپوزيتتوجه به شكننده بودن با. باشند، باالترين كرنش در شكست را دارند

لـذا در كاربردهـاي حسـاس، . از الياف با كرنش در شكست زياد، بسيار حايز اهميت است كـرنش در شكسـت دارنـد % 2 كـه حـدود PANف كربن بر پايـه شود كه از اليا توصيه مي

در بنـابراين ؛ مدول بسيار باالي آنها است ،مزيت عمده الياف كربن بر پايه قير . استفاده شود خواص چند نمونـة 6-2 جدول در .شوند كاربردهايي كه به مدول باال نياز است استفاده مي

. كربن نشان داده شده استتجاري از الياف

:مزاياي الياف كربن

نسبت بسيار زياد استحكام به وزن نسبت باالي مدول كششي به وزن

مناسب كاربرد در هواپيما، خودرو، كاالهاي ورزشـي و آالت (استحكام باالي خستگي )موسيقي

)گيري ي اندازهها دستگاهمناسب استفاده در (ضريب انبساط حرارتي بسيار پايين كاربردهاي زيست سازگار، صنايع شـيميايي و خطـوط (مقاومت باال در برابر خوردگي

)لوله

www.AriaBook.ir

AriaBook


:معايب الياف كربن كرنش كم در شكست-3 شكننده بودن-1 قيمت باال-4 هادي الكتريكي-2

.يخواص چند نمونه الياف كربن تجار - 6-2 جدول چگالي نوع ليف

/cm3g مدول يانگ،

GPa استحكام كششي،

MPa كرنش در شكست،

% 25/1 500 40 60/1 رايون استاندارد

- - HM 82/1 517رايون PAN, HS

Type I 80/1 230 4500 0/2

PAN, IM 76/1 290 3100 1/1 PAN, HM

Type II 86/1 380 2700 7/0

P-25W 90/1 160 1400 9/0قير، P-75S 00/2 520 2100 4/0قير، P-120S 18/2 827 2200 3/0قير،

الياف آراميد -2-3 كــه بــه پلــي آميـــدهاي حلقــــــوي يــا آراميـــــــــد عبــارتي كلــي اســت

آميـدهاي آليفاتيـك شود تا از پلي اطالق مي(Aromatic Polyamides) آرومـاتيــــــــكحلقوي از مقاومت شيميايي بيشتر، پايداري حرارتـي آميدهاي پلي. يا خطي تميز داده شوند آمـيدهاي خــطي برخـوردار و نقطه ذوب باالتري نسبت به پلي اي بهتر، دماي انتقال شيشه

بـه شـكل (-CO-) و كربونيـل (NH-)ي آمــيد هـا گـروه اين پليمرهــا حـاوي . باشـند مي :باشند مي) AABB يا AB(واحدهاي تكرارشونده زير

- NH - Ar - CO - - NH - Ar - NH - CO – Ar' - CO -

www.AriaBook.ir

AriaBook


61

واحــدهاي . باشــندمختلفــي واحــدهاي آروماتيــك يكســان و 'Ar و Arممكــن اســت كـه ويـا (Naphthalene) و نفتـالن (Phenylene)هـاي فنـيلن آروماتيك معمـوال شـامل حلقـه

سـاختار جهـت تكـرار زيـاد ه در الياف آراميدي ب . باشند مي (Heterocyclic)هتروسيكليك گـروه آميـدي نيـز . باشـد مانند مي و ميله (stiff) سفت ،حلقوي با آرايش پارا، زنجيره پليمر

مثل يـك پيونـد دوگانـه عمـل C-Nدهد زيرا پيوند اجازه چرخش زنجيره را نمي راحتي بهبيشتر آراميدها . براي چرخش آن نياز است ) kCal/mole 22حدود (كند و انرژي بااليي مي

:تارهايحاوي ساخ

NH NH

و

CO CO

طـور بهبعضي ديگر از ساختارهاي شيميايي كه . با آرايش پارا در زنجير اصلي خود هستند

اين ساختارها بـدان . اند آورده شده21-2 شكلجزئي در ساختار آنها مشاهده شده است در يك ليف آراميـدي تـأثير بگذارنـد ند در سختي زنجير، حالليت و خواص توان ميجهت كه

. دارنداهميت

پليمرهاي آراميدي بـا خصوصـياتي چـون نقطـه ذوب بـاال، پايـداري حرارتـي عـالي، . انـد هاي آلي شـناخته شـده مقاومت در برابر شعله، غير قابل حل بودن در بسياري از حالل

چگاليشده تخالف و انواع اس 46/1 تا g/cm3 43/1 بين چگاليانواع استخالف نشده آنها . دارند4/1 تا g/cm3 2/1 كمتري در حدود

الياف آراميدي كه به صورت تجاري در دسترس هستند كوالر ترين مهمدر حال حاضر (Kevlar) ــت ــون (DuPont) از شــركت دوپون ــا، وارل ــزو (Warlon) آمريك از شــركت آك

(Akzo) هلند و تكنورا (Technora) از شركت تيجين (Teijin) و آرمـوس از روسـيه ژاپن .باشد ترين آنها كوالر مي هستند كه معروف

www.AriaBook.ir

AriaBook


x

m-phenylene

2,6-naphthalene

Substituted p-phenylene (x = CH3, Cl)

x = O, CO, S, SO, NH, C(CH3)2, C2H4; y = CH3, Cl, OCH3, CN

xy

.بعضي از ساختارهاي شيميايي مشاهده شده در آراميدها -21-2 شكل

فرآيند ساخت -2-3-1ــي ــنش تراكم ــل واك ــوالر حاص ــارافنيلنك ــين ديپ ــد (PPD)آم ــل كلراي وترفتالوي

(Terephthaloyl chloride, TCL) دريك حالل دي آلكيـل آميـد (Dialkyl amide) نظيـر :باشد متيل استاميد، مي هگزامتيل فسفرآميد و دي

+H2N NH2 Cl C

O

C

O

Cl

n

(CO

H

C

O

NH N)

Para phenylene Terephthaloyl Poly para phenyleneterephthalamide diamine chloride (PPTA)

ـ كـ شـود در نظر گرفتـه مـي 20 000 حدود PPTAي مولكولمعموال جرم معنـاي ه ه ب PPTAپليمـر . باشد مي nm 108 و طول زنجير حدود 84اي با درجه پليمريزاسيون زنجيره

آوري شسـته و خشـك رسـوب داده شـده و بعـد از جمـع ،حاصل از واكنش فوق در آب

www.AriaBook.ir

AriaBook


63

هـاي قـوي ماننـد اسـيد لول است اما در اسـيد ها غير مح اين پليمر در بيشتر حالل . شود مي liquid) جزء پليمرهاي بلور مايع PPTAالياف آراميد و از جمله . شود سولفوريك حل مي

crystal) ي سـخت و هـا مولكـول باشد اين پليمرها در باالي غلظت خاصـي در حـالل، ميدهند كه ستالي را مي گيرند و تشكيل نواحي منظم كري اي شكل آنها در كنار هم قرار مي ميله .اند اتفاقي نسبت به يكديگر در حالل قرار گرفتهطور به

ــول ــاف كــوالر، محل ــد ســاخت الي از داخــل يــك صــفحه مشــبك PPTAدر فرآين(Spinneret)بعد از عبور از يك محدوده هوا ،شده عبور داده (air gap) داخل حمـام آب ،

يابند و بعد از خروج از ت كشش آرايش مي در اين فرآيند نواحي كريستالي در جه . شود ميــا آب و بعضــي از فرآينــدهاي ديگــر ماننــد مراحــل شستشــو و خشــك كــردن، اليــافي ب

تحـت ندتوان ميالياف حاصل از اين مرحله . آيد مي دست بهي بسيار آرايش يافته ها مولكولتالي آنها باال هاي باال اصالح حرارتي شوند تا درجه كريس هاي حرارتي متفاوت و تنش رژيم

در .آيـد ميدست بهرود و بسته به شرايط اين اصالح حرارتي، انواع مختلفي از الياف كوالر . نحوة آرايش يابي زنجيرهاي پليمر به هنگام ريسندگي نشان داده شده است22-2 شكل

.]2[ نحوه آرايش زنجيرهاي پليمر در طي فرآيند ريسندگي -22-2 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


ريزساختار الياف آراميد -2-3-2 آن در صـفحاتي يها مولكول دارند زيرا (anisotropic) خواصي ناهمسان PPTAالياف

در جهـت اليـاف پيونـدهاي كوواالنسـي و در هـا مولكوليكه طور بهاند مسطح آرايش يافته مطالعات نشـان ). 23-2 شكل(تر هيدروژني دارند ضعيفجهت عمود برجهت الياف پيوند

داده است كه اين صفحات مسطح به نوبه خود با قرارگرفتن در كنارهم و بـه صـورت كـم ).24-2 شكل( آورند ميوجود بهبعدي الياف كوالر را ساختار سه(pleated)خورده چين

پيوندهاي كواالنسي در زنجير -23-2 شكل .]6[ و پيوند هيدروژني بين زنجيرها49كوالر

بعدي يافته سه ساختار آرايش -24-2 شكل .]6[ 49كوالر

د و در ن نيز دار (fibrillar) الياف آراميد ساختاري فيبريالر نشان داده است كه ها بررسي در (Panar)پانـار ). 25-2 شـكل (شـوند مـي (fibrillate) رشـته رشـته راحتي بهاثر سايش

و طول تا چند سانتيمتر ذكر nm600مطالعات خود ابعاد نواحي فيبريالر را با عرض حدود هـا فيبريـل از انتهـاي (tensile failure)قاد برآن است كه شكسـت كششـي اعت. كرده است

.يابد ادامه ميها فيبريل بين (shear failure)شروع و از طريق شكست برشي

www.AriaBook.ir

AriaBook


65

.]6[ شيشه) و ب) رشته رشته شدن( كوالر) الف؛سطح مقطع شكست الياف -25-2 شكل

خواص الياف آراميد -2-3-3 :ند از خواص الياف آراميدي عبارتترين مهم

. نسبت استحكام و مدول به وزن بسيار عالي- . مقاومت ضربه عالي- . بسيار برجسته(Creep rupture) مقاومت در مقابل شكست ناشي از خزش - . مقاومت خستگي خوب- .(notch) عدم حساسيت به شكاف يا ترك - .ها كننده ومت باال در مقابل حاللهاي آلي، مواد سوختي و نرم مقا- . مقاومت خوب در مقابل اسيدها و بازها- . خواص خوب اتالف انرژي ارتعاشي- .الكتريك عالي نسبت به شيشه خواص دي- .كني با نشر دود كم خواص خود خاموش- .C180° امكان استفاده مداوم تا دماي حدود -

ب الف

www.AriaBook.ir

AriaBook


يـاف آراميـد و از جملـه اسـتحكام و مـدول كششـي آنهـا تـابعي از آرايـش خواص ال . باشد ي، كريستالينيتي و غيره مي مولكول، پيوندهاي هيدروژني بين مولكولي، سختي مولكول

از كـوالر بـراي . برابر استحكام كششي الياف شيشه است 5/1استحكام كششي الياف كوالر ). 26-2 شكل(شود هاي ضد گلوله استفاده مي ساخت جليقه

. ضد گلوله تهيه شده از الياف آراميديهاي جليقه -26-2 شكل

و كوالر 29ي تجارتي كوالر ها نامتحت توسط شركت دوپونت دو نوع از الياف آراميد اما ازديـاد طـولي دو 49 تقريبا مدولي نصف كوالر 29كوالر . اند ار عرضه گرديده به باز 49

برابر آن دارد و براي كاربردهايي مناسب است كه مقاومت ضربه بسـيار بـااليي مـورد نيـاز در ساخت قطعات هواپيما، به عنوان مثال قطعـات سـقف و 49ي كوالر ها كامپوزيت. باشد

همچنـين در هـا كامپوزيـت ايـن . گيرنـد مورد استفاده قرار مي ديگر قطعات داخلي هواپيما . گيرنـد هاي گلف و راكت تنيس مـورد اسـتفاده قـرار مـي ساخت وسايل ورزشي نظير ميله

خـواص . هـاي بـا اسـتحكام بـاال اسـت ها و كابـل در ساخت طناب 49كاربرد ديگر كوالر اليـاف آراميـد در شـرايط پختـي . نشان داده شده اسـت 7-2 جدول الياف در اينمكانيكي

طور كامل در دماي بـاالي گيرند امـا، به تحت تاثير قرار نمي C180° تا دماي حدود ها رزين°C400شوند اكسيده مي.

www.AriaBook.ir

AriaBook


67

بيشترين اسـتفاده ، مدول بااليش دليل به 49از بين انواع مختلف الياف آراميد نوع كوالر شـود كـه چقرمگـي يي مصرف مـي ها كامپوزيت در 29كوالر . زيت دارد را در صنايع كامپو

هـا و يـا نقـش متوقـف كننـده پرتابـه (damage tolerance) زياد، محـدودة مجـاز عيـوب (ballistic stopping)حايز اهميت باشد .

.خواص الياف آراميد - 7-2 جدول 49كوالر 29كوالر خواص

45/1 44/1 وزن مخصوص GPa 76/2 94/2استحكام كششي،

GPa 58 130مدول كششي، 6/2 0/4 %ازديادطول تا پارگي،

μm 1/12 9/11قطر الياف،

الياف كوالر يك كاهش نسبتا خطي از مدول و استحكام را در مقابل دما از خود نشـان همچنين مشاهده شده . شود حفظ مي C180°ماي خواص فوق تا د % 80دهند و بيشتر از مي

است كه بعد از نگهداري الياف براي مدت طوالني در دماهاي باال، استحكام اوليـه خـود را تنهـا C200° ساعت نگهداشتن الياف در دمـاي 81 مثال بعد از عنوان به. دهند از دست نمي

ن داده اسـت كـه در دمـاي تحقيقات نشـا . دهند را از دست مي از استحكام اوليه خود % 20ـ مـي % 5محيط تأثير رطوبت برخواص كمتر از رسـد رطوبـت باعـث نظـر مـي ه باشـد و ب

.شود زير ميصورت به آراميدها )هرچند بسيار آرام(هيدروليز

H2OCONH + H2NC

O

OH+

نيـروي دهند، اما تحت اگرچه الياف آراميد در كشش رفتاري االستيك از خود نشان مي

27-2 شـكل همانگونـه كـه . دهند را بروز مي(ductile) هچقرمفشاري رفتاري غير خطي و

www.AriaBook.ir

AriaBook


اين . شود مشاهده مي(yield)يك پديده تسليم % 5/0 تا 3/0دهد در كرنش فشاري نشان مي پديده مربوط به تغيير مورفولوژي و پيدايش يك نقص ساختماني معروف به ناحيه گره يـا

. ي آراميـد اسـت هـا مولكـول (buckling)ه ناشـي از كمـانش است كـ (kink band)پيچش، اسـتفاده نيـاز اسـت جهت الياف آراميد در كاربردهايي كه كـرنش فشـاري بـااليي مينه به .شوند مين

-20

-10

0

10

20

-3 -2 -1 0 1 2 3

Strain, %

Stress, g/denier

. كششي و فشاريهاي تكرنش الياف آراميد در حال- رفتار تنش -27-2 شكل

ضـخامت آن بـه ميزان تخريـب دارد و وراي بنفش بر الياف آراميدي اثر تخريبي نور ما دارنـد و تخريـب (self-screening)حـافظ م الياف آراميد نقش خود اما. بستگي دارد الياف هاي كـامپوزيتي اين مشكل در سازه . شود ميهاي زيرين از تخريب اليه مانع هاي رويي اليه

همچنين بـا . كند تاحدودي نقش محافظ را براي الياف ايفا مي هزمين زيرا دارد؛كمتر اهميت .يابد به رزين مشكل فوق بيشتر كاهش ميUVافزودن مواد جاذب

دارنـد و اليـاف آراميـدي هاي آلي تأثير كمي بـر از نظر مقاومت شيميايي، بيشتر حالل ا در دماي بـاال و بازهاما اسيدهاي قوي و . آن تأثير ندارند ها بر هاي آبي نمك بيشتر محلول

.گذارند اثر مي الياف آراميدي زياد بر هاي تظيا در غل

www.AriaBook.ir

AriaBook


69

هـا كامپوزيت و مشابه ديگر الياف مورد استفاده در ارندالياف آراميدي رنگ زرد ماتي د ، پارچه، الياف كوتاه و غيره (roving)، دسته الياف نتابيده (yarn)به اشكال مختلف مانند نخ

). 28-2 شكل(شوند به بازار عرضه مي

Tape Fabric Roving Short fibre

اشكال مختلف الياف آراميدي -28-2 شكل

الزم به تذكر است كه برش الياف آراميد با وسـايل بـرش معمـولي بـه سـختي انجـام ي آنهـا و ها كامپوزيتهمچنين جهت برش . است وسايل برش مخصوص نياز شود و به مي

.، نيازمند استفاده از ابزار مخصوص استكاري نيز عمليات پرداخت

الياف طبيعي -2-4 جايگاه خود اكنونالياف طبيعي كه زماني روياي اصلي طرفداران محيط زيست بودند،

امـروزه اسـتفاده از . مطرح هستند ها پوزيتكام به عنوان گزينه مهمي در توليد ،را پيدا كرده هـا و عوامـل بـردن سـازگاركننده كـار بـه هاي مناسب فرآيند، آمـاده سـازي اليـاف و روشيي با خواص بهينه براي كاربردهـاي خـاص ها كامپوزيتدهنده مناسب منجر به تهيه اتصال

.شود مي

لياف طبيعي و مصارف آنهـا، ي ا ها كامپوزيتاي در اقتصادي كردن اخيرا عالقه فزاينده گزارش شده است كه استفاده از . بخصوص براي قطعات داخلي خودرو وجود داشته است

درصد كـاهش در 25 و 20 درصد كاهش در وزن، به ترتيب 30 عالوه بر ها كامپوزيتاين . شود دما و زمان سيكل فرآيند را موجب مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي تقويت شـده بـا ها كامپوزيت مورد براساس اطالعاتي كه شركت آمريكايي كالين در 150رود بـازار ايـن مـواد در آمريكـاي شـمالي از الياف طبيعي ارايه كرده است، انتظار مي

اين رقم برابر بـا . افزايش يابد 2005 ميليارد دالر در سال 4/1 به 2000ميليون دالر در سال . درصد رشد ساالنه است54

ي اليـاف شيشـه بازيافـت هـا كامپوزيـت تـر از دهي الياف طبيعي بسيار سا ها كامپوزيتاي بازيافت شده سوزانده شـود، اليـاف گيـاهي باقيمانـدة نـاچيزي شوند، حتي اگر ماده مي

اكسيد كربن آزاد شده نسبت بـه آنچـه گيـاه در هنگـام رشـد گذارد و مقدار دي برجاي مي اهميـت حـائز ر اروپـا به ويژه د مواد پذيري له بازيافت أمس. مصرف كرده است، كمتر است

ي قطعـات خـودرو و تـا وزن %85، 2006 سال ؛ چرا كه در آنجا مقرر شده است كه تا استميزان استفاده از الياف طبيعـي در صـنعت بنابراين . آن قابل بازيافت باشد % 95، 2015سال

.كامپوزيت در اروپا بيشتر از آمريكاي شمالي است

لياف طبيعي مورد مصرف در صنعت كامپوزيت، بازار كشورهاي آمريكاي شمالي براي ا اين مقدار مربوط به الياف چـوب و باقيمانـده %75 كه شود ميليون تن تخمين زده مي 400

.باشد مي hemp و sisal،flaxمربوط به الياف بلند مانند كنف،

تقاضا براي الياف بلند نيز رو به افزايش است ولي كاربرد آنها بيشتر محدود بـه صـنايع پـروپيلن تهيـه شـده بـه روش ي پلي ها كامپوزيتمعموال قطعات فوق . خودروسازي است

اولين عامل گسترش كاربرد الياف طبيعـي در . الياف دارند % 5باشند كه قالبگيري فشاري مي قيمـت 3/1چون قيمت الياف طبيعي در حال حاضـر . صنايع خودرو مسايل اقتصادي است

:از ساير داليل عبارتند. شدبا الياف شيشه و يا كمتر مي

)وزن اين الياف نصف وزن الياف شيشه است(كاهش وزن )شوند ي الياف طبيعي به سهولت بازيابي ميها كامپوزيت(افت يباز

)ندا اين مواد براي تهية محصوالت طبيعي مناسب(جنبش سبز

www.AriaBook.ir

AriaBook


71

امـا باشـند مـي PP و PVC, PEاگرچه عمدة پليمرهاي مورد استفاده در اين صـنعت .شوند استايرن و ساير پليمرها نيز استفاده مي استر، پلي ي فنوليك، پليها رزين

اساس منبع توليدشان به سـه دسـته گيـاهي، حيـواني و معـدني تقسـيم الياف طبيعي بر شوند كه از اين ميـان اليـاف بـا منشـأ گيـاهي داراي بـاالترين اهميـت در توليـد مـواد مي

لياف سلولزي با منشأ حيـواني نيـز بـه دليـل مـدول و نسـبت هرچند ا . باشند كامپوزيت مي عنـوان بـه ي پليمـري، در تهيـه مـواد كامپوزيـت هـا زمينـه ابعادي باال و سازگاري خوب با

.اند اهميت پيدا كردهكننده تقويت

الياف گياهي -2-4-1 نـوع يـا گونـه گيـاهي وجـود دارد كـه 1000شود كه حـداقل حـدود تخمين زده مي هرچند از اين ميزان تنهـا تعـداد كمـي در حـال . برده شوند كار بهوليد الياف ند در ت توان مي

تـرين مهـم مشخصـات برخـي از 8-2 جدول . شوند حاضر به منظور توليد الياف كاشته مي .دهد الياف از لحاظ تجاري و ميزان توليد جهاني آنها را نشان مي

كـه ) غيـره الياف شيشه، آراميـد، كـربن و (ها كامپوزيتيه برخالف الياف معمول در ته قابل توجهي متغير طور بهباشند، خصوصيات الياف گياهي داراي محدوده خواص معيني مي

الياف گياهي . باشد و بستگي به نوع الياف، كيفيت، منبع توليد آنها و نحوه تهيه آنها دارد مي. شوند ي مختلف تقسيم مي ها گروهآيند، به مي دست بهبا توجه به اينكه از كدام قسمت گياه

: عبارتند ازها گروهبرخي از اين

پنبـه، كـاپوك، : ماننـد ) seed hairs(د نـ آي مـي دسـت بهاليافي كه از دانه يا ميوه گياهان .)coir( و نارگيل milkweed)(شيرگياه

. تان، همپ، كنفمانند ك) bast fibres(آيند ميدست بهاليافي كه از ساقه گياهان . مانند سيسال، موز، آناناس) leaf fibres (آيند ميدست بهاليافي كه از برگ گياهان

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]8[ توليد ساالنة چند نوع ليف طبيعي و تركيب شيميايي آنها - 8-2 جدول

نوع ليفحجم توليد ساالنه

)103 Tones( پكتين ليگنين مي سلولزه سلولز

‹18,450 92 6 - 1 (cotton)پنبه jute)( 2,850 72 13 13كنف 830 81 14 3 4 (flax)كتان

378 73 13 11 2 (sisal)سيسال 214 74 18 4 1 (hemp)همپ

650 43 1‹ 45 4 (coir)نارگيل ليف

170 76 15 1 2 (ramie)رامي

40 28 17 8 - (straw)كاه

ز اين ميان الياف تهيه شده از ساقه و برگ الياف سختي هستند و بيشـترين مصـرف را ا مشخصـه اليـاف تـرين مهـم ن از جملـه شـد درجه پليمر . باشند دارا مي در ميان ساير الياف

ن شـد پليمـر ي سلولز الياف ساقه معموال داراي باالترين درجه ها مولكولباشد و گياهي مي ن داده برخي از اين الياف نشا29-2 شكلدر . باشند مي) 10000قريبا ت(در ميان ديگر الياف

.اند شده

اي از اليـاف بلنـد بـه دور هسـته ة از دسـت )باست( يهاي گياه ساقهالياف تهيه شده از كيل درصد ساقه را باست تشـ 40 تا 10بسته به نوع گياه . اند تر تشكيل شده هاي كوتاه رشته 5هـاي متفـاوتي دارد و در محـدودة طول اين الياف نيز بسته به گونة گيـاه انـدازه . دهد مي

هـاي دسـته . گيـرد سانتيمتر براي شاهدانه و كتان قرار مي 5متر براي كنف و تا بيش از ميلي . سانتيمتر طول دارد2/15به طور مثال كنف پيچيده درحدود . الياف بسيار بلندتر هستند

www.AriaBook.ir

AriaBook


73

برخي از انواع الياف طبيعي و گياهان منبع آنها -29-2 شكل

Coirالياف

Hempالياف

Sisalالياف

Juteالياف

www.AriaBook.ir

AriaBook


خواص الياف طبيعي -2-4-2 اجزاء تشكيل دهنـده را سـلولز، همـي سـلولز و ترين مهمدر همه الياف طبيعي گياهي

جـزء بخصـوص در توليـد تـرين مهـم دهنـد كـه از ايـن ميـان سـلولز ليگنين تشكيل مـي اجزاء ديگـر . شود وجود درصد باالي آن سبب افزايش استحكام مي وباشد مي ها كامپوزيت

همـه ايـن اليـاف آبدوسـت . باشـند سطحي، پكتين و مواد واكسي مي هاي معموال ناخالصي خـواص برخـي از 9-2 جـدول در . باشد درصد مي 8-5/12هستند و محتواي رطوبت آنها

، دهـد مـي جـدول نشـان ايـن كـه همـانطور . الياف طبيعي مورد مقايسه قرار گرفتـه اسـت .شود قابل توجهي ما بين الياف مختلف مشاهده ميهاي تتفاو

.]10 و 9[ مقايسة برخي خواص الياف طبيعي- 9-2 جدول Coir آناناس Sisal موز كنف نوع ليف خواص

mm - 250 -80 200 -50 80 -20 450 -100عرض يا قطر gr/cm3 3/1 35/1 45/1 44/1 15/1چگالي

الكتريكي مقاومت حجمي آمپر100در

Wcm * 105 - 7 -5/6 5/0 -4/0 8/0 - 7/0 14 -9

microfibrillarزاوية angle

1/8 11 22 -10 18 -14 49 -30

سلولز به ليگنيننسبت%

12/61 5/65 12/67 12/81 45/43

مدول االستيكGPa

- 20 -8 16 -9 82 -34 6 -4 Tenacity

MPa 533 -440 754 -529 640 -568 1627 -413 175 -131 15- 40 8/0 - 6/1 3- 7 0/1 - 5/3 1- 2/1 ازدياد طول

www.AriaBook.ir

AriaBook


75

وزيت اهميـت در مواد كامپكننده تقويت عنوان بهاستحكام كششي و مدول الياف طبيعي آورده شده، استحكام كششي الياف شيشه نسبت 10-2 جدول همانطور كه در . كليدي دارند

قابـل تـوجهي طـور بـه ، مدول آنها در يك محدوده باشـد كه حالتيبه الياف طبيعي حتي در اليـاف طبيعـي ،د مدول ويژه الياف طبيعـي مـد نظـر قرارگيـر كه صورتيباشد و در باالتر مي

باالتر بودن خواص ويژه، يكـي . دهند نشان مي را مقادير قابل مقايسه يا برتر از الياف شيشه ي الياف طبيعي براي كاربردهايي اسـت كـه در ها كامپوزيتترين مزاياي استفاده از از اصلي

.شود مطلوب محسوب ميعاملآنها كاهش وزن يك

.]10 و 9[ مقايسة خواص الياف مختلف - 10-2 جدول

چگالي اليافgr/cm3

استحكام كششي(GPa)

مدول(GPa)

مدول ويژه(GPa.cm3/gr)

38 55 393 3/1 كنف 22 28 510 3/1 سيسال 50 27 344 5/1 كتان 32 35 389 07/1 همپ 40 62 170 56/1 آناناس

E 5/2 3400 72 28شيشة نوع

پليمريزمينهسازگاري الياف با -2-4-3شده با الياف طبيعي پايين بودن چسبندگي سـطح بـين اليـاف ي تقويت ها كامپوزيتدر

وجود مولكـول . باشد دليل ناسازگاري ذاتي آنها مي هي آبگريز ب ها رزينسلولزي آبدوست و گياهي را براي ي هيدروكسيل، بخصوص در مناطق آمورف قابليت الياف ها گروهآب آزاد و

ي هيدروكسـيلي در سـلولز، همـي هـا گروه. دهد ايجاد چسبندگي با اكثر پليمرها كاهش مي در ديـواره هـا مولكولسلولز و ليگنين مقادير بسيار باالي پيوندهاي هيدروژني بـين مـاكرو

www.AriaBook.ir

AriaBook


قرار گرفتن الياف تحت رطوبت سبب شكسته شدن ايـن . كند سلول الياف گياهي ايجاد مي شود كه اين امر باعـث تـورم ي آب مي ها مولكولگيري پيوندهاي جديد با و شكل پيوندها

اين پديده به نوبة خود باعـث ناپايـداري ابعـادي و ضـعيف شـدن خـواص . شود الياف مي .شود مكانيكي مي

سازگاري سطح الياف با مواد شيميايي مانند رزين به صافي يا زبري الياف نيز بسـتگي كنـد و خـواص مكـانيكي را بهبـود اد نقاط درگير شونده را زيـاد مـي سطوح زبر تعد . دارد .دهد مي

پايداري حرارتي -2-4-4 هـا كامپوزيـت تخريب حرارتي الياف طبيعي يك نكته اساسي و مهـم در توسـعه ايـن هـا و دمـاي اكسـتروژن در مـورد گرماسـخت باشد و بنابراين به فرآيند پخت در مـورد مي

.دوش ها مربوط مي گرمانرم

تـا 220اي است كه مرحله اول از ريب حرارتي الياف طبيعي يك فرآيند دو مرحله تخ مربـوط بـه 300 تـا oC 280 گراد مربوط به همي سلولز و مرحلـه دوم از درجه سانتي 280

PE , PP, PS محدود به مواد پليمري مانند ها كامپوزيتبنابراين توسعه اين . باشد ليگنين مي

PVC دماي فرآيند حدود شود كه داراي مي oC 200 ها گرمانرماز آنجايي كه اكثر . باشند ميهـاي جملـه چـالش بهبود پايداري حرارتي اين اليـاف نيـز از ،شوند در دماي باال فرآيند مي . شود اساسي محسوب مي

قيمت الياف -2-4-5الزم به ذكر .دهد ان مي عدادي از الياف را نش متداول ت هاي ت محدودة قيم 11-2 جدول و براي است تنها قيمت مواد خام اوليه 11-2 جدول در نشان داده شده هاي تاست كه قيم

اضافي قابـل هاي هزينه ،ها كامپوزيت قابل استفاده در كننده تقويتتبديل مواد خام به الياف .باشد توجهي الزم مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


77

.]10 و 9[ قيمت الياف گياهي - 11-2 جدول (tonne/₤)قيمت ماده

900- 1500 )كيفيت باال(كتان 200- 400 )كيفيت پايين(كتان

hemp 500 -200همپ abaca 1200 -800اباكا

350- 450 سيسال 200- 450 كنف

150- 200 ليف نارگيل 400- 900 خمير چوب

~E 1000شيشة ~18000 كربن ~25000 كوالر

ديگر الياف -2-5آلومينا (، سراميك (Boron)، بر (Basalt)، بازالت (asbestose) كوهي الياف آزبست يا پنبه

اليـافي تـرين مهم (UHMWPE)ي بسيار باال مولكولاتيلن با وزن و پلي ) و سيليسيم كاربايد رح مختصري در مورد بعضـي از آنهـا ش. به آنها اشاره كرد توان ميهستند كه در اين بخش

.در اين بخش آورده شده است

الياف آزبست -2-5-1 فلزي هيدراته اطـالق هاي ت يك نام عمومي است كه به سيليـكا (asbestose)آزبست

اسـت كـه يـك (crysotile)مصرف آزبست دنيـا از نـوع كروزوتايـل % 95حدود . شود ميآزبست يك ليف معـدني . باشد مي Mg6[(OH)4Si2O5]2سيليكات هيدراته منيزيم با فرمول

اين ليـف در طبيعـت . شده است توجهي استفاده مي است كه درگذشته از آن به ميزان قابل

www.AriaBook.ir

AriaBook


هاي با طولهاي متفاوت است كه از آن در تهيه نخ، كاغذ، پارچـه هايي از رشته شكل توده بهشـيميايي و رطوبـت بـه اين اليـاف در مقابـل اغلـب مـواد . شود و نمد آزبستي استفاده مي

خـواص كننـده تقويـت عنـوان بـه در پليمرهـا . استثناي اسيدها و بازهاي قوي مقاوم اسـت مدول، مقاومت خمشي و مقاومت در برابـر . گيرد مكانيكي و حرارتي مورد استفاده قرار مي

كل حرارتـي و ضـريب انبسـاط حرارتـي را كـاهش شـ بخشـد و تغييـر خزش را بهبود مي رنـگ تيـره يكـي از . گـردد وجه به قيمت پايين آن، سبب كاهش قيمت نيز مي ت با. دهد مي

.باشد نقاط ضعف آن مي

هاي الزم را نمود زيرا آزبست عامـل بيمـاري كردن با آزبست بايد احتياط در موقع كار به همـين جهـت امـروزه مصـرف آن در دنيـا . آزبستيست يا مزوتليوما يا سرطان ريه است

.محدود گرديده استممنوع و يا بسيار

تقسـيم (amphibole)بـول و آمفـي (serpentine) به دو دسـته كلـي سـرپنتين ها آزبستهمانطور كـه در . شناسند نيز مي (chrysotile)شوند كه دسته سرپنتين را به نام كريزوتايل مي

. شـوند تـر تقسـيم مـي دسته كوچـك ود به پنج ها خ بول آمفي ، نشان داده شده 12-2 جدول داده شده نشان13-2 جدول در ها آزبستنوع از اين هر رفته در كار بهتركيب درصد و مواد

.است

.]11 و 2[ بست ساختار شيميايي انواع مختلف آز- 12-2 جدول ساختار شيميايي خانواده نوع آزبست 3MgO.2SiO2.2H2O سرپنتين )1(كريزوتايل

anthophylite 7 بول آمفيMgO.8SiO2.H2O amosite(1) 11 بول آمفيFeO.3MgO.16SiO2.2H2O actinolite 2 بول آمفيCaO.4MgO.FeO.8SiO2.H2O tremolite 2 بول آمفيCaO.5MgO.8SiO2.H2O

crocidolite(1) بول آمفي Na2O.Fe2O3.3FeO.8SiO2.H2O ي با اهميت تجاريها آزبست) 1(

www.AriaBook.ir

AriaBook


79

.]11 و 2[ ي مختلفها آزبسترفته در كار بهتركيب درصد مواد - 13-2 جدول نوع آزبست

تركيب درصدchrysotile

%tremolite

%actinolite

%amosite

%crocidolite

% SiO242-37 60-55 52-51 53-49 53-49 MgO44-39 26-21 20-15 7-1 3-0 FeO6-0 4-0 15-5 44-34 20-15

Fe2O35-1/0 5/0-0 3-0 - 20-17 Al2O35/1-2/0 5/2-0 3-5/1 - 2/0-5

CaO5-3/0-7/2 - 10-12 11-13 ناچيز K2O- 6/0-0 5/0-5 4/0-0 4/0-0

Na2O- 5/1-0 5/1-5/0 4-5/8 ناچيز H2O15-12 5/2-5/0 5/2-5/1 5/4-5/2 5/4-5/2

تخريــب آنها غالبـا شـامل . شوند همانند ديگر مواد در دماي باال تخريب مي ها آزبست. و تغيير فاز ساختماني اسـت ) دادن آب از دست(شدن گروه هيدروكسيل مرحــله جدا دو

افـــتد و در اتفــاق مــيC780-600°دن آب در دماهــاي دا در نــوع كريزوتايــل، از دســتوجود مقـادير . شود تجزيه مي (Forsterite) به سيليــكا و فارستريت C850-800°دماهـاي

بول، آناليــــز حرارتـي آنهـا را پيچيـده و تـابع شـرايط ي نوع آمفيها آزبستزياد آهن در )14-2 جدول (نمايد محيط واكنش مي

.]11 و 2[ بول در محيط خنثي ي نوع آمفيها آزبستدماي تخريب - 14-2 جدول دماي جداشدن بول نوع آمفي

هيدروكسيل°C

شدن ساختار دماي شكسته°C

محصوالت ناشي از تجزيه

crocidolite610 800 Na-Fe pyroxene Maynelite, silica

amosite780 900 - 600 Fe-Mg pyroxene silica

anthophyllite950 950 Mg-Fe pyroxene silica

actinolite1040 1040 Ca-Mg-Fe pyroxene silica

www.AriaBook.ir

AriaBook


انـد، انـواع كريزوتايـل تجـاري بول كه اليافي خشن، سـخت و شـكننده برخالف آمفي د و در تهيه منسوجات ان تاب توان ميايل را به راحتي لذا كريزوت . پذيرند معموال نرم و انعطاف

.استفاده كرد

نور خورشيد، . دهند الياف آزبست مقاومت خوبي را از خود در مقابل رطوبت نشان مي آزبسـت در شـرايط عـادي مقـداري آب . گذارنـد اكسيداسيون و ازن روي آزبست اثر نمي

% 90 درصد و در رطوبت بـاالي 2تا 5/1اين مقدار % 50- 70كند و در رطوبت جذب مي آزبست و بويژه نوع كروزوتايل سختي بااليي نداشته و باعث سايش . خواهد بود % 3حدود كنند بندي مي الياف آزبست را بيشتر برحسب طول آنها طبقه . شود ي فرآيندي نمي ها دستگاه

كننـده ن تقويـت عنـوا مزايا و معايب آزبست به . باشند و در طولهاي متنوعي در دسترس مي :اند از عبارت

معايب مزايا

مقاومت ضربه كم- مدول باال- باالچگالي - مقاومت كششي و خمشي خوب- رنگ تيره- مقاومت حرارتي باال و ضريب هدايت حرارتي پايين- مشكالت فرآيندي- يكنواختصورت به انتقال و انتشار گرما - آلودگي زيست محيطي- آب كم ومقاومت شيميايي خوب جذب- قيمت پايين-

هاي معـدني كوتاه از سنگ الزم به يادآوري است كه الياف آزبست را به صورت الياف هـا و جهت تهية نخ. دهند بندي آنها براساس طول، مورد استفاده قرار مي تهيه و پس از دسته

راريسند و سـپس عمليـات بافنـدگي ا با الياف پنبه مي هاي آزبستي، معموال آنها ر يا پارچه وزنـي و يكـي از % 10 تـا 8هـاي آزبسـتي در محـدوده ميـزان پنبـة پارچـه . هندد انجام مي به oC 600ها در دماي اي از اين پارچه با سوزاندن نمونه . هاي حايز اهميت آنهاست ويژگي .مود مقدار پنبة آنها را تعيين نتوان مي ، دقيقه30مدت

www.AriaBook.ir

AriaBook


81

الياف بازالت -2-5-2 و بـا فرآينـدي اسـت الياف معدني شبيه اليـاف شيشـه يك نوع (Basalt)الياف بازالت

الياف بازالت همان خواص اليـاف شيشـه را همـراه بـا چنـد . شوند مشابه آنها نيز توليد مي مقاومت حرارتي بهتر، چسـبندگي :ند از ديگر ويژگيهاي آنها عبارت . تندويژگي ديگر دارا هس

تركيب درصـد اندك تغيير در . و مقاومت عالي در مقابل مواد شيميايي بازي ها زمينهتر به بهايـن . الياف بازالت بستگي به طبيعت سنگ بازالت مورد اسـتفاده دارد اجزاي تشكيل دهندة

% SiO2 ،15 %Al2O3 ،3 % TiO2 ،11 % FeO ،2 %Fe2O3 ،2/0% 50: اليــــاف شــــاملMnO ،9 % CaO ،5 %MgO ،1 %K2O ،3 %Na2O 1 و %P2O5< اسـتحكام و . باشند مي

مايل به اي اين الياف به رنگ قهوه. استEمدول الياف تازه بازالت همانند الياف شيشه نوع درايـن اليـاف . رفته در سـاختار آنهـا اسـت كار بهباشند كه ناشي از تركيبات آهني ميسبز

و از نقطه نظر قيمـت بـه دارندسبت به الياف شيشه مراتب بهتري ن ه مقاومت ب محيط بازي . يا قيمتي مشابه آنها داشته باشندتر ارزانرسد كه از الياف شيشه نظر مي

درپوش فيلترهاي هوا، عـايق حرارتـي در دمـاي : نمونه كاربرد الياف بازالت عبارتند از جـايگزيني مناسـب ،ها كامپوزيت كننده تقويتباال، عايق سطوح مرتعش، كاغذهاي معدني،

خواص اليـاف بازالـت و آزبسـت بـا هـم 15-2 جدول در . در بسياري از كاربردها آزبست .مقايسه شده است

.]11 و 2[ خواص فيزيكي و مكانيكي الياف آزبست و بازالت - 15-2 جدول الياف بازالت آزبست، كريزوتايل الياف خواص

اي تا سبز روشن قهوه سفيد تا خاكستري رنگ g/cm3 6/2 - 4/2 8/2 - 7/2، چگالي

MPa 2100 2400 - 1970استحكام كششي، GPa 160 90 - 78مدول كششي،

μm 13 - 9قطر متوسط الياف، C < 1000°دماي نرم شدن،

www.AriaBook.ir

AriaBook


الياف بر -2-5-3توجـه، امـا بردهـاي قابـل ر ديگر از الياف مدول باال است كه كا يكي (Boron)الياف بر نشين كردن بخارات شيميايي آن بـر اي شكننده است و از ته عنصر بر ذاتا ماده . خاص دارند

عنـوان ستن به گي نازك تن ها سيمكنند و غالبا از روي يك سطح ديگر، الياف آن را تهيه مي ر معمـوال حـدود ضخامت كل مغـ . شود مغزي استفاده مي زي و پوشـش بـμm200 - 100

جـدول (شـود خواص مكانيكي اين الياف به استحكام پيوندهاي اتمـي محـدود مـي . استي وجود دارد اين نواقص شامل فضـاهاي خـالي و هاي نقصاما هميشه در اين روش ) 2-16

و مـدول آنهـا GPa4-3ـشي آنها حـدود استحكام كش . باشنـد هاي ساختاري مي ناپيوستگيسـتن گ الياف آن با مغـزي تن چگالي و g/cm334/2 بر چگالي. است GPa 400-300حدود عمـده كاربردهـاي آنهـا در مصـارف نظـامي، . باشـد مي g/cm3 6/2 حدود μm100به قطر

.باشد ها است و مانع عمده مصرف آنها قيمت باالي آنها مي وسايل ورزشي و دوچرخه

.]12[ ستنگخواص الياف بر با مغزي تن - 16-2 جدول قطر الياف

μm 100 μm 140 μm 200 خواص MPa 3450 3450 3450استحكام كششي،

GPa 400 400 400مدول، m/m/°C 6-10 × 9/4 6-10 × 9/4 6-10 × 9/4ضريب انبساط حرارتي،

g/cm3 61/2 47/2 39/2، اليچگ

اتيلن الياف پلي -2-5-4 ,Ultra high molecular weight PE)ي بسـيار بـاال مولكـول اتـيلن بـا وزن الياف پلـي

UHMWPE) يكي از الياف آلي است كه توجهات خاصي به آنهـا در سـالهاي اخيـر شـده ات كشش همراه كنند و تحت عملي اتيلن تهيه مي اين الياف را از ريسندگي مذاب پلي . است

يافتگي زنجيرها را افزايش و به اليافي با مـدول بسـيار بـاال دسـت با اعمال حرارت، آرايش

www.AriaBook.ir

AriaBook


83

است كه پس از آن بـه GPa70اتيلن قبل از عمليات كشش حدود مدول الياف پلي . يابند ميGPa200 پـايين ايـن اليـاف كـه حـدود چگـالي توجه بـه با. يابد افزايش مي g/cm3 97/0 بيشتر از الياف آراميد % 30-40 دست يافت كه حدود توان مي به مدول ويژه بااليي باشد ميها، ملزومـات ورزشـي، صـفحات از توري توان مياز نمونه كاربردهاي اين الياف . باشد مي

:ند از استفاده از آنها عبارتهاي تمزايا ومحدودي. برد مقاوم در برابر گلوله و ابر رساناها نام يتهامحدود مزايا

)C110 -100°( دماي كاربردي پايين - باالترين استحكام و مدول ويژه در بين الياف- C125° دماي فرآورش حداكثر - %)1كمتر از (ترين جذب رطوبت پايين- ها زمينه چسبندگي ضعيف به - مقاومت سايشي باال- ضريب انبساط حرارتي پايين- مقاومت شيميايي باال-

www.AriaBook.ir

AriaBook


خود آزمايي -2-6كدام يك كاربرد عمـومي دارد؟ كـدام يـك خـواص . انواع الياف شيشه را نام ببريد )1

مكانيكي باالتري دارند؟

باشد، هر متر آن چند گرم وزن دارد؟600 الياف شيشه texاگر )2

بيشترين جزء تشكيل دهندة الياف شيشه چيست؟ )3

شود؟ آهار چيست و چرا به الياف شيشه زده مي )4

كند؟ زينه مراحل ساخت الياف كربن را به درستي بيان ميكدام گ )5 ، گرافيته كردن، اصالح سطحنيزاسيونوكرباكسيداسيون، ) الف ، اكسيداسيون، اصالح سطح، گرافيته كردننيزاسيونوكرب) ب نيزاسيونوكربگرافيته كردن، اصالح سطح، اكسيداسيون، ) ج ن، اكسيداسيوننيزاسيون، گرافيته كردواصالح سطح، كرب) د

به هنگام ساخت الياف كربن، اتمسفر محيط گرافيته كردن چيست؟ )6 گاز خنثي )د هوا) ج خالء )ب اكسيژن) الف

چيست؟آراميدرنگ انحصاري الياف )7

شود؟ به شدت تخريب ميآراميددر چه محيطي الياف )8 اكسيژن )د نور خورشيد) ج اسيد )ب رطوبت) الف

شود؟ با منشأ آلي يافت نميكدام تركيب در الياف )9 پكتين )د سيالن) ج ليگنين )ب سلو لز) الف

كدام گزينه بيانگر مقايسة صحيح چگالي الياف از كم به زياد است؟ )10 ، الياف طبيعي، كربن، شيشهآراميد) الف ، كربنآراميدالياف طبيعي، شيشه، ) ب

www.AriaBook.ir

AriaBook


85

آراميدكربن، الياف طبيعي، شيشه، ) ج ، كربن، شيشهراميدآالياف طبيعي، ) د

باشد؟ كدام گزينه بيانگر مقايسة صحيح مدول الياف از كم به زياد مي )11 ، الياف طبيعي، شيشه، كربنآراميد) الف ، كربنآراميدالياف طبيعي، شيشه، ) ب آراميدكربن، الياف طبيعي، شيشه، ) ج ، كربن، الياف طبيعيآراميدشيشه، ) د

تر است؟ نوع از الياف قديمي، كدام ها كامپوزيتبراي ساخت )12

كند؟ در هر كدام از شرايط ذيل، خواص الياف شيشه چه تغييري مي )13 افزايش سرعت اعمال نيرو) الف افزايش دما) ب افزايش رطوبت) ج

استحكام الياف كربن در جهت الياف بيشتر است يا در جهت عمود بر آن؟ چرا؟ )14

باشد؟ كدام يك از عبارات زير صحيح نمي )15 .ضريب انبساط حرارتي كربن منفي است) فال

.ضريب هدايت حرارتي الياف كربن برابر يا بيشتر از مس است) ب .ضريب هدايت حرارتي الياف كربن برابر يا بيشتر از مس است) ج به اصالح سطح بـه هنگـام يالياف كربن خاصيت ترشوندگي خوبي دارند و نياز )د .فرآيند ساخت الياف نيست

www.AriaBook.ir

AriaBook


عمراج -2-71- F. R. Jones, Handbook of Polymer-Fibre Composites, Longman

Group UK Limited, UK, 1994.

2- A. R. Bunsell, Fibre Reinforcements for Composite Materials, Elsevier, Netherlands, 1988.

3- T. G. P. Gutowski, Advanced Composites Manufacturing, John-Wiley & Sons, New York, 1997.

4- E. D. Plueddemann, Silane Coupling Agents, Plenum Press, USA, 1982.

5- E. Fitzer, Carbon Fibre and their Composites, Springer-Verlag, Berlin, 1985.

6- D. Hull, An Introduction to Composite Materials, Cambridge University Press, UK, 1981.

7- ASTM International, Engineered Materials Handbook, Vol. 1, USA, 1987.

مسعود اسفنده و همكاران، پلتروژن الياف طبيعي، گزارش پروژه، پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي - 8 .1383ايران،

9- R. M. Rowell, Composite Materials from Agricultural Resources, Project report, University of Wisconsin, USA, 1995.

10- W. Adams and R. Anson, Composites: From Glass to Natural Fibres, Textiles Intelligence, Ltd, July 2003.

11- J. V. Milewski, H. S. Katz, Handbook of Reinforcement for Plastics, Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1987.

12- K. K. Chawla, Composite Materials, Springer-Verlag, Berlin, 1987.

www.AriaBook.ir

AriaBook

:فصل سوم

ها رزين

www.AriaBook.ir

AriaBook


فصل سومفهرست مطالب 90..................................................................................................ي مورد استفادهها رزين - 3

96.................................................................................اشباع غير استر پلي يها رزين - 1- 3 102.............................................................................ي با جمع شدگي كمها رزين - 1-1- 3 104..............................................................................................ي سطحيها رزين - 1-2- 3

105..............................................................ي مقاوم در برابر مواد شيمياييها رزين - 1-3- 3

106........................................................................ي مقاوم در برابر اشتعالها رزين - 1-4- 3

106..............................................................................................ي منعطفها رزين - 1-5- 3

107...........................................................ي با ميزان نشركم منومر استايرنها رزين - 1-6- 3

108..................................................................................ي پلي استرها رزينپخت - 1-7- 3

111.............................................................................كاتاليزورهاي رزين پلي استر - 1-8- 3

113........................................................................هاي رزين پلي استر دهنده شتاب - 1-9- 3

115..........................................................................عوامل مؤثر بر زمان ژل شدن - 1-10- 3

117.......................................................................................آميزه رزين پلي استر - 1-11- 3

120...............................................................................................بيسفنلي يها رزين - 2- 3

121..........................................................................................استر وينيل يها رزين - 3- 3

123............................................................ استر ي وينيلها رزيني پخت ها سيستم - 3-1- 3

123...................................................... استر ي وينيلها رزينخواص و كاربردهاي - 3-2- 3

127..............................................................................................اپوكسي يها رزين - 4- 3

131........................................................................اپوكسيي ها رزينانواع مختلف - 4-1- 3

136................................................................معيارهاي انتخاب يك رزين اپوكسي - 4-2- 3

137............................................................................هاي رزين اپوكسي كننده رقيق - 4-3- 3

143........................................................................ي اپوكسيها رزينعوامل پخت - 4-4- 3

161...................................................................:عيارهاي انتخاب يك عامل پختم - 4-5- 3

162..............................................................................ي اپوكسيها رزينشناسايي - 4-6- 3

www.AriaBook.ir

AriaBook

89 صفحه ها نرزي : سومفصل

163............................................ها و مشخصات يك رزين اپوكسي تجاري ويژگي - 4-7- 3

167....................................................................................................فنلي يها رزين - 5- 3

168...........................................................................................................مواد اوليه - 5-1- 3

173.........................................................................................................پليمر شدن - 5-2- 3

181.................................................................ي فنليها رزينسخت شدن يا پخت - 5-3- 3

185.............................................................................................ساخت رزين فنلي - 5-4- 3

191.......................................................................................نليكاربردهاي رزين ف - 5-5- 3

192.......................................................................................................ها رزين ديگر - 6- 3

192...............................................................................ي اپوكسي نوواالكها رزين - 6-1- 3

194....................................................................(Polyimide)ايمايد ي پليها رزين - 6-2- 3

195.....................................................................................مختلف يها رزين مقايسه - 7- 3

197........................................................................................................آزمايي خود - 8- 3

199.................................................................................................................مراجع - 9- 3

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي مورد استفادهها رزين -3در اينجـا منظـور از رزيـن هـر نـوع . باشد دومين جزء اصلي يك كامپوزيت، رزين مي

در هـا رزيننقش . شود فاز پيوسته كامپوزيت استفاده مي يا زمينهپليمري است كه به عنوان : ليفي عبارت است ازيها كامپوزيت

. نگهداري الياف در كنار يكديگر- . انتقال تنش به الياف- ).نظير رطوبت( محافظت از الياف در مقابل عوامل محيطي - . حفاظت سطح الياف از سايش- امپوزيـت نظيـر اسـتحكام و مـدول عرضـي نقش اساسي در بعضي از خواص ك زمينه

)Transverse( خواص برشي و خواص در حالت فشاري دارد اما نقـش كمـي در تحمـل ، اي تاثير مهمي بر اسـتحكام برشـي بـين اليـه زمينههمچنين . نمايد كششي ايفا مي نيروهاي

)Interlaminar shear strength, ISS (اي برشــي صــفحه و اســتحكام)In plane shear (ي كه تحت بار خمشي قـرار هاي اي در طراحي سازه استحكام برشي بين اليه . كامپوزيت دارد

حـايز ) tortional(اي به هنگام اعمال بارهاي پيچشي گيرند و نيز استحكام برشي صفحه مياحتمالي اليـاف نيـز ) buckling( از كمانش زمينه فشاري، نيروهايهنگام اعمال . اند اهميت

سهل و يـا . حدودي در استحكام فشاري ماده كامپوزيت نقش دارد لذا تا ؛مايدن ممانعت مي در يك كامپوزيت، وابستگي زيـادي بـه ) defect(دشوار بودن فرآيندپذيري و وجود نقص

.، نقطه ذوب و دماي پخت آن داردگرانروي مانند زمينهخصوصيات فيزيكي

مپوزيـت بـه دو دسـته گرمـا نـرم اسـتفاده در صـنعت كا پليمري مورد هاي زمينهانواع )thermoplast ( سخت گرماو )thermoset ( ين پليمرهاي گرماسخت تر مهم. شوند تقسيم مي

ي هـا رزيـن ي اپوكسـي، هـا رزيـن ي وينيـل اسـتر، ها رزيني پلي استر، ها رزين: از عبارتند-PMR وPolybismaleimide(ي پلي ايمايـد ها رزيني اپوكسي نوواالك، ها رزينفنوليك،

www.AriaBook.ir

AriaBook


در هـا رزيـن ترين پرمصرف. ي اوره و مالمين فرمالدئيد ها رزيني سيليكون و ها رزين، )15ين پليمرهـاي تـر مهم. باشند و اپوكسي مي غير اشباع ي پلي استر ها رزينصنعت كامپوزيت،

اسـترهاي اشـباع نظيـر ، پلـي )66 و 6( هـا اتيلن، نايلون پروپيلن، پلي پلي: ازعبارتندگرمانرم هـا، اسـتال كربنـات، پلـي ، پلـي )PBT(بـوتيلن ترفتـاالت و پلـي ) PET(اتيلن ترفتاالت پلي) آكريليك استر ايمايد آميد ايمايد و پلي اتر ايمايد، پلي نظير پلي (ايمايدها ها، پلي سولفون پلي

و 1-3 جـدول اي از خواص اين دو دسته از پليمرهـا در مقايسه). PEEK( اتراتركتون و پلي . نشان داده شده است2-3 جدول

.]1[ از خواص پليمرهاي گرماسخت و گرمانرماي مقايسه- 1-3 جدول گرمانرم گرماسخت خواص GPa 6 - 3/1 8/4 - 1مدول يانگ،

MPa 180 - 20 190 - 40استحكام كششي، Kic، MPa m1/2، *چقرمگي شكست

Gic ،KJ/m2 1 - 5/0

2/0 - 02/0 6 - 5/1 5/6 - 7/0

C 450 - 50 230 - 25°دهي، حداكثر دماي سرويس* Fracture toughness

3-3 جـدول در . رمـانرم شـده اسـت گي اخير توجه خاصـي بـه پليمرهـاي ها سالدر اعداد ذكر شده در پرانتزهـا بـا . ي گرمانرم آورده شده است ها كامپوزيتخواص تعدادي از

عالمت مثبت و منفي، به ترتيب بيانگر ميزان افزايش و يا كاهش آن خصوصيت نسـبت بـه تفاوت اساسي بـين پليمرهـاي گرمـانرم و گرماسـخت از نظـر فرآينـد . پليمر خالص است

)processing( ،مولكـولي ي گرماسـخت در وزن هـا رزينبه طور كلي . آنها است نرويگرا پليمرهـاي كـه حـالي فرآينـدي پـاييني دارنـد در گرانـروي رو اينشوند از پايين فرآيند مي

فرآينـدي بـاالتري گرانرويشوند و به مراتب باالتري فرآيند مي مولكوليگرمانرم در وزن بـه گرانـروي نتيجـه و در مولكـولي خت، وزن ي گرماسـ ها رزينالبته در طي پخت . دارند

محدوده باريكي در طي فـرآورش وجـود دارد معمواليابد و مقدار قابل توجهي افزايش مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


يك نمونه رزيـن گرانروياي از چرخة پخت و تغييرات نمونه. رزين كم است گرانرويكه اهميـت . نشـان داده شـده اسـت 1-3 شـكل اپوكسي مورد استفاده در صنايع هـوا فضـا در

نشـان داده شـده 2-3 شـكل گرانروي رزين در دستيابي به كامپوزيتي با ميزان الياف باال در به دليل گرانروي باالي پليمرهاي گرمانرم، دستيابي بـه كـامپوزيتي بـا درصـد بـاالي . است

ي هـا رزيـن ايـن مشـكل اهميـت پـايين بـودن گرانـروي . الياف از اين مواد، مقدور نيست .دهد را نشان ميگرماسخت

Hercules( الياف كربن/ و چرخه پخت كامپوزيت اپوكسي گرانرويتغييرات - 1-3 شكل

AS4/3501-6( ،)a ( در طي پخت، گرانرويتغييرات )b (رد براي چرخه پخت استانداAS4/3501-6 ]2[.

www.AriaBook.ir

AriaBook


. ]2[ فرآيندي چند پليمرگرانروي برحسب (Vf)تغييرات كسرحجمي الياف - 2-3 شكل

.]2[ ها رزين خواص تعدادي از - 2-3 جدول

مواد Eمدول،

)GPa( م، استحكا

)MPa (σ حداكثر

(%)كرنش چگاليg/cm3

Tg )°C(

دماي فرآيند)°C(

:پليمرهاي گرماسخت 4/3 59 3/3 2/1 170 177 (Hercules 3501-6) اپوكسي

25- 70100- 100 3/1 5/1 69 4/3 استر اورتو پلي :پليمرهاي گرمانرم

200- 280 -20 9/0 200 34 4/1 پروپيلن پلي 270- 290 57 2/1 100 76 8/2 6،6لون ناي 260 157 1/1 110 66 4/2 كربنات پلي PEEK( 4/3 100 150 3/1 143 390 -370(اتراتركتون پلي

www.AriaBook.ir

AriaBook


]3[ مقايسه خواص چند كامپوزيت با زمينه گرمانرم- 3-3 جدول

چگالي موادkg/m3

استحكام كششي MPa

استحكام خمشيGPa

استحكام ضربه

kJ/m2

نقطة نرمي (HDT)

oC

ضريب انبساط حرارتي106/K

ABS تقويت شده با الياف شيشه% 30

1280 )230(+

100 )59(+

6/7 )4/5(+

4/1 )0/3(+

104 )13(+

16 )37 -(

استال تقويت شده با الياف شيشه% 30

1630 )210(+

134 )73(+

7/9 )9/6(+

8/1 )5/0(+

163 )53(+

22 )23 -(

كربنات تقويت پليالياف شيشه% 30 شده با

1430 )230(+

128 )66(+

3/8 )0/6(+

7/3 )0/1(+

149 )20(+

13 )24 -(

+ پلي بوتيلن ترفتاالت الياف شيشه% 30

1520 )210(+

134 )75(+

7/9 )4/7(+

5/2 )3/1(+

221 )167(+

12 )41 -(

+ باالچگاليپلي اتيلن شيشهالياف% 30

1170 )220(+

69 )51(+

2/6 )8/4(+

1/1 )7/0(+

127 )88(+

27 )33 -(

شده پروپيلن تقويت پلي الياف شيشه% 30با

1120 )210(+

67 )43(+

8/3 )6/2(+

0/3 )6/2(+

146 )89(+

20 )20 -(

PS تقويت شده با الياف شيشه% 30

1280 )210(+

93 )45(+

0/9 )9/5(+

0/1 )55/0(+

102 )20(+

19 )17 -(

PEK تقويت شده با الياف شيشه% 30

1530 )230(+

170 )65(+

0/9 )3/5(+

0/9 )0/2(+

358 )172(+

-

PEK تقويت شده با الياف كربن% 30

1420 )120(+

225 )120(+

9/17 )6/14(+

0/8 )0/1(+

360 )4/17(+

-

PEEK تقويت شده الياف شيشه% 30با

1490 )170(+

157 )65(+

3/10 )7/6(+

0/10 )0/2(+

315 )155(+

-

www.AriaBook.ir

AriaBook


ادامه -3- 3جدول

چگالي موادkg/m3

استحكام كششي MPa

استحكام خمشيGPa

استحكام ضربه

kJ/m2

نقطة نرمي (HDT)

oC

ضريب انبساط حرارتي106/K

PEEK تقويت شده الياف كربن% 30با

1440 )120(+

208 )116(+

0/13 )4/9(+

0/9 )0/1(+

216 )13(+

-

تقويت شده 66نايلون الياف شيشه% 33با

1390 )250(+

c115/d180 55/+95+

c5/5/d7/8 4/4/+8/5+

c12/d9 10/+3+

245 )145(+

-

تقويت شده 66نايلون الياف شيشه% 50با

1570 )430(+

c155/d100 95/+115+

c6/9/d12 5/8/+1/9+

c13/d11 9/+5+

250 )150(+

-

(Vetron) 66نايلون % 50ت شده با تقوي

الياف شيشه

1570 )430(+

c165/d230 105/+145+

c2/11/d8/15 1/10/+9/12+

c37/d27 15/+21+

261 )161(+

-

كه بيشترين حجم مصـرف –ي گرماسخت ها كامپوزيتاز آنجا كه اين كتاب در زمينة ي گرماسـخت شـرح داده هـا رزيـن ين تر مهم شده است، لذا در اين فصل تدوين -دارندرا ي هـا رزيـن هـا كـه بـه اي از واژه تعريف پـاره ،ي مختلف ها رزينتوضيح قبل از . شوند مي

.رسد ضروري به نظر مي،شود گرماسخت مربوط مي

فاصلة زماني توليد رزيـن تـا زمـاني كـه ):Storage time/ shelf life(زمان نگهداري . انبارداري نام داردتوان از آن با اطمينان استفاده كرد، زمان نگهداري يا زمان مي

مخلوط شـد، دهنده شتاب پس از آنكه رزين با كاتاليزور و ):Gel time(زمان ژل شدنشـدن اي به خـود بگيـرد كـه بـه آن زمـان ژل هكشد تا رزين حالت ژل مدت زماني طول مي

. نمايد پس از اين زمان است كه دماي رزين به سرعت شروع به افزايش مي. گويند

www.AriaBook.ir

AriaBook


بسـته بـه وجـود (اي شدن رزين مدتي كوتـاه ي شبكهها واكنش ):pot life(عمر مفيد آغـاز شـده و در دهنده شتابپس از اختالط رزين با كاتاليزور و ) ممانعت كننده در سيستم

بستگي به ميزان كاتاليزور، گرانرويسرعت افزايش . يابد سيستم افزايش مي گرانروينتيجه مدت زمان پـس از اخـتالط . دارد... حيط، ميزان مواد و ، ممانعت كننده، دماي م دهنده شتاب

، مـورد اسـتفاده قـرار داد را ، تا زماني كه ديگر نتوان رزين دهنده شتابرزين با كاتاليزور و ايـن ويژگـي بسـيار . گوينـد ) pot life(عمر مفيد سيستم يا زمان نگهداري در ظرف سرباز

. بايد از آن آگاهي داشتحايز اهميت است و قبل از استفاده از هر رزيني

غير اشباعي پلي استرها رزين -3-1ايـن . باشـد رزيـن در صـنعت كامپوزيـت مـي تـرين پرمصرفاستر غيراشباع رزين پلي

عـاملي د دو يا چند با يك يا چند اسي عامليكل دو يا چند ل از واكنش يك يا چند ا ها رزين .شوند تهيه مي

، شامل انواع اند يي كه حاوي گروه استري ها رزيناستر يعني ي پلي ها رزينبه طور كلي :باشند ذيل مي

)پلي استر اشباع حاوي روغن خشك شونده(ي آلكيدي ها رزين -1

ي پلي استر اشباع عاري از روغن خشك شوندهها رزين -2

ي پلي استر گرمانرم، مثل پلي اتيلن ترفتاالتها رزين -3

ي ها رزينشباع ايزو و ارتو، استرهاي غير ا استر غير اشباع، شامل پلي ي پلي ها رزين -4 ي وينيل استرها رزينبيسفنلي و

تـرين شوند و از پرمصرف مي استفادههاي سطح دو دستة اول در صنايع رنگ و پوشش و دسـتة سـوم در صـنعت پالسـتيك و اليـاف .باشـند در اين صـنعت مـي ها رزيناين

www.AriaBook.ir

AriaBook


وند كه بـه جهـت ش يي هستند كه در صنعت كامپوزيت مصرف مي ها رزينچهارم، دستة .استر گويند ي پليها رزيناختصار به آنها

- C - O -(، گـروه اسـتري هـا رزينگروه شيميايي معرف اين

O

ي هـا رزيـن . باشـد مـي ) 1937در ســال . باشــند مــي ) C=C(اســتر غيراشــباع حــاوي تعــدادي پيونــد دوگانــه پلــيي قـرار داد و اسـترها مـورد بررسـ اثر منومر غير اشباع را بر سرعت پخت پلـي )Elis(اليس

رقيق كننده و يا استر غيراشباع در يك رزين پلي . استرغير اشباع شناخته شد پدر پلي عنوان به آن كـاهش يابـد و گرانـروي شود تا حالل فعال مانند استايرين حل مي به عبارت بهتر يك

اشـد بـه ب از طرفي، از آنجا كه اين حالل حاوي پيوند دوگانه نيز مي . تر شود كار با آن ساده اسـتر از محـل نقـاط با اتصال مولكولهاي پلي نمايد و عنوان عامل شبكه كننده نيز عمل مي

واكـنش . آورد اي سـه بعـدي گرماسـخت در مـي غير اشباع آنها، رزين را به صورت شـبكه بعضي (شود اي شدن با افزودن مقدار كمي كاتاليزور مانند پراكسيدهاي آلي شروع مي شبكه

، بـه دهنده شتاباين مواد در اثرحرارت يا يك ماده ). كاران به آن اسيد گويند از فايبرگالس راديكال آزاد تجزيه شده و با شكستن باند دوگانه منـومر اسـتايرين، تشـكيل راديكـال آزاد

استر پلينهايتدر استر متصل شده و اين راديكالها به زنجير رزين پلي. دهند استايرين را مي واكنش توليد پلي استر به واكنش اسـيد و بـاز در شـيمي معـدني . دهند جامد را تشكيل مي

:شود در شيمي معدني از واكنش اسيد و باز نمك و آب تشكيل مي. مشابهت دارد

NaCl + H2O → NaOH + HCl مانند باز + اسيد →نمك + آب :افتد در شيمي آلي واكنش مشابهي اتفاق مي

:اسيد آلي مانند واكنش اسيد استيك و اتانول) + الكل(ي باز آل→) استر(نمك آلي + آب

CH3COOH + C2H5OH→CH3COOC2H5 + H2O

حال اگر اسيد مورد نظر در واكـنش يـك اسـيد . شود چنين واكنشي، تراكمي ناميده مي و الكل فوق نيز، يك الكل چنـد ) HOOC (CH2)4 COOH(چند عاملي مانند آديپيك اسيد

www.AriaBook.ir

AriaBook


تواند بـه تنـاوب تكـرار شـود و يـك يكول باشد، واكنش تراكمي مي عاملي مانند اتيلن گال : بلند با نام پلي استر شكل دهدمولكول

n HO-R-OH + n →

شوند كه اين امر بستگي به استر به دو دستة اشباع و غير اشباع تقسيم مي ي پلي ها رزينتـرين اسـيدهاي غيـر اشـباع، رايج. اشباع يا غير اشباع بودن اسيد يا الكل مورد استفاده دارد

.فوماريك اسيد و شكل انيدريدي ايزومر آن يعني انيدريد مالئيك است

انيدريد مالئيك فوماريك اسيد

كـربن -ستر اشباع و غير اشباع در وجود باند دوگانه كربن ا ي پلي ها رزينتفاوت عمدة ارد، اي شـدن وجـود نـد ن شـبكه در پلي استر اشباع به علت فقدان اين پيونـد، امكـا . است

هـاي غيـر امـا در پلـي اسـتر . ي گرما نرم است ها رزين و رفتار رزين مانند تر است نعطفماي اشباع، از طريق شكست پيوندهاي دوگانه، امكان اتصال زنجيرهـا بـه يكـديگر و شـبكه

.شدن رزين وجود دارد

: مثال براي واكنش توليد پلي استر غير اشباع

HO CH2CH2 OHHO

O

C CH CH C OH

O

+ مالئيك اسيد كول اتيلن گالي

:استر غيراشباع رزين پلي

HO

O

C CH CH C

O

O CH2 CH2 O n H[ ]

www.AriaBook.ir

AriaBook


غير اشباع به تنهايي، منجر به توليد پلي استري خواهد شـد كـه در يك اسيد استفاده از صورت پخت، ميزان اتصاالت شبكة آن باال خواهد بود و در نتيجه محصولي بسيار شكننده

اشـباع، از مخلـوط اسـيدها يـا به همين جهت در توليد رزين پلي استر غير . شود توليد مي به عنوان مثال از اسيدهاي اشباع نظير اورتو . شود انيدريدهاي اشباع و غير اشباع استفاده مي

و بـه منظـور افـزايش )reactivity(دهـي يا ايزو فتاليك اسيد جهت كنترل قابليت واكـنش : يعني.شوند و انعطاف پذيري به رزين استفاده مي) toughness(چقرمگي

انيدريدغير اشباع/ يك دي اسيد +انيدريد اشباع / يك دي اسيد + دي ال → استر غير اشباع رزين پلي

:مثال فوماريك اسيد+ انيدريد فتاليك + پروپيلن گاليكول →) فوماريت/ فتاليت-پروپيلن(رزين پلي

مول 1 + مول1 + مول 2/2 → 1 : 1 : 2/2رزين ي ها رزينبه دو دسته كلي ،ع اسيد فتاليك مورد استفاده بر اساس نو استر ي پلي ها رزين

فتاليـك مـورد اسـتفاده از نـوع اگر اسـيد . شوند بندي مي طبقه) Ortho(و اورتو ) Iso(ايزو اورتو باشد به رزين حاصل رزين اورتو و در صورت استفاده از اسيد فتاليك نوع ايـزو، بـه

اسـتر مصـرفي در صـنعت رزيـن پلـي درصـد 85 تـا 80. رزين حاصل رزين ايزو گوينـد در فرآيندهاي قالبگيري و در كاربردهاي مقـاوم در مقابـل . باشد كامپوزيت از نوع اورتو مي

ي ايـزو اسـتفاده هـا رزيـن از ) gel coat( ژلـي هـاي مواد شيميايي و مواد خورنده و در اليه .اشدب درصد بيشتر از نوع اورتو مي10 تا 5ي ايزو ها رزينقيمت . شود مي

Phthalic Anhydride

CO

CO

O

Ortho-Phthalic acid

COOH

COOHCOOH

COOHIso-Phthalic acid Tere-Phthalic acid

COOH

COOH

n = 3 - 5

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي هـا رزيـن كـار رفتـه، با تغيير نوع و ميزان دي اسيد يا انيدريد مصرفي و يا دي ال بـه مـورد را نشـان چنـد 4-3 جدول . توان تهيه نمود استر مختلفي را با خواص متفاوت مي پلياي و شـبكه رزيـن گرانـروي توان جهـت كـاهش از منومرهاي وينيلي مختلفي مي . دهد مي

ين منومر مـورد تر مهم. اند ين آنها در اين جدول آورده شده تر مهمكردن آن استفاده نمود كه قبل از اضافه كردن منومر اسـتايرن معموالدر فرآيند توليد . باشد استفاده، منومر استايرن مي

شـدن از ژل زننـد تـا به آن مـي )inhibitor(ري عامل ممانعت كننده ااستر، مقد به رزين پلي هـا يـا پيريـدين بـه از كوئينون بدين منظور غالبا . موضعي و ناخواسته ممانعت به عمل آيد

.شود استفاده مي % 2/0ميزان

.]4[ استر و خواص رزين حاصله ي پليها رزين انواع مختلف مواد اوليه در تهيه - 4-3 جدول ها ويژگي نوع ماده كيل دهندهمواد تش

اسيدهاي انيدريدها و دي غير اشباع

مالئيك اسيد، / مالئيك انيدريد فوماريك اسيد

نسبتا باالHDTكمترين قيمت، ، HDT، باالترين واكنش بيشترين سرعت

سختي بيشتراسيدهاي انيدريدها و دي

اشـباعباال، نسبتا HDTكمترين قيمت، اورتو فتاليك انيدريد

استحكام خمشي و كششي باالاستحكام كششي و خمشي بيشتر، ايزوفتاليك اسيد

مقاومت شيميايي بيشتر، مقاومت بهتر در برابر آب

اسيد آديپيك، و سباسيك ) azaleic(آزاليك اسيد

)چقرمگي، جهندگي(انعطاف پذيري

كلورنديك اسيد، تترابروموفتاليك اسيد،

هگزاكلرو، انونفتالن اكتاهيدرومت

كربوكسيليك اسيد دي

مقاوم در برابر شعله

بسيار باالHDT ناديك متيل انيدريد

www.AriaBook.ir

AriaBook


كمترين قيمت، مقاومت خوب در برابر )ترين رايج(پروپيلن گاليكول گاليكولها. آب، انعطاف پذيري، سازگار با استايرن

پلي استر توليد شده از اين ماده، در يل كمتري به مقايسه با اتيلن گليكول، تما

كريستال شدن دارد انعطاف پذيري و چقرمگي پروپيلن گاليكول دي حرارتي باال، مقاومت اتيلن گاليكول

خوب، قيمت پايين كششي استحكامضربه و چقرمگي، استحكام اتيلن گاليكول دي

خوب پذيري انعطاف HDTدربرابرخوردگي، مقاوم Aبيسفنل

فيزيكي باال باال،خواص مقاوم دربرابرخوردگي، كم رنگ نئوپنتيل گاليكول مقاوم دربرابرخوردگي، سرعت واكنش ال دي متيل پنتان تري

كمتر كمترين قيمت، سرعت واكنش باال، استايرن منومرها

HDTخوب، استحكام خمشي باال فراريت كمتر، انعطاف پذيري بيشتر وينيل تولوئن م، مقاومت محيطي خوب، پايداري ك متيل متاكريالت

HDTنسبتا باال مقاومت حرارتي باال، عمر مفيد طوالني، دي آليل فتاالت

فراريت كمتر بسيارباال، سرعت واكنش باال، HDT تري آليل سيانورات

فيزيكي باال خواصسرعت واكنش باال، مقاومت در برابر منوكلرو استايرن

شعله كم واكنش كمترسرعت آلفا متيل استايرن

حــتي در دمـــاي . ي پلي اسـتر، مايعـاتي غيـر پايدارنـد ها رزينتوجه داشت كه بايد، سـخت شـده و بـه صـورت يـك ژل ز نگهداري آنها به مـدت چنـدين مـاه محيـط پس ا

/storage life(اين مدت را زمان انبـارداري يـا عمـر نگهـداري . شوند السـتيكي تبديل مي

shelf life (بـا افـزايش دمـا و . از رزيني به رزين ديگـر متفـاوت اسـت ،مدتاين . گويند

www.AriaBook.ir

AriaBook


و يـا در معـرض نـور قـرار گـرفتن، عمـر اي درصورت نگهداري رزين در ظروف شيشـه استــر را در محيط تاريـك و در دمـاي ي پلي ها رزيناغلب . يابد مي نگهداري رزين كاهش

C °20 از يك سال نگهـداري كـرد ماه و در بعضي موارد بيش 6توان به مدت حداقل مي . . ماه دارند3 عمر نگهداري حدود معموال) ي حاوي رنگدانهها رزين(ي رنگي ها رزين

نماينـد بندي مي لي استر را به انواع مختلفي طبقه ي پ ها رزيناز نظر كاربردي و تجاري، . از آنهـا آورده شـده اسـت همـراه بـا شـرح مختصـري 5-3 جـدول در بندي طبقهكه اين

.زير استشرح بهين آنها تر مهم

ي با جمع شدگي كمها رزين -3-1-1از ) shrinkage(شـدگي جمع% 8 به طور متوسط حدود پس از پخت استر ي پلي ها رزين

اين ويژگي در قطعات با سطوح گسترده و قطعات با دقت ابعادي بـاال، . دهند خود نشان مي لـذا سـعي شـده اسـت كـه . آورد وجـود مـي في را به مشكل ساز است و صافي سطح ضعي

بـا اسـتفاده از مـواد افزودنـي ) low profile resin(م كـ شـدگي يي با ميـزان جمـع ها رزين توسط يك دانشمند فرانسـوي 1957اولين اختراع در اين زمينه در سال . گرمانرم، تهيه شود

ر از پليمرهـاي گرمـانرم منظـو نبـدي . به ثبت رسيد و تاكنون صدها اختراع ثبت شده است هـا، پليمرهـاي كـاپروالكتون هـا، پلـي وينيل استات استايرن، پلي اتيلن، پلي مختلفي مانند پلي

در رابطه با مكانيزم عمل اين مواد، عقيده برآن اسـت كـه . شود آكريليك و غيره استفاده مي يمرهـا درحـين ايـن پل . كنند هاي ريزي در رزين پخت شده ايجاد مي پليمرهاي فوق، حفره

فرآيند پخت رزين منبسط شده و بعـد از سـخت شـدن رزيـن و سـرد شـدن آن، منقـبض .آيد وجود مي هاي ريزي به و در اطراف آنها حفرهشوند مي

اسـتر درصد وزني رزين پلي 10-20 ها گرمانرمشده جهت استفاده از اين مقدار توصيه پليمـر گرمـانرم و بخصـوص تـأثير آن بـر ،استر رزين پلي باشد و مقدار بهينه آن به نوع مي

.داردبستگي گرانروي سيستم

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]4[ مشخصات انواع مختلف رزين پلي استر غيراشباع- 5-3 جدول مشخصات نوع رزين

ي معموليها رزين)General Purpose(

يك، انيدريد مالئيك و رزين سخت استاندارد بر پايه انيدريدفتال نسبتاخوب خواص فيزيكي. پروپيلن گاليكول

cps 4000 -500: در محدودهگرانروي شدگي كم ي با جمعها رزين

) Low profile( اگر . استر و يك ماده افزودني گرمانرم پلي يك مخلوطي از رزين

منومراستايرين باشد به - استر ماده گرمانرم سازگار با محلول پلي .تواند عرضه شود يك جزئي ميصورت

پايدار در محيط(light stablized)

رزين با پايداري محيطي عالي كه كمترين تغيير رنگ را در مقابل حاوي مواد جاذب نور ماورائ بنفش. دهد نور خورشيد نشان مي

پوشش سطوح) Surfacing(

را آنرزيني كه شامل واكس يا ماده مشابهي است كه اجازه پخت تواند همراه با مواد تيكسوتروپيك دهد و مي در حضور هوا مي

. براي استفاده روي سطوح عمودي عرضه شود cps 3500 -500: در محدودهگرانروي

مناسب استفاده . استفاده راحت و خيس كننده خوب الياف شيشه )Lay-up(اليه گذاري ).spray-up(در روش دستي و روش افشاندن

cps 3000 -250: وده در محدگرانروي مقاوم شيميايي

(Chemical Resistant) .پايداري عالي در مقابل مواد شيميايي و آب

يا به صورت جامد cps 1000 -500: در محدودهگرانروي مقاوم حرارتي

(Heat Resistant) . باال) HDT(با دماي تغيير شكل حرارتي

. استحكام و مدول باال تر در محيط گرم cps 4000 - 2000: در محدودهرويگران

. و استحكام ضربه بيشتر )toughness(چقرمگي (Resilient)مقاوم ضربه .بعضي از آميزه ها استحكام در محيط گرم خوبي دارند

cps 2500 -500: در محدودهگرانروي مقاوم دربرابر شعله

)Flame resistant( ي حرارتي و مقاوم در برابر شعله، خود خاموش كن، پايدار

.خواص استحكامي متوسط cps 3000 -1000: در محدودهگرانروي

.سختي باركول پايين، انعطاف پذيري و ازديادطول باال )Flexible(منعطف cps 1000 -200: در محدودهگرانروي

www.AriaBook.ir

AriaBook


پـذيري مشـكلتر شدگي باعـث رنـگ به طور كلي استفاده از مواد افزودني كاهنده جمع هـاي همچنـين حضـور حفـره . شود ضعيفتر رنگ به سطح كامپوزيت ميقطعه و چسبندگي

.تواند باعث افت خواص مكانيكي كامپوزيت گردد ميكروسكوپي نيز مي

ي سطحيها رزين -3-1-2) gel coat (اليه ژلـي ي ها رزينعموما به دو نوع ) surfacing resin(ي سطحي ها رزين

اليه ژلي اولين اليه از رزيـن اسـت . شوند ميبندي طبقه) top coat(ي اليه رويي ها رزينو شود و نقـش آن تشـكيل كه به سطح قالب آغشته به ماده جدا كننده قطعه از قالب، زده مي

اي غني از رزين بر روي محصول براي ايجاد مقاومت جوي، رطوبتي و يا شـيميايي در اليهضـخامت . رنـگ باشـد بـي تواند رنگي و يـا اين اليه بسته به نوع كاربرد مي . باشد قطعه مي

ي كامپوزيتي است كه ها قالب براي mm5/0 براي قطعات و mm4/0معمول اين اليه حدود براي حفاظت از قطعـه در طـي كـاركرد، اليـه ژلـي بايـد . باشد رزين مي g/m2 450معادل

داشته باشد تا بتواند در مقابـل سـايش و ضـربات مقاومـت ) resilient(خاصيت جهندگي ور ساختارهاي آليفاتيك مانند آديپيك اسيد يا سباسيك اسيد در ساختمان رزيـن حض. نمايدشـود كـه در ، سعي مـي اليه ژلي توجه به اهميت با. تواند چنين خصوصيتي به آن بدهد مي

اي از اليـه رويـي، اليـه نهايي و يـا پوشش. استر نوع ايزو استفاده شود ي پلي ها رزينآنها از گذاري آخرين اليه و يا بعد از خارج نمـودن قطعـه از قالـب بـه يهرزين است كه بعد از ال

جهت پرداخت و صافي سطح در اينجا كمتـر از حالـت اليـه همين به. شود سطح آن زده مي اي مانند واكسها در داشتن ماده اليه ژلي تفاوت اساسي رزين اليه رويي و رزين .ژلي است

كنـد و بـا اوليه، به سطح آن مهـاجرت مـي است كه بعد از اعمال رزين و در مراحل پخت .كند تشكيل فيلم نازكي از تأثير هوا در به تأخير انداختن پخت سطحي رزين جلوگيري مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي مقاوم در برابر مواد شيمياييها رزين -3-1-3براي آنكه يك رزين بيشترين مقاومت را در برابر مواد شيميايي داشـته باشـد بايـد بـه

باالتر از دمايي كه در آن C20° تا 10ست عمل پخت حداقل طور كامل پخت شود و بهتر ا . شود انجام شود به كار گرفته مي

استر، اتصـاالت اسـتري نقـاط ضـعف پليمـر در مقابـل مـواد پلي مولكوليدر ساختار مقاوم در برابر مواد شيميايي استر پلي يها رزينلذا در ساخت . باشد شيميايي و رطوبت مي

اي شدن و يـا توان با افزايش درجه شبكه كار را مي اين. را محافظت نمود بايد اين اتصاالت هـاي حجـيم در اطـراف با پنهان سازي و محافظت گروه استري از طريق جايگزيني گـروه

بجاي ) NPG(عنوان مثال، استفاده از نئوپنتيل گاليكول به. پذير نمود اتصاالت استري امكان اسـتفاده از مشـتقات درصورت . شود اومت شيميايي مي مقباعث افزايش پروپيلن گاليكول

ــفنل ــا Aبيس ــه (Hexachloro-endo-methylene Tetrahydrophthalic acid) و ي ــه ب ك .دست خواهد آمد شود، رزيني با مقاومت شيميايي بيشتر به ناميده ميHETاختصار اسيد

HOCH2 CH2OHC

CH3

CH3

Neopentyl Glycol CH3CHCH2OH

OH

Propylene Glyco

HO C

CH3

CH3

OH

Bisphenol A

CCL2

COOH

COOHCl

Cl

Cl

Cl

HET acid

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي مقاوم در برابر اشتعالها رزين -3-1-4ردهـا ماننـد قطعـات مـورد اسـتفاده در سـاختمانها و وسـايل نقليـه، دربسياري از كارب

يي بـا وارد هـا رزيـن دستيابي بـه چنـين . باشد ي مقاوم دربرابر اشتعال مورد نياز مي ها رزيندو نمونه از مواد متـداول، تتراكلـرو . ساختن مواد هالوژن دار در ساختار رزين ممكن است

نسبت به انيدريد ديگـر، بـه جهـت HETانيدريد . شندبا مي HETفتاليك انيدريد و انيدريد داشتن كلر بيشتر كارآيي بهتري را دارد و همانگونه كه قـبال ذكـر شـد، مقاومـت شـيميايي

.دهد رزين را نيز افزايش مي

CCL2

CO

COCl

Cl

Cl

Cl

HET anhydride

O

CO

CO

Cl

Cl

Cl

Cl

Tetrachlorophthalic anhydride

O

ي منعطفها رزين -3-1-5 آليفاتيـك، عـاملي با جايگزيني تمام و يا بخشي از اسيدهاي اشباع بوسيله اسيدهاي دو

ــد ــا اســيد سباســيك ) HOOC-(CH2)4-COOH( اســيد آديپيــك مانن -HOOC-(CH2)8(ي

COOH ( ي سـاخته شـده از ايـن ها رزين. ي منعطف را توليد نمود ها رزينتوان و غيره ميپـذيري و شـوند تـا در مجمـوع، انعطـاف ي معمولي اضـافه مـي ها رزيناسيدها، عموما به

.روند ندرت به تنهايي به كار ميمقاومت درمقابل ضربه قطعه را باال ببرند و به

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي با ميزان نشركم منومر استايرنها رزين -3-1-6ي كاري، توليدكنندگان ها محيطباتوجه به اهميت حفظ محيط زيست و كاهش آلودگي

استر غير اشباع در مراحـل ي مختلفي براي كاهش تبخير استايرن از پلي ها راهبه دنبال رزين كاهش ميـزان اسـتايرن تبخيرشـده بـدون اسـتفاده از هدف،. هستندقبل از ژل شدن رزين

(TLV=Threshold Limit Value)مجـاز وسايل تهويه بيش از حد معمـول، بـه زيـر حـد ي هـا رزيـن مقدار حد مجاز براي استايرن و ديگـر منومرهـاي مـورد اسـتفاده در . باشد مي ذكر شده در اين جدول، مقـدار TLVمقادير . است نشان داده شده 6-3 جدول استر در پلي

باشد و ساعت در هفته مي40 ساعت در روز و 8 زمان كاري حد مجاز متوسط اين مواد در اگر در ساعاتي مقدار آنها بـاالتر از حـد مجـاز . اين مقدار بايد زير حد مشخص شده باشد

دار متوسـط آن زيـر حـد باشد در ساعات ديگر بايد زير حد نصاب باشد تا در مجموع مقـ . مجاز قرارگيرد

ي مختلفي جهت كاهش ميزان نشر منومر استايرن در محيط درنظـر گرفتـه شـده ها راه :ها عبارتند از برخي از اين راه حل. است

استفاده از منومرهايي با ميزان فراريت كمتر) 1 استر كاهش مقدار استايرن در رزين پلي) 2 دهنده فيلم و يا مواد افزودني ناسازگار با رزين ودني تشكيلاستفاده از مواد افز) 3

تر بودن آنها و يا تأثير منفي بر خواص رزيـن استفاده از منومرهاي ديگر به جهت گران نشان داده است كه با كـاهش ميـزان اسـتايرن از ها بررسي. چندان موفقيت آميز نبوده است

البته اين امر افـزايش . يابد محيط نيز كاهش مي مقدار استايرن متصاعد شده در % 35به % 42 مولكـولي تـوان جـرم ، مي گرانرويبراي جبران اين افزايش . رزين را بدنبال دارد گرانروي

لـذا . تواند باعث افت خواص نهايي محصول گـردد رزين اوليه را كاهش داد كه اين امر مي .بايد به تعادلي بين اين متغيرها دست يافت

www.AriaBook.ir

AriaBook


مؤثرترين راه براي كاهش فراريت استايرن از رزين، اضافه نمـودن يـك ترين و معمولايـن مـاده بعـد از اعمـال رزيـن، بـه سـطح . باشـد ساز و غير سازگار به رزين مي ماده فيلم

.كند مهاجرت نموده و از خروج استايرن جلوگيري مي

.]4[ ي از منومرها خواص تعداد- 6-3 جدول

منومروزن

مخصوص در °C20

دماي جوش

(°C)

دماي اشتعال(°C)

در گرانروي°C25

)mPa.s(

TLV )ppm(

شدگي جمع حجمي

% 17 100 75/0 31 145 902/0 استايرن

- 100 94/0 58 165 906/0 آلفا متيل استايرن 12 50 7/0 80 187 094/1 كلرواستايرن 6/12 100 77/0 60 167 896/0 وينيل تلوئن

- - 98/0 24 195 908/0 وينيل بنزن دي - 10 50/0 10 80 952/0 متيل آكريالت

21 100 84/0 10 100 943/0 متاكريالت متيلn -10 9/0 48 145 89/0 بوتيل آكريالت -

8/11 - 0/9 166 290 13/1 آليل فتاالت دي - - - - 150 -آليل سيانورات تري

ي پلي استرها رزينپخت -3-1-7اين عمـل . استر بايد از حالت مايع به جامد تبديل شود دهي، رزين پلي در فرآيند شكل

گيـرد، هاي رزين يعني ايجاد اتصاالت عرضـي، صـورت مـي كه با ايجاد پيوند بين مولكول راديكـالي پليمـر شـدن با استفاده از استر ي پلي ها رزينواكنش پخت . فرايند پخت نام دارد

پخـت رزيـن شـامل ). 3-3 شـكل (گيـرد از طريق بانـدهاي غيراشـباع صـورت مـي رزين جهت شروع واكنش پخت نياز بـه اسـتفاده از . باشد فرآيندهاي ژل شدن و سخت شدن مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


بـا افـزايش كاتـاليزور، پخـت رزيـن بـه . استكننده رت بهتر شروع يك كاتاليزور يا به عبا توان به كمك حـرارت و اين واكنش را مي. شود و بسيار كند شروع مي صورت نا محسوس

.تسريع نمود) accelerator (دهنده شتابيا با اضافه كردن يك

واكنش پخت رزين پلي استر توسط پراكسيد و شتاب دهندة كبالت - 3-3 شكل

حتـي زمـاني كـه اسـت؛ گرمازا استر ي پخت رزين پلي ها واكنشبايد توجه داشت كه لـذا . شود، واكنش پخت گرمازا خواهد بود رزين با كاتاليزور تنها و تحت حرارت پخت مي

از ايجاد گرماي واكنش بـيش دهنده شتاباستفاده مناسب از ميزان و نوع كاتاليزور و بايد با

www.AriaBook.ir

AriaBook


اسـت سـبب تغييـر رنـگ و ايجـاد افزايش بيش از حد دما ممكـن . از حد جلوگيري نمود جهـت بـه دهنـده شـتاب دماي مخلوط رزين و كاتاليزور و . ريز در محصول شود هاي ترك

گري بدون پركننـده افـزايش در فرآيند ريخته C170°تواند تا گرمازا بودن واكنش پخت مي ي كمتـر گذاري اين افزايش دما به جهت سطح زياد به مقدار قابل تـوجه يابد اما هنگام اليه

ايـن . نشان داده شـده اسـت 4-3 شكلگري در افزايش دماي يك رزين ريخته. خواهد بودتوجـه استر بسيار حايز اهميت است و بـا ي پلي ها رزينمنحني در بررسي شرايط فرآورش

يكي ديگر نيز ) Tmax(حداكثر دماي حاصله . تعيين نمود نيز توان زمان ژل شدن را به آن مي گـردد و بسـته بـه نـوع اهميت است كه از روي اين شـكل تعيـين مـي داراياز متغيرهاي

. متغير باشدC 170° تا 40كاتاليزور مصرفي ممكن است از

.]5[ )كنندهگرم رزين بدون پر100(استر افزايش دما يا گرمازايي يك رزين پلي - 4-3 شكل

و زمـان ) hardening time(شدن شدن، زمان سخت سه مرحله كامال مشخص زمان ژلفاصـلة زمـاني . در پخت يك سيستم رزين وجود دارد) maturing time(سخت شدن نهايي

آيد، زمـان ژل شـدن صورت يك ژل نرم در مي تا وقتي كه رزين به دهنده شتابكردن اضافهشدن تا وقتي كه رزين بقدر كافي سـخت شـده به فاصلة زماني ژل همچنين. شود ناميده مي

زمـاني كـه (شـود باشد كه بتوان قطعه را از قالب بيرون آورد، زمان سخت شدن، گفته مـي و باالخره اين كه به زمان بعد از قالبگيري تا رسـيدن بـه ). باركول برسد 15سختي قطعه به

www.AriaBook.ir

AriaBook


مت شيميايي نهايي و پايداري كامـل، زمـان و مقاو ) باركول 40سختي حدود (سختي كامل شدن نهايي گويند و بسته به نوع رزيـن و سيسـتم پخـت آن ممكـن اسـت سـاعتها، سخت

، عمـل سـخت شـدن را )postcure(پخـت بوسـيله پـس . ها به طول انجامـد روزها و هفته ،شد با C50°پخت باالي به ويژه اگر دماي پس در كاربردهاي حساس . توان تسريع نمود مي

داشت و سپس ساعت در دماي محيط نگه 24بهتر است قطعه كامپوزيتي را حداقل به مدت در كاربردهايي كـه ؛يابد بهبود مي پخت پسخصوصيات رزين بوسيله . نمود پخت پس را آن

عملـي ضـروري پخـت پـس مورد نياز است، يا مقاومت شيميايي حداكثر مقاومت حرارتي . را به تدريج تا دماي كاركرد قطعه افزايش دادپخت پساست و بهتر است دماي

كاتاليزورهاي رزين پلي استر -3-1-8و بـه عبـارت پليمر شدن است تا ) راديكال(جهت شروع پخت نياز به يك مركز فعال

پخـت رزيـن . كننـد را آغاز كند كه اين نقش را كاتاليزورها ايفـا مـي تر كوپليمر شدن جامع سرعت واكنش پخت به نوع رزيـن و ؛شود اليزور شروع مي كردن كات بالفاصله بعد از اضافه

شدن را شدن و سرعت سخت زمان ژل ،مقدار كاتاليزور . داردبستگي ميزان فعاليت كاتاليزور اسـترها، پراكسـيدهاي آلـي بـه ين كاتاليزورهاي مصرفي در پخت پلي تر مهم. كند كنترل مي

-R-N=N( كيبات آزوي مختلـف و تر ) ROOH(و هيدروپراكسيدها ’R-O-O-Rفرمول كلي

R (اي انتخاب نوع مناسبي از يك كاتـاليزور بـراي يـك فرآينـد از اهميـت ويـژه . باشند مي : ازعبارتندين معيارهاي اين انتخاب تر مهم. برخوردار است

) Half life(زمان نيمه عمر ) 1 دماي بحراني) 2 )active oxygen content(ميزان اكسيژن فعال ) 3

اين زمـان بيـانگر . گردد مه عمر زماني است كه نيمي از پراكسيد اوليه تجزيه مي زمان ني دمـاي . باشـد فعاليت نسبي و به عبارتي بيانگر سرعت تجزيه پراكسيد در دماي مشخص مي

بحراني، حداقل دمايي است كه يك پراكسيد شروع به ايجاد راديكـال بـا سـرعت مناسـب

www.AriaBook.ir

AriaBook


دمـاي بحرانـي . باالي دماي بحراني انتخاب شـود C20°دماي پخت بايد حداقل . نمايد ميميزان اكسيژن فعـال، درصـد . باشد درجه سانتيگراد مي 130 تا 60پراكسيدهاي مختلف بين

باشـد و بيـانگر درجـه پراكسـيد مـي مولكولياكسيژن فعال پراكسيد نسبت به مجموع وزن .شوند ميديبن طبقه به سه دسته زير ها كامپوزيتدماي پخت . خلوص آن است

...ي دستي و ها روشفرآيندهايي نظير )C50 - 20°(پخت در دماي پايين ) 1 ...رشته پيچي و فرآيندهايي نظير )C 100 - 50°(پخت در دماي متوسط ) 2 .... و پالتروژنفرآيندهايي نظير )C 160 - 100°(پخت در دماي باال ) 3

.ور مورد نظر را انتخاب كردتوان كاتاليز فوق ميبندي طبقهبا توجه به

كاتاليزورهاي خالص تركيبات شيميايي غير پايدار بوده و قابل تجزيه شـدن همـراه بـا لذا آنها به صورت خمير يا به صورت پراكنـده در يـك مـايع نـرم . اند ي انفجاري ها واكنش ينتـر مهـم .شـوند يا به صورت پودر در يك پركننده خنثـي بـه بـازار عرضـه مـي كننده و

:پراكسيدهاي مصرفي عبارت اند از

:محيطيجهت پخت ) الف در دي متيل فتاالت به صورت محلول) MEKP( متيل اتيل كتون پراكسايد - در دي متيل فتاالت به صورت محلول) AAP( پراكسايد ستن ااستيل - در دي بوتيل فتاالت به صورت خمير) CHP( سيكلو هگزانون پراكسايد - پراكسايد ترشيري بوتيل-

:حرارتيجهت پخت ) ب بنزوئيل پراكسايد در دي بوتيل فتاالت به صورت خمير- دي كلرو بنزوئيل پراكسايد، دي ترشيري بوتيل پراكسايد، ترشيري بوتيل 4و2 -

.كيومن هيدروپراكسيد همراه با بنزوئيل پراكسايد ،)perketals( ها پربنزوئات، پركتالروش گـرم بـه DMC و SMCاسـترها غالبـا در تركيبـات يالزم به تذكر است كه پلـ

يي كه براي اين تركيبات اسـتفاده ها قالبباتوجه به قيمت باالي پرس و . شوند قالبگيري مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


اين فرآيند فقط براي ميزان توليد زياد و جايي كه سرعت پخت باال ضروري است ،شود ميشـود امـا بايـد توجـه كاتاليزور اسـتفاده مـي % 2 از معموالها در اين آميزه . باشد مناسب مي

هـا در زمان نگهداري اين آميـزه . توزيع گردد در رزين صورت يكنواخت به داشت كه كامال طور كلي ميزان استفاده از پراكسـيدها جهـت پخـت به . يك هفته استمعموالدماي محيط

.باشد وزن رزين مي% 3 تا1استر غير اشباع اعم از پخت محيطي يا حرارتي، ي پليها رزين

. دقيقه پخـت شـود 10 تا 1 به مدت C140° تا 100در پخت گرم، رزين بايد در دماي . زمــــان حقيقي پخت بستگي به ضخامت قطعه، نوع رزين و ظرفيت حرارتي قالـب دارد

در صورتي كه دما و زمان كافي نباشد، قطعه خوب پخـت نخواهـد شـد ولـي بايـد توجـه شـدن يـك اثر دماي قالبگيري روي زمان سـخت . داشته شود نگه C140°ر داشت كه دما زي

. نشان داده شده است5-3 شكلنوع رزين در

.]5[ كاتاليزور% 2استر با ارتباط دما و زمان پخت در پخت گرم يك رزين پلي - 5-3 شكل

رزين پلي استر هاي دهنده تابش -3-1-9 اضـافه MEKPاز يـك كاتـاليزور نظيـر % 3 تا 2استر فقط حدود اگر به يك رزين پلي

رزيـن ژل شـود و چنـدين روز طـول تا زمان الزم است روز 3 تا 2در دماي محيط، ، شودايد استر در دماي محيط ب براي پخت رزين پلي لذا . اي دست يابيم كشد تا به سختي اوليه مي

ها بايد كمـي قبـل دهنده شتاب. نيز استفاده كرد دهنده شتاب همراه با كاتاليزور، از يك حتما

www.AriaBook.ir

AriaBook


صـورت بـه هـا رزيـن از استفاده، به رزين اضافه شوند لكن بايد توجه داشت كه بسياري از فقـط بايـد كاتـاليزور هـا رزيـن به اين .شوند به بازار عرضه مي دهنده شتابمخلوط شده با

بـراي توليـد انبـوه تحـت هـا رزيـن اين دسته از . كرد تا در دماي محيط پخت شوند اضافه .باشند شده بسيار مفيد مي شرايط كنترل

بعضي . گيرند توانند مورد استفاده قرار مي دهنده شتابتركيبات شيميايي زيادي به عنوان ركـونيم كاربردهـاي ي زي هـا نمـك ها نظير تركيبات آمونيوم، واناديم، قلع يـا دهنده شتاباز

ي قلع، كبالـت ها صابونها آنهايي هستند كه بر پايه دهنده شتابين نوع تر مهم. خاصي دارند صورت اكتـات در اسـتايرن از از كبالت به % 42/0محلول . باشند ي نوع سوم مي ها آمينو يا ي هـا آمين درصد و 5/0 تا 1/0 كبالت به ميزان و اكتئات نفتنات. استهاي رايج دهنده شتاب

تـرين درصـد، رايـج 3/0 تـا 1/0نوع سوم نظير دي متيل آنيلين و دي اتيل آنيلين به ميـزان توان با استفاده استر را مي هاي پلي سرعت پخت آميزه . هاي مورد استفاده هستند دهنده شتاب

صابون كبالت و يك آمين نوع سوم افزايش داد در اين صـورت دهنده شتاباز مخلوطي از تواند استفاده شود كه تغيير رنگ قطعـه يابد اما تنها در مواردي مي قالبگيري كاهش مي زمانهـاي بـا تـوان در آميـزه هاي آميني مـي دهنده شتاباز . ساز نباشد دليل وجود آمين مشكل به

. گذارنـد ها بر زمان ژل شدن اثر نمي دهنده شتاباين نوع از . سرعت فرآيند باال استفاده كرد هـاي تعميـرات اضـطراري مـورد ها و بسـته هنوبتهايي نظير هاي آميني در آميزه ندهده شتاب

.گيرند استفاده قرار مي

مناسب و مقدار آنها بسـيار مهـم اسـت بـه ويـژه اگـر دهنده شتابانتخاب كاتاليزور و مقـدار كاتـاليزور از . باشـد داشـته دستيابي به خواص بهينه رزين پخت شده نهايي اهميـت

% 2 اتصاالت عرضي است بهتر است بدون تغيير و به ميزان چگالي كه تعيين كننده جهت آنتوان باتوجه به زمان ژل شدن مورد نيـاز انتخـاب ميزان كاتاليزور را مي . در نظر گرفته شود

اثـر دمـا . يابد شدن كاهش مي كرد بديهي است كه با افزايش ميزان كاتاليزور و دما، زمان ژل ايـن شـكل . نشان داده شده است6-3استر در شكل يك نوع رزين پلي شدن روي زمان ژل

www.AriaBook.ir

AriaBook


باشد زيرا در ايـن صـورت قطعـه پخـت C15°دهد كه دماي محيط كار نبايد زير نشان مي توان با اعمال حرارت كم را ميمحيط در دماي سرعت پخت فرآيندهاي پخت . نخواهد شد

اما پـس از بيشتر شود C35°شدن رزين از ژلدما نبايد قبل از . به قطعه يا قالب افزايش داد اين عمل سـرعت پخـت رزيـن را افـزايش . افزايش داد C60°توان دما را تدريجا تا آن مي

.دهد مي

ها بـا يكـديگر بـه تنهـايي دهنده شتابمخلوط كردن كاتاليزورها و از بايد كه، نكته اين .ي باشد اجتناب نمود زيرا واكنش آنها ممكن است انفجارشديدا

.]5[ دهنده شتاباستر همراه با كاتاليزور و شدن با دما براي پلي تغييرات زمان ژل - 6-3 شكل

عوامل مؤثر بر زمان ژل شدن -3-1-10عوامل زير روي زمان ژل شدن رزين پلي استر و همچنين روي حالت پخت نهـايي آن

:گذارند اثر مي

شـود امـا مقـدار شدن بيشتر مي با كاهش مقدار كاتاليزور زمان ژل : قدار كاتاليزور م .1 .كم آن سبب پخت ناقص قطعه خواهد شد

www.AriaBook.ir

AriaBook


زمـان ژل شـدن بيشـتر دهنـده شـتاب با استفاده از مقـدار كـم : دهنده شتابمقدار .2اگر از مقدار كافي اسـتفاده نشـود، پخـت قطعـه نـاقص خواهـد بـود يـا . شود مي

.يار آهسته انجام خواهد شدشدن بس سخت ممكـن C15°دماي زير . يابد با كاهش دما، زمان ژل شدن افزايش مي : دماي محيط .3

.است سبب پخت ناقص قطعه شود .يابد با افزايش حجم رزين، زمان ژل شدن كاهش مي: حجم رزين .4براي پخت مناسب بايد مقـدار كـافي : تبخير به دليل كاهش مقدار منومر استايرين .5

بنابراين به هنگام ساخت قطعات بسـيار بـزرگ، . استايرن وجود داشته باشد منومر .اي استفاده كرد كه سريع ژل شود بهتر است از آميزه

.كنند تر مي شدن را طوالني ها زمان ژل بيشتر پركننده: نوع پركننده .6شدن را افزايش و بعضي ها زمان ژل بعضي از رنگدانه ): Pigment(مقدار رنگدانه .7

اي را دهند لذا قبل از استفاده بايد اثـر رنگدانـه ر از آنها اين زمان را كاهش مي ديگ .كه به طور خاص توصيه نشده، بررسي كرد

هرچـه رزيـن حـاوي : فاصله زماني بين اضافه كـردن كاتـاليزور و تسـريع كننـده .8 .تر خواهد شد كاتاليزور بيشتر نگاه داشته شود، زمان ژل شدن آن كوتاه

تركيباتي هستند كه حتي مقدار بسيار كم آنهـا ): inhibitor(عت كننده حضور ممان .9هـم رفتـه ممكـن و روي اسـت كـافي پليمر شدن ي ها واكنشجهت جلوگيري از

، هـا فنـل : ترين اين مواد عبارتند از رايج. است از پخت كامل رزين جلوگيري كنند ي آن، انـواع هـا مكنفرمالدئيد، الستيك، گوگرد، مس و گرد و غبارهاي رزين فنل

.متانولدوده و تغييرداد دهنده شتابشدن را فقط بايد با تغيير مقدار الزم به يادآوري است كه زمان ژل

كـردن همچنـين هرچـه فاصـله بـين اضـافه . كار را كرد نبايد با تغيير مقدار كاتاليزور اين و .د نياز خواهد بود كمتري موردهنده شتاب بيشتر باشد ميزان دهنده شتابكاتاليزور و

www.AriaBook.ir

AriaBook


آميزه رزين پلي استر -3-1-11 آميزه پخت گرم محيطيآميزه پخت

phr 100 رزين phr 100 رزين 2 كاتاليزور 1-4 كاتاليزور

1/0- 5/0 دهنده شتابيـابي بـه اهـدافي گاهي جهـت دسـت اما ،باشند ين اجزاي يك آميزه مي تر مهماجزاي فوق

ين اين مواد افزودني به طـور خالصـه تر مهم. كنند ضافه مي اجزاي ديگري به آميزه ا ،خاص : ازعبارتندتـوان مـي ولياستر نيست كردن رنگدانه به رزين پلي نيازي به اضافه معموال : رنگدانه -

.كرد استر اضافه از رنگدانه مناسب به رزين پلي وزني% 10تا

اسـتر واص بـه رزيـن پلـي ها به منظور كاهش قيمت و بهبـود خـ پركننده :ها پركننده -آوري شده به ويژه انواع كريستالي آن به طور گسـترده كربنات كلسيم عمل . شوند اضافه مي

در ) microsphere(ذرات كـروي كوچـك شيشـه . شـوند در صنايع كامپوزيت استفاده مـي از پودر چوب نيز در ميز و صـندليهاي . ندرگي مورد استفاده قرار مي μm500-20هاي اندازه

بايد از حـداقل مقـدار پركننـده قانون كلي عنوان يك به. شود استر استفاده مي با روكش پلي وزنـي % 25هاي بسيار ريز استفاده شود، نبايد مقدار آن بـيش از اگر از پركننده . استفاده كرد توان نباشد، مي 5/8 مواد پركننده بيشتر از pHنكه آ شرط به براي سطوح تزييني . رزين باشد

.هاي خشن استفاده كرد مقدار زيادي پركنندهاز

گيرهاي بدنه و صـنايع الكتريكـي، در بعضي از كاربردها به ويژه در ضربه :كننده نرم -را به رزين استاندارد اضـافه كـرد تـا چقرمگـي و ) چقرمه(شده الزم است كه يك رزين نرم

عمل چقرمگي رزين را اگرچه اين . قابليت ارتجاعي آن افزايش و شكنندگي آن كاهش يابد .دهد، اما تأثير منفي بر مقاومت شيميايي و بعضي از خواص ديگر دارد افزايش مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


ظاهري رزين گرانروي اين مواد افزودني براي افزايش :ي تيكسوتروپيك ها افزودني -. گيرنـد هـاي عمـودي مـورد اسـتفاده قـرار مـي كردن در ديواره به جهت جلوگيري از شره

، اكسـيد )Fe2O3(، اكسيدهاي فلـزي ماننـد اكسـيد آهـن قرمـز PVC پودر رس چيني، خاكاين مـواد بـر عمـر، سـرعت و . باشند و اكسيد روي از نمونه مواد مصرفي مي ) Cr2O3(كرم

.خواص پخت رزين تأثير نامطلوب دارند

اكسيدآنتيموان، پارافينهاي كلره، دار، تري تركيبات هالوژن :ي كاهنده شعله ها افزودني - .باشند ري بتا كلرواتيل فسفات از جمله اين مواد ميت

فنيـل مشتقات هيدروكسي بنزوفنون، فنل ساليسـيالت، تـري :هاي نوري پايداركننده - .باشند شده از جمله اين مواد مي ي اپوكسيها روغنفسفيت،

اسيدهاي چرب نظير استئارات روي يا كـادميم بـه منظـور : عوامل رهاساز از قالب - .گيرند قطعه از قالب در تركيبات قالبگيري مورد استفاده قرار ميتر راحت جداشدن

خـواص يـك نـوع 9-3 جدول مشخصات يك نوع رزين تجاري و در 7-3 جدول در تغييرات زمان پخت يك نوع رزين پلي 7-3 شكلگري شده و نيز در رزين پلي استر ريخته

.، آورده شده استدهنده شتاباستر بر حسب مقادير مختلف پراكسيد و

1 مشخصات يك نوع رزين پلي استر تجاري مورد استفاده در صنعت فايبرگالس- 7-3 جدول مقدار واحد ويژگي

mgKOH/g 19 عدد اسيدي 32 % مقدار منومر استايرين

m.pa.s 1250 گرانروي Mn 6200 وزن مولكولي متوسط

Min 18 دردماي محيط2زمان ژل شدن ).BASF شركت Palatal A400Nرزين ( )1 . درصد متيل اتيل كتون پراكسايد2 درصد نفتنات كبالت و 2/0با )2

www.AriaBook.ir

AriaBook


).بدون تقويت كننده(خواص رزين پلي استر ريخته گري - 8-3 جدول مقدار ويژگي

1/1 - 4/1 وزن مخصوص M( 110(سختي راكول 45 سختي باركول

Shore D( 70 - 63(سختي، MPa 103 -34استحكام كششي،

GPa 1/4 - 2مدول كششي، 1- 5 %ازديادطول تا پارگي،

HDT( ،°C 150 - 60(انحراف گرماييدماي Cure Shrinkage( ،% 12 - 5(جمع شدگي

hr 24 ، % 6/0 - 15/0جذب آب در

. و نفتنات كبالتMEKPتغييرات زمان ژل شدن در مقادير مختلف - 7-3 شكل

4/0 3/0 2/0 1/0 0 %نفتنات كبالت

يقه دقدن،

ل شن ژ

زما

125

100

75

50

25

0

www.AriaBook.ir

AriaBook


بيسفنليي ها رزين -3-2ي هـا رزيـن يا ( Aي بر پايه بيسفنل ها رزينة استر با كارايي باال به دو دست ي پلي ها رزين، از واكـنش بيسـفنلي ي هـا رزيـن . شـوند اسـتر تقسـيم مـي ي وينيـل هـا رزيـن و )بيسفنليسـپس در و شـده و فوماريك اسيد يا مالئيك انيدريـد حاصـل Aبيسفنل/ گاليكول پروپيلن

.شوند حل ميمنومر استايرين

C

CH3

CH3

OCH2CHOH HOCHCH2O

CH3 CH3

A + HOبيسفنل → CHCH2OH

CH3 وقماده ف + فوماريك اسيد →

C

CH3

CH3

OCH2CH O CCH OCHCH2O

CH3 CH3

CHC

OO

[ ]

ساختار شيميايي رزين بيسفنلي

بـا نـام تجـاري كـه يك محصـول تجـاري اسـت الذكر فوق بيسفنلي با ساختار رزين)ZCI(ATLAC 382-05 به عنوان يك رزين با مقاومت وزني مونومر استايرن، % 50حاوي

از ايـن رزيـن جهـت سـاخت مخـازن و .گـردد باال در برابر خوردگي، به بازار عرضه مـي .شود اسيد استفاده مياي كامپوزيتي، جهت نگهداري و حمل ه لوله

ي بيسفنلي مشابه موارد قبلـي ها رزينهاي مورد استفاده براي دهنده شتابكاتاليزورها و .ي پلي استر غير اشباع ندارندها رزيناست و از نظر فرآورش نيز تفاوتي با

گاليكول پروپيلن

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي وينيل استرها رزين -3-3نظيـر آكريليـك يـا (ك كربوكسيليك اسيد غير اشباع ي وينيل استر از واكنش ي ها رزين

استر ي وينيل ها رزينترين رايج. گردند و يك واحد رزين اپوكسي تهيه مي ) متاكريليك اسيد در ها رزيناين . شوند تهيه مي Aگليسيديل اتر بيسفنل غالبا از واكنش متاكريليك اسيد و دي

.سازند لياف شيشه را به خوبي آغشته ميبرابر اسيدها و بازها مقاومت خوبي دارند و ا

CHCH2 OH

O

C

CH2 C

CH3

C

O

OH

متاكريليك اسيد آكريليك اسيد

Aگليسيديل اتر بيسفنل دي

OC

CH3

CH3

OCH2

OCH2 CHCH2O CH CH2

آكريليك اسيد + Aاتر بيسفنل گليسيديل دي → رزين وينيل استر

از معمـوال . شـود و بـا سـرعت انجـام مـي ) C140 -120°(واكنش فوق در دمـاي بـاال

و فسفينها به عنوان كاتاليزور اسـتفاده ) متيل آمونيم كلرايد رينظير بنزيل ت (ي آمونيم ها نمك .شود مي

CH2 CH C

O

O CH2 CH

OH

CH2 O C

CH3

CH3

O CH2 CH

OH

CH2O

O

CCHCH2[ ]n

Aاستر برپايه بيسفنل ساختار شيميايي رزين وينيل، Aي وينيـل اسـتر بـر پايـة بيسـفنل هـا رزيـن ي وينيل استر شامل سه خانوادة ها رزين

ي هـا رزيـن ) Tg(اي دمـاي انتقـال شيشـه .باشند اپوكسي نوواالك و اپوكسي برومه شده مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي وينيل اسـتر معمـولي ها رزين از oC 50 تا 30 معموال ك،نوواال وينيل استر بر پاية اپوكسي ، خواص مكانيكي، مقاومت در برابر اسـيدها و بازهـا HDT از نظر ها رزيناين . بيشتر است

رد مـو دارند و در كاربردهايي كه دوام خوب در دماي بـاال بهترين كارايي را ،ها حاللو نيز .شوند انتظار است، استفاده مي

در برابـر آتـش كـه استر، بر پاية اپوكسي برومه شده است ي وينيل ها رزيندستة ديگر .ستها رزينمقاومند و سرعت گسترش آتش در آنها كمتر از ساير

استري دارد كه در صـنعت ي وينيل ها رزينمتاكريليك اسيد بيشترين استفاده را در تهيه شود كـه در يي استفاده مي ها رزيناز اسيد آكريليك در ساخت . شوند استفاده مي كامپوزيت

.شوند مصرف مي) coatings(ها و پوششها رنگ

اسـتر ي پلـي ها رزيني وينيل استر بر خالف ها رزينشود، در همانگونه كه مشاهده مي شـوند، در انتهـاي شدن مـي اي ي شبكه ها واكنشغير اشباع، پيوندهاي دوگانه كه بعدا وارد

به همـين . گيرد اي شدن فقط در انتهاي زنجيره صورت مي بنابراين شبكه . زنجيره قرار دارند جهت ميزان اتصاالت عرضي كم و رزين پخت شده از انعطاف پذيري و مقاومت بيشـتري

. باشـد اسـتر برخـوردار مـي در مقايسه با پلي) micro crack( ريزهاي تركدر مقابل تشكيل باتوجه به . يابد اتصاالت عرضي كاهش مي چگاليعي است كه با افزايش جرم مولكولي طبي

بسـياري از خـواص هـا تـوان گفـت ايـن رزيـن مياستر، ي وينيل ها رزينساختار شيميايي همچنين افـزودن گـروه متـاكريالت . شوند استرها فرآيند مي را دارند اما مثل پلي ها اپوكسي

جهـت . اسـتر غيـر اشـباع، پخـت شـوند ي پلـي هـا رزين مشابه با اي دهد به شيوه اجازه مي شـود و اسـتفاده از آن سـبب استرها نيز از منومر استايرين استفاده مـي كردن وينيل اي شبكه .شود كه گرانروي پايين در دماي محيط حاصل شود مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


استر ي وينيلها رزيني پخت ها سيستم -3-3-1. اسـتر غيـر اشـباع اسـت ي پلـي ها رزينابه استر، مش ي وينيل ها رزيني پخت ها سيستم

ين سيستم پخت در دماي محيط، متيل اتيل كتون پراكسايد و نفتنات يا اكتات كبالـت تر مهم درصـد و از 2 تـا 1از كاتاليزور متيل اتيل كتـون پراكسـايد بـه ميـزان . است%) 6محلول (

% 10از محلـول . شـود درصـد اسـتفاده مـي 4/0 تـا 2/0 نفتنات كبالت به ميزان دهنده شتاب كمكي، به ويژه در زماني كـه دمـاي محـيط پـايين دهنده شتابمتيل آنيلين نيز به عنوان دي

درصـد اسـتفاده 5/0 تـا 2/0است و يا قطعه از ضخامت كمي برخوردار اسـت، بـه ميـزان .شود مي

ي وينيل استر ممكن است به هنگام پخت حالت فومي ايجـاد ها رزيننكتة مهم اين كه كند و بيانگر نامناسـب بـودن مـواد اين موضوع اشكال خاصي در سيستم ايجاد نمي . نمايند آنهـا دهـي واكـنش توان اين حالت را با استفاده از كاتاليزورهايي كه سرعت البته مي . نيست

دماي محيط ،ي پلي استر ها رزين نيز همانند ها رزيندر مورد اين . كمتر است، برطرف نمود تـوان بـا اسـتفاده از ي وينيل استر را مـي ها رزين. باشد oC 15 نبايد كمتر از به هنگام پخت

همچنين جهت كاهش ميزان استايرن باقيمانده در .كاتاليزور مناسب در دماي باال پخت كرد ساعت در دمـاي 48طعه را به مدت قتوان قطعات و همچنين افزايش خواص مكانيكي مي

oC 60 ساعت در دماي 3 و يا oC80پخت نهايي نمود .

استر ي وينيلها رزينخواص و كاربردهاي -3-3-2 مقاومت شيميايي خـوبي باشند و ضمنا مي) tough( استر بسيار چقرمه ي وينيل ها رزين

شـود كـه رزيـن وينيـل ي اپوكسي در زنجيره اصلي باعث مي ها رزينساختار مشابه . دارند دماي تغييـر شـكل حرارتـي بـاال . شود استر چقرمه شده و ازدياد طول آن در كشش بيشتر

)HDT ( به خـوبي ها اين رزين . باشد و استحكام چسبندگي خوب از ديگر خواص آنها مي ، . را خـيس كـرده و چسـبندگي خـوبي بـه آنهـا دارنـد ها كنندهالياف شيشه و ديگر تقويت

www.AriaBook.ir

AriaBook


ـ نياز بـه يي كه ها محيطمقاومت شيميايي عالي آنها سبب گرديده است در در االمقاومـت بمقاومت در برابر خوردگي عالي آنها ناشـي . از آنها استفاده شود وجود دارد، برابر خوردگي

:از سه ويژگي است

.شوند اتصاالت استري مستعد خوردگي، توسط گروه متيل مخفي و يا محافظت مي) 1 .گيرد هاي وينيل خيلي واكنشگرند و پخت كامل زنجير اصلي به سهولت انجام مي گروه) 2 .هاي شيميايي خيلي مقاوم است زنجير اصلي اپوكسي نسبت به تهاجم) 3

گذاري دسـتي، رشـته توان در فرايندهاي مختلف، نظير اليه ي وينيل استر مي ها رزيناز هاي انتقال آب، گـاز و مـواد شـيميايي و نيـز قطعـات لوله. استفاده نمود پالتروژنپيچي، و

هـا رزيـن سـكوهاي نفتـي از جملـه كاربردهـاي ايـن كامپوزيتي مورد استفاده در سـاخت .دنشو محسوب مي

استر تقويـت نشـده و ي وينيل ها رزينبرخي از خواص مكانيكي 10-3 و 9-3جداول استرهاي مقاوم استرها و پلي تفاوت اصلي ميان خواص وينيل . دهند تقويت شده را نشان مي

رفتـار 9-3 و 8-3 هـاي در شكل . باشد در برابر خوردگي در ازدياد طول در پارگي آنها مي .ي وينيل استر و پلي استر با هم مقايسه شده استها رزينكرنش و نيز جذب آب -تنش

.شده استر غيرتقويت خواص مكانيكي رزين وينيل- 9-3 جدول نوع رزين

خواصاستر وينيل

Aبرپايه بيسفنلتر بر اس وينيل

پايه نوواالكاستر مقاوم وينيل (resilient) ضربه

MPa 80 80 78استحكام كششي، GPa 1/3 2/3 9/2مدول كششي،

10 5/3 5/5 %ازدياد طول در پارگي، MPa 124 120 120استحكام خمشي،

GPa 2/3 3/3 8/2مدول خمشي، C 100 150 75°دماي تغيير شكل حرارتي،

www.AriaBook.ir

AriaBook


.شده با الياف شيشه استر تقويت خواص مكانيكي رزين وينيل- 10-3 جدول ميزان الياف شيشه خواص

وزني% 40 ميزان الياف شيشه

وزني% 52 MPa 143 261استحكام كششي،

GPa 12 15مدول كششي، MPa 204 342استحكام خمشي،

Gpa 7 14مدول خمشي،

٠١٠٢٠٣٠۴٠۵٠۶٠٧٠٨٠٩٠

٠ ١ ٢ ٣ ۴ ۵ ۶ ٧رنش، %آ

MPa

ي، شش

ش آتن

Standard IsophthalicFlexible IsophthalicVinylester

.استركرنش سه نوع رزين پلي- تنشهاي منحني - 8-3 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


٠

٠٫٢

٠٫۴

٠٫۶

٠٫٨

١

١٫٢

١ ٧ ١۴ ٢١روز

ب، ب آجذ

ن يزام

%VinylesterIsophthalicOrthophthalic

. استرميزان جذب آب سه نوع رزين پلي - 9-3 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي اپوكسيها رزين -3-4تم اكسيژن از دوطرف به دو عبارت اپوكسي پيشوندي است كه به يك پل اكسيژني كه ا

بـه 1947ي اپوكسـي كـه از سـال ها رزين. گردد اطالق مي ) O(گروه ديگر متصل باشد

O حلقهدو صورت تجاري در آمريكا توليد شدند، حاوي CH CH در دو انتهـاي زنجيرنـد

ايـن . باشـند مـي )Oxirane(يـا اكسـيران ) Epoxide(معروف به اپوكسايدكه ) 10-3 شكل( .باشد گروه عاملي قابليت اتصال به بسياري از تركيبات آلي را دارا مي

ي اپوكسيها رزينفرمول كلي 2

OCH CH R CH CH2

O

.n =2 با Aاتر بيسفنل گليسيديل مدل اتمي يك رزين اپوكسي جامد، دي -10-3 شكل

بـا سـاختار ) كلرومتيل اكسـيران ( كلروهيدرين اپي ز واكنش ا معموالي اپوكسي ها رزين

شيميايي2

OCH CHCH2Cl با يك تركيب حاوي چند گروه هيدروكسيل فعال كه عمدتا از

شـود، استفاده مـي ) Bisphenol A(A يا بيسفنل) Diphenylol Propane(فنيلول پروپان دي .گردند ميتهيه

www.AriaBook.ir

AriaBook


OCH2 CH CH2

HO C

CH3

CH3

OH

)اهيدروكسي فنيل پروپان بيس پار2 و A) 2بيسفنل گروه گليسيديل

كلروهيدرين مايعي است بي رنگ كه داراي بوي ناراحت كننده شـبيه بـه كلروفـرم اپي و نقطـه جـوش -C 2/57°نقطه ذوب آن . شود باشد و از واكنش كلر و پروپيلن تهيه مي مي

الزم ي هـا احتيـاط هنگام كار با اين ماده، بايد . باشد مي C11/116° ميليمتر جيوه 760آن در جامد و سفيد اي ماده Aسفنل يب .نمود چون سمي و مشكوك به سرطانزايي است رعايت را

دسـت است و از واكنش دو مـول فنـل و يـك مـول اسـتن بـه C 153°رنگ با نقطه ذوب .آيد مي

:ي اپوكسي و ساختار شيميايي آنها به صورت ذيل استها رزينواكنش تهية

Aبيسفنل رزين اپوكسي برپايه + Aبيسفنل تاليزور هيدروكسيد سديمكا

2

OCH CHCH2Cl2

CH3 CH3

O C

CH3

OCH2 CH CH2 ]2

OCH CHCH2 [ C

CH3

OCH2 CH CH2On

O

OH

باال سختي در دماي موضع چسبندگي چقرمگي پذير موضع واكنش رزين اپوكسي دي گليسيديل اتربيسـفنل ، باشد تركيب حاصله n = 0در رزين فوق اگر

A شود ناميده مي (DGEBA) نام تجاري اين رزين با .استين نوع رزين اپوكسي تر مهم كهD.E.R. 332توسط شركت داو )Dow ( جهت فرآيند رشته پيچي)Filament Winding ( و

12-0= n

مقاومت شيميايي

www.AriaBook.ir

AriaBook


در n درجة پليمر شدن يـا .شود ها به بازار عرضه مي ي ديگر توسط ساير شركت ها نامنيز با .باشد مي3 تا 0ي اپوكسي مايع بين ها رزين

ر واحـد شـود بـه ازاي هـ ي اپوكسـي مشـاهده مـي هـا رزيـن همانطور كه در سـاختار ي اپوكسـي ها رزين معموالاگرچه . شود در سيستم تشكيل مي OH-تكرارشونده يك گروه

نيـز OHهـاي د اما امكان ايجاد شاخه از طريـق گـروه نشو با ساختار خطي نمايش داده مي .يابد افزايش ميnاين امكان با باال رفتن . وجود دارد

داراي معمـوال كـم، مولكـولي جـرم ي اپوكسي با ها رزينمطالعات نشان داده است كه ، عامليـت رزيـن اپوكسـي بـه مولكـولي باشند اما با افزايش جرم مي 9/1عامليت بزرگتر از

).11-3جدول (شود نزديك مي يك طرف

كاربردهاي زيـادي در صـنايع ، خواص بسيار خوب به جهت داشتن ي اپوكسي ها رزين :ين اين خواص عبارتند ازتر مهم. مختلف دارند

، سختي ومقاومت سايشي بـاال )toughness(مانند چقرمگي ؛خواص مكانيكي خوب .1 . استها رزيندر اين Aبيسفنل كه بيشتر به خاطر حضور ساختارهايي چون

الكتريكي خوبعايق .2 مقاومت حرارتي عالي .3 و هـا سـراميك چسبندگي عالي به بسياري از مواد مانند فلزات، چوب، بـتن، شيشـه، .4

هاي اپوكسـي و هيدروكسـيل اين ويژگي ناشي از وجود گروه . ها يكپالستبسياري از .در زنجيره است

ايـن ويژگـي ناشـي از حضـور ؛ي قليايي ها محيطمقاومت شيميايي خوب به ويژه در .5 اتـر -هاي بنزني در زنجيره اصلي و پايداري شـيميايي خـوب اتصـاالت فنلـي حلقه .باشد مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي پخت، اين خاصيت امكان ساخت ها شواكنكم پس از ) shrinkage(جمع شدگي .6 . پسماند در قطعه كم خواهد بودهاي تنشكند و قطعاتي با ابعاد دقيق را فراهم مي

.هاي رزين اپوكسي برحسب طول زنجيره برخي از مشخصه- 11-3 جدول C°دماي ذوب، E.E.W مولكوليوزن nعدد

40* > 170 - 310 350 - 600 1 تا0 40 - 70 310 - 475 600 - 900 2 تا 1 70 - 100 475 - 900 900 - 1400 4 تا 2 100 - 130 900 - 1750 1400 - 2900 9 تا 4 130 - 150 1750 - 3200 2900 - 3750 12 تا 9 .اند در دماي محيط مايعمعموال * Epoxy Molar Mass (EMM)نام اي با شخصهي اپوكسي عموما بوسيله مها رزين

واالن گـرم از گردنـد و آن عبـارت اسـت از وزن رزينـي كـه حـاوي يـك اكـي معرفي مي وزني از رزين برحسـب گـرم اسـت كـه EMMبه عبارت ديگر . هاي اپوكسايد باشد گروه

ايـن . اسـت ) g/mol(باشد و واحد آن ) يك مول گروه اپوكسايد (حاوي يك گروه اپوكسي Weight يــا Epoxide Equivalent Weight (EEW)ي ديگري چـون ها نامويژگي تحت

per Epoxide (WPE)هستند ها معادل هم شود و تمام اين واژه نيز استفاده مي .

كننــد و اســتفاده مــيEpoxide Group Content (EGC)برخــي از منــابع از عبــارت تعريـف ) mmol/kg(وگرم از رزيـن كيلـ 1هـاي اپوكسـايد در مـول گـروه صورت ميلـي به Epoxide Number (EN) و يــا Epoxide Content (EC)بعضي ديگر از عبارت . دنشو مي

كيلوگرم رزين 1ي گروه اپوكسايد در ها مولواالن يا تعداد و بيانگر تعداد اكي مكه معادل ه بـراي تبـديل . دنشـو بيان مي ) Eq/kg(يا ) mol/kg(نمايند و برحسب ، استفاده مي باشند مي

:توان استفاده كرد آنها به يكديگر از روابط زير مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


mmolkg( )EGC = 100 100

EMM(g/mol)x

molkg( )EC = 1000

EMM(g/mol) ارز عامـل رزين با وزن هـم ) ارز وزن هم (EMMميان هنگام پخت رزين بايد به موازنة

. گـردد رزين اپوكسي غالبا در برگه مشخصات آن ذكر مي EMMمقدار . پخت توجه داشت يـا ASTM D1652اسيون مطابق روش اسـتاندارد كمك تيتر توان به اين ويژگي رزين را مي

كه EMMبسته به نوع مصرف و كاربرد رزين اپوكسي، مقدار .ي مشابه تعيين نمود ها روشي مـورد هـا رزيـن EMMمقـادير . باشـد رزين است، متفاوت مي مولكوليمتناسب با وزن

.آورده شده است 12-3 جدول مصرف در كاربردهاي مختلف، در

. رزين اپوكسي همراه با نوع مصرفEMM مقادير - 12-3 جدول EMM نوع مصرف

180- 3200 دهي ي پوششها سيستم two package ( 475 -180(ي دو جزئي پخت در دماي محيط ها سيستم 700 - 1000 ي اپوكسي استرها سيستم 1500 - 3200 ي قابل پخت در دماي باالها تمسيس

ي اپوكسي ها رزينانواع مختلف -3-4-1 بندي طبقهي اپوكسي را به دو صورت بر اساس ساختار شيميايي و نوع كاربرد ها رزين

بـر اسـاس سـاختار شـيميايي و سـپس ي مختلـف هـا رزيندر اين قسمت ابتدا . نمايند مي .شوند اده مياساس نوع كاربرد به طور مختصر شرح دبر

www.AriaBook.ir

AriaBook


Aي اپوكسي بر پايه بيسفنلها رزيني اپوكسي مصـرفي ها رزين% 90يي بودند كه توليد شدند و ها رزين، اولين ها رزيناين

گرانـروي تا جامداتي بـا مايعاتي رقيق از ها اپوكسياين نوع . باشند فعلي نيز از اين نوع مي و ) EPC(كلروهيدرين ر شد از واكنش اپي باال وجود دارند و همانگونه كه قبال نيز ذك مذاب آيـد كـه دسـت مـي كلروهيدرين زياد باشد، رزيني به اگر ميزان اپي . شوند تهيه مي Aبيسفنل

كـم شـود، ) EPC(هرچـه ميـزان . باشد مي) BA (مولكولو يك ) EPC (مولكولشامل دو مختلـف و در ليمولكـو يي با وزن ها رزينتوان لذا مي . يابد رزين افزايش مي مولكوليوزن

. هاي متفاوت و يا نقاط ذوب مختلف تهيه نمود گرانروينتيجه با

در طـي مـدت زمـان ) EMM 196-180محـدودة (ي مـايع تجـاري موجـود ها رزين. نگهداري، تمايل به كريستاله شدن دارند كه اين ناشـي از خلـوص نسـبتا بـاالي آنهاسـت

اي باشـند كـه مـاده خـالص مـي A بيسفنل دي گليسيديل اتر % 90بيشتر آنها شامل بيش از ) 340وزن مولكـولي (170 برابـر EMM و C46-5/44°رنگ و كريستالي با نقطه ذوب بي. اند در نظر گرفت العاده سرد شده توان مايعاتي كه فوق را مي ها رزينبنابراين، اين . باشد مي

ازي نگهـداري، مقـدار كمـي سازندگان رزين، جهت جلوگيري از كريستاله شدن آنها در ط اين امر سبب افـزايش متأسفانه اما نمايند اضافه مي آنها به يك رزين با وزن مولكولي باالتر

يـك مخلـوط روش ديگري كه اخيرا مورد استفاده قرار گرفته است . گردد آنها مي گرانروي صـورت ايـن است كـه در ) A به F (70 به 30 به نسبت A با رزين بيسفنل Fرزين بيسفنل كمتري داشته و تمايل ناچيزي بـه كريسـتاله شـدن دارد و خـواص گرانرويرزين حاصله

تر بودن رانـدمان توليـد به دليل پايين باالي آن قيمتاما . پخت شدة آن تقريبا يكسان است .باشد از معايب اين روش مي، Fرزين بيسفنل

F : HOبيسفنل CH2 OH

www.AriaBook.ir

AriaBook


: عبارتند از كامپوزيتصالح نشده در صنعت ا DGEBAي ها رزينكاربردهاي مختلف هـاي در تهيـه پـيش آغشـته . (contact molding) پيچي، پالتروژن و قالبگيري تماسـي رشته

ايـن . شـود است نيز از آنها استفاده مـي ) tacky(الياف شيشه و كربن كه سطح آنها چسبنده .شوند التر پخت مي با عوامل مختلف پختي در دماي محيط و در دماهاي باها رزين

در مقابل پرتو ماوراء بنفش نسبتا ضـعيف Aي اپوكسي برپايه بيسفنل ها رزينمقاومت لذا ترجيحا نبايد در كاربردهايي كه به براقيت و حفظ رنگ در مجاورت نـور مـاوراء . است

.بنفش نياز است استفاده شوند

ي اپوكسي بر پايه گليسيديل استرها رزينيـا بـه عبـارت ) glycidyl ester(ي بـر پايـه گليسـيديل اسـتر ها رزين ساختار شيميايي

: استر به شرح زير است-ي اپوكسيها رزينتر، كلي

توان از كليـه دي اسـيدها تهيـه نمـود، ي مختلفي از اين نوع را مي ها رزين كه حاليدر

اي قابـل تـوجهي رزين با ساختار باال مزاي. شوند تعداد كمي از آنها در حد تجاري توليد مي اينگونـه . ي محيطـي دارد ها مقاومت و گرانروي از نظر Aرا نسبت به رزين بر پايه بيسفنل

هاي با پخت گرم مورد اسـتفاده قـرار اي در عايقهاي الكتريكي ولتاژ باال و چند اليه ها رزين دستيابي به ي از اين نوع با عوامل پختي انيدريدي به منظور ها رزينبه طور كلي، . گيرند مي

هـا و مناسـب فرآينـدهاي سـاخت چنداليـه ) reactivity(دهـي و قابليت واكـنش گرانروي هـا رزيـن به طور كلـي ايـن . گيرند مورد استفاده قرار مي ) casting(گري كاربردهاي ريخته

www.AriaBook.ir

AriaBook


زيرا به مقـدار كـافي پخـت . نبايد با عوامل پخت در دماي محيطي مورد استفاده قرار گيرند .شوند نمي

ي اپوكسي برپايه گليسيديل آمينها رزين بـه شـرح زيـر عامليي اپوكسي بر پايه گليسيديل آمين چهار ها رزينساختار شيمياي

:است

تهيه نمـود و ممكـن اسـت مـايع يـا جامـد ها آمين توان از بيشتر دي را مي ها رزيناين

ي نوع دوم باشند كه در نتيجه ها آميني ديگر از اين نوع ممكن است بر پايه ها رزين. باشند .دست خواهد آمد يك رزين دي گليسيديل اتر آمين به

ي از اين نـوع ها رزين. شوند به صورت تجاري توليد مي ها رزينتعداد كمي از اينگونه شوند تا محصوالتي با حفظ خواص مكانيكي در دماي باال و مقـاوت با انيدريدها پخت مي

گـذاري ي اليـه هـا روش در هـا رزيـن اين . دست آيد اي به ستهخوب در مقابل تشعشعات ه . گيرند پيچي مورد استفاده قرار مي دستي و رشته

ي برمه شدهها رزين هـا رزيناين . باشند قابل دسترسي مي مقدار برم مختلف ي اپوكسي برمه شده با ها رزين

مخلوط Aي بيسفنل ها رزينيا با شوند و به تنهايي تهيه Aممكن است از تترا برمو بيسفنل : به شرح زير است Aگليسيديل اتر تترا برمو بيسفنل ساختار شيميايي رزين دي. گردند

www.AriaBook.ir

AriaBook


آنها . روند ي برمه به منظور افزايش پايداري كامپوزيت در مقابل شعله به كار مي ها رزين

ابر شعله همراه با عامل غالبا در ساخت بردهاي الكتروني و صفحات مدار چاپي مقاوم در بر .روند پخت دي سيان دي آميد به كار مي

NH2C(NH)(NHCN) : آميد سيان دي ساختار شيميايي عامل پخت دي

بر اساس نوع كاربردبندي طبقههاي توليد كننده رزين اپوكسي بـه جهـت راحتـي انتخـاب مصـرف كننـدگان، شركت

بنـدي طبقـه بر اين اسـاس . نمايند بندي مي هي خود را براساس نوع كاربرد آنها طبق ها رزين :توان خالصه نمود شرح زير ميي مختلف را بها رزين

.جهت ساخت مدل، فيكسچر و قالب) Tooling Resins(ي ابزار سازي ها رزين .1 . چسببراي ساختي مورد استفاده ها رزين .2يكي، جهـت كـاربرد در صـنايع الكتريكـي، مكـان ) Casting(گـري ي ريختـه ها رزين .3

.الكترونيك، تجهيزات ولتاژ باال و پايينهاي دهي سيم جهت آغشته سازي و پوشش (Impregnation)سازي ي آغشته ها رزين .4

.ها، تجهيزات ولتاژ پايين و باال ها، خازن بوبينجهـت سـاخت ) Laminating Resin (هـا كامپوزيـت ي مـورد اسـتفاده در ها رزين .5

، مكـانيكي، )صفحات مـدار چـاپي (صنايع الكتريكي هاي مورد استفاده در اي اليه چند .اي ساخت قطعات خودرو، هواپيمايي و انرژي هسته

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي هـا رنـگ نظيـر ) Surface coatings(ي مورد اسـتفاده در پوشـش سـطوح ها رزين .6هـاي داخـل ، اليـه )Powder Coatings(هاي پـودري حاللي و بدون حالل، پوشش

.زن جهت جلوگيري از خوردگيهاي داخل مخا ، اليه)كنسروها(قوطيها ي مورد استفاده در صنعت ساختمان نظير چسبهاي مورد استفاده جهت اتصال ها رزين .7

. بتنه جهت تعمير نوبت به فلز، بتنبتن به بتن يا

معيارهاي انتخاب يك رزين اپوكسي -3-4-2توانـد يـك رزيـن مـايع تر، رزين مناسب مي گذاري دستي براي بيشتر كاربردهاي اليه

ها، همان رزين مايع جهت تهيه پيش آغشته . باشد EMM=183-195 با DGEBAتاندارد اس .تواند استفاده شود ميEMM 400-500يا يك رزين جامد با

براي كاربردهاي خاص، مثال زماني كه مقاومت در برابر شـعله مـورد نيـاز اسـت يـك در . شـود شده اسـتفاده مـي رزين برمه شده يا يك رزين رقيق شده با يك رقيق كننده برمه

) polyfunctional(مواردي كه كارآيي در دماي باال مورد نياز است، يك رزين چند عـاملي ي معمـولي كـارآيي هـا رزيـن نواالك همراه يك عامل پخت مناسـب از -يا رزين اپوكسي

ــد داد ــري را نشــان خواهن ــرايط محيطــي . بهت ــر ش ــت در براب ــه مقاوم ــايي ك در كاربرده)weathering ( ،در . ي گليسيديل اسـتر كـارآيي بهتـري خواهنـد داشـت ها رزيننياز است

ي رقيق شده مورد اسـتفاده ها رزين پايين رزين حائز اهميت است، گرانرويكاربردهايي كه در محـدوده ) Diluents( هـا و رقيـق كننـده ها رزيني مختلفي از ها مخلوط. گيرند قرار مي

به عنوان يك قانون كلي، هر چه ميـزان رقيـق كننـده . اشندب موجود مي گرانرويوسيعي از بنابراين . تر خواهد بود تر و خواص رزين پخت شده نيز ضعيف پايين گرانرويبيشتر باشد،

ي هـا رزيـن بسـياري از . در صورت امكان، استفاده از مقدار كمتر رقيق كننـده تـرجيح دارد مثال به منظـور ) گذاري به جز اليه (ي ديگر رقيق شده موجود به منظور استفاده در كاربردها

پركننده مورد استفاده تا حدي صورت اينشوند كه در ها عرضه مي استفاده بيشتر از پر كننده .نمايد افت خواص مكانيكي رزين را جبران مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


هاي رزين اپوكسي كننده رقيق -3-4-3 براي اعمـال آن بـه رزين و ايجاد شرايط مناسب گرانرويها را براي كاهش كننده رقيق

به طور كلي ثابـت شـده .گذارد استفاده از اين مواد بر خواص محصول اثر مي . برند كار مي در سيسـتم افـزايش يابـد، خـواص مكـانيكي و مقاومـت كننده است كه هرچه ميزان رقيق

كننده، كه باالتر از آن شـاهد افـت مقدار بحراني رقيق . كند شيميايي محصول بيشتر افت مي كننـده ديگـر ده بـه رقيـق كننـ ابل توجهي در خواص محصول خواهيم بود، از يـك رقيـق ق

هـاي معمـول بـه كننده درصد از رقيق 15 تا 10متفاوت است، اما تجربه نشان داده افزايش تـوان بـه دو ها را مي ندهنرقيق ك . شود رزين، تغييرات كمي را در خواص محصول باعث مي

هاي غيـر فعـال يـا كننده و رقيق) reactive diluent(ده يا واكنشهاي فعال كننده دسته رقيقاز اين دو گروه، مواد نـوع اول بيشـتر . تقسيم نمود) non-reactive diluent(ده غير واكنشگردند و نيازي به خارج ساختن شوند، زيرا در نهايت جزئي از ساختار شبكه مي مصرف مي

شـده را بـراي ي رقيـق ها رزينكنندگان رزين اپوكسي، بسياري از توليد . آنها از شبكه نيست كننده در آنها در محدوده اين مواد كه غلظت رقيق . كنند كاربردهاي خاص به بازار عرضه مي

ي هـا رزيـن بيشتر ايـن . گيرند را در بر مي گرانروي درصد است، محدوده وسيعي از 20-0 . دارنداه كامپوزيت نيز عالوه بر شده، كاربردهاي ديگري رقيق

:ده هاي واكنش كننده رقيق mono functional diglycidyl)يگليسـيديل اترهـاي تـك عـامل اين مـواد عمـدتا دي

ethers) گليسيديل اتر دي ال دي -4و1 آنها نظير عامليهستند اگرچه بعضي از تركيبات دو .اند نشان داده شده13-3 جدول ده در هاي واكنش كننده ين رقيقتر مهم. شوند نيز استفاده مي

هسـتند آنهـا را مولكـول غلب اين مواد تنها حاوي يك گروه اپوكسـايد در هـر اچون به عبارت ديگر حضور اين مواد باعث . توان به عنوان مواد خاتم زنجيره به حساب آورد مي

باعث تغيير بر اين عالوه. گردد شبكه مي چگاليكاهش عامليت سيستم و در نهايت كاهش

www.AriaBook.ir

AriaBook


EMM شود لذا هنگام محاسبه ميزان صحيح عامل پخت بايد به اين موضـوع سيستم نيز مي مخلـوط اسـتفاده EMM طه زير براي محاسـبه بدر چنين محاسباتي عموما از را . توجه كرد

در عمـل هنگـام . انـد براساس همين رابطـه محاسـبه گرديـده 13-3 جدول مقادير . كنند مي .و قابل اغماض استكم EMMهاي بسيار فعال، تفاوت در كننده استفاده از رقيق

EMM sinReResin of % wt. +

EMMDiluent % wt.Diluent =100

Belend EMM

.]4[ ي اپوكسيها رزينهاي واكنش دهنده كننده رقيق- 13-3 جدول رزين و EMM ويژگي

aكننده رقيق% 15

مولكوليوزن )EMM(

كننده رقيق

168 b101 Butane-1,4-diol diglycidyl ether n-Butyl glycidyl ether (nBGE) 130 178 بوي زياد Glycidyl methacrylate 142 181 بوي زياد

183 150 Phenyl glycidyl ether (PGE) Ethylhexyl glycidyl ether (2EHGE)-2 156 184 بوي زياد Iso-octyl glycidyl ether (IOGE) 156 184 بوي زياد

185 162 Diethylen glycol monobutyl glycidyl ether

Cresyl glycidyl ether (CGE) 165 186 بوي كم 192 206 p-t-Butylphenyl glycidyl ether

Epoxide 7 (C8-C10 glycidyl ether)c 229 195 بوي زياد Epoxide 8 (C12-C14 glycidyl ether)c 286 200 بوي كم

Dibromocresyl glycidyl ether (BROC) 360 204 كاهنده شعله Dibromophenyl glycidyl ether (DER599) 308 201 كاهنده شعله

a ( رزين مايع استانداردDGEBA 190 با EEM 15 به 85كننده و نسبت رزين به رقيق. : از رابطه زير محاسبه گرديده استEMMمقدار EMM 100/ مخلوط) = EMM15/كننده رقيق + () EMM85/ رزين(

b (است گليسيديل اتر است وزن معادل ذكرگرديده كننده يك دي از آنجا كه اين رقيق . c ( از شركتProcter & Gamble Ltd.

www.AriaBook.ir

AriaBook


رزيـن و خـواص مكـانيكي آن بـاقي گرانرويبر ها تأثير متفاوتي كننده هركدام از رقيق DGEBA يك نمونه از رزيـن گرانرويهاي معمول بر كننده تأثير برخي از رقيق . دنگذار مي . نشان داده شده است11-3 شكلدر

.]4[ يك رزين اپوكسيگرانرويفعال مختلف بر هاي كننده تاثير رقيق -11-3 شكل

كننده بر زمان ژل شدن و خواص مكـانيكي يـك درصد مواد رقيق 20 و 15اثر افزايش نشان 14-3پخت شده، در جدول ) TETA(اتيلن تترامين كه با تري DGEBAنمونه رزين

. داده شده است

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]4[ ها بر خواص يك رزين اپوكسي كننده اثر رقيق- 14-3 جدول زمان ژل شدن

،C 20°در g100روي

مخلوطاستحكام كششي

min MPaآدياباتيك، minايزوترمال، % كننده رقيق تنها با DGEBAرزين190EMM

0 45 31 77

n - 15 بوتيل گليسيديل اتر 20

59 70

36 -

85 76

15 گليسيديل اتر فنيل20

45 46

- -

94 74

15 گليسيديل اتر اتيل هگزيل- 220

50 55

40 -

70 63

15 اكتيل گليسيديل اتر- ايزو 20

50 56

40 -

70 63

دي اتيلن گاليكول منوبوتيل گليسيديل اتر

15 20

60 65

- -

72 68

15 كرزيل گليسيديل اتر20

46 48

34 -

87 87

p - t - بوتيل فنيل اترگليسيديل

15 20

50 53

- -

91 94

66 38 86 15 7اپوكسايد 63 38 86 15 8اپوكسايد

C120° درh2 وسپس C20° روز در 1-5 به مدت phr 13 به ميزان TETAدر تمامي موارد رزين با .اند شدهپخت

كننده كمتـر باشـد، تفـاوت در دهد، هرچه ميزان رقيق همانطور كه اين جدول نشان مي هـا، زمـان ژل شـدن را كمـي افـزايش كننده بيشتر رقيق . ششي رزين كمتر است استحكام ك

www.AriaBook.ir

AriaBook


باشـد، كم و خواص استحكامي باال نياز مي گرانروياز آنجا كه عموما به رزيني با . دهند مي .ها تعادلي بين اين دو ويژگي برقرار كرد كننده بايستي در افزودن رقيق

:ده ي غير واكنش ها كننده رقيقها را بـه رزيـن اپوكسـي كننده يا قيمت و يا هر دو اين رقيق گرانرويور كاهش به منظ Pineتوان از قطران زغال سنگ، روغن صنوبر يا كاج از جمله اين مواد مي. نمايند اضافه مي

oil)( ،ي ايندن كومارون ها رزين(cumaron indene)هاي فتاالتي، بنزيـل الكـل و كننده ، نرم ها رنگها يا پوشها، پوشش بيشتر اين مواد در كاربردهايي نظير كف . برد فورفوريل الكل نام

تهيـه چنـد (ها كامپوزيتاما سه مورد از اين مواد در . گيرند و چسبها مورد استفاده قرار مي آنهـا . باشـند بوتيل فتالت، بنزيل الكل و فورفوريل الكل مي كاربرد دارند و آنها دي ) ايها اليه

بنزيـل الكـل . رونـد شـوند بـه كـار مـي يي كه در دماي محيط پخت مي ها زينر در معموالاثـر ايـن سـه . گيـرد كننده عوامل پخت نيز مورد اسـتفاده قـرار مـي همچنين به عنوان رقيق

. نشان داده شده است12-3 شكل در DGEBA يك رزين گرانرويكننده روي رقيق

ده نيـز هـاي غيـر واكـنش كننـده است كه به هنگام استفاده از رقيق نشان داده ها بررسي. سيستم صـورت پـذيرد EMMبايستي براي محاسبه مقدار عامل پخت، اصالحي در مقدار

. شود اين مقدار مشابه رابطه قبل، از رابطه زير محاسبه مي

EMM of Belend = Resin wt%

Resin of EMM100×

هـاي فتـاالتي مختلـف كننده نرم ، از ميان تيل فتاالت بو دي شده انجامتحقيقات براساس معموالاين ماده . كند ترين نقش را در تركيب با رزين اپوكسي ايفا مي بخش رضايت موجود،

شود و با گذشت زمان نيز تمايل زيـادي بـه مهـاجرت بـه وزني به رزين افزوده مي % 20تا . دهد سطح از خود نشان نمي

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]4[ يك رزين اپوكسيگرانرويده بر هاي غير واكنش كننده تأثير رقيق -12-3 شكل

ي اپوكسـي مـايع هـا رزيـن خوبي بـراي گرانرويهاي بنزيل و فورفوريل الكل، كاهنده امـا فورفوريـل الكـل بـه . دهندگي نيز دارند باشند و هردوي آنها تا حدودي نقش شتاب ميي روشن در ا ور زمان رنگ رزين را تغيير داده و رنگ قطعه كامپوزيتي را به صورت قهوه مر

www.AriaBook.ir

AriaBook


توانند به جاي يكـديگر مـورد اسـتفاده ها اين دو رقيق كننده مي در بعضي از آميزه . آورد ميتفاوتهـايي در خـواص رزيـن پخـت شـده بـا آنهـا مشـاهده % 2قرار گيرند اگرچه در حد

. نشان داده شده است15-3اد برخواص يك رزين اپوكسي در جدول تأثير اين مو. شود مي

.]DGEBA ]4ده برخواص يك رزين اپوكسي هاي غير واكنش كننده تأثير رقيق- 15-3 جدول استحكام كششي % كننده رقيق

MPa ازديادطول

% - 0 77 8/6

5/3 46 20 بنزيل الكل 4/5 35 20 فورفوريل الكل

5/5 54 20 بوتيل فتالت دي Epikote 828/Epikure T (100 20) or : سيتم رزين

Epikote 828/Epikure T/diluent (80/16/20) .C60° در h 2 وC20°يك هفته در :شرايط پخت

ي اپوكسيها رزينعوامل پخت -3-4-4كننده يا سخت) (Curing Agentي اپوكسي جهت پخت نياز به يك عامل پختها رزين

)hardener (انتخاب يك عامل مناسب جهت دستيابي به خواص مطلوب بسيار حايز . دارندواكنش پخت يك فرايند گرمازا است و ميزان گرماي ايجاد شده بسـتگي بـه . اهميت است دارد كه ممكن است ناچيز و يا بسيار زيـاد ) رزين، عامل پخت و دماي محيط (نوع سيستم

هنگـامي كـه . ثانيه، چندين روز و يا چند هفته باشد 30كمتر از تواند ميزمان پخت . باشد در كمتر از يك تـا معموالگيرد دستيابي به خواص نهايي پخت در دماي محيط صورت مي

.گردد هفته حاصل نمي2

نوع عامل پخت، تعيين كننده سرعت واكنش پخت، ميزان حـرارت ناشـي از واكـنش، . سيستم، زمان ژل شدن و حرارت الزم جهت پخـت سيسـتم رزيـن خواهـد بـود يگرانرو

www.AriaBook.ir

AriaBook


، عمـر مفيـد سيسـتم )دماي محيط ويا دماي باال(همچنين روش اعمال رزين، شرايط پخت )pot life (نياز، عواملي هستند كه بايد در انتخاب يك عامـل پخـت و خواص نهايي مورد

اي شدن را در واكنش د شيميايي و درجه شبكه نوع پيون ،عامل پخت . قرارگيرند توجهمورد كند كه اين عامل به نوبه خـود بـر مقاومـت شـيميايي، خـواص با رزين اپوكسي تعيين مي

.فيزيكي، مكانيكي، الكتريكي و مقاومت حرارتي رزين سخت شده تاثير خواهد گذاشت

: نمودبندي توان در سه گروه زير طبقه ي اپوكسي را ميها رزيني پخت ها واكنش هاي آمينو، كربوكسيلي و مركاپتان هاي اپوكسايد با گروه واكنش گروه) 1 هاي متيلول، انيدريد و ايزوسيانات هاي هيدروكسيل با گروه واكنش گروه) 2 ) رزينپليمر شدن(هاي اپوكسي با يكديگر واكنش گروه) 3 اي باشـد كـه دار مـي C-O و C-C ،N-C، پيوندهاي ها اپوكسياتصاالت عرضي در نوع

تـوان در دو گـروه را مـي ها اپوكسيعوامل پخت . است مقاومت شيميايي و حاللي مناسب پخـت حرارتـي خـود بـه دو گـروه پخـت در .بندي نمـود محيطي و حرارتي تقسيم پخت

oC120 و پخت در oC180شود تقسيم مي.

آمـين، اتـيلن، دي آميـدهاي آليفاتيـك ماننـد و پلـي هـا آمين جهت پخت محيطي از پلي مزاياي اين عوامل . شود آمين، تري اتيلن تترامين و تترا اتيلن پنتامين استفاده مي اتيلن دي دي

پختي، گرانروي پايين، سرعت پخت خوب، و مقاومت شيميايي خـوب فـيلم پخـت شـده ي هـا رزيـن و هـا رزيني آروماتيك، انيدريدها، آمينو ها آمينجهت پخت حرارتي از . است :توجه به نكات ذيل در اين خصوص حائز اهميت است. شود ي استفاده ميفنل

اند، پلي آميدها خطرات كمتري دارند ولي سرعت ي اصالح نشده خورندهها آمين •باشد، مقاومت ضربة بهتر، پخت آنها كمتر است و رزين حاصل منعطف مي

يز مقاومت و نچسبندگي باالتر، حفظ براقيت و انعطاف پذيري باالتري دارند . كمتر استهاشيميايي و حاللي آن

ي اپوكسي هم پخت ها رزين، با )آلدئيد اوره و مالمين فرم(ي فنلي و آمينو ها رزين •

www.AriaBook.ir

AriaBook


. كنند شوند، رزين اپوكسي را نيز پخت مي هستند و ضمن آنكه خودشان پخت مي ها سيستمتمامي اين . فيلم پخت شدة نهايي تابعي از خواص هر دو رزين است

مانند پارا تولوئن سولفونيك اسيد يا (ازمند مقدار كمي كاتاليزور اسيدي ني معموالدماي پخت بسته به نوع رزين متفاوت است اما . هستند) بنزوئيك اسيد

.باشد ميoC 100باالتر از ي ها رزيني آمينو و به خصوص مالمين فرمالدئيد نسبت به ها رزينبه طور كلي •

تري همچنين آنها رنگ فيلم روشن. تري نياز دارندفنوليك، به دماي پخت كم در نوع اورة آنها عمدتا. ترند گراني فنوليكها رزيندهند اما به مراتب از مي

ي اپوكسي مصرف ها سيستمهاي غير استري و نوع مالمين آنها در پوششي فنوليك فيلمي با مقاومت حرارتي بيشتر و مقاومت شيميايي و ها رزين. شوند مي

.دهند حاللي بهتر ميعوامل متصل به حلقة اپوكسي يا استخالفات روي آن باعث تغيير در ميزان فعاليـت آن

)reactivity (هاي انتهايي اپوكسي بسته به اينكه از چه نـوعي باشـند، مـثال گروه. گردند ميبرخوردار دهي متفاوتي گليسيديل اتر، گليسيديل استر و يا گليسيديل آمين، از ميزان واكنش

ي پخت بـه ميـزان كـافي، از ها واكنش جهت اطمينان از انجام ها حالتدر بعضي از . هستندتوانـد در حالت عادي و در شرايط مناسب حلقة اپوكسي مـي . شود استفاده مي دهنده شتاب

بنابراين نوع عامـل پخـت رزيـن سـخت . با بيش از پنجاه گروه شيميايي وارد واكنش شود ، بـه ويـژه ها حالتاما در بيشتر . اختمان هموپليمر و يا كوپليمر داشته باشد تواند س شده مي

شوند، حلقة اپوكسي فقط با چهـار مصرف مي ها چسب و ها كامپوزيتيي كه در ها رزيندر ، انيدريـدهاي آلـي، )نـوع اول و دوم (هـا آمين: اين چهار گروه . شود گروه وارد واكنش مي

و ها چسبآميدها بيشتر در پلي. باشند آميدها مي و پلي ) catalytic(عوامل پخت كاتاليزوري .ها كامپوزيتگيرند تا در مورد استفاده قرار مي) ها رنگ(ها پوشش

www.AriaBook.ir

AriaBook


نشـان داده شـده 16-3 جـدول ي اپوكسي در ها رزين كننده سختانواع مختلف عوامل ي هـا شـركت عوامـل پختـي كـه توسـط . باشند مي است، اين عوامل مرتبا در حال افزايش

گردد ممكن است مخلوطي از تركيبات مختلف مثال مخلوط چند مختلف به بازار عرضه مي جهـت دهنـده شـتاب بيشـتر آنهـا حـاوي . باشند دهنده شتابآمين مختلف، رقيق كننده ويا

.شوند مي شرح دادهدر ادامهين اين عوامل تر مهم. باشند افزايش سرعت پخت مي

.]6[ مزايا، معايب و كاربرد آنها؛هاي رزين اپوكسي كننده سخت انواع مختلف - 16-3 جدول كاربردها معايب مزايا نوع

ي خطيها آمين(Aliphatic amines)

گرانروي پايين، پخت در دماي محيط، رنگ كم

ايش عمر مفيد كوتاه، افزسريع دما، حساس به نسبت اختالط، سميت متوسط، جذب زياد آب

، ها چسبكم، گريهاي ريخته

الكتريكي، مهندسي راه و ساختمان

ي ها آمين آروماتيك

)Aromatic Amines(

كارآيي خوب دردماي باال، مقاومت خوب شيميايي،

عمرمفيد طوالني،

عدم سازگاري با ي اپوكسي، زمانها رزين

ني در دماي پخت طوال باال، سمي بودن

و ها كامپوزيت هاي با كارآيي پوشش

، ها چسبباال، پيچي، الكتريكي رشته

آميدو پلي ها آمين

(Polyamidoamines(

پايين، پخت در دماي گرانرويمحيط، نسبت خوب اختالط،

مكانيكي و عمرمفيد خواص خوب

ي ساختماني، ها چسب كارآيي كم در دماي باالپوش و ها، كفدرزگير

بتناتصال دهنده

آميدها پلي

نسبت اختالط، عمر مفيد، انعطاف پذيري، چقرمگي و

خوب، خوردگي مقاومت در مقابل پايين سميت

باال، كم در دماي كارآيي باال، رنگ گرانروي

ضعيف

محافظ، پوششي ها رنگ، گري ريخته

تجاري، چسب، پوشش دريايي

انيدريدها)Anhydrides(

الكتريكي و مكانيكي واصخ پايين، گرانروي خوب،

شدگي كم، عمر مفيد جمع طوالني، رنگ كم

زمان پخت طوالني در دماي باال

گري، محصوركردن ريخته)encapsulation( ،

پيچي رشته

كاتاليزوري)catalytic(

مقاومت در مقابل دماي باال، عمرمفيد بسيار طوالني

زمان پخت طوالني در ، شكنندهدماي باال

هاي پودري، پوششمحصور كردن ، ها چسب

لكتريكيقطعات ا

www.AriaBook.ir

AriaBook


آميد دي سيان دي)Dicyandiamide(

خواص الكتريكي خوب، مقاومت دماي باال،

سازگاري با رزين عدماپوكسي، زمان پخت طوالني در دماي باال

صفحات مدار چاپي، هاي پودري، پوشش ي يك جزئيها چسب

استرهاي پليوكسيليكرب پلي

ك

مقاومت محيطي خوب، مقاوم دربرابر خوردگي، خواص مكانيكي

خوب و قيمت پايين

هاي پودري پوششمقاومت شيميايي ضعيف

ايزوسياناتها

پخت سريع در دماي پايين، انعطاف پذيري خوب و مقاوم در

ها حاللبرابر

حساس به رطوبت، سمي

هاي پودري، پوشش هاي محافظ پوشش

ئيد، فرمالد فنل ها نوواالك

مقاومت شيميايي، خواص الكتريكي و زمان انبارداري

و ها اپوكسيخوب، سازگار با مقاومت حرارتي باال

پايداري ضعيف در برابر، نقطه ذوب و UVنور

دماي پخت باال

تركيبات قالبگيري، هاي پودري پوشش

سولفيدها و پلي مركاپتانها پلي

ارآيي كم در دماي باال،كزمان پخت سريع، سيستم منعطف بد بو

ها چسبدرزگيرها،

فرمالدئيد مالمين

رنگ و سختي خوب، سيستم يك جزئي پايدار

دماي پخت باال، سازگاري كم با

ي اپوكسيها رزين

اي، ي كورهها رنگ ها پوشش

اوره فرمالدئيد

سيستم يك جزئي پايدار، رنگ كم

لعابهاي با پخت سريع، دماي پخت باالري اجاق گازها، آست

پوشش قوطيها، هاي رويي پوشش

هاي فنلي رزول

سيستم يك جزئي پايدار، مقاومت شيميايي خوب

دماي پخت باال، شكننده، مقاومت محيطي ضعيف

قابل پخت، يلعابها ها پوشش

ها آمينپلي ي هـا اتـم توان مشتقات آمونياك دانست كه نسـبت بـه تعـداد اسـتخالف را مي ها آمين

بسته . شوند ي نوع اول، دوم و سوم ناميده مي ها آمينهاي هيدروكربني، وژن آن با گروه هيدرتواند منو، دي، تـري و يـا پلـي آمين، يك آمين مي مولكولبه تعداد گروه آمين موجود در

www.AriaBook.ir

AriaBook


سـيكليك آليفاتيك، آروماتيـك و آلـي به ها آمين نوع هيدروكربن آنها، بر اساس . آمين باشد .شوند مي تقسيم

يك آمين نـوع كه حاليتواند واكنش دهد در يك آمين نوع اول با دو گروه اپوكسايد مي ي نوع سوم، اغلب به عنوان كاتـاليزور و ها آمين. شود دوم با يك گروه اپوكسايد تركيب مي

. شوند ي اپوكسي به كار گرفته ميها رزيني سخت شوندگي ها واكنشبراي تسريع

و يك آمين نوع اول در ذيل نشان داده شـده اسـت كـه واكنش بين يك رزين اپوكسي رزين اپوكسـي را بـه يكـديگر مولكولباشد كه دو مي نتيجه آن تشكيل يك آمين نوع سوم

.متصل كرده است

CH CH2

OHN H

R

CHCH2

O

+

CH CH2

OHN

R

CH2

OH

CH

+ H N H

RCH CH2

O

وجود آمده در واكنش فوق قادر بـه واكـنش بـا هاي هيدروكسيل به از نظر تئوري گروه

اما تجربـه نشـان . استر اتري هستند ك پلي هاي اپوكسايد موجود در محيط و تشكيل ي گروههاي آميني، اپوكسايدها ميل تركيبي كمتـري را بـراي واكـنش داده است كه در حضور گروه

.دهند از خود نشان ميOH-با

www.AriaBook.ir

AriaBook


، پلـي هـا آمـين استفاده از تـك ،دهد نشان مي الذكر همانطور كه ساختار شيميايي فوق كـه اسـتفاده از مـواد بـا آورد در صـورتي مـي وجـود هاي اپوكسـي بـه خطي را بين زنجيره

يي با درصد شبكه زيادتر را توليـد ها رزينتوان ، مي ها آمين هاي آميني بيشتر، مانند دي گروه. شـود كننده رزين استفاده مي عنوان عوامل سخت به ها آمين همين جهت غالبا از پلي به. نمودـ صورت ذي تواند به آمين مي عنوان مثال يك دي به هـم هل چهار زنجيـره رزيـن اپوكسـي را ب

.متصل كند

NCH2

OH

CHCH

OH

CH2

CH2

OH

CHN R

CH2

OH

CH

و 17-3ي اپوكسي در جدول ها رزيني مورد استفاده در پخت ها آمين ترين پلي متداول : ازعبارتندترين آنها رايج. نشان داده شده است 18-3جدول

NH2-C2H4NHC2H4-NH2 با فرمول )DETA(اتيلن تري آمين دي

NH2-(C2H4NH)2C2H4-NH2 با فرمول )TETA(اتيلن تترآمين تري NH2-(CH2CH2NH)3CH2CH2-NH2 با فرمول )TEPA(اتيلن پنتامين تترا

شوند، بايد دقيقا آنها ي آليفاتيك به راحتي در دماي محيط وارد واكنش مي ها آمينچون عنـوان ذا به كمي دارند، لگرانروي غالبا ها آمين پلي. را قبل از استفاده با يكديگر مخلوط كرد

اين ويژگي بسيار حايز . نمايند تر مي كنند و استفاده از آنها را آسان كننده رزين عمل مي رقيق

www.AriaBook.ir

AriaBook


زيـادي گرانرويتوان از بسياري از رزيهاي اپوكسي با كار آيي باال كه اهميت است زيرا مي .دارند استفاده كرد

.]4[ عوامل پخت آميني و خواص آنها- 17-3 جدول شكل عامل پخت

فيزيكيوزن مولكولي

وزن NH/معادل

تعداد هيدروژن فعال

مقدارphra

8 4 15 60 مايع EDA آمين اتيلن دي دي هگزامتيلن متيل تري

آمينTMD 20 4 6/39 158 مايع

11 5 6/20 103 مايع DTA آمين اتيلن تري دي 14 5 26 131 مايع DPTA ري آميندي پروپيلن ت

13 6 3/24 146 مايع TETA تري اتيلن تترامين 1 7 27 189 مايع TEPA تترا اتيلن پنتامين

7 2 51 102 مايعDMAPAدي متيل آمينو پروپيل آمين 7 2 65 130 مايعDEAPA دي اتيل آمينو پروپيل آمين

20 4 37 147 مايع DTAT هيدروكسي اتيل - 2m -آمين زايلن دي mXDA18 4 34 136 مايع

N -آمينو اتيل پيپرازين AEP 22 3 6/42 128 مايع 22 4 6/42 170 مايع IPD آمين ايزو فرون دي

سيكلوهگزيل پروپيلن آمين دي

CHPDA27 3 52 156 مايع

دي- 4"،4- متيل دي-3"، 3سايكلو هگزيل آمينو دي

متان

DMACM 32 4 60 238 مايع

27 4 5/49 198 جامد DDM آمينو دي فنيل متان ديm -آمين فنيلن دي MPD 5/14 4 27 108 جامد 33 4 64 256 جامد DDS فنيل سولفون آمينو دي دي

a ( با رزين مايع استانداردDGEBA 190 باEMM.

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]4[ خواص عوامل پخت آميني- 18-3 جدول سيستم عمرمفيد

نوع عامل )C20 )min°درزن پخت

وص

صومخ

دماي اشتعال(°C)a

در گرانروي°C20

mPas)(

فشاربخار در°C20

mmHg)(

دماي ذوب(°C)

دماي جوش(°C) g50 g500

EDA90/0 43 5/1 7/10 11 117 40 - TMD87/0 102 6/5 03/0 80- 232 60 - DTA65/0 102 30 03/0 - 207 25 -

DPTA928/0 125 - - - mm10/110

30 -

TETA98/0 143 50 01/0 - 277 26 - TEPA998/0 162 - 01/0 > - 333 30 -

DMAPA818/0 45 10 -5 5 - 135 h 3 - DEAPA828/0 63 2 1 - 169 h 3 120

T035/1 - 250 - - - 30 - mXDA052/1 134 8/6 - 14 247 - -

AEP98/0 93 17 1/0 18- 222 17 - IPD92/0 110 18 01/0 > 10 247 - 60

CHPDA92/0 103 10 > - - mm10/110

- 30

DMACM95/0 175 125 - - mm20/210

- 180

DDM056/1 - - - 89 - - h 8 MPD- - - - 62 - - h 8 DDS- - - - 175 - - -

a (كنداين مقادير ممكن است با درجه خلوص مواد فرق .

www.AriaBook.ir

AriaBook


: ازعبارتند ها آمين ين معايب استفاده از پليتر مهم .جهت جذب آب در محيط مرطوب به) blushing( احتمال ظهور پديده لك لك شدن-1 .ي الزم را نمودها احتياط خطرناك بودن براي پوست دست، لذا هنگام كار با آنها بايد -2 كم ها آمين گرم پلي آنجا كه اكيواالن حساس نسبت به برداشت دقيق و اختالط كامل؛ از -3

خوبي گيرند لذا بايستي به مورد استفاده قرار مي phr 20 - 13است عموما در مقاديري بين .اي يكنواخت را در فيلم ايجاد كنند با رزين مخلوط شوند تا شبكه

. داردشـونده اهميـت زيـادي ي پخت، استفاده از نسبت صحيح دو تركيب ها واكنشدر عنوان مثال مقدار به. تالط با نسبت نامناسب ممكن است منجر به خواص نامطلوب گردد اخ

تواند منجر به حساسيت قطعه در برابر آب گردد و در مقابل، استفاده كـم از آمين مي اضافي .اي شدن و اثرات ناشي از آن خواهد بود شدن درجه شبكه آن باعث كم

اطالعـاتي ازجملـه ها اپوكسي براي واكنش با ها نآمي براي محاسبه مقدار مناسب از پلي EEW و يا پارامترهاي معادل آن نيـاز اسـت كـه غالبـا در برگـه مشخصـات مـواد توسـط .شود توصيه ميااستفاده دقيق نسبتهاي ذكرشده اكيد. شود كننده داده مي ي توليدها شركت

را هـا آمـين مناسب از پلـي مقدارتوان ميبا استفاده از آنها نمودارهايي موجود است كه بررسي مكانيزم واكـنش بـين . است زيرراه ديگر جهت اين محاسبه به شرح . محاسبه نمود

صـورت اسـتوكيومتري بـا دهد كه اين دو ماده بايستي بـه نشان مي ها اپوكسي و ها آمين پلي :بنابراينيكديگر واكنش داده شوند

EQW =Equivalent wt./NH= ي فعال آن ها دروژنهيپخت تقسيم بر تعداد عامل مولكولي وزنEQW × 100 تقسيم بر EEW = مقدار عامل پخت )phr(

تجربه نشان داده كه مقادير محاسبه شده از اين روابط، قدري كمتر از مقدار مورد نيـاز .بايد بيشتر از مقدار محاسباتي را مورد استفاده قرار داد% 10است و لذا حدودا

www.AriaBook.ir

AriaBook


وريروش كاتاليزهاي اپوكسي را از طريق شود كه واكنش بين گروه در اين روش از تركيباتي استفاده مي

هسـتند ) tertiary( ي نوع سـوم ها آميناز جمله اين مواد . كنند يوني ترغيب مي پليمر شدن خصوص مكانيزم زير در اين. نمايند اي مي صورت يك كاتاليزور آنيوني، رزين را شبكه كه به

.استارايه شده

CHCH 2

O-

CHCH 2

O

R3N + R3N+

CH

CH2 CH

O-

CHCH2

O O

CH2R3N+

O-

CH2 CHR3N++

ايـن كاتاليزورهـا ،باشند نيز مي OH-هاي ي اپوكسي حاوي گروه ها رزينچون زنجيره

) alkoxide(توانند با مكانيزم ديگري نيز وارد عمل شوند و تشكيل يك يون آلكوكسايد مي .برد هاي اپوكسايد شبكه را ايجاد و به پيش مي اين يون در واكنش بعدي با گروه. دهند

R 3N

O -O

CH 2CH

CHCH 2

O

CH CH 2

OOH

CH CH 2

OO

CH 2

CH O -

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي اپوكسي را جلـو ها رزيني پخت كاتاليزوري ها واكنش هر دو روش فوق كه وقتيلذا .آورند اي سه بعدي با ساختاري پيچيده را پديد مي برند شبكه مي

O

CH2CH

HO

O-

O

CH2

CH O CH2 CH

O-

CH

CH2

OCH

CH2

O

CH2 CH

OH

100 قسـمت وزنـي بـه ازاي 2 - 10در اين روش ميزان كاتاليزور مصرفي غالبـا بـين

: ازعبارتنداده در صنعت ترين كاتاليزورهاي مورد استف عمده. باشد قسمت وزني رزين مي

C6H5CH2N(CH3)2 با فرمول )DMBA(متيل بنزيل آمين دي و (BF3 MEA)فلورايد منواتيل آمين بورون تري )MI-2 (ايميدازول متيل -2

عوامل پخت انيدريديي اپوكسـي مـورد ها رزينانيدريدها به شكل مايع و جامد، به طور وسيعي براي پخت

واكـنش عمـده . باشـند مقـام دوم را دارا مـي هـا آمـين يرند و بعـد از پلـي گ استفاده قرار مي ي نـوع سـوم هـا آمينانيدريدها با اپوكسي آهسته است و لذا عموما از كاتاليزورهايي مانند

5/0 - 3 بـين ها سيستمميزان مصرف كاتاليزور در اين . شود براي تسريع واكنش استفاده مي .آيد دست مي ينه آن با تجربه بهباشد و ميزان به درصد مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


هاي اپوكسايد واكنشي پيچيده است، اما مكانيزم قابـل قبـولي واكنش انيدريدها با گروه .به شرح ذيل ارائه گرديده است

در شـروع . بازشدن حلقه انيدريد توسط يك گروه هيدروكسيل و تشكيل يك اسـتر ) 1 .كنند ا تسريع ميواكنش گاهي با افزودن آب، بازشدن حلقه انيدريد ر

+ ROH

C

O

C

O

O

O

C

O

C OR

OH

دهـد و با گروه اپوكسايد واكنش مـي ) 1(كربوكسيليك اسيد تشكيل شده در مرحله ) 2

.آورد وجود مي يك پيوند استري به

+

O

ORC

O

C

O

CH2 CH

OH

OH

ORC

O

C

O

CH2 CH

O

هاي هيدروكسيل موجود در و يا ديگر گروه ) 2(گروه هيدروكسيل حاصل از مرحله ) 3

قه آن پيوند استري ديگـري را تواند با يك انيدريد واكنش دهد و با بازنمودن حل سيستم مي .وجود آورد به

www.AriaBook.ir

AriaBook


O

ORC

O

C

O

CH2 CH

OH

+C

O

C

O

O

O

ORC

O

C

O

CH2 CH

O OH

CO C O

.يا با يك گروه اپوكسايد وارد واكنش شود و يك پيوند اتري را ايجاد نمايد

CH

OH+

CH2 CH

OOCH2

CH

OH

CH

حتي در دماهـاي بـاال كنـد در غياب كاتاليزور، ي فوق ها واكنشهمانگونه كه ذكر شد

هـا بررسي. شود يهستند و استفاده از كاتاليزورهاي اسيدي و يا بازي باعث تسريع واكنش م گانه باعث تشـكيل بيشـتر ي سه ها آميننشان داده است كه كاتاليزورهاي بازي و بخصوص

.شوند پيوندهاي استري مي

ي استري و اتري تقريبا ها واكنشاگر پخت در دماهاي پايين انجام شود، ميزان پيشرفت اد بيشـتري تشـكيل در دماهاي باالتر، پيوند استري بـا سـرعت و يـا بـه تعـد . يكسان است

www.AriaBook.ir

AriaBook


شود و احتماال همين امر، علت كاهش كارآيي رزيـن در دماهـاي بـاالتر، در مقايسـه بـا ميين عوامل پخت تر مهمخواص تعدادي از . باشد محصول حاصل از پخت در دماي پايين مي

. آورده شده است19-3 جدول انيدريدي در

پايـداري ،هـا شده بـا آمـين هاي پخت نسبت به رزين نيدريدها ي پخت شده با ا ها رزين HDT و دهنـد از خود نشان مـي در مقابل تشعشع بهتري و مقاومت باالتري داشته حرارتي

. دارندC305°بااليي تا حد

.]4[ خواص تعدادي از عوامل پخت انيدريدي- 19-3 جدول حالت عامل پخت انيدريد

فيزيكيوزن

مولكولي نقطه ذوب

°C phra دهند شتاب

هphr

05/0- 1/0 45 128 148 جامدAPA انيدريد فتاليك 5/0- 505/2 - 70 100 152 جامدTHPA تتراهيدروفتاليك انيدريد

متيل تتراهيدروفتاليك انيدريد

MTHPA5/0- 2 85- 95 4 166 مايع

5/0- 5/2 93 - 164 جامدNadic A (. NA(دناديك انيدري 5/0- 4 80- 90 4 178 مايعNMA ناديك متيل انيدريد - 100 239 370 جامدHET كلورنديك انيدريد

5/0- 5/2 80 35 154 جامدHHPA هگزا هيدروفتاليك انيدريدمتيل هگزا هيدروفتاليك

انيدريدMHPA5/0- 5/2 88 - 168 مايع

- 33 168 192 جامدTMA دتريمليتيك انيدري -28 - 31 286 218 جامدPDMA پيرومليتيك دي انيدريد

1- 2 130 - 266 مايعDDSA دودسنيل ساكسنيك انيدريد a ( با رزين مايع استانداردDGEBA 190 باEMM.

www.AriaBook.ir

AriaBook


تـر اسـت و طـوالني ،هـا آمـين در مقايسه بـا پلـي ، انيدريد–عمر مفيد تركيب اپوكسي براي پخت رزيـن بـا سـرعت معقـول، . باشد ز واكنش نيز در اينجا كمتر مي حرارت ناشي ا

.استفاده از دماي باال ضروري است

. برخوردار است ها آمين نسبت انيدريد به اپوكسي از حساسيت كمتري در مقايسه با پلي توان از نسبت استوكيومتري استفاده كرد اما در عمل نشـان داده شـده اسـت كـه اگرچه مي

1 بـه 85/0گردد كه نسبت مولي انيدريد بـه اپوكسـي اص بهينه پخت زماني حاصل مي خو 1 بـه 1 آميني نوع سوم اسـتفاده شـود، ايـن نسـبت بـه دهنده شتابزماني كه از يك . باشد

ي انيدريدها و رزين اپوكسي پيچيـده اسـت، خـواص ها واكنشاز آنجا كه . يابد افزايش مي ن كننـده عوامل زير تعيي . ي و دماي نهايي پخت خواهد بود تابع شرايط پخت به شدت نهايي

) postcure (پخـت پسزمان و دماي پخت، زمان و دماي : اند شده خواص نهايي رزين پخت هاي هيدروكسيل رزين، خواص انيدريد مورد استفاده كننده، ميزان گروه نوع و مقدار تسريع .و ميزان اسيد آزاد آن

: انيدريديهاي عوامل پخت دهنده شتاب انيدريد مورد اسـتفاده قـرار -ي اپوكسي ها سيستمتوان در كاتاليزورهاي مختلفي را مي

ترين آنهـا رايج) imidazoles (ها ايميدازولي آلي آمونيم و ها نمكي نوع سوم، ها آمين. داد : ازعبارتندترين كاتاليزورهاي مورد مصرف معمول. باشند مي

بنزيل دي متيل آمين- توسط شركت شيميايي آنكـور K54فنل تحت نام تجاري )متيل آمينواتيل دي(تريس -

).Anchor Chem. Co( يا نام تجاري DMP-30 توسـط شـركت روهـم و هـاس )Rohm & Haas (گردد به بازار عرضه مي.

) شركت سيباDY 070 ( ايميدازولمتيل -1 -- N- ايميدازولبوتيل

www.AriaBook.ir

AriaBook


ايميدازول متيل -4اتيل -2 - )شركت سيبا DY 063( تري آميل آمونيم فنات -

برخـي از خـواص ايـن . دهنـد بـاالتر ارايـه مـي هاي HDTيي با ها سيستم ها ايميدازول . نشان داده شده است20-3 جدول كاتاليزورها در

.]HDT ]4هاي مختلف روي گرماي ناشي از پخت و دهنده شتاب اثر - 20-3 جدول زمان رسيدن به حداكثر phrمقدار دهنده شتاب

)دقيقه( حرارت زايي، حداكثر دما

°C)( HDT °C)(

K 54 or DMP-30 6/0 0/1

12 9

192 199

- 124

BDMA 6/0 0/1

14 9

176 198

- 126

6/0 ايميدازولمتيل -10/1

9 7

249 258

143 -

MTHPA و 190EMM با DGEBAرزين مايع استاندارد : رزين و عامل پخت . گرم نمونه5/12 و C121°: دما

آميدها پليآميـدها م، سـوم و پلـي آميـدهاي نـوع اول، دو شـامل هـا آمـين آميدها نيز همانند پلي

مصـرف هـا اپوكسـي بـا كننـده سـخت آميدهايي كه به عنوان عوامل ين پلي تر مهم. باشند ميي هـا آمـين و عـاملي اي اسـيدهاي كربوكسـيليك دو مرحلـه پليمـر شـدن شوند، حاصل مي

.باشند آمين مي اتيلن تري آليفاتيك، مانند دي

RCNH2

O

RC NHR'

O

RC N(R')2

O

آميد نوع سوم آميد نوع دوم آميد نوع اول

www.AriaBook.ir

AriaBook


R [ C NH R' ] C NHR''

O O

آميد پلي

+

(CH2)7COOH

(CH2)7COOH

CH2CH=CH(CH2)4CH3

(CH2)5CH3

H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2

(CH2)7CONHCH2CH2NHCH2CH2NH2

(CH2)7CONHCH2CH2NHCH2CH2NH2

CH2CH=CH(CH2)4CH3

(CH2)5CH3 آميـدها وابسـته بـه ي اپوكسي با پلـي ها رزينشدن نشان داده است كه سخت ها بررسي

ي نـوع دوم و هـا آمين ، نيست بلكه از طريق هيدروژن -CO-NH-هيدروژن گروه آميدي، در هاي اپوكسي موجود اين عوامل با گروه. پذيرد هاي آميني انتهاي زنجيره صورت مي گروه

.آورند وجود مي رزين واكنش داده و شبكه را به

ي آليفاتيـك بيشـتر اسـت، نسـبت هـا آمينآميدها در مقايسه با پلي مولكوليچون وزن آميـدها در مقايسـه بـا لذا كار با پلـي . وزني عامل پخت به رزين در اينجا باالتر خواهد بود

با توجه به خواص نهايي مـورد نيـاز، ايـن . از حساسيت كمتري برخوردار است ها آمين پليپـذيري محصـول را نعطافآميد به رزين، ا مثال نسبت باالتر پلي . تواند متغير باشد نسبت مي

. شـود نسـبت كمتـر باعـث مقاومـت بهتـر در مقابـل آب مـي كه حاليدهد، در افزايش مي : ازعبارتند ها آمين آميدها در مقايسه با پلي ين مزايا و معايب پليتر مهم

غير فرار: فراريت) 1 حساسيت كمتر: نسبت اختالط با رزين اپوكسي) 2 ا بيشتر استآميده با پلي: عمر مفيد) 3 .آميدها بيشتر است با پلي: پذيري انعطاف) 4

www.AriaBook.ir

AriaBook


.آميدها كمتر است با پلي: سختي) 5 .آميدها بيشتر است با پلي: مقاومت در برابرآب) 6 .آميدها كمتر است با پلي: مقاومت شيميايي) 7 .آميدها بسياركمتر است با پلي: پديده لك لك شدن) 8 .ا بيشتر استآميده با پلي: چسبندگي) 9 .آميدها بيشتر است با پلي: ايمني در هنگام كار) 10

توانـد صـورت پـذيرد و بـا آميدها در دماي محيط مـي ي اپوكسي با پلي ها رزينپخت .ي فوق، استفاده از آنها رو به فزوني استها ويژگيتوجه به

معيارهاي انتخاب يك عامل پخت -3-4-5پخـت آمينـي آليفاتيـك مـايع، عوامـل ها تحال در بيشتر :پخت در دماي محيط ) الف

، عمـر مفيـد سيسـتم، گرانـروي ي متفـاوت از نظـر هـا ويژگي با هستند كه انتخاب مناسبي بسـته بـه وباشـند ، خواص مكانيكي و شيميايي در دسترس مـي )كم يا زياد (سرعت پخت

ايـن . كـرد پخت آمينـي مـورد نظـر را انتخـاب توان عامل نوع خواص نهايي مورد نياز، مي بـاال، HDTخواص ممكن اسـت خـواص الكتريكـي خـوب، خـواص مكـانيكي خـوب،

.استحكام ضربه باال، رنگ و يا تركيبي از آنها باشد

، زمان ژل شدن، زمان پخـت گرانرويعامل پخت با توجه به : پخت در دماي باال ) ب الكتريكـي، خـواص نهـايي ماننـد خـواص . شود و متناسب با فرآيند مورد نظر، انتخاب مي

.مقاومت در برابر شرايط محيطي، حفظ خواص در دماي باال نيز بايد در نظر گرفته شوند

وماتيـك همـراه بـا گرمـا ي آر ها آمين كه با EMM 190با DGEBA يك رزين معموال C150° حدود HDTواص مكانيكي و الكتريكي همراه با مقاومت شيميايي و پخت شود، خ سيستم همراه بـا عمـر مفيـد تر پايين گرانرويامل پخت انيدريدي از عو. نمايد را فراهم مي

خواص رزين پخت شده عالي اسـت و از مقاومـت محيطـي . باشند تر برخوردار مي طوالني

www.AriaBook.ir

AriaBook


رزين پخت شـده بـا بعضـي از انيدريـدها، . است برخوردار ها آمينبهتري نيز در مقايسه با HDT بـه نـوع بـا توجـه . كنـد تحكام خود را حفظ مي بسيار بااليي دارد و در دماي باال اس

.توان انتخاب كرد فرآيند و كارآيي مورد نياز عامل پخت مناسب را مي

گان رزين اپوكسي و عوامل پخت همراه با نام تجاري آنهـا اسامي تعدادي از توليدكنند : استزيربه شرح

شركت توليدكننده نام تجاري عامل پخت نام تجاري رزين- Ancamide Anchor Chemicals Co. Ltd.

Araldite Araldite Huntsman Co. D.E.R., D.E.N. - Dow Chemicals Co.

- Beckopox Hoechst AG (Reichhold Albert Chemie AG)

Epikote Epikure Shell Chemicals Ltd. Uranox Uracure Synthetic Resins Ltd.

ي اپوكسيها رزينشناسايي -3-4-6 انجـام سنجي مادون قرمـز طيفكمك روش توان به ي اپوكسي را مي ها رزينيي شناسا

كلرو هيدرين، بـه صـورت و اپي Aساختار شيميايي يك رزين اپوكسي بر پايه بيسفنل . داد .زير نشان داده شده است

CH3 CH3

O C

CH3

OCH2 CH CH2 ]2

OCH CHCH2 [ C

CH3

OCH2 CH CH2On

O

OH

ي هـا رزيـن هايي است كـه در سـاختار تمـامي يكي از گروه ) OH( گروه هيدروكسيل - .شود ظاهر مي) cm-1 3448) μm9/2 ارد كه پيك آن دراپوكسي وجود د

μm (cm-1 1234در) حلقه بنزني اسـت Phكه منظور از (-Ph-O گروه آروماتيك اتر -

www.AriaBook.ir

AriaBook


.شود ظاهر مي) 1/8

ي اپوكسـي هـا رزين اصلي هاي يا آلكيل اتر يكي از مشخصه ) -O-( گروه آليفاتيك اتر - . شود هده ميمشا) cm-1 1042) μm 6/9است كه پيك آن در

Oيي هستنــد كـه حــاوي يـك حلقـه ها رزين ،ي اپوكسي ها رزين -CH CH

معـروف بـه پيـــك ناشـــي از ايـن .باشـند مـي )Oxirane(يا اكسيـــران ) Epoxide(اپـوكسايـد

و ) μm 8/11 (cm-1 847همچنـين در . گردد ظاهر مي ) cm-1 917) μm 9/10گروه در cm-1 758) μm 2/13 ( امـا خيلـي مشـهود ،شـوند اشي از آن ظـاهر مـي ن ييها پيكنيز يابـد و در نتيجـه غلظـت طول زنجيرهـا افـزايش مـي ،مولكوليبا افزايش وزن . نيستندهـا در فرآينـد پخـت، ايـن گـروه . يابد كاهش مي ها پيكشدت اين و هاي انتهايي گروه

تـوان از ، ميشوند و ميزان ناپديد شدن آنها را كه متناسب با ميزان پخت است ناپديد مي طيـف . شود، دقيقا دنبال نمود ظاهر مي ) cm-1 917) μm 9/10روي پيكي كه در ناحيه

باشد با اين تفاوت كـه فقـط پيـك ي پخت نشده مي ها رزيني پخت شده مانند ها رزيني هـا پيـك ناپديد شده و همچنين به علت عامـل پخـت، ) cm-1 917) μm 9/10ناحيه

.شوندديگري نيز ممكن است ظاهر

و مشخصات يك رزين اپوكسي تجاريها ويژگي -3-4-7 شــركت (HY 5052) آمينــي كننــده ســختو ) Araldite LY 5052(رزيــن اپوكســي

ي اپوكسي با كارآيي باال است كه عمدتا در سـاخت ها رزينيكي از ) Hunstman(هانتزمن . گيـرد بـا خـواص مكـانيكي بـاال مـورد اسـتفاده قـرار مـي يقطعات ساختاري يعني قطعات

.ي اين رزين قبل و بعد از پخت به شرح ذيل استها ويژگي

www.AriaBook.ir

AriaBook


:خواص رزين مايع شفاف : رنگ ظاهري

C °25 g/cm3 18/1 - 16/1 در چگالي C °25 mPa s 1500 - 1000 در گرانروي

Eq/kg 85/6 - 65/6 ميزان اپوكسي : آمينيكننده سختخواص

مايع شفاف رنگ ظاهري C °25 g/cm3 95/0- 93/0 در چگالي

C °25 mPa s 60 - 40 در گرانروي Eq/kg 8/9 - 6/9 ميزان آمين

47 به 100= حجمي 38 به 100= وزني :كننده سختنسبت اختالط رزين به :فرآيند :كاربردها

اليه گذاري دستي- )گاليدر( هواپيما - )RTM( قالبگيري انتقالي رزين - )ها قايق( صنايع خودرو و دريايي - قالبگيري فشاري - وسايل ورزشي و صنايع دريايي-

:كننده سخت اوليه مخلوط رزين و گرانروي C ° 18 mPa s 1350 -1150در C °25 " 700 - 600در C °40 " 55 -45در

مختلـف در ، در دماهـاي كننـده سـخت رزين مخلوط شده بـا گرانروينمودار افزايش . نشان داده شده است21-3 جدول و خواص رزين پخت شده در 13-3 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 20 40 60 80 100 120

Time, minVi

scos

ity, m

Pa s

60 C 40 C

25 C

. برحسب زمان در سه دماي مختلفگرانرويافزايش -13-3 شكل

خواص رزين با مشخصات ذكر شده پس از پخت- 21-3 جدول C 80° ساعت در C 50 8° ساعت در 15 روز در دماي محيط7 پختشرايط خواص

N/mm2 71 -49 86 - 82 86 - 84استحكام كششي، 7 - 5/8 5/3 - 5/5 5/1- 5/2 %ازديادطول در شكست،

N/mm2 3550 -3350 3650 - 3450 3200 - 3000مدول كششي، N/mm2 128 - 126 121 - 118استخكام خمشي،

N/mm2 3000 -2950 2800 - 2700مدول خمشي، Tg ، °C 66 -62 88-82 122-114

:درصد جذب آب %، C 23° روز در آب 4

5/0 -45/0

45/0 - 4/0

C 23 ،% 8/0 -7/0 7/0 - 65/0° روز در آب 10 C 100 ،% 6/0 - 55/0 5/0 - 45/0° دقيقه در آب30 C 100 ،% 8/0 -7/0 7/0 - 6/0°دقيقه در آب 60

K 97 71 71/6-10ضريب انبساط حرارتي 35/0 نسبت پواسان

Kic MN/m-3/2 05/0 + 8/0فاكتور شدت تنش Gic J/m2 10+ 202انرژي شكست،

www.AriaBook.ir

AriaBook


:)pot life( عمر مفيد سيسستم دقيقه C ° 18 320 - 280ر د

دقيقهC °25 260 -220در دقيقهC °40 55 -45در

گرمـاي واكـنش، در اثـر ، با هم مخلوط شوند كننده سختاگر حجم زيادي از رزين و .شدعمر مفيد سيستم كم خواهد

:) timeGel(زمان ژل شدن )دقيقه(زمان )° C(دما 25 500-420 40 170-150 60 55-45 80 17-15 100 6 - 5 120 3 - 2

) :Post Cure(پخت پس : شرايط پختي C 25° روز درC 25 7° ساعت در16 تا 8) 1 C 50° ساعت درC 40 15° ساعت در 8 تا 4) 2 C 80° ساعت در10 تا C 60 2° ساعت در2 تا 1) 3

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي فنليها رزين -3-5 فرمالدئيـد كـه بعضـا بـه آن فنوپالسـت يـا رزيـن فنـل ) phenolic resin( فنلـي رزين

)phenoplast ( گويند، رزيني است كه از واكنش فنل يا مشتقات آن، بـا يـك آلدئيـد نيز مي 1905توليد اين رزين در سال . باشد آلدئيد مصرفي فرمالدئيد مي معموالآيد كه دست مي به

دسـت آوردن ي كنتـرل و توسـعه واكـنش بـراي بـه هـا روش به او. توسط بيكلند آغاز شد گرچـه . موفق به اخذ اولين امتياز در اين زمينـه شـد 1907برد و در سال محصولي مفيد پي

او بـا افـزودن ولـي واكنش بين فنل و آلدئيدها مدتها قبل از اين تاريخ شـناخته شـده بـود اسـب قـالبگيري تهيـه كـرد و آنهـا را هاي معدني و پودر چوب به رزين، موادي من پركننده

تحت فشار و دما قالبگيري نمود و اولين كمپاني سـاخت ايـن مـواد را تحـت نـام باكليـت )Bakelite ( در آلمان افتتاح كرد1910در سال .

با توجـه بـه ؛گيرد واكنش فنل و آلدئيد در حضور كاتاليزور اسيدي يا بازي صورت مي ي فنلـي بـه دو دسـته رزول ها رزيننوع كاتاليزور مصرفي، نسبت مولي فنل و فرمالدئيد و

)Resole( و نوواالك )Novolac ( اگر نسبت مولي فنل به فرمالدئيـد كمتـر . شوند تقسيم مياما اگر نسـبت مـولي . گويند رزول از يك و كاتاليزور مصرفي بازي باشد، رزين حاصل را

نـوواالك اسيدي باشد، رزين حاصـل را فنل به فرمالدئيد بيشتر از يك و كاتاليزور مصرفي رزولهـا ذاتـا . باشـند اين دو نوع رزين فنلي داراي خواص و كاربردهاي مختلفي مي . گوينداي شدن نيازي به عامل پخت بوده، براي پيشرفت واكنش و شبكه ) thermoset (سخت گرما

د و الزم است كه به آنها باشن مي) (thermoplast گرمانرم ذاتا ها نوواالك كه حالي در ،ندارندكنند و بيشتر هگزا متيلن تترآمين يا يك رزول اضافه مي معموال كه گرددعامل پخت اضافه

.گويند) two steps(اي ي دومرحلهها رزيني نواالك را ها رزينبه همين جهت

شـود برده مي كار بهاي كه در ساخت رزين فنلي نوع كاتاليزور و نسبت مولي مواد اوليه صوصيات فيزيكي رزين به مقدار زيادي در وزن مولكولي آن تاثير گذاشته و در نتيجه در خ

اي باشند، وزن مولكـولي نسـبتا ي فنلي وقتي در حالت غيرشبكه ها رزين. سزايي دارد تاثير ب

www.AriaBook.ir

AriaBook


معموالوزن مولكولي رزولها . باشد كمي دارند زيرا فنل سه عاملي و فرمالدئيد دو عاملي مي به حالت مايع وجود داشته و مـورد اسـتفاده قـرار عمدتا ها رزول. كمتر است ها الكنووااز هـا رزولشـوند، گرچـه مي به شكل جامد مصرف معموال ها نوواالك كه حاليگيرند، در مي .گردند صورت جامد نيز توليد و مصرف مي به

:باشد ميزيري فنلي به شكل ها رزينساختار كلي

CH2

OH

n[ ]

مواد اوليه -3-5-1شـامل فنـل ،گيرند د اوليه يا منومرهايي كه در تهيه رزين فنلي مورد استفاده قرار مي موا

ي هـا رزينبيشترين حجم مواد مورد مصرف در ساخت . باشند يا مشتقات آن و آلدئيدها مي يي كه روي آنها آلكيل اسـتخالف ها فنل ازي مهم ديگر، ها فنل .فنلي، فنل و فرمالدئيد است

، گزيلنول، پارا ترشيري بوتيل فنـل، پارافنيـل فنـل و نونيـل فنـل، تهيـه كروزول مانندشده .شوند مي

در مقـدار كـم بـراي Aو بيسـفنل ) بنـزن دي ال 3 و 1( نظيـر رزورسـينول ها فنل دياز . گيرنـد مـورد نيـاز اسـت، مـورد اسـتفاده قـرار مـي اي كاربردهايي كه خصوصيات ويژه

شود اما مصرف آنهـا كـم نيز در برخي موارد استفاده ميآلدئيدها، آستالدئيد و فورفورالدئيد با تغييرات زيادي كه در مواد خام، شيمي و فرآيند ساخت، قابل اعمال كردن اسـت، . است

.دست آورد توان به ميكاربردهاي زيادي با خصوصيات فيزيكي مختلف براي اين مواد

www.AriaBook.ir

AriaBook


ها فنل به كه در آنها گروه هيدروكسيل مستقيما اي از تركيبات آروماتيك هستند خانواده ها فنل

اند و شبيه بـه الكلهـاي آنها از لحاظ خواص با الكلها متفاوت . هسته آروماتيك متصل است شوند امـا در محلـول خوبي در محلول هيدروكسيد سديم حل مي كنند و به ضعيف عمل مي

هـا فنـل ي از آلكيـل رنگ هستند اگرچه بعضـ جامداتي بي ها فنل. اند كربنات سديم نامحلول .است آورده شده22-3 جدولدر ها فنلين تر مهم خواص فيزيكي. باشند مايع مي

منومر يا ماده خامي است كه به مقدار زيادي در تهيـه C6H5OHفنل با فرمول شيميايي ) 23-3 جـدول (طـه ذوب پـايين فنل به عنوان يك جامد بـا نق . شود رزين فنلي مصرف مي

تانكهـاي . شـود نگهداري و حمل مي C60-50°كل مايع در دماي ش به در كارخانه معموالاكـت، گـرم نگهداشـته ژهـــاي مخصـوص يـا با لولـه معموالنگهداري يا حمل اين مواد

و آهن بايد به كمترين مقـدار به منظور حفظ شفافيت رنگ، تماس فنل با اكسيژن . شوند مينگهـداري آن تحـت گـاز نيتـروژن از تشـكيل تركـــيبات كوئــينون صـورتي . خود برسد

.شود ميآلوده شدن آن به آهن باعث تيرگي رنگ آن. كند جلوگيري مي

فنل از تقطير زغال سنگ و فرآيندهاي شـيميايي بنـزن از قبيـل سولفوناسـيون، فرآينـد ترين فرآيندي كه بـراي عمده. شود تهيه مي ) Cumene(آيند كيومن و فر ) Raschig(راشيگ

رود فرآيند كيومن است كه ليسانس آن توسط شركت شـيميايي آليـد در تهيه فنل به كار مي كنند تا توليد كيـومن در اين روش بنزن را توسط پروپيلن، بازي مي . آمريكا ارائه شده است

شـود و توليـد كيـومن در مجاورت هوا اكسيده مـي اين محصول .نمايد) ايزوپروپيل بنزن (را با كاتاليزور اسيدي بـه طـرف توليـد اكسيداسيون سپس محصول .كند هيدروپراكسيد مي

كنند كه در اين مسير متيل استايرن و استوفنون بـه عنـوان محصـول فنل و استن هدايت مي . شوند فرعي توليد مي

فنـل را بـه صـورت تجـاري در . شـود ميرنگ كريستال هاي بي فنل به صورت محلول فنـل بـه كـه صـورتي در . كننـد عرضـه مـي ) درصد 20 تا 8(حالت جامد يا محلول در آب

www.AriaBook.ir

AriaBook


كننـد و صورت جامد تحويل شود آن را ذوب كرده و به راكتور يا مخازن ابتدايي منتقل مي ايـن . بايستي دقت كرد تا فنل بلـوري نشـود ،اگر تحويل آن به صورت محلول انجام گيرد

آورد و براي اجتناب از آن الزم است كـه در ماده سوختگي شديدي در پوست به وجود مي .جابجايي مواد دقت كافي به عمل آيد

.]6[ ها فنل خواص فيزيكي بعضي از - 22-3 جدول وزن نام كامل شيميايي نام

مولكولينقطه ذوب

°C جوش هنقط

°C Hydroxybenzene1/94 9/40 8/181 فنل methyl-2-hydroxybenzene1/108 9/30 0/191-1 كروزول-ارتو methyl-3-hydroxybenzene1/108 2/12 2/202-1 كروزول- متا methyl-4-hydroxybenzene1/108 7/34 9/201-1 كروزول- پارا

پاراترشيري فنل بوتيل

1-tert-butyl-4-hydroxybenzene2/150 4/98 7/239

پاراترشيري اكتيل فنل

1-tert-octyl-4-hydroxybenzene3/206 85 290

nonyl-4-hydroxybenzene2/220 - 295-1 پارا نونيل فنل dimethyl-3-hydroxybenzene2/122 0/75 0/218-1,2 زايلنول- 2،3 dimethyl-4-hydroxybenzene2/122 0/27 5/211-1,3 زايلنول- 2،4 dimethyl-2-hydroxybenzene2/122 5/74 5/211-1,4 زايلنول- 2،5 dimethyl-2-hydroxybenzene2/122 0/49 0/212-1,3 زايلنول-2،6 dimethyl-4-hydroxybenzene2/122 5/62 0/226-1,2 زايلنول- 3،4 dimethyl-5-hydroxybenzene2/122 2/63 5/219-1,3 زايلنول- 3،5 dihydroxybenzene1/110 8/110 0/281-1,3 رسينولزور

- A 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane3/228 3/157بيسفنل

www.AriaBook.ir

AriaBook


. خصوصيات فنل- 23-3 جدول مقدار خواص

1/94 مولكوليوزن C 9/40°دماي ذوب، C 8/181°نقطه جوش،

C 79°دماي اشتعال، C 605°دماي احتراق خودبخود،

C20 ،Pa 20°فشار بخار در

ي خاصـي مصـرف هـا رزيـن ي استخالف شـده در تهيـه ها فنلتركيبات ديگر فنلي يا وجـود كروزول داراي سه نقطه فعال براي بـه . باشند ين آنها كروزولها مي تر مهمشوند كه ميتوان به وسـيله اين ايزومر را مي . ردن اتصاالت عرضي است و لذا تنها ماده مطلوب است آو

تقطير جدا نمود ولي جدا كردن ايزومرهاي پارا و متاي آن مشكل است و بنابراين در عمـل شده نيز در ساير تركيبات سنتزي فنلي استخالف . رسد مخلوط اين دو ايزومر به مصرف مي

.ل در روغن كاربرد دارندي محلوها رزينساخت

. يابـد كيل روي حلقه فنل بيشتر باشند قدرت اسيدي فنل كاهش مـي ي ال ها گروههرچه همچنـين وجـود گـروه آلكيـل در . مثال كروزول قدرت اسيدي كمتري نسبت به فنـل دارد

.شود دليل ممانعت فضايي بيشتر، باعث كاهش بيشتر قدرت اسيدي مي موقعيت ارتو به

آلدئيدهااين . ون در تركيبات فنلي به كار رفته است ترين آلدئيدي است كه تاكن فرمالدئيد معمول

شود به الق مي ط درصد وزني كه به آن فرمالين ا 37صورت محلول در آب با به معموالماده 10 تا 5/0رود و براي پايدار كردن محلول و جلوگيري از تشكيل پليمر فرمالدئيد از كار مي لين را بالفاصـله پـس از تهيـه بـه بتـوان فرمـا كه صورتيدر . شود استفاده مي متانولدرصد

www.AriaBook.ir

AriaBook


شود زيرا در آن صورت قابليت كم استفاده مي متانولهاي حاوي از محلول ،مصرف رسانيد اگر مدت زمان بيشـتري بـراي انبـار كـردن مـورد نيـاز باشـد، . تركيب فرمالين بيشتر است اري، بيشتري داشته باشـد، در هـر صـورت افـزايش پايـد متانولفرمالين مورد مصرف بايد

.دهد دهي را كاهش مي قابليت واكنش

و اسـت اي بسـيار سـمي در اينجا بايد به يك نكته اساسي اشاره كرد كه فرمالدئيد ماده در اكثـر فرآينـدهاي رايـــج، . شـود دقت رعايـت ايمني به اصولهنـگام كار با آن بايستي

C425-345°در دمـاي در حضور كاتاليزور موليبـدن و متانولفرمالـدئيــد از اكسيد شدن كنند و محصول نهايي به صورت فرمالــدئيـــد گازي شكل را جذب آب مي . شود تهيه مي

بـا توجـه بـه . درصـد فرمالدئيـد دارد 50 تا 36باشــد كه بين مي) فرمالين(محلول در آب ـ )24-3 جدول (ي مختلف فرمالدئيد ها شكل راي تهيـه رزيـن فنلـي ، نوع محلـول در آب ب

اگـر غلظـــت . گرچـه در نهايـت نيمـي از مــواد اوليـه آب اســــت ؛باشـد مناسب مـي ي ها رزينباشد، بهترين حالت براي تهيه اكثر % 50فرمالدئيــد موجود در فرمالين در حدود

.گردد فـــنلي است و آب نهايتا به وسيله تقطير جدا مي

.]7[ خواص فيزيكي آلدئيدهاي مختلف- 24-3 جدول C°دماي جوش، C°نقطه ذوب، ساختار شيميايي نوع

- CH2=O 92- 21 فرمالدئيد CH3CH=O 123 - 8/20 استالدئيد

CH3-CH2-CH=O 81 - 8/48 پروپينو آلدئيدn -بوتيرآلدئيد CH3(CH2)2-CH=O 97 - 7/74

CH3)2CH-CH=O 66 - 61( ايزوبوتيرآلدئيد Glyoxal( O=CH-CH=O 15 4/50(گاليكوكسال

CH فورفورال CH

CH C C OH

O

31 - 162

www.AriaBook.ir

AriaBook


دهند ولـي سـرعت واكـنش تر نيز مشابه فرمالدئيد با فنل واكنش مي آلدئيدهاي سنگين ، پاراالـــدئيد (CH3CHO)تــوان از اســتالدئيد مــياز جملــه ايــن آلدئيــدها. كمتــري دارنــد

(CH3OHO) يي بـا هـا رزيـن گاهي اوقات از فورفورال بـراي توليـد . ل نام برد و فـورفـوراي هـا رزيـن . شـود خاصيت سيالن يا روندگي خـوب در پودرهـاي قـالبگيري اسـتفاده مـي

شوند زيرا كه فورفورال تحت تـاثير اسـيد خـود بخـود فورفورال با كاتاليزور بازي تهيه مي .كند متراكم شده و حالت ژل پيدا مي

پليمر شدن -3-5-2گذرد امـا سـاختار شـيميايي آنهـا ي فنلي ساليان زيادي مي ها رزينرچه از زمان تهيه اگ

ـ و اسـت بسيار پيچيده ها رزينمكانيزم تشكيل اين . شناخته نشده است هنوز كامال يفراوانواكـنش . مخلوط و دمـاي واكـنش دارد pH بستگي به نسبت فنل به فرمالدئيد، ها آن رساختا

است كه تحت شرايط مناسب منجـر بـه ) condensation(نشي تراكمي فنل با فرمالدئيد واك .گردد يك ساختار پليمري با اتصاالت عرضي مي

در كاربردهاي تجاري الزم است كه در ابتدا يك پليمر با وزن مولكـولي پـايين و قابـل .وجود آورد كه هنگام استفاده بتواند تبديل به يك پليمر با اتصاالت عرضي گردد ذوب به

شود گـاهي اوقـات رزين فنلي با استفاده از كاتاليزورهاي اسيدي يا بازي قوي تهيه مي . شـود ي خاص از اسيدهاي لوئيس يا ضعيف مانند اسـتات روي اسـتفاده مـي ها رزينبراي

ي رزول ها رزيني نوواالك و ها رزيناند، ي واكنش فنل با فرمالدئيد دو نوع محصوالت اصل .شود ها پرداخته ميكه در ادامه به شرح آن

ي نوواالكها رزين واكنش فنل و فرمالدئيد در نسبت مولي فرمالدئيد بـه فنـل وسيله بهي نوواالك ها رزين

هـا نـوواالك شوند كاتاليزورهاي اسيدي كه در ساخت در محيط اسيدي ساخته مي 8/0-5/0اسـيدكلريدريك، اسـيد پاراتولوئن سولفونيك اسيد، : گيرند عبارتند از مورد استفاده قرار مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


فرمالدئيد بيشـتر بـه صـورت . باشد مي 5/0-5/1 موثر آنها pHفسفريك و اگزاليك اسيد كه اگرچـه اسـيد كلريـدريك يكـي از . شـود برده مي كار به درصد وزني 37-50محلول آبكي

دليل احتمال تشكيل اتوكسي كلرومتيـل اتـر بـه عنـوان اسيدها است، ولي به ترين پرمصرفنوع كاتاليزور اسيدي و شـرايط واكـنش روي . شود فرعي، در مصرف آن دقت مي محصول

ي هـا رزيـن براي مثال اگزاليـك اسـيد در . گذارد ساختمان رزين و خصوصيات آن تاثير مي گيـرد و در دمـاي بـاالي فرآينـد بـه مصرفي در كاربردهاي الكتريكي مورد استفاده قرار مي

براي يك وزن ثابت ميزان اگزاليك اسيد مصرفي بـه . شود محصوالت فرعي فرار تجزيه مي .باشد مراتب بيشتر از اسيد سولفوريك مي

C70-45°اي و دماي انتقال شيـشه 500-5000ي نواالك داراي وزن مولكولي ها رزين pH 7-4ي نواالك با كاتاليزورهاي قوي و با كاتاليزورهـاي خنثـي در ها رزين. باشنـــد مي

.باشند ي با ميزان ارتوي باال ميها نوواالكسته دوم شوند كه د تهيه مي

صورت مخلوط هاي آبي، فرمالدئيد به شكل متيلن گاليكول وجود دارد و به در محلول متـيلن گاليكـول در . كنـد تعادلي كمپلكس است كه بيشتر حالت نيمه فرمال غلبه پيدا مـي

ت دادن آب در موقعيت ارتـو محيط اسيدي تبديل به يون هيدرات كربونيم شده و با از دس . آيند دست مي به عبارتي پارا و ارتوهيدروكسي متيل فنل به. گردد و پارا در فنل اضافه مي

n CH2O H2O+ HO [ CH2O ] Hn

n CH2O + OH O [ CH2O ] Hn

OH

CH2+OH2

+HOCH2OH H+HOCH2 O+H2

C6H5OH+

OH

CH2+OH2

www.AriaBook.ir

AriaBook


مربوطـه در حالـت ) هيدروكسي متيل فنـل (ي بنزيليك كربونيم با الكل بنزيليك ها يون در تهيـه رزيـن هايي آنها را به عنوان واسطه NMR مشاهدات طيف سنجي ،باشند تعادل مي

.است نوواالك نشان داده

ي ارتو و پاراي آزاد يـك ها موقعيتي بنزيليك كربونيم هيدراته با ها يوندر مرحله بعد يعنـي تركيبـات دي . كنـد مولكول فنل واكنش داده و توليد بيسفنل با اتصـاالت متـيلن مـي

.آورند وجود مي را به) Fبيسفنل (هيدروكسي دي فنيل متان

OH

CH2+OH2

OH

CH2+OH2

OH

+ +

+

OHOH

CH2

+

CH2

OH

OH2, 4'

CH2 OHOH + H3O+

4, 4'2, 2' فنيل متان داراي سه ايزومر است كه مقدار آنهـا بسـتگي بـه محـيط هيدروكسي دي دي

هيدروكسـي فنيـل متـان، محصـوالت 4 و 4و 4 و 2واكنش دارد و در ميان آنها ايزومرهاي .باشند اصلي واكنش مي

. شوند تا مشتقات متيلول را به وجـود آورنـد اين مواد به آرامي با فرمالدئيد تركيب مي . شود مي 5000گيري پليمرهاي نوواالك با وزن مولكولي تا حدود واكنش باعث شكل ادامه سـرعت . باشد مي 4 و 2 از نوع آنها درصد اتصاالت 50-75ي با كاتاليزور اسيدي، ها رزين

در . برابر كمتر از سرعت تشكيل بيسفنل با اتصال متيلني اسـت 10 تا 5تشكيل بنزيل الكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


باشند و ايـن بـه دليـل پـايين بـودن خطي مي عموما ها وواالكن 500-1000وزن مولكولي ي بـا وزن هـا نـوواالك در . انـد فعاليت واحدهاي فنلي است كه واكنش بيشتري انجـام داده

ي واكنش نكرده باعث ايجاد اتصاالت ها فنلي انتهايي و ها گروهمولكولي باالتر، غلظت كم .باشد خوبي مشخص نمي ت بهتاثير اين اتصاالت روي خصوصيا. شود عرضي مي

پس از واكنش تركيبات دي هيدروكسي دي فنيل متان بـا ديگـر فرمالدئيـدها مشـتقات واكـنش داده و مولكولهـاي چنـد هـا فنـل با ديگر سرعت بهآيد كه متيلول آنها به وجود مي

قدار دليل زياد بودن م به. دهند بيشتري را تشكيل مي) polynuclear phenols(اي فنلي هسته وجود دارد اما در هـر مولكـول فنل، محدوديتي براي وزن مولكولي محصوالت توليد شده

مولكوليي با وزن ها نوواالك. حلقه بنزني وجود دارد 6 تا 5اي، به طور متوسط چند هسته هـاي بـاالتر، غلظـت كـم يمولكـول در وزن . بيشتر خطـي هسـتند 500 - 1000تر از پايينيـك مثال عنوان به. شود اي شدن مي ي واكنش نداده، باعث شاخه ها فنلو ي انتهايي ها گروه

. نشان داده شده است14-3نمونه از ساختارهاي محتمل بيشمار رزين نوواالك در شكل

CH2

OH

CH2

OH

CH2

OH

[ ]n

CH2

CH2CH2

CH2

OH

OH

OH

OH .وواالكيكي از ساختارهاي محتمل رزين فنلي ن) ساختار خطي ب) الف -14-3 شكل

الف

ب

www.AriaBook.ir

AriaBook


تواننـد در اثـر ي نوواالك، حاوي هيچ نوع گـروه متيلـولي نيسـتند و لـذا نمـي ها رزينبراي ايجاد اتصاالت عرضي، ايـن . حرارت ساختارهايي با اتصاالت عرضي به وجود آورند

باشند، تحـت مواد را با تركيباتي مثل هگزامتيلن تترامين كه قادر به تشكيل پلهاي متيلني مي .آورند وجود مي كنند و ساختارهاي غيرقابل ذوب گرماسخت را به ب ميحرارت تركي

رسد، نبايد هيچگونه استخالفي داشته باشد بـدين در هرصورت فنلي كه به مصرف مي ي ارتو و پارا فعال بوده و نسبت بـه واكـنش فرمالدئيـد سـه ها موقعيتمعني كه بايستي در

.عاملي باشد

وواالك، بعد از تهيه رزين در محيط آبي و مصرف كامـل اي بودن ن باتوجه به دو مرحله فرمالدئيــد، آب اوليه و آب حاصل از واكنش تراكمي و نيز فنل آزاد موجود در سيسـتم را

توان همچنين مي . جـدا كــرد C130° تقطير در خأل و در دماهاي باالتر از وسيله بهتوان ميرزين حاصـله را بـه پـودر تبـديل ) spray drayer(اي هاي افشانــه كن با استفاده از خشك

.كرد

بايـد گفـت كـه ) High ortho Novolaks(ي بـا ارتـوي بـاال هـا نـوواالك در رابطه بـا ي فلزي نظير روي، منيزيم يا اسـتات كلسـيم و غيـره در تشـكيل ها نمككاربردن بعضي به

وجـود رتـو ارتـو بـه گردد كه غلظت بااليي از واحدهاي تكرار شونده ا باعث ميها نوواالك احتمال جايگزين شدن فرمالدئيد در حلقه فنلي وجود 7 تا pH 4عبارتي در محدوده به. آيد

گفتـه و انـواع خـاص دارد كه استفاده از كاتاليزورهاي فلزات دو ظرفيتي نظير مـوارد پـيش يـاز كربوكسـيليتهاي آلـي بـه عنـوان آنيـون مـورد ن . نمك آلومينيم در اين موارد موثر است

باشند تا حالليت كاتاليزور را در محيط عمل به حد كافي برسانند، همانطور كه در مـورد مي. باشـد تـرين ايـن مـواد مـي استات از بهترين و اقتصادي . دنرو مي كار بهبازهاي ضعيف نيز

مسائل آلـودگي، سبب الليت بسيار موثر است اما به دليل باال بودن ح اگرچه استات سرب به ايـن تـرين پرمصـرف ي روي و كلسـيم احتمـاال از هـا نمك. محدود شده است مصرف آن

.باشند كاتاليزورها مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


اي ي متـيلن اتـر باقيمانـده ها گروهي با موقعيت ارتوي باال، ممكن است داراي ها رزيناز . ي استاندارد در حضور كاتاليزور اسيدي تخريـب گردنـد ها نوواالكباشند كه در ساخت

بـه طـور معمـول در طـول عمـل . باشند ي حقيقي نمي ها نوواالك، ييها زينر رو، چنين ايني الزم بايد صورت پذيرد تا ها احتياط 9/0ساخت در نسبت مولي فرمالدئيد به فنل كمتر از

) دهد كه بيشتر واكنش مي (CH2Oي متيلن اتر به متيلن و ها گروهمطمئن گرديم كه تخريب موقعيت ارتو سمت بهمي كه براي هدايت واحدهاي فنلي مكانيز. در كنترل قرار گرفته است

ي فلزي پيشنهاد شده، شامل احاطـه شـدن مولكولهـاي فنلـي هيدروكسـيل و ها يونتوسط .صورت زير نشان داد بهرا آنتوان ي فلزي است كه ميها يونمتيلن گاليكول با

( )OH

CH2

OH

CH2OCH2

OH

n

( I ) nي متيل اتر با ها گروه ي با ارتوي باال است كه شامل ها نوواالكاز اي نمونه) I(تركيب

به عنـوان مثـال ايـن . دارددنبال بهميزان باالي ارتو خواص مفيد زيادي را . باشد مي 10 تا 1مشاهده شده اسـت كـه زمـان ژل . همراه با هگزامين سرعت پخت بااليي دارند ها نوواالك

.باشد ي با اسيد قوي ميها نوواالكشدن آن با هگزا، يك سوم زمان ژل شدن

كنـد، دي فنيل متيلن را از اهميت بااليي برخوردار مـي 2 و 2كي ديگر از مواردي كه يدليـل ظـاهرا ايـن اسـيدي بـودن بـه . اسـت اين واحدها باالتر بودن قدرت اسيدي ناشي از

نقشي كه اين قدرت اسيدي در سرعت پخت بـاالي ايـن . باشد مي ها يونباالبودن پايداري .ممكن است نقش كاتاليزور را در تجزيه هگزامين داشته باشد. باشد دارد معين نمي مواد

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي رزولها رزينكننـد و واكنش فنل با فرمالدئيد در محيط بـازي تهيـه مـي وسيله بهي رزول را ها رزين ذاتـا هـا رزيـن همين جهـت ايـن باشد به مي 3 تا 5/1 نسبت مولي فرمالدئيد به فنل معموالگردند هيدروكسيدهاي سـديم، بـاريم و رهايي كه مصرف مي كاتاليزو. باشند مي سخت گرما

گرچـه كاتاليسـت اسـيدي قـوي، توليـد . باشـند ي آلي مـي ها آمينكلسيم، كربنات سديم و تـري را گسـتره وسـيع هـا رزولكننـد امـا ساختمانهاي محدود با خصوصياتي خـاص مـي

ير محلول در آب، بازي ممكن است به شكل جامد يا مايع، محلول يا غ ها رزول. پوشانند ميصـورت محلـول در آب يـا بـه يا خنثي، داراي پخت كند يا فعاليت باال باشند ولـي عمـدتا

ي فنلـي را بـه خـود هـا رزيـن شوند و درصد بااليي از توليـدات محلول در الكل توليد مي . اند اختصاص داده

و عامليت آنها نپليمر شد شود حدود نوع كاربردي كه براي اين مواد در نظر گرفته مي عـايق پشـم ) binder(دهنـده به عنوان مثال، رزيني كه به عنـوان اتصـال . كند را مشخص مي

وزن مولكولي پـاييني دارد و ،شود محلول در آب بوده برده مي كار به) يا پشم سنگ (شيشه انـد آيد، واحدهاي دي آريل متان حـداقل شـده دست مي از نسبت باالي فرمالدئيد به فنل به

در شـركت پشـم هـا رزيـن الزم به ذكر است كه اين . نشيني و رسوب را كاهش دهند تا ته در . شوند شيشه ايران واقع در شيراز و شركت پشم سنگ واقع در تهران توليد و مصرف مي

غلظـت معمـوال ، وزن مولكـولي بـاال و )نظير الكلهـا (ي آلي ها حاللي محلول در ها رزولي جامد معمولي محصوالتي با وزن مولكـولي ها رزول. شود رده مي فرمالدئيد كمتري به كارب

.شوند ساخته مي5/1 با نسبت مولي فرمالدئيد به فنل حداكثر هستند كهپايين

، در مرحله اول، يون فنل به شكل يون منفـي داراي ها رزول پليمر شدن از نظر مكانيزم نيزم اضافه شدن فرمالدئيد به فنل هنـوز مكا. آيد ي ارتو يا پارا در مي ها موقعيتبار منفي در

يـا ppm 300 حـدود CH2=Oشـكل هاگر غلظت فرمالدئيد ب . به طور دقيق مشخص نيست

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي بـا ها فنلي ارائه شده شامل ها مكانيزمبعضي از . تواند موثر باشد نمي كمتر باشد، احتماال .باشند خانواده مي ي همها مولفر

با توجه به مسير . يلولي شدن فنل انجام شده است مت مطالعات سينتيكي زيادي روي پلي ثابـت سـرعت بـا جانشـيني متيلـول . ، چند ثابت سرعت مختلف بايد تعيين شود ها واكنش

برابـر 4 تـا 2 استخالف شده با دي متيلول با سـرعت يها فنلدر حقيقت، . يابد افزايش مي يزان فنل واكـنش نـداده در شود كه م دهند و همين امر سبب مي فنل با فرمالدئيد واكنش مي

. استفاده شود1 به 3رزين رزول زياد باشد حتي اگر از نسبت مولي فرمالدئيد به فنل

ي با وزن ها رزين ولي شوند ميگرچه منومرهاي فنل متيلول در مواردي خاص مصرف با ادامه متراكم شـدن گـروه متيلـول، جـرم مولكـولي افـزايش . ترند مولكولي باالتر مناسب

نحـوه تشـكيل دي . گيرد اين عمل صورت مي pHيابد و گاهي اوقات همزمان با كاهش ميهاي دي فنيـل متـيلن در دمـاي پل. بنزيل اتر و دي فنيل متيلن در زير نشان داده شده است

حـدود خنثـي pHبنزيل اتـر در دمـاي پـايين و و شرايـط بازي قـوي و دي C150°باالي .دنگير شكل مي

OH

CH2OH

OH

+

OH

CH2

OH

OH

CH2 CH2OH

OH

CH2OH

OH

+

OH

CH2OCH2

OH

2

- CH2

، تشكيل فنل الكلها سريع است ولي تراكم بعدي آنها به آرامـي ها رزوله در واكنش تهي

اي، ي چند هسـته ها الكل نتيجه پلي . شوند الكلها نيز توليد مي گيرد كه در نتيجه، پلي انجام مي ي مايع به طـور متوسـط كمتـر از دو حلقـه ها رزول. ي با وزن مولكولي پايين است ها رزين

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي جامد داراي سه تـا چهـار حلقـه در هـر ها رزول كه حاليد در بنزني در هر مولكول دارن . نشان داده شده است15-3 شكل ساختمان يك نمونه رزول در. باشند مولكول مي

خنثـي ، يك اسيدوسيله بهدر انتهاي واكنش تهيه رزول ممكن است كه كاتاليزور قليائي ل و فرمالدئيد آزاد موجود در سيستم را توسط تقطير در خأل توان آب، فن همچنين مي . شود

.و در دماي پايين از رزين جدا كرد

O

OH

HOCH2 CH2

OH

CH2CH2 O

OH

HOCH2 CH2

OH

CH2 CH2OH

OH

CH2

.يك نمونه ساختمان محتمل رزين فنليك نوع رزول -15-3 شكل

ي فنليها رزينسخت شدن يا پخت -3-5-3 . ذوب و داراي وزن مولكولي پايين هسـتند ، محصوالتي قابل حل ها رزول و ها نوواالك

شـوند و در هـر حالـت ي فنلي با وزن مولكولي پـايين سـاخته مـي ها رزينعبارت ديگر به پيشرفت كند تا ساختمان شـبكه ماننـدي شـكل گيـرد و خـواص پليمر شدن بايد ضرورتا

. مفيدي داشته باشد

اولـين Aمرحلـه . اسـت C و A ،B شـامل سـه مرحلـه سخت گرماواكنش يك رزين در اين مرحله رزين هنوز در مايعات معينـي . سخت است مرحله در واكنش يك رزين گرما

، رزيـن ممكـن Aدر مرحلـه . انحالل پذير و ذوب شدني است و وزن مولكولي پاييني دارد ي كـه بـه بـازار عرضـه سـخت گرماي ها رزين .است به حالت مايع، جامد يا نيمه جامد باشد

.اند اين مرحلهشوند در مي

ي گرماسخت است كه در ايـن مرحلـه ها رزين، يك مرحله مياني در واكنش Bمرحله گردد، اما به طوركلي ذوب يـا رزين در اثر گرما، نرم و در تماس با مايعات معيني متورم مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي گرماسخت هنگام سخت شـدن از يـك حالـت كشسـان ها رزينعبارتي گردد به حل نمي گويند، مدت زمان گذر از يك حالـت مـايع بـه يـك حالـت B مرحله گذرند كه به آن مي

در تركيبـات هـا رزيـن . شـود يده مي نام) B) B-timeكشسان در يك دماي مشخص را زمان Cباشند و در فرآينـد قـالبگيري بـه مرحلـه در اين مرحله مي معموالقالبگيري گرماسخت

.شوند تبديل مي

ي گرماسخت است كه در اين مرحله رزيـن ها ينرز ، مرحله نهايي در واكنش Cمرحله .گردد قابل حل و ذوب مي اي شده و غير به طور كامل شبكه

اگر رزيـن از تركيبـات . وجود دارد ها نوواالك و ها رزولگفته در مورد سه مرحله پيش را C و رزيـن مرحلـه Resitol)( را رزيتول Bرزول تهيه شده باشد رزين حاصل از مرحله

.گويند) Resit(رزيت

. دارنـد 1500 تـا 150 جـرم مولكـولي تقريبـي ، تا قبـل از پخـت ها رزينبه طور كلي 150-300 نهايي شـبكه چگاليباشند، داراي يي كه داراي فنل استخالف نشده مي ها سيستم

ي اتصالي حلقـه ها واكنش درصد 75 تا 25اند به عبارت ديگر واحد جرم اتمي در هرشبكه بـا حـرارت و فشـار صـورت معمـوال اي شـدن شـبكه . شود انجام مي در طي مرحله پخت

.گيرد مي

ها رزولپخت صـورت به مقدار كافي وجود دارد تا بـه ) functionality(ي رزول، عامليت ها رزيندر

پيشرفت و پخت رزين رزول داراي مراحل واكنشـي مشـابه آنچـه در . مستقيم پخت شوند بـه . صورت يك واكنش پيوسته اسـت پيشرفت به كه اين باشد مورد تهيه رزين گفته شد مي

دهنـد و توليـد ي متيلول با ساير متيلولها واكنش متراكم شدن انجام مي ها گروهطور معمول، فنيل متـيلن توليد دي ،نشينند نمايند و در موقعيت ارتو و پارا روي فنل مي دي بنزيل اتر مي

.كند متان مي فنيل دهد و توليد دي دئيد از دست ميبنزيل اتر، فرمال عالوه بر آن دي. كنند مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


گـري و غيـره كـه پخـت ي ريختـه ها رزين مانند فوم، ها رزولدر بعضي از كاربردهاي به سـمت تشـكيل ها واكنش ،شود سريع رزين در دماي محيط به كمك اسيد قوي انجام مي

ـ ها گروه. روند رزين نوواالك پيش مي اراي هيـدروژن فنلـي ي متيلول با موقعيـت ارتـو و پ .كنند فنيل متان مي واكنش داده و توليد واحدهاي دي

گـردد و خيلـي يا بيشتر است انجـام مـي pH=8 كه زمانيتر از پخت آرام pH=4-6در مشابه حالتي است pH=4-6واكنش در محدوده . است pH=1-3تر از موقعي است كه آرام

ايـن . كنـد محصوالت فرعي بيشتري توليد مـي كه درجه بازي باالست، اما با اين تفاوت كه بدان دليل است كه سرعت واكنش اصلي كم است و همچنين محصـوالت واسـطه در ايـن

خوبي انجام به pH = 6-4توليد محصول فرعي بنزوكوئينون در . باشند پايدار مي pHگستره موقعيـت پـارا در . شـود شود و از هر دو تركيب متيلول فنل و دي بنزيل اتـر توليـد مـي مي

غيـر ) quinone methide(محصـول واسـطه كوئينـون متايـد . شود واكنشي مشابه انجام ميرود و قابليت پليمـر شـدن و ي بعدي پيش مي ها واكنش خيلي سريع در جهت بوده،پايدار

.ي شيميايي ديگر را داردها واكنشنيز

شـامل واكـنش C160°در دماي باالتر از وجود آورنده اتصاالت عرضي هاي به واكنش توسـط وجود آمدن رنگ تيره تركيبات قالبگيري فنلي بهاحتمال . شود كوئينون متايــــد مي

بسـيار شوند، كوئينون متايد و ديگر ساختارهاي مربوط به آن كه در اين حرارتها تشكيل مي اي بسـيار گري كه در دماه ي فنل فرمالدئيد ريخته ها رزيناند كه ها نشان داده آزمايش. است

را تـا حـدود هـا رزيـن اگر ايـن كه شوند، رنگ سفيدي شبيه به آب دارند پائين سخت مي °C180 گسـترش ديگر عبارت به. شوند ياه مي حرارت دهند رنگ خود را از دست داده و س

.باشد رنگ زرد و صورتي رزين فنيليك به دليل كوئينون متايد مي

را مقـداري مـول يـ عمل پخت را كامل كنـد ز ز نيست تا تركيب ديگري نيا ها رزولدر limiting cured(ساختار پخت شده محدود كننده . فرمالدئيد اضافي به كار برده شده است

www.AriaBook.ir

AriaBook


structure ( توضيح داده شده است و از نسبت مولي فرمالدئيـد بـه محصولي است كه ذيال . نتيجه شده است5/1 فنل

OH

CH2 OCH2nCH2O

CH2OH

OH OH

[ ]

OH

CH2 CH2

CH2

Heat

pH و ريز ساختار پخت و دما روي مسير (microstructure) محصول پخت شـده اثـر

3تركيـب (به عنوان مثال، تبديل تركيب ارتوهيدروكسي بنزيل الكل به متيلن اتر . گذارد ميبـا يـك . افتـد با راندمان بااليي در حضور كاتاليزور و دماي متوسط اتفاق مي ) در شكل زير

ختمان متيلن اتر به شاخه متيلن ساا يا بيشتر غالبC160°كاتاليزور اسيدي يا بازي و يا دماي دنبال بهشــود كه آزادسازي يك فرمالدئيد يا آب و يا هر دو را شكــسته مـــي ) 4تركيب (

گردد و سرانجام باعـث در اين تركيب، فرمالدئيد به هسته آروماتيــك اضافـــــه مي . داردـــت تبـديل دي مكانيزم عمـومي پذيرفتـه شـده جهـ . شود آزادسازي يك مولكول آب مي

توانـد بـه گردد كه مي بنزيل اتر به دي فنيل متان سبب ايجاد تركيب مياني كوئينون متايد مي .ساختمانهاي مختلفي تجزيه گردد

OH OH

CH2OH

OH

2CH2OH

OH

HeatCatalyst

OH

CH2

2تركيب 3تركيب 4تركيب

ها نوواالكپخت ايـن . شـوند ي نوواالك با اضافه كردن جزء دوم، پخـت مـي ها رزين، ها رزولبرخالف

كه به آن هگزامين يا (اي، هگزامتيلن تترامين تواند يك رزين رزول يك مرحله وم مي جزء د

www.AriaBook.ir

AriaBook


اي به عنوان هگزامين به طور گسترده . ، پارافرمالدئيد يا تري اكسان باشد )گويند ميهگزا نيز اين ماده در اثر حرارت در . شود برده مي كار به درصد وزني 15 تا 8عامل پخت و به نسبت

پـل متـيلن بـه عنـوان شـاخه . شود ه مــــتيلن گاليكول و آمونياك تجزيه مي دماي پخت ب مورد ) xylenols(يي كه با گزيلنول ها مدل اگرچه ؛قالب در سيستم نوواالك وجــــود دارد

اند، دي بنزيل آمين را به عنوان يـك ساختمان مياني يا واسط كه در دماي مطالعه قرار گرفته ها نوواالكري در پخت ي ديگ ها گروه. اند گردد نشان داده تجزيه مي به متيلن C 160°باالي

ــزا ــك هگ ــه كم ــه ب ــرار گرفت ــه ق ــورد مطالع ـــن ، م ـــل بنزوگزازيـــ ــه شامـــــ ــد ك ان)benzoxazines ( و آزو متاين)Azomethines (ساختمان اخير را با احتمال قـوي . باشد مي

.توان پذيرفت نلي با پخت هگزا ميبراي رنگ زرد كاتاليزور شده با هگزا يا رزين ف

ساخت رزين فنلي -3-5-4 بـه نـوع رزيـن و حالـت ،رود ميكار بهفرآيند و تجهيزاتي كه براي ساخت رزين فنلي

، از ها رزين اكثربراي ساخت تجهيزات توليد اساسا. داردبستگي فيزيكي آن، هنگام استفاده . انـد فرآينـدها تغييـر نمـوده و هـا روش گرچـه ، تغييرات چنداني نكـرده اسـت 1970سال

. تغييرات وسيعي كه در فرآيندها صورت گرفته نتيجه عوامل محيطي و اقتصادي بوده است از جملـه عوامـل قابـل ،كاهش مصرف مواد خام، چرخه واكـنش و انـرژي قابـل مصـرف

.اند اند كه سبب بهينه نبودن فرآيند ساخت رزين و آميزه كردن محصوالت شده توجهي بوده

اضافه ها نوواالك امكانات تخليه سريع و سيستم خنك كننده به تجهيزات كه صورتي دري هـا رزيـن بـه طـور معمـول، . توان با آن تجهيزات توليد كرد ي رزول را مي ها رزينشود،

تـوان را مـي ها نوواالك، گردند تهيه ميm310رزول جامد در راكتورهايي با ظرفيت حداكثر توليـد كـرد زيـرا پايـداري حرارتـي و خصوصـيات m340-30يـت در راكتورهايي با ظرف

ي محلول در آب از راكتورهايي با پيچيدگي كمتـر ها رزين در ساخت غالبا. نرمي دارند گرماتوان در فرآينـدهاي را مي ها نوواالك. دارند m360 ظرفيتي حدود معموالشود و استفاده مي

.پيوسته نيز توليد كرد

www.AriaBook.ir

AriaBook


از مس، نيكل، فوالد كربن دار يا فوالد ضـدزنگ معموال، راكتور ها كنوواالبراي توليد شود اما اگر رنـگ رزيـن نگ استفاده مي ز از فوالد ضد ها رزولبراي توليد . شود ساخته مي

.توان استفاده كرد نيز ميتر ارزانمهم نباشد از فوالدهاي

ساخت نوواالكنوع توربيني يـا آنكـور، كندانسـور و ، راكتور مجهز به همزن ها نوواالكجهت ساخت

پيچ هاي مار يك سيستم كنترل كننده دما و يك ژاكت خارجي يا لوله . باشد مي ءسيستم خال براي كنترل دما و كاهش مقدار فنل آزاد و ديگر مواد فـرار نهـايي . شود داخلي نيز تعبيه مي

درصـد 37-50رمالين در پليمر شدن معمولي فنل مذاب و ف . گردد اعمال مي ءخالواكنش، نسبت مـولي مـورد اسـتفاده . شوند درجه سانتيگراد وارد راكتور مي 60-65وزني در دماي

ظر دارد اما به طور معمول نسـبت مـولي فرمالدئيـد بـه نبستگي به خصوصيات رزين مورد -، ضـريب شكسـت محلـول فنـل هـا حالـت در بسياري از . شود استفاده مي 7/0-85/0فنل

گردد تا اطمينان حاصل شود كه نسبت بل از اضافه كردن كاتاليزور مشخص مي فرمالدئيد، ق از ورود مقـادير براي جلوگيري . مولي مواد اوليه به مقدار مناسب وارد راكتور گرديده است

كاتـاليزور اسـيدي نامناسب كاتاليزور كه ممكن است شرايط خطرناكي را بـه وجـود آورد، به داليـل ايمنـي، . شود آنكه واكنش ادامه يابد، آزمايش مي محلول قبل از pH اضافه شده و

8 تـا 6پـس از حـدود . شـود صورت تدريجي و آهسته اضافه مي كاتاليزور اسيدي اغلب به . درصد وزني فنـل واكـنش داده اسـت 95بيش از معموالگردد ساعت كه واكنش كامل مي

شود ميزان فنـل راد خارج مي درجه سانتيگ 140-170 خالء و حرارت در دماي وسيله بهآب نقطـه نرمـي، رونـدگي و سـرعت ؛گردد آزاد يكي از خصوصيات اصلي است كه تعيين مي

پس از خنثي كـردن رزيـن، بـه . شود گرفته مي واكنش از ديگر خصوصياتي است كه اندازه .گردد اشكال مختلف يا محصول تبديل مي

قــوي نظيــر ســولفوريك يــا اســيدهاي. نــوع كاتــاليزور اســيدي اثــرات اساســي دارداين اسيدها بـا آهـك يـا . شود و افزايش گرمازايي مي pHهيدروكلريك سبب افزايش كمتر

www.AriaBook.ir

AriaBook


نظير اگزاليـك يـا فسـفريك تر ضعيفاسيدهاي . گردند سود قبل از آبگيري نهايي خنثي مي تر شده و رنـــگ كمتري نسبت بـه محصـوالتي كـه بـا اسـيدهاي ي ماليم ها واكنشسبب

)C 180°حدود (اگزاليــــك اســيد در دماهاي باال . كنند ميتوليد ،دشون مي حاصلمعدني كردن و يا خنثيديگر شود و ممكن است به منوكسيدكربن، دي اكسيدكربن و آب تجزيه مي

. شـود هايي تخليـه و سـرد مـي در داخل سيني معموالرزين نهايي . استخراج آن الزم نباشد شـود تا سبــب لول رزين است، حالل به داخل راكتور اضافه مـي هنگاميكه هدف، تهيه مح

. و نيز سرد كردن رزين شودگرانرويكاهــش

تركيبـات كهتوان جدا كرد اما اگر جدا كردن مواد فرار آب را بدون اعمال خالء نيز مي پس از تكميل واكنش، خـالء روي سيسـتم ،مهم باشد ، هستندفنلي با وزن مولكولي پاييني

.شود باقيماندن اين تركيبات در رزين، سبب افزايش سرعت پخت آن مي. شود اعمال مي

گيـري نقطـه ذوب توان بـه وسـيله انـدازه زمان انتهايي و اتمام كار ساخت رزين را مي ن يدار، تعيـ اي شـيب ميزان روندگي يك قرص ساخته شده از رزين روي يك صفحه شيشه

شامل حالليت در الكل، تعيين درصد فنـل آزاد و زمـان ديگر آزمونهاي كنترل كيفيت . نمود .باشد درصد هگزا مي10ژل شدن رزين با

ساخت نوواالك با ارتوي باالي معمـولي، هـا نـوواالك ي نوواالك با ارتوي باال، در همان تجهيزات سـاخت ها رزينلي فرمالدئيد بـه نسبت مو معموالشود و برده مي كار بهشوند اما كاتاليزور ديگري ساخته مي

روي بـا اسـتات . گيرد و شرايط واكنش نيز متفاوت است فنل بيشتري مورد استفاده قرار مي 10 تـا 5در اينجـا رانـدمان . رود ميكار به درصد يا بيشتر از غلظت اسيدها 2غلظتي حدود

تـر است كه از اسيدهاي قوي استفاده شـود و زمـان واكـنش طـوالني زمانيدرصد كمتر از مشكالت موجود در رابطه با ذرات ژلي و ژل شدن نيز بيشتر است چرا كه مواد فعال . تاس

www.AriaBook.ir

AriaBook


باشـد و به طور كلي فرآيند خيلي گران مي . بنزيل اتر به مقدار كم در سيستم وجود دارد دي .دليل باال بودن قيمت مواد خام، كم بودن راندمان و طوالني بودن چرخه توليد است اين به

يند توليد از كاتاليزورهاي مركب از فلزات دو ظرفيتي كاتيوني و اسيد جهت اصالح فرآ آب موجود در سيستم، به طور پيوسته به روش تقطيـر . شود استفاده مي 7 تا 4 حدود pHبا

ي هـا گـروه . يابد گردد و با كاهش ميزان آب سرعت واكنش افزايش مي آزوتروپي خارج مي درصـد 97تـوان بـاالي متيلن را مي 2′ و 2 و راندمان شوند بنزيل اتر با اسيد تجزيه مي دي

.حفظ كرد

دهند، سرعت پخت ي با ارتوي باال از خود نشان مي ها نوواالكخصوصيات مناسبي كه نتيجه ساختمان بسيار خطي، باز بودن ها ويژگياين . باال و خواص رئولوژيكي خوب است

، بين گـروه مولكولي پيوند هيدروژني بينو فعال بودن موقعيت پارا و تمايل طبيعي به ايجاد همانطور كـه قـبال گفتـه شـد ارتومتيلـول فنـل . ارتومتيلول و گروه هيدروكسيل فنلي است

علـت دهد و ايـن بـه نسبت به ايزومر پاراي خود، خصوصيات اسيديته باالتري را نشان مي .باشد سهولت تشكيل پيوند هيدروژني دروني خودش مي

مدي جاها رزولساخت ي معمولي، شكل فيزيكي و مشخصـات محصـول نهـايي، ها رزول توليد در تكنولوژي

ي بـا هـا رزين. كند نوع تجهيزات و فرآيندي را كه بايد مورد استفاده قرار گيرد مشخص مي كوچك با يـك يك راكتور نسبتا بهشوند، وزن مولكولي باالتر كه به شكل جامد حاصل مي

توانـايي بـه گـردش در رده،د از ژله شدن موضعي، جلـوگيري كـ نن كه بتوا نياز دارند همزنراكتور بايد قابليت تخليه سريع رزين را دارا باشـد زيـرا . دنآوردن سيال غليظ را داشته باش

اعمال حرارت كـه بـه طـور طبيعـي . يابد به سرعت افزايش ميگرانرويدر انتهاي واكنش، . كنـد ش سريع وزن مولكولي را تسريع مـي گيرد، فقط افزاي انجام مي گرانرويجهت كاهش

انتخـاب . شود آن كاتاليزور بازي مورد نظر وارد مي دنبال بهفنل مذاب درون راكتور تخليه و

www.AriaBook.ir

AriaBook


كاتاليزور به چند عامل بستگي دارد كه شامل نوع كاربرد رزول، وزن مولكولي، توزيـع وزن مشخصـي كـه دمـا در حـدود سپس فرمالين با سرعت . گردد مولكولي مورد نياز و غيره مي

oC70-60 3 تـا 1 بـه مــــدت ءريفالكـس تحــت خـــال . شـود فه مــي ثابت بماند، اضا .دارد نگه ميC100-80°ساعـت دما را در

بايسـت در مـي هـا رزول كه حساسيتي به دما ندارند، عمل آبگيري ها نوواالكبرخالف در طــول چرخــه . شـــود انجـام C100° زيـر دمـاي حداكثر سرعت ممكـن و ترجيحـا

. گيـرد صورت مـي گرانرويي از جمله زمان ژل شدن و يها آزمايش اآبـگيري رزين، متناوب ، زمـان C150°شوند، به طور معمول در دمـاي يي كه به شـــكل جامد مصرف مي ها رزين

هنگاميكـه واكـنش رزيـن بـه . دهند ثانيــه از خود نشان مي 20-110ژل شدني در حـدود نظر رسيد، محتويات داخل ظرف واكنش روي يـك سـطح يـا سـيني بـه پاياني مورد نقطه

پـس از آن، رزيـن بيشـتر سـرد . شود با حداكثر سرعت ممكن سرد مي ،سرعت تخليه شده جلوگيري به عمل ت واكنش و افزايش وزن مولكولي تا از به هم چسبيدن و پيشرف ودش مي

.آيد

ي مايعها رزولساخت ي آلـي يـا در وزن هـا حـالل هاي آبكي يـا محلـول در صورت محلول هيي كه ب ها رزول

تواننـد در شـوند مـي كننـده، سـاخته مـي مولكولي كم با ميزان بااليي از فنل به عنـوان نـرم و در نتيجـه قابـل كنتـرل بـودن گرانرويعلت تجهيزات با ظرفيت باال تهيه شوند و اين به

اگـر . صرفي بستگي به كاربرد نهايي محصـول دارد كاتاليزور م . باشد سينتيك واكنش آنها مي . باقيمانده قابل حل كاتاليزور مورد قبول باشد، هيدروكسيد سديم كاتـاليزور مفيـدي اسـت

جهـت خنثـي كـه صـورتي هيدروكسيد كلسيم يا باريم نيز كاتاليزورهاي مناسبي هسـتند در هنگاميكـه . اد نكنـد كردن آنها تركيبات اسيد سولفوريك و دي اكسيد گوگرد مشـكلي ايجـ

نظيـر هـا آمـين عمل تقطير جهت جداكردن كاتاليزور در انتهاي واكنش، انجام شود، آلكيـل نـوع كاتـاليزور نـه فقـط . گيرنـد تري اتيل آمين در بعضي فرآيندها مورد استفاده قـرار مـي

www.AriaBook.ir

AriaBook


ر دهد، بلكـه د سرعت توليد، ساختار مولكولي و توزيع وزن مولكولي را تحت تاثير قرار مي خصوصيات نهايي تركيب رزين نظير خصوصيات الكتريكي، مقاومـت در مقابـل رطوبـت،

.گذارد رنگ و غيره نيز اثر مي

شوند كه بسته به نوع محصول يك توليد مي ) batch(اي بيشتر در فرآيند پيمانه ها رزوليجـاد اهـا نـوواالك ميزان آب بيشتري نسـبت بـه ها رزول. شوند يا چند مرحله را شامل مي

ي محلول در آب كـه بـا كاتـاليزور سـود تهيـه ها رزولاند، دو نوع ها رزول معموال. كنند مي. گردنـد كاتـاليزور آمونيـاك توليـد مـي وسـيله بهي محلول در الكل كه ها رزولشوند و مي

بـه ،شـوند به مقدار كمي در فرآيند سـاخت آبگيـري مـي معموالي محلول در آب ها رزولي محلـول در ها رزول. درصد برسد 70صد مواد جامد محلول آبكي رزين به اي كه در گونه

ايها با تقويت كننـده پارچـه و كاغـذ كـه مصـارف تزئينـي دارنـد، آب در ساخت چند اليه .شوند استفاده مي

ي محلـول در الكـل، خصوصـيات عـايق هـا رزولي محلول در آب، ها رزولبرخالف ي ها رزولآوردن خصوصيات عايق الكتريكي بهتر، از دست براي به . الكتريكي خوبي دارند

دقيقـه 30در يك نمونه واكنش، زمان ريفالكس در حدود . شود بر پايه كروزول استفاده مي شود در اين كاربردها ميزان ساعت انجام مي 4بوده و پس از آن آبگيري تحت خالء بمدت

.آب باقيمانده رزين حايز اهميت است

درصـد، بـراي 5 تـا 1ستگي به نوع آن دارد براي هيدروكسيد سـديم مقدار كاتاليزور ب زمـان انتهـايي . باشـد درصـد مـي 12 تا 6 درصد و براي هگزامين 6 تا 3هيدروكسيد باريم

واكنش با توجه به زمان ژل شدن رزين روي صفحه داغ و ميـزان فرمالدئيـد آزاد آن تعيـين .گردد مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


كاربردهاي رزين فنلي -3-5-5داراي مزايـا و معايـب زيـر ساختار و مواد تشـكيل دهنـده، با توجه به ي هاي فنل رزين

:هستند

:معايب :مزايا

مقاومت حرارتي عالي -

مقاومت شيميايي خوب -

عايق الكتريكي عالي -

خواص مكانيكي مطلوب -

قيمت پايين -

مقاومت ضربة كم يا شكنندگي رزين خالص -

نياز به دما و فشار باال براي پخت -

ت فنليرنگ تيرة محصوال -

جمع شدگي زياد به هنگام پخت -

ي فنلي، مصارف و كاربردهاي متنوع و مختلفي دارند كه توضيح هريك از آنها ها رزينهـاي جنبـه . گـردد لذا در اينجا به اختصار به آنها اشاره مـي ، اين بحث است مجالخارج از

يـادآوري اسـت كـه الزم بـه .توان خالصـه كـرد مختلف كاربردي آنها را در موارد زير مي صـورت آميـزه لذا همـواره بـه . صورت خالص هيچگونه كاربردي ندارند ي فنلي به ها رزين

.شوند ها مصرف مي ها و تقويت كننده شده و همراه با پركننده

اسفنجها يا فومها-laminates( 7(ايها چند اليه-1 الياف-8 مواد قالبگيري-2 مواد ساينده -Coatings( 9( پوششها -3 كاغذهاي كپي بدون كربن-10 ها چسب -4 هاي توخالي كره-11 گري ي ريختهها رزين -5 اتصال دهنده چوب و الياف-6

www.AriaBook.ir

AriaBook


ها رزينديگر -3-6در بخشـهاي قبـل بـه تفصـيل مـورد بحـث و كـه استر، اپوكسي و فنلي ي پلي ها رزين

از . باشـند در صـنايع كامپوزيـت مـي ي مورد استفاده ها رزينين تر مهم ،بررسي قرار گرفتند ي ديگري نيز در اين صـنعت در كاربردهـاي خـاص مـورد اسـتفاده قـرار ها رزينآنجا كه

.شود ين آنها به طور اختصار اشاره ميتر مهمگيرند، در اين بخش به مي

ي اپوكسي نوواالكها رزين -3-6-1هـا داشـته فنلي يي هستند كه ساختار زنجيري شبيه ها رزيني اپوكسي نوواالك ها رزينلذا ضمن داشـتن خـواص ). 16-3 شكل(باشند ي عاملي آلي اپوكسي ميها گروهاما حاوي

.شوند و با همان عوامل پخت فرآيند ميها اپوكسيها، همانند عالي حرارتي فنلي

.ي اپوكسي نوواالكها رزينشيميايي ساختار -16-3 شكل

كلـرو هيـدرين ي نوواالك با اپـي ها رزيني اپوكسي نوواالك از اپوكسيداسيون ها رزيني نـوواالك ها رزيني فنلي نوع رزول از عامليت باالتري نسبت به ها رزين. آيند دست مي به

www.AriaBook.ir

AriaBook


توانند واكنش خود در درجه حرارت باال قرار گيرند، مي كه صورتيباشند و در برخوردار مي ي رزول از ساختمان بسيار پيچيـده و ها رزينهمچنين . اي شوند تراكمي انجام داده و شبكه ي هـا رزيـن امـا . باشند لذا براي اپوكسيداسـيون مناسـب نيسـتند فعاليت زياد برخوردار مي

ي خـود هـا واكـنش باشـند و تـري برخـوردار مـي نوواالك به سبب اينكه از ساختمان ساده كلـرو هيـدرين در شـرايط مناسـب توانند توسط واكنش با اپي مي ندارند، به راحتي مي تراك

ي اپوكسـي هـا رزيـن ي اپوكسي نوواالك نسبت بـه ها رزينعامليت باالتر . اپوكسيده شوند اتصـاالت عرضـي بـاالتر و چگـالي بعـد از پخـت از ها رزيناستاندارد، سبب شده كه اين

.يميايي برخوردار شونددرنتيجه خواص بهتر حرارتي و ش

ها ويژگي ها اپوكسي داشتن ساختار رزين فنلي با سيستم فرآورش - اتصاالت عرضي بيشتر چگاليو در نتيجه ) polyfunctionality( بودن عاملي چند -

و خواص حرارتي و شيميايي بهتر حفظ بهتر خواص مكانيكي در دماهاي باالتر- ) shrinkage( رزينشدگي به حداقل رسيدن ميزان جمع- تر ي معمولي درنتيجه فرآورش مشكلها اپوكسي باالتر نسبت به گرانروي داشتن - .ي اپوكسي استانداردها رزين داشتن قيمت باالتر نسبت به -

:ي زير استفاده كردها روشتوان از ي اپوكسي نوواالك ميها رزين گرانرويجهت كاهش .كتن تيل كتون، استن يا متيل ايزوبوتيل ا يي نظير متيلها حالل استفاده از -

. پايينگرانروي اختالط با يك رزين اپوكسي با -

هاي رزين اپوكسي كننده استفاده از رقيق-

).C90 - 80°( كننده در دماهاي باالتر اختالط رزين و سخت-

www.AriaBook.ir

AriaBook


(Polyimide) ايمايد ي پليها رزين -3-6-2ايـن .اسـت نشـان داده شـده 17-3 شـكل دري پلي ايمايـد ها رزينساختار شيميايي

ي اخير ها سال در ،دهند اي كه از خود نشان مي به جهت اين ساختار و خواص ويژه ها رزين .اند دادهبه خود اختصاص اي كاربردهاي محدود اما ويژه

.ايمايد ي گرماسخت پليها رزينساختار شيميايي -17-3 شكل

گرمانرم هاي ايمايد براي تهية پلي ( تراكمي پليمر شدن به دو روش ايمايد پليي ها رزين .شوند تهيه مي)گرماسختهاي ايمايد براي تهية پلي( افزايشي پليمر شدن و )و گرماسخت

:ها ويژگي ، مدول وسختي باال)300 تا -C240° از(ه وسيعي از دما ود استحكام باال در محد- ل پايداري محيطي ضعيف و فرآيند مشك- مقاومت در برابر تشعشعات پرانرژي- پايداري حرارتي باال- مقاومت باالدر برابر شعله- كارآيي سايشي مطلوب- مقاومت خوب در برابر آب و مواد شيميايي- خواص الكتريكي خوب-

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي مختلفها رزينمقايسه -3-7 قـرار داد توان از نظر قيمت و خواص مكانيكي مـورد بررسـي ي مختلف را مي ها رزين

آورده شـده 26-3 جدول و 25-3 جدول كه مقايسه مختصري از اين دو ديدگاه بترتيب در .است

.بازار ايران و جهاني مختلف در ها رزين قيمت - 25-3 جدول يمت در بازار ق نوع رزين

$/kgجهاني، قيمت در بازار ايران

kg/تومان* استرنوع اورتو پلي

نوع ايزو Aبرپايه بيسفنل وينيل استر

7/1 تا 5/1 1/2 تا 9/1 3/3 تا 6/2

6 تا 5/2

1800 -1400 2200 -1800 4500 -3000 5000 - 3000

8500 - 40,000 30 تا 4 )كننده سخترزين به همراه (اپوكسي 900- 1400** 2/2 تا 4/1 )تركيبات قالبگيري(لي فن

800 7/1 تا 5/1 )تركيبات قالبگيري(اوره 1100 3/2 تا 1/2 )تركيبات قالبگيري(مالمين فرمالدئيد

- 6/2 تا 7/1 فنل فرمالدئيد/مالمين . در بازار آزاد1384در نيمه اول سال * قيمت رزين**

www.AriaBook.ir

AriaBook


.)بدون تقويت كننده (ي مختلفها رزينمقايسه خواص مكانيكي - 26-3 جدول رزين

خواصرزين

استر پليرزين اپوكسي

رزين فنليرزين سيليكوني

رزين ايمايد پلي

MPa 70 -30 100 -35 70 -40 50 -25 95 -90استحكام كششي، MPa 150 -80 160 -90 125 -100 100 -60 280 -250استحكام فشاري،

GPa 8/3 -8/2 2/4 -4/2 11 -7 10 -8/6 5 -2/3مدول كششي، 1- 5/2 3/0- 5/0 4/0- 5/0 2- 9 1- 5 %پارگي، تا طول افزايش g/cm3 35/1 -2/1 3/1 -2/1 3/1 -2/1 40/1 -35/1 43/1 -41/1، چگالي

C 80 -50 150 -130 180 -140 280 -250 320 -250°مقاومت حرارتي، % ،جمع شدگي

)Shrinkage( 10 -5 5 -1 25 -15 20 -15 20 -15

حرارتي، انبساط ضريب105/ °C

9 - 6 8 -8/4 8 - 6 2/4 -2 8/5 -5

ميزان جذب آب پس از % ساعت، 24

2/0 -1/0 08/0 -01/0 4/0 -3/0 12/0 - 08/0 33/0 -28/0

www.AriaBook.ir

AriaBook


خود آزمايي -3-8

.ي ليفي شرح دهيدها كامپوزيتنقش رزين را در )1

چيست؟) pot life(با عمر مفيد ) shelf life(تفاوت زمان نگهداري )2

صـحيح اسـت؟ ي بـا زمينـة گرمـانرم و گرماسـخت هـا كامپوزيتدر مورد كدام جمله )3مـدول و دمـاي سـرويس بـاالتري دارنـد ولـي داراي ، گرمـانرم ي هـا كامپوزيـت ) الف

.باشند كمتر مي چقرمگي و قابليت بازيافتسـرويس بـاالتري دارنـد ولـي داراي ي گرماسـخت، مـدول و دمـاي ها كامپوزيت) ب

.باشند كمتر مي چقرمگي و قابليت بازيافتي گرماسخت مدول، دماي سرويس و چقرمگـي بيشـتري دارنـد ولـي ها كامپوزيت) ج

.قابليت بازيافت كمتري دارند چقرمگـي و ،ي گرماسخت مدول باالتري دارنـد ولـي دمـاي سـرويس ها كامپوزيت) د

. دارندقابليت بازيافت كمتري

شود؟ كداميك از مواد ذيل در تهية رزين پلي استر غير اشباع استفاده نمي )4 انيدريك فتاليك) د سيالن) ج انيدريد مالئيك) ب پروپيلن گاليكول )الف

استايرن وجود دارد؟% 40 در حدود معموالاستر غير اشباع، ي پليها رزينچرا در )5

گيرد؟ اي قرار مي در چه محدودهاستر ي پليها رزينجمع شدگي پس از پخت )6 %25) د %2-3) ج %0,1) ب %8-12) الف

استر صحيح نيست؟ ي پليها رزينكدام جمله در مورد پخت )7 .رود مي كار به براي پخت محيطي و بنزوئيل پراكسيد براي پخت حرارتي MEKP )الف .رار داردقـ % 1-3حرارتي و محيطي در محـدودة مقدار مصرف پراكسيد براي پخت ) ب .يابـد صرف نظر از نوع سيستم پخت، غالبا با افزايش دما، زمان پخـت كـاهش مـي ) ج .مقدار كاتاليزور تاثيري بر زمان پخت ندارد) د

www.AriaBook.ir

AriaBook


گيري، غير از رزيـن و عامـل پخـت، از چـه مـواد ر يك فرموالسيون براي تركيب قالب د )8 .ديگري ممكن است استفاده شود؟ نقش هر دسته را ذكر كنيد

ي با زمينة اپوكسي موثر است؟ها كامپوزيتكداميك از عوامل زير در خواص )9 هرسه) اي شدن د ميزان شبكه) نوع و ميزان عامل پخت ج) ب نوع رزين اپوكسي) الف

به هنگام پخت رزين اپوكسي محصول جانبي كدام است؟ )10 هيچكدام) د آمونياك) ج فنل) ب آب) الف

.ي را نام ببريدي اپوكسها رزيننوع عوامل پخت )11

ين معايب عوامل پخت پلي آميني چيست؟تر مهم )12

فنلي، كدام جمله صحيح نيست؟در مقايسة دو نوع رزين )13 رزول زمان نگهداري نامحدودي دارد ولي نواالك زمـان محـدود مـثال شـش مـاه ) الفشـود و نـوواالك در حضـور كاتـاليزور رزول در حضور كاتاليزور بازي تهيـه مـي ) ب

.اسيدي .، آمونياكها نوواالككنند و به هنگام پخت، آب آزاد ميها رزول) جاالك وشود ولي نـو گذاري استفاده مي گري و اليه براي ريخته معموال رزول مايع بوده )د

.شود صورت تركيبات قالبگيري مصرف مي جامد است و به

ت؟ درست اسها رزينكدام ترتيب كاهش در مورد مقايسة استحكام كششي )14 ، فنلي، اپوكسي، پلي استرايمايدپلي ) الف استر ، اپوكسي، فنلي، پليايمايدپلي ) ب ، فنلي، پلي استرايمايداپوكسي، پلي ) ج ، پلي استر، فنليايمايداپوكسي، پلي ) د

اسـتر، وينيـل ي پلـي هـا رزيناز ميان براي ساخت يك قطعه كه دائما در آب قرار دارد، )15 ؟ دهد خواص بهتري ميكدام رزين لي، استر، اپوكسي و فن

www.AriaBook.ir

AriaBook


مراجع -3-9

1. F. L. Mattews and R. D. Rawling, Composite materials: engineering and science - 1st ed., Chapman and Hall, London, 1994.

2. T. G. P. Gutowski, Advanced Composites Manufacturing, John-Wiley & Sons, New York, 1997.

3. Polymer Engineering Course, Thermoplastic Composites, University of Notttingham.

4. R. G. Weatherhead, FRP Technology, Applied Science Publishers Ltd., London, 1980.

5. Polyester Handbook, Scott Bader Co. Ltd., UK, 1994.

6. H. F. Mark, Encyclopedia of Polymer Science and Eng. V.8, John Wiley and Sons Inc., 1985.

7. A. Knop, L.A. Pilato, Phenolic Resins: Chemistry, Applications and Performance, Speringer Verlag, Berlin, 1985.

www.AriaBook.ir

AriaBook


www.AriaBook.ir

AriaBook

: فصل چهارم

ها دهي كامپوزيت شكلهاي روش

www.AriaBook.ir

AriaBook

)ها كامپوزيت(هاي تقويت شده پالستيك صفحه

202

فصل چهارمفهرست مطالب 204....................................................دهي مختلف شكلهاي روش -4

211..............................................................................................دستي گذاري اليه -4-1

212................................................................................................................قالب -4-1-1

214..........................................................................................................يه ژليال -4-1-2

..............................................................................................................گذاري اليه -4-1-3

220..................................................................................................كاري پرداخت -4-1-4

220................................................................................شرايط كارگاه فايبرگالس -4-1-5

222............................................................(SPRAY-UP) رزين پاشش يا افشاندن -4-2

225..............................................................................................اي كيسه بگيريقال -4-3

226.................................................................شرح اجزاء مورد استفاده در فرآيند -4-3-1

229...........................................................اي مزايا و معايب روش قالبگيري كيسه -4-3-2

230...............................................................................(AUTOCLAVE) اتوكالو -4-4

230.........................................................................مراحل مختلف فرايند اتوكالو -4-4-1

232.............................................................................رفع ايراد در فرآيند اتوكالو -4-4-2

236......................................................................................................پيچي رشته -4-5

240..............................................................................................................مندرل -4-5-1

242.............................................................................................سيستمهاي پخت -4-5-2

244..............................محاسبات زاوية پيچش و ضخامت در مخازن تحت فشار -4-5-3

251...............................................................................................فشاري قالبگيري -4-6

252.............................................................................................قالبگيري تركيبات -4-7

SMC..............................................................253يك آميزه رفته در كار بهمواد -4-7-1

261............................................................................................قالبگيري و پخت -4-7-2

264............................................................................................................خواص -4-7-3

265.......................................................................................رزين انتقالي قالبگيري -4-8

www.AriaBook.ir

AriaBook

هصفح دهي هاي شكل روش: چهارمفصل

203

RTM................................................................268ي ها قالبمعيارهاي طراحي -4-8-1

270......................................................................................................جنس قالب -4-8-2

RTM.............................................................................283يراد در فرآيند رفع ا -4-8-3

287...........................................................................................................پالتروژن -4-9

290...................................................................................................معرفي فرآيند -4-9-1

312................................................................................ر جمي اليافمحاسبه كس -4-9-2

315...........................................................................رفع ايراد در فرآيند پالتروژن -4-9-3

CENTRIFUGAL CASTING(............................326( مركز از گريز گري ريخته -10- 4

326................................................................................................مراحل فرآيند -10-1- 4

328......................................................................محاسبة سرعت چرخش قالب -10-2- 4

330....................................................................................مزايا و معايب فرآيند -10-3- 4

331.........................................................................................ورقها پيوسته توليد -11- 4

331.......................................................................................................مواد اوليه -4-11-1

332.................................................................................................حل فرآيندمرا -4-11-2

333......................................................................................هاي اقتصادي ويژگي -4-11-3

334...............................................................دهي شكل مختلف هاي روش مقايسة -12- 4

335...................................................................................................آزمايي خود - 13- 4

337............................................................................................................مراجع - 14- 4

www.AriaBook.ir

AriaBook


204

دهي مختلف شكلهاي روش-4هم اكنـون . شود مي استفاده ها كامپوزيتدهي مختلفي جهت شكل هاي روشامروزه از

ي است كه امكان توليد انبوه قطعـات را بـا كيفيـت هاي روشتوجه محققين و صنعتگران به نظـر اقتصـادي بـا خوب و سرعت توليد باال فراهم آورد تا قطعـات كـامپوزيتي بتواننـد از

. قطعات فلزي رقابت كنند

بعضي . نمايند بندي مي مختلف طبقه هاي روش را به ها كامپوزيتدهي فرآيندهاي شكل امـا اغلـب، ايـن . كننـد ماشيني تقسيم مـي هاي روش دستي و هاي روشآنها را به دو دسته

Closed) بسـته و قالـب (Open Mould)بـاز قالـب هـاي روش به دو دسـته كلـي ها روش

Mould) اين تقسيم بندي نشان داده شده است1-4 شكل در . شوند مي تقسيم .

باز، قالب اصلي تنها از يك نيمه يا كفه تشكيل شـده و يـك طـرف قالب هاي روشدر توانـد در تمـاس بـا هـوا يـا بـا گيرد و طرف ديگر آن مـي قطعه در تماس با قالب قرار مي

.پذير است باشد مي كه انعطافجس

در فرآيندهاي قالب بسته، قالب از دو قسمت نر و ماده يا سمبه و ماتريس يا بـه طـور . گيرد و هر دو سطح قطعه، در تماس با قالب قرار مي شود ميكلي كفه باال و پايين، تشكيل

و يـا ، )RTMد نظير فرآينـ (در اين فرآيندها عمل پر كردن قالب يا بعد از بسته شدن قالب .شود ميدر حين بسته شدن آن نظير فرآيند قالبگيري فشاري، انجام

:مهمترين عوامل مؤثر در انتخاب يك فرآيند عبارتند از

اندازه قطعه -1

)شامل مواد و هزينه توليد(قيمت تمام شده هر قطعه -2

اين ويژگي در انتخـاب نـوع قالـب نيـز ( تعداد قطعات و سرعت توليد مورد نياز -3 )ؤثر استم

www.AriaBook.ir

AriaBook


205

)آيا هر دو طرف نياز است(صافي سطح قطعه -4

)ي چند تكهها قالباستفاده از(وجود سوراخ يا قطعه فلزي در قطعه -5

نوع آرايش الياف -6

)لبه هاي تيز، انحناهاي كوچك(دقت ابعادي قطعه -7

ايـن ويژگـي در دسـتيابي بـه ) دماي محـيط، دمـاي بـاال ( نوع شرايط پختي قطعه -8 .ميت استو مقاومت شيميايي حايز اهحداكثر خواص حرارتي

امكان اعمال ايـن SMCدر بعضي از فرآيندها نظير ( ژلي نياز و يا عدم نياز به اليه -9 )اليه نيست

دري آنها ها ويژگيو خالصه 1-4 شكل در ها كامپوزيتدهي فرآيندهاي مختلف شكل توان در انتخاب فرآيند مناسب جهت كاربرد داده شده است كه از آنها مي نشان 1-4 جدول

.مورد نظر كمك گرفت

.شود در اين فصل جزئيات و نكات حائز اهميت هر فرآيند شرح داده مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


206

ساختهاي روش

)Open Mold( قالب بازهاي روش )Closed Mold( قالب بسته هاي روش

پيوستهگذاري اليه پالتروژن RTMقالبگيري فشاريگريزازمركز نفوذدرخالء گري ريخته(Continuous Laminating) (Matched Die) (Vaccuum infusion)

پرس سرد پرس گرم

كفه يك هاي اي قالب رشته پيچي قالبگيري كيسهگري ريخته (Filament Winding) (Contact

Moulding)

اي در خأل اي با فشار قالبگيري كيسه اتو كالو قالبگيري كيسه (Autoclave) (Pressure Bagging) (Vacuum Bag Moulding)

دستيگذاري اليهپخش كننده روش افشاندن

(Hand Lay-up) (Spray-Up) (Dispenser/Saturator Eq.)

.]1[ ها كامپوزيت دهي شكل مختلف هاي روش -1-4 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


207

.]1[ خالصه طور بهدهي مختلف اي شكلي فرآيندهها ويژگي - 1-4 جدول اي قالبگيري كيسه افشاندن روش دستي نوع فرآيند (Contact Moulding) قالبگيري تماسي

استر، اپوكسي، پلي نوع رزين فوران

استر، اپوكسي، پيش پلي استر، اپوكسي پلي SMC آغشته اپوكسي

...شيشه، كربن و شيشه ...شيشه، كربن و نوع الياف وزني %ميزان الياف،

شيشه35 - 25 35 - 25 60 - 25

ضخامت معمول قطعه، mm

2- 6 2- 10، معموال 2- 225- 10، معموال 2- 25

براي 50دماي محيط تا 40دماي محيط تا 40دماي محيط تا C°دماي معمول پخت، 80- 160رزينهاي مايع،

آغشته و پيشSMCبراي ، چوب، كفه يك نوع قالب مورد نياز

..فايبرگالس وكفه، چوب، يك

..فايبرگالس وكفه، چوب، يك

فايبرگالس يا فلزيبستگي به ظرفيت پمپ وجود ندارد محدوديت ابعادي

خأل، كمپرسور، اتوكالو در قالبribقراردادن

قطعه فلزي در قالب فوم در قالب

بله بله بله


بله معموال نه معموال نه

سيستم اسپري و قلم مو و غلطك ات مورد نيازتجهيز خردكن الياف، غلطك

تجهيزات روش دستي، توماتيك، ا گذاري اليه ماشين

خأل پمپاتوكالو، حداقل تعداد قطعات

قالب قيمت پذيرش جهت از يك به باال از يك به باال از يك به باال

پايين پايين پايين سرعت توليد زياد زياد زياد نيروي انساني مورد نياز

بستگي به كارگر، كيفيت قطعه يك سطح صاف

بيشتر به كارگر، بستگي يك سطح صاف

دوسطح صاف

قايق، صفحات نمونه محصوالتبزرگ و قطعات

معمولي

قايق، صفحات بزرگ و قطعات معمولي

قطعات هواپيما، قطعات معمولي

www.AriaBook.ir

AriaBook


208

ادامه - 1- 4جدول قالبگيري انتقالي نوع فرآيند

(Transfer Moulding)

قالبگيري تزريقي(Injection Moulding)

قالبگيري چرخشي(Centrifugal Moulding)

استر، پليDMC نوع رزين اپوكسي و ديگر رزينها

DMCاستر، پلي اپوكسي و ديگر رزينها

استر، اپوكسي پلي

شيشه ...شيشه، كربن و ...شيشه، كربن و نوع الياف 25- 40 10- 65 10 – 65 وزني%ميزان الياف،

ضخامت معمول قطعه،

mm 6 -1 6 -1 25 -2

،135-185استر پلي C 170 -155°دماي معمول پخت، 160- 220اپوكسي

50 تا طدماي محي

فلزي فلزي فلزي نوع قالب مورد نيازپرس، ظرفيت ظرفيت پرس ظرفيت پرس محدوديت ابعادي

قطرm6معموال در قالبribقراردادن ه فلزي در قالب قطع

فوم در قالب

بله بله نه

بله بله نه

نه نه نه

پرس هيدروليك تجهيزات مورد نياز دوجكه

ماشين قالبگيري دستگاه تزريق چرخشي

حداقل تعداد قطعات به منظور پذيرش قيمت

قالب

به باال100 1000بيشتر از 1000بيشتر از

متوسط بسيار زياد زياد سرعت توليد كم كم كم وي انساني مورد نيازنير

خوب، تمام سطوح كيفيت قطعه صاف

خوب، تمام سطوح صاف

خوب، هر دوسطح صاف

قطعات ازابعادكوچك نمونه محصوالت تا متوسط

قطعات ازابعادكوچك تا متوسط

لوله و تيوپ

www.AriaBook.ir

AriaBook


209

ادامه - 1- 4جدول انتقالي قالبگيري نوع فرآيند قالبگيري فشاري

(Hot Press)گرم (Cold Press)دسر RTMرزين،

استر، اپوكسي پلي استر، اپوكسي پلي استر، اپوكسي پلي نوع رزين SMC/DMC

پارچه نمدي الياف نوع الياف (CFM)پيوسته

...شيشه، كربن و ...شيشه، كربن و

25 - 70 25 - 50 25 - 30 وزني شيشه%ميزان الياف، mm 6 - 2 10 - 1 10 - 1 ضخامت معمول قطعه، 100 - 170 40 - 50 50دماي محيط تا C°دماي معمول پخت، دوكفه فايبرگالس، نوع قالب مورد نياز

فلزيدوكفه فايبرگالس،

فلزي فلزي

بستگي به ابعاد پرس بستگي به ابعاد پرس ابعاد قالب محدوديت ابعادي در قالبribقراردادن

قطعه فلزي در قالب فوم در قالب


بله بله

معموال نه

بله بله نه

دستگاه تزريق تجهيزات مورد نياز رزين

پرس هيدروليك پرس هيدروليك گرم

حداقل تعداد قطعات به منظور پذيرش قيمت قالب

به باال1000 100 - 1000 100-1000معموال

زياد زياد متوسط سرعت توليد كم كم متوسط نيروي انساني مورد نياز

خوب، دوسطح يت قطعهكيف صاف

عالي خوب

قايق، قطعات نمونه محصوالت مختلف

تمام سطوح صاف، ققطعات خودرو، قطعات صنعتي

تمام سطوح صاف، ققطعات خودرو، قطعات صنعتي

www.AriaBook.ir

AriaBook


210

ادامه- 1-4جدول رشته پيچي نوع فرآيند

(Filament Winding)

پالتروژن(Pultrusion)

توليد پيوسته ورق(Continuous Laminating)

استر، اپوكسي و پلي نوع رزين آغشته اپوكسي پيش

استر، پلياپوكسي و

آغشته پيش اپوكسي

استر، اپوكسي پلي

شيشه، كربن و ...شيشه، كربن و نوع الياف آراميد

شيشه

25- 35 60- 75 60- 80 وزني شيشه%ميزان الياف، ضخامت معمول قطعه،

mm 25 -2 250 × 600 6 -2

50- 120 100- 160 170دماي محيط تا C°اي معمول پخت، دمدايهاي فلزي ...فلزي، گچي و نوع قالب مورد نياز

سخت غلطكهاي فلزي

و mm250×600 بسته به ابعاد ماشين محدوديت ابعادي ابعاد داي

عرض ماشين

در قالبribقراردادن قطعه فلزي در قالب

فوم در قالب

خارجي بله نه بله

هاي قطعسطح م مختلف نه نه

نه نه نه

ماشين توليد ورق ماشين پالتروژن ماشين رشته پيچي تجهيزات مورد نيازحداقل تعداد قطعات به

منظور پذيرش قيمت قالب توليد پيوسته توليد پيوسته از يك به باال

m/min 12 تا m/min1 تا متوسط سرعت توليد كم كم متوسط نيروي انساني مورد نياز

خوب، سطح داخلي كيفيت قطعه صاف

خوب خوب

هاي مقطع سطح مخازن، لوله و تيوپ نمونه محصوالت .مختلف، ميله و

ورقهاي پيوسته شفاف ...و

www.AriaBook.ir

AriaBook


211

دستيگذاري اليه -4-1ترين روش توليـد قطعـات ترين و اصلي ساده(Hand lay-up)گذاري دستي روش اليه

ليد تعداد قطعات كم طراحي شد، اما اينك براي اين روش در ابتدا براي تو . كامپوزيتي است تـر ، توليـد سـريع قالبگيري انتقال رزيـن اگر چه توسعه فرآيند . رود مي كار بهتوليد انبوه نيز

تـرين دسـتي مناسـب گذاري اليهقطعات بزرگ را به اين روش نيز مقدور ساخته است، اما شكل گذاري دستي در ف روش اليه مراحل مختل . باشد فرآيند توليد قطعات بسيار بزرگ مي

اين مراحل شامل واكس زدن سطح قالب، اعمال فيلم جداكننده، . نشان داده شده است 4-2 گـاهي از آن اسـتفاده (ژلـي ژلي، قراردادن يك اليه الياف تيشوجهت تقويت اليه اعمال اليه

ه ميزان مورد نياز و در صورت نيـاز اعمـال اليـه ها ب ، اعمال رزين و قراردادن اليه )شود ميدو مرحله اوليه واكس زدن و اعمال فيلم جهت نچسبيدن قطعه . گردد مي(top coat)رويي

.شود انجام ميبه قالب و راحت جدا شدن آن

.]1[ گذاري دستي نحوه انجام مراحل كارها در روش اليه- 2-4 شكل

غالبا از محلول پلي وينيل الكل در آب يا حالل، سيليكون و يا روغنهاي معمـولي، كـه Release(شود، به عنوان فيلــم يـا عامـل جداكننـده رنگ عرضه مي صورت رنگي يا بي به

agent ( روي ،مو يـا اسـپري فـيلم جداكننـده به كمك يك پارچه، ابر، قلم . شود استفاده مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


212

بعـد از هـر عمـل . شـود الب كه با واكس كامال پوشش داده شده است، اعمـال مـي سطح ق بعد از اعمال فيلم بايـد صـبر كـرد كـه . قالبگيري، بايد واكس زدن و فيلم زدن را انجام داد

هـاي اخيـر، مـواد البتـه در سـال .گـذاري را آغـاز كـرد فيلم كامال خشك شود و بعد اليـه يا نيمه دائمي به بـازار عرضـه ) permanent(هاي دائمي كننده جدااي تحت عنوان كننده جدا

شده است كه در صورت استفاده از آنها، نيازي به اعمال فيلم پس از هر قالبگيري نيسـت و . بار قطعه قالبگيري نمود150 تا 100توان با هر بار اعمال مي

قالب -4-1-1گي نياز است كه ايـن گذاري دستي فقط به يك قسمت قالب، نري يا ماد در روش اليه

، گچ، فـوم، )فايبرگالس(تواند كامپوزيت مي ها قالبجنس . بستگي به قطعه مورد نظر دارد كـافي مسـتحكم، سـبك و نسـبتا قـدر بـه ي فـايبرگالس هـا قالـب . چوب و يـا فلـز باشـد

توان چند صد قطعـه توليـد كـرد بـدون اينكـه با يك قالب فايبرگالسي، مي . پذيرند انعطافي حسـاس قالـب را بـه هـا قسـمت توان در صورت نياز مي. ياز به تعمير داشته باشد قالب ن

تـوان از رزينهـاي ي فايبرگالسي مـي ها قالبجهت ساخت . كمك فلز يا چوب تقويت كرد هـا رزيناستر، اپوكسي و يا وينيل استر استفاده كرد كه با توجه به قيمت و خواص اين پلي

توان رزين مناسب را انتخـاب و تعداد قطعات مورد نياز، مي و دقت ابعادي مورد نياز قطعه هـم تـر گـران ي اپوكسـي بيشـترين دوام را دارنـد و هـا رزينشده از ي ساخته ها قالب. كرد .ي مختلف ذكر شده استها قالب عمر 2-4 جدول در . باشند مي

از خود قطعه مورد نظر امكانورت توان از يك مدل و يا در ص جهت ساخت قالب مي سطح مدل را بايـد كـامال . توان از گچ، چوب، فلز و غيره تهيه كرد مدل را مي . استفاده كرد اگر از . ، داردشداين كار تأثير بسزايي در سطح قالبي كه تهيه خواهد . داد صيقلتميز كرد و

،كـاري صـيقل س زدن و بايـد قبـل از واكـ شـود، مـي گچ يا مواد متخلخـل ديگـر اسـتفاده ضـخامت اليـه ژلـي . ي آن به كمك موادي نظير استات سلولز كامال گرفته شـود ها تخلخل

ژلــي ايــن ضــخامت معمــوال از ضــخامت اليــه. باشــدmm6/0 - 5/0قالــب بايــد حــدود

www.AriaBook.ir

AriaBook


213

بيشتر است اما ازآنجا كه الزم است بعدها هـم در طـي اسـتفاده قالـب را ) mm4/0(قطعات .، اين مقدار ضخامت نياز است دادصيقلمجددا

.]1[ ي مختلفها قالب عمر - 2-4 جدول فرآيند مناسب فشاريقالبگيري گذاري دستي اليه

گرم سرد يا افشاندن تعداد قطعات نوع ماده قالب عملي 1 - 5 گچ

عملي 1 - 100 چوب رايج و عمومي 100 - 2000 فايبرگالس

رايج و عمومي 100 - 3000 فايبرگالس پرشده با بتن رايج و عمومي تا يك ميليون آهن

تـوان را همچنـين مـي هـا قالب. توان از طرف پشت تقويت كرد ي بزرگ را مي ها قالب .ت باشدروي يك چارچوب يا چهار پايه چوبي يا فلزي قرار داد كه بعدها كار با آن راح

چند تكه ساخت تا بعدا بتوان قطعه را از آن صورت به است قالب را الزمگاهي اوقات قالب را حداقل بايد به مدت دو هفته در دماي محيط قرار داد تا كـامال . به راحتي جدا كرد

بعد از انجام . توان سوراخ كاري مورد نياز را انجام داد در اين فاصله زماني، مي . سخت شود لية كارها بايد قالب را از مدل جدا و نقصهاي سطح قالب را برطرف كرد و به كمك كاغذ ك

. شـده را كـامال پرداخـت نمـود كـاري، قسـمت اصـالح صـيقل سمباده ريز و ديگر وسايل بايـد بـه دور از گـرد و غبـار و هـا قالـب . نگهداري صحيح قالب بسيار حائز اهميت است

. از تماس ابزار تيز با سطح قالب بايد جدا اجتناب كردد وشون را نگهداري ها قالبرطوبت

www.AriaBook.ir

AriaBook


214

اليه ژلي -4-1-2. دوام يك قطعه فايبرگالس بستگي به سطحي از آن دارد كه در تماس با محـيط اسـت

رطوبـت تـاثير قابـل . همچنين بايد از نزديك شدن الياف به سـطح قالـب جلـوگيري كـرد رزين روي سطح قطعه نياز اسـت و ايـن لذا به يك اليه غني از . گذارد توجهي بر الياف مي

ين مراحـل تـر مهـم اعمـال اليـة ژلـي يكـي از . شـود مـي ناميده ) Gel coat(اليه، الية ژلي اليـة . داشـت ي خاص بايد به فرموالسيون و نحوه اعمال آن توجه بنابراينگذاري است، اليه

روي سطح اعمال ) گدر قطعات بزر(ژلي را معموال به كمك قلم مو، يك تكه ابر يا اسپري .نمايند مي

از g/m2 600-450معموال . شود در نظر گرفته mm 5/0 - 4/0ضخامت الية ژلي بايد .نمايد مواد اليةژلي، اين ضخامت الزم را ايجاد مي

حسـاس بـه ضـربه ، ممكن است ترك بردارد كه عالوه بر آن اگر الية ژلي ضخيم باشد ضـخامت غيـر . ه از طـرف پشـت قطعـه وارد شـود خواهد بود، به ويژه هنگامي كـه ضـرب

ي داخلـي ايجـاد هـا تنشي مختلف، در آن ها سرعتژلي، به جهت پخت با يكنواخت الية بـراي سـطوح عمـودي جهـت . شـود مـي ) crazing(ي ريـز ها تركنمايد و سبب ايجاد مي

تروپيك اد تيكسـو مـو ها غالبا در اين آميزه. جلوگيري از شره، بايد از آميزه ويژه استفاده كرد .نمايند به رزين اضافه مي) ظاهري رزينگرانرويمواد افزاينده (

تـوان كـاهش مي) C 35-30°(زمان سخت شدن الية ژلي را به كمك حرارت تا دماي ي با عمـق زيـاد بخـارات اسـتايرن از ها قالبدر . گذاري سرد شود داد لكن بايد قبل از اليه

توان به الية ژلي را مي . لذا بايد آنها را از محيط دور كرد كنند، پخت الية ژلي جلوگيري مي كمك الياف سنتزي يا به كمك تيشو تقويت كرد در اين موارد صافي سـطح قطعـه چنـدان

نحوة اعمال الية جداكننده و الية .خوب نيست ولي براي بسياري از كاربردها مناسب است نيـز ناميـده Veil و matي ديگـر ها نامتيشو كه به .ان داده شده است نش 3-4 شكل ژلي در

شود به يك پارچه نازك نمدي ساخته شده از الياف بسيار نازكي كه به صـورت اتفـاقي مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


215

. گردد اند اطالق مي توزيع گرديده

تيشوها به منظور تقويت ناحيه غني از رزين قطعات كامپوزيتي و همچنين بهبود صافي نوع مشابه ديگري از آنها وجود دارد كه نمـدهاي چنـد اليـه . اند ها طراحي گرديده سطح آن

)overlay mat (هستندتر ضخيمشوند و فقط مقداري مي ناميده .

.]2[ گذاري دستي و آغشته سازي در روش اليه الية ژلي فيلم،نحوة اعمال - 3-4 شكل

اعمال فيلم )جداكننده اليه(

به سطح قالب

آغشته سازي الياف

اعمال اليه ژلي(Gelcoat)

www.AriaBook.ir

AriaBook


216

تـا 30 با وزن واحد سـطحي از mm34/0 تا 08/0ي مختلف از ها ضخامتتيشوها در g/m260 آكريلونيتريـل يـا آنها از شيشه يا الياف سنتزي نظيـر پلـي .شوند به بازار عرضه ميتيشوهاي الياف شيشه غالبـا از اليـاف شيشـه . شوند ساخته مي ) اتيلن ترفتاالت پلي(استر پلي

جدول ي انواع تيشو در ها ويژگي. گردند تهيه مي ) در برابر مواد شيميايي نوع مقاوم (Cنوع . ذكر شده است4-3

.ي چند نمونه تيشوها ويژگي - 3-4 جدول نام تجارتي

تيشووزن بايندر نوع الياف

(g/m2) ضخامت

mm كاربردها

T. 1745 آكريلو پلي

نيتريلنامحلول در استايرن

..پيچي و رشته 34/0 35

پيچي رشته 08/0 30 - استر پلي 6050 عمومي 13/0 60 آكريليك استر پلي 6750

FPL 498 P15 C-glass 25/0 30 استايرن پلي استر، عمومي، پلي اپوكسي

FPL 498 C64 C-glass 25/0 27 استايرن پلي استر، ليعمومي، پ

اپوكسي

Overlay F 499 C-glass 25/0 44 استايرن پلي

استر، عمومي، پلي اپوكسي

MS 60 Glass 1/1 60 وينيل الكل پلي ، قالبگيري تماسيAنوع ، قالبگيري فشاريNنوع

:توان به شرح ذيل خالصه نمود مزاياي استفاده از تيشوها را مي

.ت شيميايي و محيطي بهتر ايجاد ناحيه غني از رزين با مقاوم .1 .ها دستيابي به اطمينان الزم از پيوند مناسب بين اليه غني از رزين و ديگر اليه .2 .ژلي ي ريز در ناحيه اليهها ترككمك به جلوگيري از تشكيل .3

www.AriaBook.ir

AriaBook


217

.هاي زيرين كمك به پنهان كردن الگوي الياف شيشه تقويت كننده اليه .4 بهبود مقاومت ضربه و مقاومت در برابر افزايش االستيسيته اليه سطحي و در نتيجه .5

.سايش آن اسـتفاده شـود از (top coat) در اليـه رويـي (overlay mat)زماني كه از نمد چند اليه

در صورت نمايان شدن الياف، رطوبت به . نمايان شدن الياف جلوگيري به عمل خواهد آمد هـا جهـت از ايـن اليـه . گردد راحتي جذب قطعه شده ودر نتيجه باعث افت خواص آن مي

الگوهـا، اسـامي تجـارتي و همچنـين عـالوه بـه . شـود تنظيم وزن قطعـه نيـز اسـتفاده مـي آن را استفاده از يك الية ژلي شـفاف نمود و با توان روي تيشوها چاپ هايي را مي طراحي

.مشاهده كرد

Scott) شركت اسكات بادر65E الية ژلي ،ژلي كاربردي جهت اليةبه عنوان يك نمونة

Bader) اسـتر محلـول در اسـتايرن اسـت كـه اين ماده يك رزيـن پلـي . توان نام برد را مياسـتر اين ماده بر پاية رزين پلـي . گردد اختصاصا جهت استفاده به عنوان الية ژلي عرضه مي

.ايزوفتاليك است كه دوام عالي را در مقابل شرايط محيطي دارد

:آميزه اليه ژلي phr 100 رزين

2 اتاليزورك 1-4 دهنده شتاب

، در مقـادير مختلـف )يك نوع پراكسايد (M كاتاليزور g2 رزين و g100شدن زمان ژل :بر حسب دقيقه) صابون كبالت (Eدهنده شتاب

g 1 2 3 4دهنده، مقدار شتاب C20 45 32 21 18°زمان ژل شدن در C25 35 24 17 14°زمان ژل شدن در C30 35 18 13 11°ر زمان ژل شدن د

www.AriaBook.ir

AriaBook


218

، در مقـادير مختلـف )يك نوع پراكسايد (O كاتاليزور g2 رزين و g100شدن زمان ژل :بر حسب دقيقه) صابون كبالت (Eدهنده شتاب

g 1 2 3 4دهنده، مقدار شتاب C20 60 40 27 21°زمان ژل شدن در C25 45 30 21 18°زمان ژل شدن در C30 33 22 17 14°زمان ژل شدن در

:اليه ژليخواص فيزيكي تيكسوتروپيك C 25° درگرانروي

C 25 11/1°وزن مخصوص در mgKOH/g 19اسيدي، عدد

36 %مواد فرار، ابري رنگ ظاهري

ماهC 25 6°مدت نگهداري در محيط تاريك در دماي

:*امال پخت شده كاليه ژليخواص مكانيكي 42 سختي باركول

C 23 mg 18° ساعت در 24ميزان جذب آب، MPa 8/1 (HDT) °C 75دماي تغيير شكل تحت بار

C 20 3%°ازدياد طول تا پارگي در MPa 75استحكام كششي،

MPa 3500مدول كششي، كـه درآن HDTهـت به جز ج C80° در hr3 و سپس C20° در hr24: شرايط پخت *

. بوده استC120° در h3 و C80° در C20 ،hr5° در hr24حالت پس از 1 MPa = 1MN/m2 = 1N/mm2 = 145lbf/in2 = 10.2 Kgf/cm2

www.AriaBook.ir

AriaBook


219

گذاري اليه -4-1-3بـه كمـك . تواند شروع شود گذاري مي به مقدار الزم، اليه اليه ژلي شدن پس از سخت

چسبنده باشد ولي اليه ژلي اگر . تشخيص داد توان اين را با انگشت تميز مي اليه ژلي لمس گـذاري حـداكثر در طـي اليه. گذاري است رزين به انگشت نچسبد زمان مناسبي براي اليه

بهتر است الياف را قبـل از آن در ابعـاد گذاري، جهت اليه . ساعت بعد بايد شروع شود پنجتـوان مشـخص دقيـق آن مـي كردن مقدار رزين الزم را با وزن . مورد نظر بريد و آماده نمود

به عبارت . است1 به 2 يا 1 به 5/2 معموال )CSM(نسبت وزني رزين به الياف سوزني . كرد . درصد است29 - 33گذاري دستي معموال كسر وزني الياف حدود ديگر، در روش اليه

و سـپس اليـاف روي آن شـود مـي اعمـال اليـه ژلـي اي يكنواخت از رزيـن روي اليهرزين باال آمده و باينـدر . شوند ميشده و به كمك غلطك دستي، الياف فشار داده خوابانده

. دهنـد مياي خودرا از دست حالت پارچه الياف سوزني در اين حالت . كند ميالياف را حل اين امـر زيرارزين ديگري به آن اضافه كردنبايد شدن كامل الياف به رزين، تا قبل از آغشته

در صـورت حـبس . و اليه اول شـود اليه ژلي ي هوا بين ها حبابممكن است سبب حبس . خواهد شدايجاد ي هوا، اگر قطعه در معرض گرما قرار گيرد تاول ها حباب

دسـت بـه تا ضخامت مورد نظر شود ميهاي بعدي نيز به همين صورت عمل اليهبراي ه رزيـن و چهـار اليـه اگر ضخامت زياد مورد نياز باشد، بايد بعد از اعمال چهـار اليـ . آيد

. بعدي را اعمال كرد هاي اليهالياف صبر كرد تا رزين تا حدودي ژل يا سخت شود و سپس ي پخت است كه ممكن است ها واكنشاين امر به خاطر جلوگيري از حرارت زياد ناشي از

ي داخلي، جداشدن زودهنگام قطعه از قالـب و ها تنشاثرات نامطلوبي از جمله تغيير رنگ، اگر . ها اجتناب كرد گذاري همچنين بايد از فاصله انداختن زياد بين اليه . را موجب شود …

توان در آخرين مرحله از يك اليـه تيشـوي صاف بودن سطح ديگر قطعه نيز مهم باشد، مي . شيشه استفاده كرد

در قطعـات بسـيار بـزرگ (جهت جداكردن قطعه از قالب غالبا از هواي فشرده يـا آب

www.AriaBook.ir

AriaBook


220

.شود مياستفاده ) ها ايققنظير

كاري پرداخت -4-1-4هاي دور قطعه بهتر اسـت پـس از ژل يا بريدن اضافه (trimming)كاري قطعه پرداخت

هـا اگر قطعه كامال سخت شود اين كار مشكل است و بيشتر تيغه . شدن رزين صورت گيرد ز قالـب اپس از جـداكردن قطعـه . و ممكن است به قطعه نيز صدمه زده شود شوند ميكند

به ويژه اگر در نظر باشد قطعه رنگ آميـزي شـود، بايـد فـيلم را . كامال تميز نمودرا بايد آن . انـد قبل از رنگ آميزي بايد مطمئن شد كه فيلم و واكس كـامال جـدا شـده . كامال جدا كرد

ز گاهي ممكن است نيـا . توان با آب گرم و مواد شوينده جدا كرد وينيل الكل را مي فيلم پلي ي هـا فـيلم كاري استفاده كرد تـا بتـوان بـه طـور كامـل واكـس يـا صيقلباشد از كاغذهاي

اگر قرار باشد قطعه رنگ شود، بايـد از ابتـدا بـه ايـن نكتـه بنابراين . سيليكوني را جدا كرد .ي سيليكوني و يا واكس زياد استفاده نكردها فيلمتوجه داشت و از

شرايط كارگاه فايبرگالس -4-1-5شر مونومر استايرن در محيط و ديگر بخارات مواد شـيميايي، تخليـه خـوب به جهت ن

بـه جهـت . همچنين ارتفاع كارگاه نيز بايد زياد انتخـاب شـود . هواي كارگاه ضروري است داشتن روند خوب در جريان كارها، در كارگاه فضاي الزم بـراي كارهـاي مختلـف وجـود

هـا بخـش ايـن . ي مختلف تقسـيم كـرد ها شبخبهتر است فضاي كارگاه را به . داشته باشد قـالبگيري و بخـش اليـاف، اخـتالط رزيـن، بخـش سـازي آمـاده ي ها قسمتميتوانند شامل

تـوزين . اختالط رزين بايد در قسمت خاصـي صـورت پـذيرد . كاري نهايي باشند پرداختبايد توجه كـرد كـه هيچگـاه نبايـد . دقيق ضروري است و اختالط كامل مواد الزم است

كارگـاه . را با هم مخلوط كرد زيرا واكنش آنها انفجاري اسـت دهنده شتابتاليزور و كا مناسبي در قسمت قالبگيري برخوردار باشد تا بتوان قطعاتي در ابعـاد پذيري انعطافبايد از

مشابه تمامي خطوط توليد بهتر است افراد در محـل كـاري خـود ثابـت . مختلف توليد كرد

www.AriaBook.ir

AriaBook


221

ول يـك نـوع كـار ؤعه را جابجا كرد يعني هر فرد مسيد قالب و قطباشند و در يك خط تول در . رزين و عوامل پخت را بايد خارج كارگاه در يك مكان سرد نگهـــداري نمــود . باشد

اليــاف را بايـد در مكـان . ي پراكسيدي بايـد دقـت الزم را نمـود ها كاتاليستجابجـايــي دمـاي كارگاه بايــد در .ر نگهـداري كرد اي در محيط خشك و عاري از گرد و غبا جداگانه . باشدC25 - 15° محدوده

تخليه خوب هوا ضروري است اما از جريانهاي شديد هوا و تغييرات زياد دمايي بايـد نورگير بودن كارگـاه خـوب . از در و پنجره نبايد براي تخليه هوا استفاده كرد . اجتناب كرد

اسـتفاده از المپهـاي . واد و قطعـه جلـوگيري كـرد است اما بايد از تابش مستقيم نور بـه مـ . به شرطي كه فاصلة آنها از قطعه زياد باشد، مناسب است) مهتابي(فلورسنت

كاري بايد از وسيله مناسب جهت جمع آوري گرد و غبـار اسـتفاده در قسمت پرداخت ز كـف كارگـاه تميز كردن منظم كارگاه از نظر بهداشتي و نيز باقيمانده بقاياي رزيـن ا . كرد

به كمك استن ...) قيچي، مخلوط كننده، قلم موها و (شستشوي كامل وسايل . ضروري است .در پايان كار الزم است

www.AriaBook.ir

AriaBook


222

(Spray-up)يا پاشش رزين افشاندن -4-2گـذاري را بـه تـوان اليـه به مقدار كافي پخت شد، مـي اليه ژلي در اين روش وقتي كه

است يك اليه تيشـو اسـتفاده شـود، بـه كمـك اگر در نظر . كمك روش افشاندن انجام داد تيشويي كه به ابعاد مورد نظر بريده شـده سپس فرچه يا اسپري، يك اليه رزين اعمال شده

سپس به كمـك غلطكهـا، تيشـو كـامال بـا رزيـن خـيس شـده، . شود ميروي آن قرار داده و اليـاف انجـام گذاري بـا اسـپري همزمـان رزيـن اليه. شود ميي هوا كامال گرفته ها حباب

كند هدايت به قسمت خردكننده كه به كمك هوا حركت مي Rovingالياف پيوسته . شود ميدر ايـن قسـمت . قـرار دارد ) gun(شده كه اين قسمت روي تفنگ پاشش سيسـتم اسـپري

بريده شده و به كمـك جريـان رزيـن روي سـطح ) mm62 - 12(مورد نظر طول الياف به شـرح در زيـر نوع دستگاه اسپري وجود دارنـد كـه سه). 4-4 شكل (شوند ميقالب ريخته

. شوند ميداده

دهنـده و كاتـاليزور، بـه قسـمت گـان يي كه در آنها رزين حـاوي شـتاب ها دستگاه -1ايـن مخلـوط روي سـطح سـپس . شوند مي به مقدار مورد نظر با هم مخلوط ،هدايت شده

.شود ميانده افش

دهنده و كاتاليزور به قسمت گان هدايت يي كه در آنها رزين حاوي شتاب ها دستگاه -2 اما قبل از آنكه به سطح قالب برسـند، شوند ميشده و به طور جداگانه روي سطح افشانده

.شوند مياين دو جريان با هم برخورد كرده و مخلوط

ده و كاتاليزور بـا بخشـي از رزيـن در يـك حالتي كه از سيستم دوظرفي استفاده ش -3گيرنـد سـپس ايـن دو دهنده با بخش ديگر رزين در ظـرف ديگـر قـرار مـي ظرف و شتاب

امـا ايـن دو شـوند مـي مخلوط به قسمت گان هدايت شده و جداگانه روي سطح افشـانده گـان و تمـامي . شـوند مـي جريان قبل از رسيدن به سطح قالب با هـم برخـورد و مخلـوط

اند بايد بالفاصله بـا حـالل شسـته ي جانبي كه در تماس با رزين كاتاليزشده بوده ها متقس

www.AriaBook.ir

AriaBook


223

.ي باقيمانده در آنها ممانعت شودها رزينشدن شوند تا از ژل

منظور مقداري رزين بدين. بايد از زمان ژل شدن رزين مطمئن شد قبل از آغاز اسپري بايد همچنين. شود مين مخلوط بررسي شد بدون الياف درون ظرف اسپري شده و زمان ژل

كننـده اليـاف و گـان از نسبت رزين به الياف مطمئن شد و اطمينان داشت كه قسمت خـرد .باشد مي5/3: 1 و 5/2: 1معموال نسبت رزين به الياف بين . كند دستگاه خوب كار مي

.ن شامل گان وسيستم خردكننده الياف روش افشاند- 4-4 شكل

حـدود (صـورت يـك اليـه نـازك در روش افشاندن، اولين اليه رزين به الياف بايد به mm1 ( بهتر است ابتدا از يك غلطك . اعمال شود و سپس كامال روي آنها غلطك زده شود

تـا از مخلـوط شـدن كامـل رزيـن و كـرد مويي و سـپس از يـك غلطـك فلـزي اسـتفاده بايـد مطمـئن . شدن كامل الياف با رزين اطمينان حاصل شود و همچنين آغشته كننده سخت

شد كه هيچگونه حباب هوايي در اين اليه محبوس نشده است و مخلوط رزين و الياف بـه و ( اليـاف زدن پـل هاي قطعه نيـز حالـت اند و در گوشه طور كامل اليه ژلي را خيس كرده

ترجيحا بايد اجازه داده شود ايـن اليـه قبـل از . تاده است اتفاق نياف ) حبس هوا در پشت آن

www.AriaBook.ir

AriaBook


224

.هاي بعدي ژل شود اعمال اليه

هاي ديگر و تـا حـدود ضـخامت توان با اعمال اليه هاي بعدي رزين و الياف را مي اليهmm 2 در هرزمان اعمال نمود و بعد از اعمال هراليه بايد غلطك كاري را بـه دقـت انجـام

ي اعمال شود خارج سـازي تر ضخيم اليه ،اگر در هربار . محبوس نشود داد تا حباب هوايي . اي نـاقص حاصـل خواهـد شـد ي هوا به سختي صورت خواهد گرفـت و قطعـه ها حبابالزم به يادآوري اسـت كـه اگـر . آيد دست بهيابد تا ضخامت مورد نظر گذاري ادامه مي اليهاي با اسـتحكام توان قطعه نده شوند مي هم افشا درجه نسبت به 90هاي بعدي در زاويه اليه

.بيشتر توليد كرد

تـوان جهـت افـزايش سـفتي و مـي . باشـد ميkg/min 10 -2سرعت افشاندن معموال مزايـا و .اي تقويت كرد و فقط رزين را اسـپري نمـود مكانهايي را با الياف پارچه ،استحكام

:معايب اين روش عبارتند از

معايب مزايا فقط يك سطح قطعه صاف است ي دستگاه اسپريامكان جابجاي

گذاري اوليه كمتر نسبت به ديگر سرمايه ماشينيهاي روش

يابي به الگوي يكنواخت در قطعات عدم دست كوچك

ها به مهارت كارگر وابستگي يكنواختي اليه (Roving)ين نوع الياف تر ارزاناستفاده از بودن جهت توليد چند قطعهاقتصادي ن سرعت بيشتر نسبت به روش دستي

هزينه نيروي انساني كمتر در توليد انبوه قـرارداد تـا اسـتحكام (WR)اي بهتر است بعد از اسپري هراليه، يك اليه الياف پارچه

.اي قطعه افزايش يابد و تحت بارهاي خمشي نشكند برشي بين اليه

www.AriaBook.ir

AriaBook


225

اي قالبگيري كيسه -4-3دهــي شــكلهــاي روشيكــي ديگــر از (Bag Moulding)اي روش قــالبگيري كيســه

قطعات توليدشده به اين روش از كيفيت بهتري نسبت به قطعات توليـد . است ها كامپوزيتاين بهبود ناشي از كـاهش هـواي حـبس شـده در . باشند شده به روش دستي برخوردار مي

ايـن روش بـه دو دسـته قـالبگيري . اي اسـت قطعات توليدشده به روش قـالبگيري كيسـه Pressure Bag)اي با فشـار و قالبگيري كيسه(Vacuum Bag Moulding)اي در خأل كيسه

Moulding) نشـان داده شـده 6-4 شـكل و 5-4 شـكل ايـن دو روش در . گردد تقسيم مي روي قطعه تا پخـت كامـل قطعـه ءاعمال خال ،ءاي در خال در روش قالبگيري كيسه . است

اعمـال atm5توان فشاري در حـدود اي با فشار، مي در روش قالبگيري كيسه . يابد ادامه مي در اين روش كسرحجمي اليـاف بيشـتر . كرد، لذا قالب بايد تحمل اين فشار را داشته باشد

. استتر ارزانشده و نسبت به روش اتوكالو

يعني روش دستي و هـم (Wet-lay up)گذاري خيس ان هم از اليهتو در اين روش ميتوان به راحتـي از ها مي آغشته در روش استفاده از پيش . ها استفاده كرد آغشته از سيستم پيش

ايـن ويژگـي در . جهته استفاده كرد و با دقت بااليي الياف را آرايش داد هاي تك آغشته پيش .باشد حكام به وزن مهم است، بسيار حايز اهميت ميفضا كه نسبت باالي است-قطعات هوا

.]3[ (Vacuum Bag Moulding)اي در خأل قالبگيري كيسه- 5-4 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


226

.]1[ (Pressure Bag Moulding) اي با فشار قالبگيري كيسه- 6-4 شكل

هـاي جـانبي ديگـر بـر روي آن قـرار معموال يك سري مواد و اليه گذاري، اليه بعد از . باشد ها و مواد داراي كارايي خاص مي گيرد كه هر يك از اين اليه مي

همة مواد داخل يك كيسه قرار گذاري، ها و مواد جانبي روي اليه پس از اعمال اين اليهدر زير در مورد هـر يـك از مـواد . شود درزگيرها مسدود مي گيرد و اطراف آن به كمك مي

.ه استداده شد يمختصر توضيحاتجانبي

:فرآيندمورد استفاده در شرح اجزاء -4-3-1

(Release Agent)عامل جداكننده -4-3-1-1گـذاري و بـر اول قبـل از اليـه . شـود معموال در سه قسمت استفاده مي هعامل جداكنند

دوم بالفاصـله . شـود يا به صورت واكس اسـتفاده مـي روي سطح قالب كه به صورت فيلم كه بايد نفوذپذير باشد تا رزين اضـافي باشد شده مي يعني چند الية آماده ، سطح قطعه روي

اي از جــنس اليــاف شيشــه فــيلم پارچــهايــن معمــوال . عبــور دهــدBleederرا بــه ســمت ي بسـيار ريـزي برخـوردار ها كه متخلخل بوده، از حفره باشد شده با تفلون مي دهي پوششباشد و بـه صـورت كه برخالف حالت قبل نفوذپذير نمي Bleederاز الية بعد سوم،. است

.باشد فيلم جداكننده مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


227

هـاي واكسـي جداكننـده . باشـد دماي فرايند مـي ،جداكنندهنوع عامل انتخاب ينتر مهم مقاوم oC260 تا دماي PTFEي ها فيلمشوند و استفاده مي oC 120معموال حداكثر تا دماي

مقـاوم oC480 تـا دمـاي حـدود ) غيـر سـيليكوني (ي جداكننده سـيالني ها رزين. باشند مي . كاربرد دارندoC 200هاي سيليكوني فقط تا دماي برخي جداكنندهكه صورتيباشند در مي

برخي از عوامل جداكننده شرايط مناسبي براي عمليـات بعـدي روي كامپوزيـت نظيـر سـيليكون و گـريس بـه علـت ايجـاد هـاي روغناز . كنند آميزي را فراهم مي و رنگ اتصال

،براي برطرف كردن آلودگي . شود آلودگي بر روي سطح محصول پس از فرايند استفاده نمي اليـه گذاري، كنند يا قبل از پخت بر روي سطح اليه سطح را پس از فرايند با حالل پاك مي

گاهي از كاغذ سنباده بـراي برطـرف كـردن آلـودگي . نمايند ي استفاده م(Peel ply)محافظ استفاده مورد بيشتر در صنعت هوا فضا ،هاي فلزي به عنوان جداكننده ورق. شود استفاده مي

.دنگير ميقرار

(Peel ply)الية محافظ -4-3-1-2گذاشـته آن گيـرد و اليـة جداكننـده بعـد از گـذاري قـرار مـي اين اليه روي قطعه اليه

هاي محافط اليه. ماند اين الية محافظ بر روي سطح باقي مي ،فرايندتكميل پس از . شود ميايجـاد خـراش تـا قبـل از براي نگهداري بهتر سطح كامپوزيت در مقابل دسـت خـوردن و

ها معمـوال اين اليه. ماند دهي روي سطح قطعه باقي مي عمليات بعدي نظير اتصال يا پوشش اليـه محـافظ بايـد . دنشـو روي سطح كامپوزيت برداشته مي دهي از هنگام اتصال يا پوشش

. رزين اضافي از طريق آن عبور كند،نفوذپذير باشد تا هنگام فرايند

)Bleeder(ي اضافي ها رزينجاذب الية -4-3-1-3اين مواد معمـوال . شود استفاده مي ها حبابرفع اضافي و براي جذب رزين جاذب الية

باشـد و بعـد از عامـل جداكننـده بـر روي شيشـه مـي ياز جنس الياف بافته شده يـا نمـد گـذاري در زير قطعه اليه جاذبد و همچنين ممكن است يك الية نگير گذاري قرار مي اليه

www.AriaBook.ir

AriaBook


228

البتـه اخيـرا سـعي شـده از . شـود اسـتفاده مـي ها نيز در لبه الية جاذب گاهي از . قرار گيرد رزين اضافي در آنها صفر باشد و نياز گذاري استفاده شود كه ميزان هايي در اليه آغشته پيش

درصـد 5 تا 2آغشته بين ميزان جذب رزين اضافي در پيش . نباشدجاذب به استفاده از الية .باشد جنس ماده جاذب رزين اضافي از كنف، چيت و نمد مي .باشد مي

)Breather (تنفسالية -4-3-1-4 هنگـام در گذاري هي مختلف قطعه الي ها قسمتي براي توزيع خالء رو تنفسهاي اليه .است شيشه اليافاز آنهاجنس جاذب الية مانند كه باشند مي فرايند

)Dam( بندي آب الية -4-3-1-5 جريـان از و گيرنـد مـي قـرار گذاري اليه هاي لبه در معموال كه هستند موادي بندها آب معموال مواد اين .كنند مي جلوگيري آنها شدن نازك و در نتيجه ها لبه در اضافي رزين يافتن

.باشند مي الستيك جنس از

خالء كيسه -4-3-1-6 قـرار قالـب و هـا اليه روي بر خالء كيسه ،جانبي مواد تمام اعمال و گذاري اليه از پس

.كند مي ايجاد مسدود محيط يك و پوشاند مي را آنها و گيرد مي

از خـالء اعمـال از پـس .شود مي بندي آب كامل طور به درزگير كمك به كيسه اطراف .شـود مي ايجاد خالء محفظه داخل ،گيرد مي قرار قالب روي بر معموال كه ييها حفره يقطر

قطعـات معمـوال از كـه گيـرد مـي صـورت درزگيـر مـواد وسيلة به كيسه اطراف درزبندي كمـك بـه اسـت ممكـن هـا كيسه اطراف درزبندي .شود براي اين كار استفاده مي الستيكي انجـام الزم تمهيـدات كيسـه ساخت در منظور اين براي و گيرد صورت مكانيكي اتصاالت

.شود مي استفاده كيسه اطراف درزگيري براي جداگانه خالء خط يك از گاهي، .گيرد مي

استفاده مجدد استفاده قابل هاي كيسه از مصرف، بار يك خالء هاي كيسه جاي به اخيرا

www.AriaBook.ir

AriaBook


229

قرار كيسه روي خالء ايجاد هاي لوله گاهي همچنين .يابد كاهش توليد هاي هزينه تا شود مي :باشد مي زير مواد از ءخال هاي كيسه يا پالستيكي غشاء جنس .گيرد مي

ويژگي ماده پارگي برابر در كم مقاومت سلوفان

.است حساس رطوبت به اما كند تحمل تواند مي را C70°دماي تا الكل وينيل پلي محيط دماي در كاربرد جهت اتيلن پلي C 70° دماي تا كاربرد قابل كلرايد لويني پلي

C 130°قابل كاربرد تا دماي نئوپرن الستيك

:اي كيسه قالبگيري روش معايب و مزايا -4-3-2 توليـد را آنهـا تـوان نمـي فشاري روش به كه پيچيده قطعات ساخت جهت روش اين

جهـت بـه .سـاخت روش ايـن به را بزرگ و كوچك قطعات توان مي و است مناسب كرد، جهـت عمـدتا بـاال، كيفيـت و كـم تيـراژ در پيچيـده قطعات ساخت در روش اين ناييتوا

.شود مي استفاده روش اين از هواپيما قطعات ساخت

معايب مزايا است صاف قطعه سطح يك - ارزان قالب - پيچيده قطعات توليد بودن مشكل - دستي روش به نسبت بيشتر توليد سرعت - رزين از عاري يها مكان وجود - بيشتر الياف حجمي كسر - ماهر كارگر به نياز عدم -

www.AriaBook.ir

AriaBook


230

(Autoclave) اتوكالو -4-4 و مهـم هـاي روش از يكـي كـامپوزيتي قطعـات دهـي شـكل جهت اتوكالو از استفاده كمك به ها كامپوزيت پخت روش .است باال يياكار با قطعات ساخت در ويژه به پرمصرف بحـث قبل قسمت در كه است اي كيسه قالبگيري ايه روش همان جزء حقيقت در اتوكالو

.شود مي مطرح جداگانه عنوان تحت آن اهميت جهت به اما شد

و تـر صورت به قالب كفه يك روي گذاري اليه اتوكالو، كمك به ها كامپوزت پخت در Bag) جداكننـده پارچـه آن روي سـپس و شـود مـي انجـام هـا آغشته پيش از استفاده با يا

material) قالـب بـا همـراه آنها مجموعه و شود مي كشيده مشما اليه يك يا كيسه سپس و شيشـه اليـاف هـاي پارچـه معمـوال جداكننـده هـاي پارچـه .گيرنـد مـي قرار اتوكالو درون از پـس و كننـد مـي ممانعت كيسه به نهايي اليه چسبيدن از كه هستند تفلون به شده آغشته .شوند مي جدا آن روي از راحتي به قطعه پخت

اتوكالو فرايند مختلف مراحل -4-4-1 شامل اتوكالو در گرماسخت كامپوزيتي محصول يك پخت براي الزم عمومي اقدامات

.باشد مي زير اصلي مرحلة هشت

.باشد مي قالب و مواد كردن تهيه شامل ؛سازي آماده )1

.باشد مي مواد گذاري اليه و كردن آماده شامل ؛مواد دادن قرار )2

و مـوارد برخـي در قطعـه انتقـال و قالـب تميزكردن شامل ؛پخت براي سازي هآماد )3 .باشد مي موارد تمام در گذاري كيسه

.باشد مي شيميايي پخت واكنش عالوه به فشردن فرايند شامل ؛پخت )4

صـورت صـوت ماوراء آزمايشات يا مرئي نور و X اشعة وسيله به معموال ؛بازرسي )5 .گيرد مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


231

وسـايل سـاير يا آب جت يا برش دستگاه يك وسيله به معموال كه ؛اريك پرداخت )6 .شود مي انجام

.است الزم پيچيده شكل با قطعات يبرا معموال كه ؛تعميركاري )7

بـه قطعات كردن مونتاژ و كردن صاف و درزگيري گيري، اندازه شامل ؛كردن مونتاژ )8 .گيرد مي صورت چسبي يا كيمكاني اتصاالت وسيله به معموال كه باشد مي هم

فرآينـدي اتـوكالو در گرماسـخت يها كامپوزيت فرايند شود، مي مشاهده كه همانطور مراحـل تعـداد بگيـريم، نظـر در نيز را مرحلة هر فرعي مختلف مراحل وقتي .است پيچيده شـامل همـواره اتـوكالو فراينـد .باشـد مرحلـه 200 تا است ممكن شرايط به بسته فرآيند، .باشد نداشته وجود است ممكن 8 و 7 مراحل اما باشد مي 4 و 3 لمراح

مواردي در .باشد مي جانبي هاي اليه قراردادن و بريدن شامل گذاري كيسه ،3 مرحلة در ، اول قالـب روي بـر گذاري اليه از پس قطعه باشد، جدا گذاري اليه قالب و پخت قالب كه

.شود مي منتقل ،شده تميز پخت قالب روي

،دهـي حـرارت شـامل كـه باشد مي ها كامپوزيت توليد در عمومي مرحلة يك 4 حلةمر .است ناپذير برگشت مرحله اين گرماسخت يها كامپوزيت براي .است پخت و فشار اعمال

قابـل مرحلـه ايـن از پـس ،شـود واقـع پخت يا گذاري اليه مراحل در نقايصي اگر بنابراين در زيـادي قطعـات اغلـب باشند، مي بزرگ معموال صنعتي اتوكالوهاي چون .نيست جبران ناپيوسـته فراينـد يـك كـه اتـوكالو فراينـد در .شـوند مي پخت باهم اتوكالو در زمان يك تـا شـود حفـظ پخـت مرحلـة در خصـوص بـه فراينـد شـرايط يكنـواختي بايد باشد، مي

.گردد توليد يكنواختي محصوالت

اتـوكالو بـه دوبـاره اسـت ممكـن اريكـ تعميـر بـراي كامپوزيتي قطعات 7 مرحله در چسـبي اتصـاالت وسـيلة بـه كـردن مونتـاژ اگـر 8 مرحلـة در همچنـين .شـوند برگردانده اتـوكالو به چسب پخت براي دوباره شده مونتاژ قطعات ،شود انجام گرمانرم يا گرماسخت

www.AriaBook.ir

AriaBook


232

اتصال و شده مونتاژ قطعات همزمان پخت به تمايل حالت اين در البته .شوند مي برگردانده جداگانـه پخت چرخة دو اعمال و اتوكالو مجدد كردن سرد و گرم از تا دارد وجود چسبي

،دارد دقيـق پخـت هاي چرخه و تر پيچيده پخت ابزار به نياز پخت نوع اين .شود جلوگيري .شود مي حذف حالت اين در كردن مونتاژ و كاري پرداخت اما

مرحلـة شوند مي گذاري اليهآغشته پيش صورت به كه گرمانرم يها كامپوزيت مورد در در دهـي شـكل مرحلـة .دهـد مـي دهـي شـكل مرحلة به را خود جاي و ندارد وجود پخت

انجـام آن ماننـد و خـالء كيسه ،ديافراگم روش نظير مختلف هاي روش به تواند مي اتوكالو .گيرد

اتوكالو فرآيند در ايراد رفع -4-4-2 در زيـادي خطاهـاي وقوع امكان ،كامپوزيتي عهقط توليد در زياد مراحل وجود دليل به .است شده ارائه خطاها اين از فهرستي 4-4 جدول در .دارد وجود مختلف مراحل

تغييرات :از عبارتند كه گذارد مي تأثير اتوكالو محصول كيفيت روي بر عمده مشكل دو بـودن كفـه يك علت به عمدتا ضخامت تغييرات كه حصول،درم ناصافي ايجاد و ضخامت

فرآينـد كلـي نمـاي .باشـد مـي كامپوزيت ايزوتروپيك غير ماهيت علت به ناصافي و قالب در اسـتفاده مـورد تحقيقـاتي -آزمايشـگاهي اتـوكالو يـك تصوير و 7-4 شكل در اتوكالو

.است شده داده نشان 8-4 شكل در ها كامپوزيت

در فرآيند اتوكالو از اهميت خاصـي برخـوردار اسـت و (curing cycle)چرخه پخت انتخاب يك چرخه پخت بهينه و كنترل دقيق اعمال آن در سالهاي گذشته تحقيقات زيـادي

شامل اعمال خـأل، افـزايش دمـا، يك چرخه پخت معموال . را به خود اختصاص داده است كاهش ميزان خأل و اعمال فشار، دادن زمان الزم جهت پخت و نهايتا سردكردن قطعه، قطع

نشان داده شـده 9-4 شكليك نمونه چرخه پخت در . گردد فشار و بيرون آوردن قطعه مي .است

www.AriaBook.ir

AriaBook


233

.]3[ اتوكالو در پخت و دستي گذاري يهال ضمن در معمول خطاهاي - 4-4 جدول حاصل نقص خطا نوع فرآيند مرحلة

قالب سطح ناقص تميزكاري قالب روي ديده صدمه سطح

قطعه سطح روي نقص

ادهآم

زي

سا

بقال

قالب به قطعه چسبيدن رهاساز صحيح اعمال عدم حفره تشكيل و هوا حبس سطوح همة به فشار اعمال در صنق

ردهفش

زي

سا

طرح بر آغشته پيش كردن فشرده در نقص قالب

بلند و قطعه از دونقطه شدن فشرده رزين تجمع و آن وسط شدن

غير گذاري جاي و ها اليه نادرست آرايش دقيق

پيچش يا و مكانيكي خواص افت قطعه

ايجاد يا و مكانيكي خواص افت قالبگيري كاغذ يا خارجي شيئ حضور شكست شروع نقطة

اليهري

گذا

مكانيكي خواص افت آغشته پيش پارگي جذب الية به قطعه چسبيدن زرهاسا صحيح اعمال عدم

)bleeder(رزين پايين الياف درصد رزين، تجمع رزين جذب الية ناكافي مقدار جزئيات بر آغشته پيش طباقنا در نقص قالب

فشرده عدم و )bridging( زدن پل ها اليه شدن

ادهآم

زي

سا

وادم

عي

فر قطعه روي رفتگي فرو ها اليه در خوردگي تا

حجم قطعه، پيچش نامتوازن، پخت نادرست دمايي تنظيم تخريب حباب، ايجاد پايين، الياف رزين

حباب، ايجاد پايين، الياف حجم ناكافي فشار ناكافي تراكم

تپخ

قطعه رفتن بين زا كيسه پارگي

www.AriaBook.ir

AriaBook


234

.]Autoclave Moulding)( ]1 اتوكالو فرآيند كلي شكل - 7-4 شكل

.تحقيقاتي آزمايشگاهي اتوكالو دستگاه يك شكل - 8-4 شكل

Autoclave

www.AriaBook.ir

AriaBook


235

.اتوكالو دريك پخت چرخه كلي نماي - 9-4 شكل

صـنايع بـه متعلـق متـر 9 طـول و متـر 3 قطـر بـا ايـران در موجود اتوكالو بزرگترين .باشد مي اصفهان، در واقع )هسا( ايران هواپيمايي

Vacuum

www.AriaBook.ir

AriaBook


236

پيچي رشته -4-5 اليـاف از اي دسـته آن در كـه اسـت فرآيندي (Filament winding) پيچي رشته فرآيند

يـك دور به شده تعيين قبل از آرايش با و منظم طور به رزين به شدن آغشته از پس پيوسته خـارج آن از منـدرل عمـدتا رزين، پخت از پس .شوند مي پيچيده دوار (mandrel) مندرل

فرآيند اين كامل مجموعه .باشد مي استفاده آماده محصول كاري، پرداخت از پس و گردد مي .است شده داده نشان )(Filament Windingپيچيفرآيند رشته -10-4 شكل در

:از عبارتند فرآيندها ديگر با مقايسه در پيچي رشته فرآيند مزاياي ينتر مهم

جهت در الياف ساده دهي جهت و قطعه طول تمام در پيوسته الياف از استفاده امكان - .يبارگذار

يك از و ديگر اليه به اليه يك از پيچش الگوي باالي بسيار تكرارپذيري قابليت - .ديگر قطعه به قطعه .بزرگ بسيار قطعات ساخت امكان - .الياف باالي كسرحجمي با محصولي به دستيابي امكان - .سيستم كامل كردن خودكار امكان - .كارگر و مواد كم هزينه -

:پيچي هرشت فرآيند معايب .قطعه ناهموار نسبتا خارجي سطح - .كرد خارج آن از را مندرل بتوان عمدتا كه باشد طوري بايد سازه شكل - reverse) داخلي يا معكوس انحناي با سطوح روي بر پيچش امكان عدم -

curvature).

www.AriaBook.ir

AriaBook


237

.]Filament Winding)( ]2پيچيفرآيند رشته - 10-4 شكل

)شود مي استفاده متر 14 حدود طول و متر 5 تا ميليمتر 50 قطر از محصوالت براي ماشين اين(

حمـام يا سازي آغشته قسمت به ها، قرقره روي از بازشدن از پس الياف فرآيند اين در جاذب مواد نظير( افزودني مواد پخت، عامل يا كاتاليزور رزين، از مخلوطي حاوي كه رزينUV شـدن آغشـته از پـس .شوند مي وارد است، غيره و رنگ ،)اشتعال دهنده كاهش مواد و

.گـردد مـي تنظـيم رزين، حجم كننده كنترل وسيله يك از عبور وسيله به رزين ميزان الياف، بـا نـواري تـا شوند مي داده قرار كنارهم در سطح يك در الياف قسمت، اين از عبور از بعد .شوند مي پيچيده مندرل روي بر معين زاويه با سپس و شود تشكيل مشخص ضعر

مصـرف، ميـزان و اهميـت ترتيب به پيچي رشته فرآيند در استفاده مورد متعارف الياف اسـترها، پلـي اولويـت؛ ترتيـب بـه نيز ها رزين ينتر رايج .باشند مي آراميدها و كربن شيشه، ايـن در رزيـن بـا اليـاف سـازي آغشته نحوه .باشند مي ها كفنولي و ها اپوكسي استرها، وينيل .باشد زير صورت سه به تواند مي فرآيند

آغشـته رزيـن بـه منـدرل روي بـر پـيچش از قبـل الياف حالت اين در :تر سيستم )1

www.AriaBook.ir

AriaBook


238

توانـد مـي m/min 110 - 90 حدود سرعتي با و بوده روش متداولترين روش اين .شود مي يهـا سـرعت از معمـوال كـافي دقت داشتن براي و پيچش زاويه اهشك با البته .شود انجام .دنشو مي استفاده كمتر

يـك در رزيـن با الياف حالت اين در :(prepregs) ها آغشته پيش از استفاده سيستم )2 پيچـي، رشـته فرآينـد در و شـود مـي (B-stage) پخـت جزئـي رزين و آغشته ديگر فرآيند

.شود مي پيچيده مندرل روي بر ها آغشته پيش اين از نوارهايي

و شـده آغشـته رزين به الياف حالت اين در ):(Wet rolled شده رول خيس سيستم )3 .شود مين پخت جزئي رزين اما آيند درمي (Roll) رول صورت به دوباره

رزيـن، از دقيقـي ميـزان اعمـال عـالي، كيفـي كنتـرل هـا، آغشته پيش از استفاده سيستم از اسـتفاده صـورت در .نمايـد مـي فراهم پيچش زمان در را نوار عرض رلكنت و يكنواختي . باشد مي روش ترين مناسب سيستم اين (thermoplastic) گرمانرم هاي ماتريس

از اضـافي رزيـن گـرفتن يـا و رزيـن ميـزان كنترل و سازي آغشته براي تر، سيستم در يـا و حمـام يـك داخـل از الياف بورع با كار اين غالبا .شود مي استفاده مختلفي هاي روش Dip)عميـق مخـزن :از عبارتنـد رايـج روش سـه .شود مي انجام غلطك يك روي از عبور

Tank) ، غلطـك كمـك بـه سازي آغشته (Roller Impregnation) گـرم منفـذ و (Heated

Orifice). اند شده داده نشان 11-4 شكل در ها روش اين.

در (void)حفـره ميزان كاهش در اساسي عامل يك نرزي با الياف مناسب سازي آغشته :باشند مي سازي آغشته كننده كنترل زير عوامل .باشد مي قطعه

پيشـرفت ميـزان و حمـام دمـاي مصـرفي، رزين نوع به بستگي كه رزين، گرانروي )1 .دارد حمام در حضور طي در رزين پخت

دسترسـي ميـزان كـه (Roving)اليـاف دسته يك در الياف (strand)هاي رشته تعداد )2 .نمايد مي تعيين را سازي آغشته ميزان نهايت در و رشته هر به رزين

www.AriaBook.ir

AriaBook


239

اثـر اما حمام، در الياف شدن آغشته بر منفي تاثير كه الياف به شده اعمال تنش ميزان )3 مندرل روي بر قبال كه هايي اليه به فشار اعمال با مندرل روي بر الياف شدن آغشته بر مثبت .دارد اند، شده يدهپيچ

.رزين حمام طول و پيچش سرعت )4

.رزين با الياف سازي آغشته مختلف هاي روش - 11-4 شكل

مدت به حداقل بايستي ليف هر كه است داده نشان تجربي يها بررسي2

تـا 13

ثانيـه 1 ايجاد معني به زمان اين m/min 60 سرعت با توليد خط يك در .گيرد قرار رزين سطح زير

باشد مي لحظه هر در رزين سطح زير در الياف از cm30 حداقل حضور براي الزم امكانات .گيرد قرار رزين سطح زير در لحظه هر در الياف از cm50 حدود كه است آن بهتر و

wiper

Dip Tank

wiper Roller imperegnation

Heated Orifice

www.AriaBook.ir

AriaBook


240

عـواملي توسط كه است الياف (resin content)شده جذب رزين ميزان ديگر مهم عامل .شـود مـي تعيـين رزيـن گرانـروي و الياف كشش رزين، ميزان كننده كنترل يها غلطك مانند

سـاخته يورتـان پلي جنس از غالبا و هستند رزين ميزان كنترل سيستم ترين متداول ها غلطك .شوند مي

مندرل -4-5-1 يـك لـذا و دارد عهـده به را فرآيندها ديگر در قالب نقش مندرل پيچي هرشت فرآيند در :شوند لحاظ بايد زير عوامل مندرل طراحي در .نمايد مي ايفا را كليدي نقش

مندرل از مجدد استفاده لزوم عدم يا و لزوم )1 نياز مورد ابعادي دقت )2 حرارتي انبساط ضريب )3 )تجهيزات محدوديت( وزن )4 تغييرشكل يا خمش )5 مندرل از قطعه جداسازي )6 قيمت )7

و (removable) برچيـدني ،(permanent)دائمـي :كلـي گروه سه به توان مي را مندرلها .نمود تقسيم (reusable) مجدد استفاده قابل

تحـت مخـازن در مثـال براي .شد خواهد قطعه از جداناپذير بخشي دائمي مندرل يك جلـوگيري آن اصـلي نقش كه فلزي نازك پوسته يك روي بر را الياف گاز، نگهداري فشار

هـاي منـدرل .كند مي عمل مندرل عنوان به پوسته اين واقع در و پيچند مي است گاز نشت از .باشـند دارا را آن بـه زدن صدمه بدون شده پخت قطعه از شدن جدا قابليت بايد برچيدني اي صـدمه قطعـه بـه كـه باشند شدن جدا قابل حوين به بايد مجدد استفاده قابل هاي مندرل .خود نيز صدمه نبينند و نشود وارد

www.AriaBook.ir

AriaBook


241

از منـدرل اين .هستند )(plasterگچي يها مندرل برچيدني يها مندرل نوع ترين قديمي نحـو بـه كـه يافته تشكيل (removable) برچيدني يا و collapsible)( فروريز اسكلت يك

قـرار cm 15 - 10 حـدود ضـخامت بـه گـچ از اي يهال آن خارجي سطح روي بر مقتضي گـچ تا شود مي داده حرارت (oven) گرمايي محفظه يك داخل در سازه كلسپس .دهند مي

يهـا فـيلم سـاير يا و تفلون نوار با )گچ سطح( مندرل سطح پس از آن .شود سفت و پخته پخـت از بعـد .گردنـد يم پيچي رشته آن، روي بر الياف و شود مي پوشانده ديگر كننده جدا

. شود مي جدا قطعه از آب با يا و مكانيكي طرق به گچ و خارج سازه از اسكلت كامپوزيت، .نمايند مي جدا را سازنده جدا فيلم يا نوار در نهايت

. باشـند مـي ذوب قابـل يـا و حل قابل ساختارهاي ،ها مندرل دسته اين از ديگري نوع الكـل وينيـل پلي با كه است ultrafine sand)( ريزي اربسي شن مخلوط گروه اين از مثالي

(PVA) )ـ را منـدرل شـكل مناسـب، قالب يك داخل در )شن نگهدارنده عنوان به خـود هب استفاده نيز مندرل وزن كاهش براي توخالي سبك هاي لوله از گاهي روش اين در .گيرد مي سـخت سـطحي نهايي مندرل و شود مي پخت C 93° حدود دماي در مزبور آميزه .كنند مي الكل وينيل پلي كامپوزيت، پخت و الياف پيچش از بعد .هست نيز كاري ماشين قابل كه دارد

از الكـل وينيـل پلـي و شـن آب، مخلوط نهايت در و شود مي حل آن در و نرم ، آب توسط C150° بـاالي دمـــــاي در كـه اسـت ايـن سيستم اين اصلي عيب .گردد مي خارج قطعه طـور بـه ديگـر الكل وينيل پلي آن از باالتر يا و دما اين در زيرا شود گرفته كار به تواند نمي دمـاي كه قطعاتي براي .شود مي مشكل آن سازي جدا و بود نخواهد حل قابل آب در كامل sodium) سـديم سـيليكات از الكـل وينيـل پلـي بجـاي است، C150° از باالتر آنها پخت

silicate) دهنده صالات عنوان به (binder) از تـر گـران قدري ماده اين .نمود استفاده توان مي .نـدارد آب در آن حالليـت بر تاثيري C350° حدود تا دما افزايش اما است الكل وينيل پلي (polyimide)ايمايـد براي مندرل قطعات از جنس رزيـن پلـي عموما دهنده اتصال نوع اين .شود مي كارگرفته به

www.AriaBook.ir

AriaBook


242

سـاختن بـراي كـه هسـتند مـواد از ديگـري دسـته پايين ذوب نقطه با فلزي آلياژهاي مـواد از دسـته ايـن اصـلي عيـب .گيرنـد مي قرار استفاده مورد برچيدني نوع از يها مندرل .آنهاست باالي چگالي

خـاطر بـه كـه است فلزي غير يا فلزي يها مندرل شامل مجدد استفاده قابل يها مندرل ريـز فـرو صـورت بـه مندرل ساختار يا و باشند مي كردن خارج قابل لوله مانند سازه شكل

(collapsible) انبســاط قابــل يهــا منــدرل گــروه، ايــن از ديگــر نــوع .شــود مــي طراحــي (expandable) هـاي لولـه سـاخت بـراي كـه شـكل اي استوانه فلزي يها مندرل .باشند مي

بـراي ( شده يكار بآ و صيقلي سطحي داراي عموما گيرند مي قرار استقاده مورد كامپوزيتي تـا دارنـد قطـر اخـتالف منـدرل طـول در نيز كمي بسيار ميزان به و باشند مي )كرم با مثال

.شود انجام بيشتري سهولت با قطعه از آنها خروج

پخت سيستمهاي -4-5-2 سـريع پخـت ضـمن رزيـن، طوالني )pot-life( مفيد عمر به نياز پيچي رشته فرايند در عموما مشكل اين رفع براي .رسند مي نظر هب متناقض يكديگر با قدري ،مندرل روي بر قطعه

دمـاي در مناسـب پخـت سـرعت و قابليت و محيط دماي در طوالني مفيد عمر با رزين از براي مندرل، روي بر الياف پيچش از بعد يا و حين در معموال لذا و شود مي استفاده متوسط هـاي روش اسـتثناء به .گيرد مي صورت سازه به دهي تحرار عمل پخت تسريع يا و شروع

داخلي سطح از گرمادهي كلي طريقه دو به قطعه دادن حرارت ماكروويو، امواج با گرمادهي هر كه پذيرد صورت تواند مي داخل به قطعه خارجي سطح از گرمادهي يا و خارج به قطعه توليـد بـه منجـر تواند مي خارج به لداخ از گرمادهي مثال براي .دارند معايبي و مزايا كدامامكان خروج از سازه گرانروي كاهش دليل به رزين زيرا گردد بيشتر الياف درصد با اي قطعه

نيـز قطعـه در حفـره حضـور كـاهش باعـث گرمـادهي نـوع اين عالوه به داشت خواهد را بـا اي قطعـه ، تربيشـ رزين درصد با هايي سازه توليد بر عالوه توان مي دوم نوع در .گردد مي

اخيـر، روش ديگـر مزيـت .داشت ،آن در رزين چكيدن آثارو بدون وجود هموارتر سطح

www.AriaBook.ir

AriaBook


243

.باشد مي گرمادهي سهولت

در گرمـا ايجـاد ديگـر معناي به و خارج به داخل از گرمادهي براي متعارف هاي روش :باشد مي زير موارد شامل مندرل سطح

پخـت دماي به را مندرل پيچش، از قبل روش ناي در ):Hot oil( داغ روغن از استفاده را پـيچش سـپس و رسد مي خود انبساط نهايي حد به مندرل گرما اين اثر در كه رسانند مي سـرد بـا نهـايي ابعـاد و شـكل به آن رسيدن و قطعه پخت از بعد .كنند مي آغاز آن روي بر

.آيد مي فراهم قطعه از مندرل بهتر جداسازي امكان آن شدن منقبض و مندرل كردن

.است روغن از استفاده روش مشابه پخت، روش كه (steam) بخار از استفاده

:باشند مي زير موارد شامل داخل به خارج از گرمادهي در معمول هاي روش

تشعشـع كننـده مـنعكس صـيقلي سـطوح همـراه بـه گرمازا المپهاي :المپها از استفاده ايجـاد را C°160 حـدود تـا گرمـايي تواننـد يم و است مجموعه اين در روش متداولترين

.نمايند

و هواپيمـا حسـاس قطعـات پخـت بـراي عمومـا روش اين از : (autoclave)كالو اتو همـراه بـه atm 20-15 حـد تـا فشـار اعمال با را دهي حرارت و كنند مي استفاده فضاپيماها

روش اين در .دهند مي جامان تواما هوا بهتر خروج براي پالستيكي كيسه زير در خالء ايجاد .دارد وجود C° 400 تا دماهايي ايجاد امكان

بـا هـايي محفظه شده، پيچي رشته هاي سازه پخت براي ):Ovens( گرمايي هاي محفظه ايـن .گيرنـد مـي قرار استفاده مورد هوا دوران امكان با الكتريكي يا گازي گرمادهي سيستم قطعـه پخـت، حين در .كند مي اشغال را اديزي فضاي اما است خرج كم نسبتا پخت روش .آيد عمل به جلوگيري امكان حد تا رزين ريزش از تا شود مي داده دوران مرتب

www.AriaBook.ir

AriaBook


244

فشار تحت مخازن در ضخامت و پيچش زاوية اتمحاسب -4-5-3 در مخزن داخلي فشار ،شوند مي ساخته پيچي رشته روش به كه فشار تحت مخازن در

رو ايـن از .شود مي اعمال ها ديواره به )hoop( شعاعي و )longitudinal( محوري جهت دو از معـين، فشار يك تحمل براي الزم ضخامت حداقل با مخزني ساخت براي پيچش زاوية

و پـيچش زاويـة بـه مربـوط روابـط استخراج منظور به .باشد مي برخوردار خاصي اهميت گيريم مي نظر در را P داخلي فشار با نازك جداره مخزن يك عمومي شكل ها اليه ضخامت

.)13-4 شكل و 12-4 شكل(

.P فشار تحت مخزن يك از نمايي - 12-4 شكل

نيـرو در Fh نيرو در جهت محور طولي اسـتوانه، FLنيرو در جهت الياف، F2و F1اگر تـنش در σL تـنش شـعاعي، σh ضـخامت جـداره، tزاوية پيچش، hoop( ،α(جهت شعاع

شكل عرض رشته باشد، آنگاه با توجه به Wتنش در جهت الياف و σfجهت محور طولي، : خواهيم داشت13-4 شكل و 4-12

www.AriaBook.ir

AriaBook


245

.]4[ شده پيچي رشته اي استوانه مخزن يك عمومي شكل - 13-4 شكل

∑ باشد مي صفر مخزن محور جهت در ها تنش برآيند تعادل حالت در = 0LF

)4-1( )2()( 2 RtRP L πσ=π

)4-2( t

PRL 2=σ

∑ ):hoop( شعاع جهت در مشابه ريقط به = 0hF

)4-3( )2()2( tLRLP hσ=

)4-4( t

PRh =σ

:داشت خواهيم 4-4 و 1-4 معادالت مقايسة با

)4-5( Lh σ=σ 2

)4-6( Fh=F1h+F2h=2FSinα

www.AriaBook.ir

AriaBook


246

)4-7( xt

2FsinαAFh

h ==σ

:)است ليف رديف دو از متشكل جداره ضخامت اينكه به توجه با( طرفي از

)4-8( 2tW

FAFf

f ==σ

:داشت خواهيم 8-4 معادلة در 7-4 معادلة جايگزيني با ،W=xSinα اينكه به توجه با

)4-9( ασ=σ 2Sinfh

:شابهم طريق به

)4-10( ασ=σ 2CosfL

:نوشت توان مي 5-4 معادلة نيز و اخير معادلة دو از و

)4-11( 2tan 2 =α=σσ

L

h

o75.54=α :بنابراين

كـامپوزيتي مخـازن سـاخت لولـه و در بهينـه پيچش زاوية تئوري، لحاظ به زاويه اين قـرار ممكن مقدار حداكثر در وزن به استحكام نسبت زاويه، اين در كه باشد مي شارف تحت .گيرد مي

منحنـي آنهـا سر دو كه فشار تحت مخازن ساخت براي عمل در اينكه، ديگر مهم نكتة قسـمت هـر ضـخامت تعيـين .دارد وجود θ دلخواه زاوية و 90o و 0o پيچش امكان است، .پردازيم مي آن به هادام در كه است ديگري لةمسأ

.گيـريم مي نظر دررا 14-4 شكل در شده داده نشان مشخصات با فشاري تحت مخزن .)15-4 شكل( است برابر هم با ها اليه تمام الياف در تنش كنيم، ميفرض

www.AriaBook.ir

AriaBook


247

.]θ ]4 و 90o و 0o هاي اليه مختلف يها ضخامت با فشار تحت مخزن يك - 14-4 شكل

و 0o پـيچش در موجود يها تنش مجموع با برابر شعاع، جهت در تنش مخزن، اين در مخـزن، واحد طول براي نيرو موازنة نوشتن با .باشد مي θ جهت در پيچش شعاعي جزء نيز

:داشت خواهيم

www.AriaBook.ir

AriaBook


248

.]θ ]4 زاوية با شده پيچيده مخزن در تنش از نمايي - 15-4 شكل

)4-12( tt

tt hhh

hθθσ

+σ′

=σ

:داشت خواهيم مشابه طريق به

)4-13( tt

tt LLL

Lθθσ

+σ′

=σ

:داريم 10-4 و 9-4 معادلة مشابه جهات، تمام در الياف تنشتساوي فرض به توجه با

)4-14( θσ=σ θ2Sinh و

)4-15( θσ=σ θ2CosL

:نتيجه در

)4-16( σ=θ+θσ=σ+σ θθ )( 22 CosSinLh

:نوشت توان مي 16-4 معادلة گرفتن نظر در نيز و 13-4 و 12-4 معادالت جمع با

)()( θθθθθθθ σ+σ++

σ=

σ+

σ+

σ+

σ=σ+σ LhLh

LLhhLh t

ttt

ttt

tt

tt

tt

σ

σσ

σ

σ

σ

σ

σ

σ

www.AriaBook.ir

AriaBook


249

:اينكه هب توجه با

)4-17( θ++= tttt Lh

)4-18( σ=++σ

=σ+σ θ )( tttt LhLh

:داشت خواهيم 5-4 و 4-4 معادالت نيز و فوق معادلة از استفاده با

)4-19( σ

=2

3RPt

جـدارة كلـي ضـخامت اسـت، معين ليف در مجاز تنش حداكثر اينكه به توجه با حال روابـط تلفيق از نيز متفاوت پيچش زاوية با هاي اليه ضخامت .باشد مي محاسبه قابل مخزن

:باشد مي محاسبه قابل 5-4 و 13-4 و 4-12

)4-20( θ−

−=

θ−θ−

=θ 222 312

22

Costt

CosSinttt hLhL

:داشت خواهيم tL حسب بر 20-4 و 19-4 معادالت حل با

)4-21( θ−= θ2

3CostttL

:مشابه روش به و

)4-22( θ−= θ2

32 Sinttth

صورت اين در كه باشد صفر tθ كرد فرض توان مي روابط اين صحت ارزيابي منظور به

tL برابر 3t و th برابر

32t است 5-4 رابطة بر منطبق كه بود خواهد.

اليـاف جـنس از ،kPa 700 داخلـي فشار و cm 30 قطر به يمخزن ساخت براي :مثال زاويـة بـا اليـة ضـخامت نيز و )tθ( شعاعي الية ضخامت ،)MPa 1034 استحكام با( شيشه .نداريم طول جهت در پيچش كه است اين بر فرض .بيابيد را درجه 30 پيچش

www.AriaBook.ir

AriaBook


250

:حل

:داشت خواهيم 19-4 رابطة از استفاده با

)2110341000(2

)15.0)(700(3

××=t

t=3×10-4m= 0.3 mm

بـا نيـز و t=th+tθ :داشـت خـواهيم نداريم، طولي محور جهت در پيچش كه آنجايي از :نوشت توان مي 22-4 رابطة از استفاده

)5.0)(103(3

)103(2)(32 24

42

hhh tSintttt −×−×

=θ−−= −−

th =1.7×10-4m= 0.17 mm

tθ = t-th=0.13 mm

www.AriaBook.ir

AriaBook


251

فشاري قالبگيري -4-6 دهي شكل هاي روش از ديگر يكي (Matched Die Moulding)فشاري قالبگيري روش .شـود مـي انجام (hot press) گرم و (cold press) سرد صورت دو به كه است ها كامپوزيت

شـود مي استفاده دوكفه قالب يك از است، شده داده نشان 16-4 شكل در كه روش اين در و ورزشـي هـاي سـالن يـا هـا اتوبـوس صندلي .تاس صاف توليدي قطعة سطح دو هر لذا

.شوند مي توليد روش اين به ديگر قطعات از بسياري

و داد قـرار قالب كفه دو بين شده آماده قبل از صورت به را مواد توان مي روش اين در و قـرارداده هـم روي را كفـه دو سـپس و نمود گذاري اليه كفه هر روي دستي روش به يا

.نمود يده شكل فشار تحت

.]1[ سرد فشاري قالبگيري روش - 16-4 شكل

Fixed Platen

Matched Dies

www.AriaBook.ir

AriaBook


252

قالبگيري تركيبات -4-7ــات ــالبگيري تركيب ــزه (Moulding compounds) ق ــايي آمي ــن، از ه ــاليزور، رزي كات

محصول به دما و فشار تحت كه باشند مي افزودني مواد ديگر و الياف پركننده، دهنده، شتاب ناميـده مختلف يها نام به آنها ظاهري شكل به توجه با تركيبات اين .شوند مي تبديل نهايي .نمود بندي طبقه زير انواع درآنها را توان مي كهشوند مي

دهي شكل روش قالبگيري تركيب نوع تزريقي و انتقالي فشاري، (Moulding Powder) قالبگيري پودرهاي انتقالي و فشاري (BMC) خميري قالبگيري تركيبات فشاري (Sheet Moulding Compounds, SMC) اي ورقه قالبگيري تركيبات

باشـند و مـي پـودر صـورت بـه پيداسـت آنهـا اسـم از كه همانطور قالبگيري پودرهاي قـالبگيري پودرهـاي و )باكاليـت مـواد بـه معروف( فنلي قالبگيري پودرهاي آنها ينتر مهم

.شوند مي مصرف امروزه توجهي قابل ميزان به كه باشند مي فرمالدئيد اوره يا و مالمين

قـول بـه يـا و Dough Moulding Compound = DMC( خميـري قالبگيري تركيبات يـك صـورت به ظاهري شكل نظر از )Bulk Moulding Compound = BMC ها آمريكائي

از اي پيوسـته ورق (SMC)اي ورقـه قـالبگيري تتركيبـا و اند قالبگيري آماده كه بوده خمير نظـر از SMC و BMC قـالبگيري تركيبـات .باشـند مي )مانند لواشك( قالبگيري آماده مواد شـكل و است متفاوت آنها توليد فرآيند اما هستند هم مشابه آنها در رفته كار به مواد و اجزا تركيبـات در كـه اسـت يادآوري به زمال .باشد مي توليد فرآيند همان از ناشي نيز آنها نهايي

BMC حدود غالبا( تر كوتاه طول با الياف از mm2/3 تا mm7/12( كمتربه مقدار و )حدود در تـري ضـعيف مكانيكي خواص از BMC تركيبات لذا شود مي استفاده )وزني %20 تا 15

شـكل در SMC قـالبگيري تركيبـات توليـد فرآينـد .ند برخوردار SMC تركيبات با مقايسه .است شده داده نشان 4-17

www.AriaBook.ir

AriaBook


253

.SMC قالبگيري تركيبات توليد روش - 17-4 شكل

SMC آميزه يك در رفته كار به مواد -4-7-1 نيـاز، مورد خواص و دكاربر نوع به بسته و ندا متنوع SMC تركيبات در رفته كار به مواد

و آميزه يك در رفته كار به مواد مثال عنوان به .كنند مي استفاده مختلفي مواد از توليدكنندگان، .است شده داده نشان 5-4 جدول در آنها ميزان

.SMC تركيب يك در رفتهكار به مواد - 5-4 جدول وزني درصد مواد نوع

5/10 اشباع غير استر پلي رزين 5/13 استايرن مونومر

2/0 كاتاليزور 40 پركننده

30 شيشه الياف 3 شدگي جمع كننده كنترل افزودني مواد

7/0 كننده تغليظ 1 قالب از قطعه جداكننده عامل

ناچيز مقدار كننده ممانعت

www.AriaBook.ir

AriaBook


254

رزين -4-7-1-1تـرين گيرند لكن پرمصـرف مورد استفاده قرار مي SMCي مختلفي در تركيبات ها نرزي

بـه تـوان مـي هـا رزيـن از ديگر . دنباش مياستر غير اشباع ي پلي ها رزينرزين مورد استفاده .اشاره كردي اپوكسي و فنلي ها رزين

الياف -4-7-1-2 و آزبسـت و نكـرب شيشـه، اليـاف ،تـوان مي SMC تركيبات در استفاده مورد الياف از هـم كـه باشـد مي E نوع شيشه الياف استفاده مورد الياف ينتر رايج .برد نامرا نايلون الياف

ايـن در كوتاه الياف معمول طول .گيرند مي قرار استفاده مورد پيوسته هم و كوتاه صورت به ميـزان .شـود مـي اسـتفاده هم mm50 طول با الياف از گاهي اگرچه است mm25 تركيبات

مـدول و استحكام به بستگي ،است وزني درصد 30 - 70 حدود معموالكه آنها از تفادهاس اسـتفاده پركننده از توان نمي ديگر شود بيشتر وزني %60 از الياف ميزان اگر .دارد نياز مورد .كرد

ايـن آنهـا، نـوع بـه بسـته كـه كرد استفاده مختلف الياف از توان مي SMC تركيبات در .خوانند مي مختلف يها نام هب را تركيبات

SMC-R: شـده اسـتفاده اتفـاقي آرايـش با و كوتاه الياف از فقط درآن كه است تركيبي .است

SMC-CR: و موازي الياف از اتفاقي آرايش با و كوتاه الياف بر عالوه كه است تركيبي قـالبگيري تركيبـات گاهي تركيبات اين به .است شده استفاده آنها طرف يك در نيز پيوسته

.گويند مي نيز (UMC) جهته تك

XMC : قالبگيري تركيبات همان SMC و هستند X آرايـش بـا پيوسته الياف معناي به %70 تـا را اليـاف كسـرحجمي تـوان مـي حالـت اين در .است آنها طرف يك در ضربدري .داد افزايش

www.AriaBook.ir

AriaBook


255

TMC: تركيبات همان مشابه SMC در هكـ توليـدي ورق آميـزه ضـخامت لكن هستند Thick Moulding) تركيبـات ايـن در اسـت آن از كمتر يا و mm6 حدود SMC تركيبات

Compounds, TMC) تا mm50 تركيبـات بـاالي ضـخامت به توجه با .يابد مي افزايش نيز TMC، تركيبـات توليـد فرآيند با مختصري آنها توليد فرآيند SMC روش .اسـت متفـاوت شـدن خـيس قابليـت تركيبـات اين در .است شده داده نشان 18-4 شكل در مواد اين توليد .يابنـد آرايـش بعـد سـه در تواننـد مي الياف و بهتراست پركننده، زياد ميزان در حتي الياف

.است كمتر مواد اين در اي يه ال بين يها ترك ايجاد احتمال همچنين

.TMC قالبگيري تركيبات توليد روش - 18-4 شكل

صـورت فـوق تعريف به توجه با نيز تركيبات اين گذاري نام كه است يادآوري به الزم پيوسته الياف وزني %30 حاوي كه است تركيبي معناي به SMC-C30R10 نام مثال .گيرد مي .است اتفاقي آرايش با كوتاه الياف وزني %10 و

www.AriaBook.ir

AriaBook


256

ها ه ندپركن -4-7-1-3 كـاهش .گيرنـد مـي قرار استفاده مورد قالبگيري تركيبات در مختلفي علل به ها پركننده

كيفيـت بهبـود قـالبگيري، بهتـر قابليت نتيجه در و پذيري جريان بهبود رزين، شدگي جمع .است ها پركننده از استفاده اهداف ينتر مهم توليدي، قطعات قيمت كاهش و قطعه سطح

هـا پركننده از بعضي ،داشته آميزه گرانروي بر توجهي قابل تأثير پركننده از استفاده ميزان مقـدار هرچـه همچنـين .دارند نيز (thixotropic)ظاهري گرانروي دهندگي افزايش خاصيت .كرد استفاده بايد كمتري پركننده از باشد بيشتر الياف از استفاده

از بـاريم و كلسـيم سـولفات شيشـه، كـروي ذرات تالـك، كـائولين، كلسـيم، كربنات يك يها ويژگي ينتر مهم از آن توزيع و ذرات اندازه .هستند مصرفي هاي پركننده ينتر مهم

قيمت، سختي، تخلخل، ميزان ،چگالي ها، پركننده اهميت حايز خواص ديگر .است پركننده .است رزين گرانروي بر آن تأثير نوع و روغن جذب ميزان

كاتاليزور -4-7-1-4 .اسـت قـالبگيري هنگـام مشـخص دمـاي يك در پخت واكنش شروع ور،كاتاليز نقش

شـده داده نشـان 6-4 جـدول در SMC تركيبـات در استفاده مورد كاتاليزورهاي ينتر رايج :از عبارتند آنها ينتر مهم .است

(TBPB) پربنزوئات بوتيل ترشيري - (TBPO) پراكتات بوتيل ترشيري - )كتال پراكسي( هگزان سيكلو )پراكسي بوتيل ترشيري(دي-1و1 -

عمر كاتاليزور هردو اما هستند TBPB از تر فعال حدودي تا كتال پراكسي كاتاليزورهاي وقتي TBPO مانند تر فعال پراكسيدهاي .كنند مي فراهم محيط دماي در را ماه 6 تا نگهداري

هـر .گيرنـد مـي قـرار استفاده مورد باشد نظر مد تر كوتاه يقالبگير زمان و تر پايين دماي كه راه .يابد مي كاهش زيادي ميزان به SMC ورق نگهداري عمر آنها از استفاده هنگام كه چند

www.AriaBook.ir

AriaBook


257

كاتاليزور يك از %20 تا كمي درصد كردن اضافه ،رزين يك پخت زمان كاهش جهت ديگر دوكاتـاليزور ايـن .اسـت TBPB مانند باال دماي كاتاليزور يك با ،TBPO مانند پايين دماي اين البته .آورند وجود به پخت زمان و شدن ژل زمان در را اي مالحظه قابل كاهش توانند مي آنهـا مخـلوط و كاتاليزور چند اثر .گردد مي نيز SMC ورق نگهداري عمر كاهش سبب امر

جـدول و 6-4 جـدول در آميزه نگهداري عمر همچنين و پخت زمان شـدن، ژل زمان روي .است شده داده نشان 4-7

.]4[ اي ورقه قالبگيري تركيبات در استفاده مورد مختلف كاتاليزورهاي عمر نيمه - 6-4 جدول در عمر نيمه كاتاليزور نوع

°C32 )روز(

h 10 در دما عمر نيمه زمان)°C(

در پخت زمان C149° در قالب )دقيقه()1(

عمر نگهداري

)روز()2(

دماي حداكثر نگهداري

(°C) t-Butyl perbenzoate 240,068 105 80/0 8 38 t-Butyl peroctoate 159 72 - 3 -2 18 1,1-di-(t-Butylperoxy) cyclohexane (3) - 93 62/0 - 32 2-t-Butyl azo-2-cyano-4-methyl pentane - 70 - - - 1-Cyano-(1-t-butylazo) cyclohexane 10,954 96 73/0 71 29 2-t-Butylazo-2-cyanopropane 600 79 49/0 43 27

وزني فرموالسيون رزين% 1بر مبناي ) 1 t-butyl perbenzoateوزني % 1فرموالسيون رزين معادل مولي ) 2 وزني در بوتيل بنزوئيل فتاالت% 80ل محلو) 3

مخلـوط از اسـتفاده اسـتر، پلـي يهـا رزيـن پخـت يها واكنش بودن گرمازا به باتوجه روش ايـن بـا .اسـت اهميـت حايز كند عمل ديگري از پس يكي كه اي گونه به كاتاليزورها

در را مانـد پـس يهـا تنش و كرد ممانعت پخت يها واكنش حد از بيش گرماي از توان مي .داد كاهش قطعات

www.AriaBook.ir

AriaBook


258

]C121 ]4° در استر پلي پخت در SPI دستگاه با گرمازاي منحني آزمايش نتايج - 7-4 جدول نگهداري عمر SPI دستگاه با آزمايش نتايج مقدار كاتاليزور نوع

a1 b2 2 كاتاليزور %)w(

زمان شدن ژل

)دقيقه(

انزم پخت

)دقيقه(

حداكثر دما

)°C(

C32° در )روز(

TBPB -0 2/4 60/5 217 40 TBPB TBPO17 2/3 13/3 209 12

Peroxyketal -0 71/2 71/3 209 81 Peroxyketal TBPO10 20/2 07/3 204 40 Peroxyketal Azo Comp.10 85/1 79/2 199 56

a) Peroxyketal = 1,1-di(t-butylperoxy) cyclohexane b) Azo compound = 2-t-butyl azo-2-cyano-4-methylpentane c) TBPB = t-butyl perbenzoate d) TBPO = t- Butyl peroctoate

ها كننده تغليظ -4-7-1-5 راحتي به را آن بتوان كه اي گونه به است SMC ورق گرانروي باالبردن كننده تغليظ نقشــرد نقــل و حمــل ــرش و ك ــيظ حالــت در .داد ب ــروي شــده، تغل ــن گران محــدوده در رزي

cp 6 10 × 100-30 اسـت منعطـف امـا چسبنده غير و خشك حالت، اين در كه باشد مي . و اكسـيدها اسـتر، وينيـل و اسـتر پلـي رزين پايه بر هاي آميزه براي معمول هاي كننده تغليظ

طـي اكسيدها اين .باشند مي Mg(OH)2 و MgO، CaO مانند قليائي فلزات هيدروكسيدهاي .دهند مي افزايش را گرانروي و كرده عمل اي مرحله دو واكنش يك

HOOC - COOH + MgO → HOMgOOC - COOH

HOOC - COOH + HOMgOOC - COOH →

HOOC - COOMgOOC - COOH + H2O

www.AriaBook.ir

AriaBook


259

ايـن .دارد بيشتري يمولكول جرم رزين با مقايسه در واكنش اين از حاصل خنثي نمك جرم و دهد واكنش محيط در موجود بازي نمكهاي با يا و MgO با تواند يم همچنين نمك

.يافـت خواهد افزايش نيز رزين گرانروي نتيجه در كه ببرد باال زيادي ميزان به را يمولكول داده ننشـا 19-4 شـكل در قـالبگيري و (maturation)تغلـيظ مراحل در گرانروي تغييرات

عوامـل از تغلـيظ مرحلـه در SMC نگهـداري دماي و كننده تغليظ ميزان و نوع .است شده .باشند مي تغليظ زمان و رزين نهايي گرانروي تعيين در مؤثر

.]4[ قالبگيري و تغليظ مراحل در رزين آميزه گرانروي تغييرات - 19-4 شكل

دمـاي در زيـرا يابـد مي كاهش آن گرانروي گيرد مي قرار قالب در SMC آميزه زمانيكه رزيـن هـاي مولكول بـه شـده، تغلـيظ SMC در خنثـي نمكهاي طويل هايمولكول قالبگيري،

گرانـروي ،پخت واكنش شروع از قبل ويژه به و قالبگيري اوليه مراحل در .شوند مي تجزيه .شود پر راحتي به قالب كه شود كم حدي به بايد آميزه

8-4 جدول در SMC آميزه گرانروي بر Mg(OH)2 و MgO كــننده تغليظ نوع دو تأثير .است شده داده نشان

چند ثانيه چند روز

مرحله تغليظ

در طي قالبگيري در طي مرحله تغليظ

محدوده پخت قالبگيري

ويسكوزيته آميزه رزين

www.AriaBook.ir

AriaBook


260

.]SMC ]4 سكوزيتهيو بر Mg(OH)2 و MgO كنندگي تغليظ اثرات - 8-4 جدول

كننده غليظ نوع مقدار كننده غليظ

:در )×SMC )cp 6 10 گرانروي

wt % 4 روز 14 روز 7 روز 2 روز 1 ساعت MgO 5/0

55/0 60/0 65/0 75/0

85/0 1 3 3 4

6 10 12 19 28

11 17 25 30 47

19 32 46 52 73

20 33 48 60 80>

MgO/CM-201a 30/0 -65/0 85/0 -65/0

6 14

30 39

47 48

56 46

54 37

Mg(OH)2 5/2 5/8 25 42 49 (a CM-201 است تغليظ كننده كنترل مناسب عامل يك.

ها افزودني ديگر -4-7-1-6 گيرند مي قرار استفاده مورد نيز ديگري افزودني مواد شد، داده شرح كه موادي بر عالوه

:از عبارتند آنها ينتر مهم كه

اضـافه SMC هـاي آميـزه بـه كـم بسـيار ميزان به مواد ناي :(inhibitors)ها تأخيردهنده ويـا كردن تغليظ اختالط، حين در است ممكن كه شدن اي شبكه يها واكنش از تا شوند مي

مـواد نگهداري عمر افزايش سبب همچنين مواد اين .نمايند جلوگيري افتد اتفاق انبارداري(shelf life) در اسـتفاده مـورد دهنـده تـأخير دو ونكينـ بنزو پارا و كينون هيدرو .شوند مي

افـزايش همچنـين و پخـت سـرعت هـا دهنـده تـأخير كه آنجا از .باشند مي SMC تركيبات در مـواد جريان و سيالن بهبود سبب دهند، مي كاهش قالبگيري اوليه مراحل در را گرانروي

اسـتفاده بـا نتـوا مـي لذا ؛نمايند مي جلوگيري هوا شدن حبس نظير اشكاالتي از شده، قالب

www.AriaBook.ir

AriaBook


261

.نمود برطرف را فرآيندي اشكاالت از اي پاره آنها از مناسب

سـبب هالوژنـه، يا فسفره تركيبات و آنتيموان اكسيد تري نظير مواد اين :شعله ضد مواد .شوند مي آتش مقابل در SMC تركيبات مقاومت افزايش

ميـزان شكـاه سـبب مـواد ايـن :(low profile additive)شـدگي جمـع كاهنـده مـواد اسـتات، وينيـل پلـي ،PVC اتـيلن، پلـي پودرهـاي .شـوند مـي SMC تركيبـات شدگي جمع قرار استفاده مورد منظور بدين گرمانرم پليمرهاي از ديگر بعضي و كربنات پلي استايرن، پلي نيـز و الكتريكـي خـواص و قطعـه سـطح كيفيـت بهبود سبب همچنين مواد اين .گيرند مي

استايرن مونومر با غالبا شدگي جمع كاهندة مواد .شوند مي رطوبت ابربر در مقاومت افزايش .شوند مي اضافه اجزا ديگر به سپس و شده مخلوط

روي، هـاي اسـتئارات نظيـر تركيباتي از منظور ينراي اب :(release agent)رهاساز عامل از بارتنـد ع ترتيـب بـه مـواد ايـن ذوب دمـاي .شـود مـي استفاده كلسيم و آلومينيم منيزيم،

oC120، o

C140 ، oC150 و o

C160. استئاريك از است پايين قالبگيري دماي كه مواقعي در مـواد ديگـر از نيـز الستيكها نظير كننده چقرمه مواد و رنگي مواد .شود مي استفاده هم اسيد

.باشند مي افزودني

پخت و قالبگيري -4-7-2 جدول اين اگرچه .است شده آورده 9-4 جدول در مختلف مواد براي قالبگيري شرايط

داده شـرايط ولـي است، مختلف هاي روش به دهي شكل قابل قالبگيري پودرهاي به مربوط SMC و BMC تركيبـات پخـت جهت خوبي راهنماي فشاري، قالبگيري روش جهت شده .باشد مي ،شوند مي قالبگيري روش اين به تنها كه

بريـده الزم انـدازه و شكل به SMC هاي ورقه ابتدا SMC تركيبات قالبگيري يندفرآ در قالـب سطح %70 تا 60 كه باشـد طوري بايـد شده بريده هاي ورقه اندازه معموال .شوند مي برخـوردار خاصي اهميت از نيز قالب در مواد دادن قرار محل ).20-4 شكل ( كند اشغال را

www.AriaBook.ir

AriaBook


262

.است مؤثر ... و حفره تشكيل الياف، آرايش بر زيرا است

.مختلف هاي روش براي قالبگيري تركيبات قالبگيري شرايط - 9-4 جدول نوع فرآيند

تركيبات واحد شرايط فنلي

تركيبات اوره تركيبات مالمين

تركيبات غير استر پلي

اشباع قالب دماي فشاري

فشار ازاي به پخت زمان ضخامت mm هر

)1(قطعه

°C bar ثانيه

190 -160 ≤150 60 -30

155 -140 ≤200 35 - 20

175 -150 ≤150 40 - 20

)5(190 -160 ≤100 30 -10

قالب دماي انتقالي مواد انتقال فشار )2(پخت زمان

°C bar ثانيه

190 -160 ≤400

120 -30

- - -

170 -150 ≤500 120 - 30

)5(185 -150 ≤300 60 - 20

سيلندر دماي تزريق نازل دماي قالب دماي تزريق فشار )3(برگشتي فشار )4(پخت زمان

فشارنگهداشتن(hold)

°C °C °C bar bar ثانيهbar

85 - 60 110 - 80 195 -160

2500 -800 20 - 5 80 - 15

%60حدود فشارتزريق

70 -50 100 -80 160 -150 2500 -1000 10 -5 80 -15


90 -60 110 -80 180 -150

2500 -1000

20 - 5 80 - 15


70 -30 110 -70

)5(190 -160 2500 -500 20 -5 100 -20 %60حدود

فشارتزريق

پيچ هندسي شكل به بسته )3( قطعه ضخامت از مستقل عمدتا )2( كردن گرم پيش بدون )1( مصرفي كننده سخت نوع به بسته )5( دروازه اندازه به بسته )4(

www.AriaBook.ir

AriaBook


263

.اي ورقه قالبگيري تركيبات قالبگيري فشاري - 20-4 شكل

بعــد از قــرار دادن مــواد در قالــب، ابتــدا بــا ســرعت زيــاد و ســپس بــا ســرعت كــم )mm/s10-5 ( اگر سرعت پايين آمدن قالب در ابتدا كـم باشـد ممكـن . شود قالب بسته مي

شـدن همچنين اگر سرعت بسـته . است به دليل پخت رزين قالب به طور كامل بسته نشود نهايي قالب زياد باشد ممكن است هواي درون حفره قالب نتواند خـارج شـود و در قطعـه

. نيز بشودقالبدمه ديدن و كاهش عمر ممكن است سبب ص، عالوه بر اينمحبوس گردد

فشار قالبگيري بستگي به ابعاد قطعه و پيچيدگي آن، طـولي كـه آميـزه بايـد در قالـب فشـار SMC دارد و با افزايش گرانـروي ورق SMCحركت كند و همچنين گرانروي ورق

. باشـد مـي atm400 - 10معموال فشـار قـالبگيري در حـدود . يابد قالبگيري نيز افزايش مي . باشـد مـي استر، كمتر از تركيبات قالبگيري فنلـي و مالمـين فشار قالبگيري در تركيبات پلي

. بايـد حفـظ شـود ± C5°شود و در محدوده انتخاب مي C150°دماي قالب معموال حدود زمان پخت ممكن است از يك تا چندين دقيقه متغير باشـد و بـه ميـزان كاتـاليزور، مقـدار

.داردبستگي خامت قطعه و دماي پخت ، ضدهنده تأخير

Fixed Platen

Movable Platen

www.AriaBook.ir

AriaBook


264

.]2[ قطعه برداشتن و قالب حفره درون SMC آميزه قراردادن - 21-4 شكل

خواص -4-7-3 طـول و اليـاف ميـزان ويـژه بـه آميزه نوع به بستگي SMC قالبگيري تركيبات خواص

قابـل افـزايش مـواد ايـن ضربه مقاومت الياف، طول يشافزا با كه شده مشاهده .دارد الياف نيـز قـالبگيري و تـر مشـكل سـازي آميـزه اليـاف، طول افزايش با البته .است داشته توجهياي از خواص تركيبـات قـالبگيري نشـان نمونه 10-4 جدول در .شد خواهد انجام تر سخت

.داده شده است

.]2[ تركيبات قالبگيري مختلفنمونه خواص - 10-4 جدول

ميزان الياف نوع تركيبwt%

چگاليg/cm3

استحكام كششيMPa

استحكام خمشيMPa

مدول خمشيGPa

DMC استر پلي 10 15 30

89/1 85/1 85/1

21 27 41

83 96 124

7 9 10

DMCاپوكسي 30 65

75/1 78/1

100 140

180 300

16 25

SMC10 190 68 85/1 25 پلي استر

www.AriaBook.ir

AriaBook


265

رزين انتقالي قالبگيري -4-8 گـاهي كـه Resin Transfer Moulding, RTM)( رزين انتقالي قالبگيري فرآيند امروزه

،شـود مـي گفتـه نيـز (Resin Injection Moulding) رزيـن تزريقي قالبگيري فرآيند آن به قـرار اسـتفاده مـورد بـزرگ، بسيار تا كوچك هاي دازهان از مختلفي، قطعات ساخت جهت بريـده نظـر مـورد ابعـاد بـه خشـك صـورت به كننده تقويت ماده فرآيند اين در .گيرد مي داده قرار قالب حفره درون ،شده داده (preform) شكل پيش نظر مورد شكل به يا و شود مي پـايين، فشـار بـا پـرس مـك ك بـه يا و هايي گيره توسط و شده بسته قالب سپس .شود مي

ضـمن و شـود مي تزريق قالب حفره درون رزين آن از پس .شود مي داشته نگه بسته محكم .نمايـد مـي پـر را قالـب و زده عقب را قالب حفره درون هواي كننده، تقويت كردن خيس -انجامد طول به ساعت چند تا دقيقه چند است ممكن كه- شد كامل رزين پخت كه زماني ادامـه بعدي قطعه توليد جهت فرآيند و شود مي برداشته قالب درون از قطعه ،شده ازب قالب .يابد مي

.اسـت شده داده نشان 22-4 شكل در ساده خيلي صورت به فرآيند اين مختلف مراحل قالـب حفـرة درون و هشـد بريده نظر مورد ابعاد به خشك كننده تقويت ماده فرآيند اين در

(preform) شـده داده شكل پيش صورت به را كننده تقويت اوقات گاهي .شود مي داده قرار قالـب حفرة ابعاد از نبايد شده، داده شكل پيش ةكنند تقويت .دهند مي قرار قالب حفرة درون

بنـدي آب راحتـي به و بست را قالب بتوان تا باشد، تر بزرگ قالب كننده بندي آب قسمت يا(seal) نگـه بسته صورت به محكم پرس يا گيره توسط و است بسته قالب كه زماني .نمود ،كـرده پيـدا جريـان حفـره درون رزين .شود مي تزريق قالب حفرة درون رزين شده، داشته قالب و زده عقب را حفره درون هواي شده، داده شكل پيش ةكنند تقويت كردن خيس ضمن

رزيـن تزريـق زد، بيـرون (vent) هوا خروج منافذ از اضافي رزين كه زماني .دنماي مي پر را مجدد پخت را آن است ممكنبراي تكميل كردن پخت قطعه، .شود مي آغاز پخت و متوقف

(postcure) است شده داده نشان 23-4 شكل در فرآينــد كامل مجموعـه از نمايي .كنند.

www.AriaBook.ir

AriaBook


266

.]6[ مراحل مختلف فرآيند قالبگيري انتقالي رزين- 22-4 شكل

.RTM نمايي ديگر از مجموعه كامل فرآيند - 23-4 شكل

اسـت، سـاده فرآينـد اين مباني اگرچه .گرديد ابداع قبل سال 40 حدودا RTM فرآيند فرآينـد اين از توليدي استفاده در اي عديده مشكالت قطعات، توليدكنندگان از بسياري ولي

سخت كنندهB)(

رزين

)A(

پمپ

الياف

Mixing Head

ذ خروج هوامناف

قسمت پايين قالب

www.AriaBook.ir

AriaBook


267

نگرفتـه قـرار اسـتفاده مـورد وسيعي مقياس در چند، مواردي استثناي به لذا .دارند و داشته گرفتـه صورت زمينه ناي در توجهي قابل پيشرفتهاي كه بوده اخير سال چند در فقط .است پيشـرفتها ايـن .اسـت كـرده رقابت قابل و اقتصادي توليد روش يك را فرآيند اين و است سيسـتم و ها كننده تقويت در پيشرفت ،ها قالب بهتر طراحي تزريق، يها دستگاه بهبود شامل .باشد مي فرآيند عملكرد بهتر درك و ها رزين

: ازعبارتند RTMمزاياي فرآيند ن ساخت قطعات بسيار بزرگ امكا- امكان ساخت قطعات با عمق زياد و شيب كم ديواره- ي مورد نظر ودر نتيجه دستيابي به خواص باالها مكان قراردادن دقيق الياف در - صورت يك تكه امكان توليد چند قطعه يا يك قطعه پيچيده به- امكان قرار دادن قطعات فلزي درون قالب- )كاهش اساسي نشر مونومر استايرين(متر آلودگي محيطي ك- كاهش حمل و نقل مواد اوليه و كنترل دقيق ميزان مصرف آنها- استفاده حداقل از حالل- امكان توليد قطعاتي با دو طرف صاف- امكان حداكثر اتوماتيك كردن سيستم - يكنواختي توليد- صرفه جويي و يا استفاده بهتر از نيروي كار- ) قطعه در روز100 تا 20توليد(زمان قالبگيري و سرعت توليد باال كاهش - تر بودن فرآيند اقتصادي-

قالب بسته دارد كه اين مزايا هاي روش همچنين مزايايي را نسبت به ديگر RTMفرآيند : ازعبارتند

درحاليكه قطعه توليـد SMC / BMCتر قالب نسبت به فرآيندهاي قيمت پايين -

www.AriaBook.ir

AriaBook


268

.تواند بهينه شود رآيي جهت كاربردهاي ساختاري نيز مي كانظرشده از

قـالبگيري هاي مورد نياز در روش مانند طلق (به مواد دور ريختني نيازي ندارد -اي طراحي شود كه كمتـرين اتـالف مـواد را گونه تواند به و قالب مي ) اي كيسه

.داشته باشد

:RTM فرآيند معايب و قالب دقيق طراحي اوليه، گذاري سرمايه ماننده :دوكفه قالب يك تهيه و طراحي )1 .باشـد آميـز موفقيت RTM فرآيند تا شود انجام دقت به بايستي آن كردن بسته و باز سيستم جبـران اقتصادي موفق بسيار فرآيند يك داشتن با متعاقبا قالب، تهيه جهت شده صرف زمان

.شد خواهد

قـالبگيري هـاي روش بـا اساسـي يتفـاوت RTM فرآينـد :متخصص نيروي به نياز )2 .باشد مي تر تجربه با و تر آگاه افراد نيازمند لذا .دارد تماسي

نيـاز تزريق دستگاه يك به روش اين به قطعات توليد جهت :تزريق دستگاه خريد )3 .باشند مي موجود بازار در متفاوت هاي پيچيدگي با مختلفي يها دستگاه امروزه .است

قالـب، ساخت و دستگاه خريد در اوليه گذاري سرمايه به توجه با :فرآيند اقتصاد )4 اقتصـادي نظـر از تـا كـرد توليـد RTM فرآينـد در بايد كه را قطعاتي تعداد حداقل ايـن در اقتصادي تيراژ .است تماسي هاي روش ديگر از بيشتر باشد، صرفه به مقرون اسـت متعـددي عوامل تابع ويژگي اين اما .باشد مي سال در قطعه 400- 500 فرآيند

.گرفت تصميم آن براي بايد مورد، هر در كه

RTM يها قالب طراحي معيارهاي -4-8-1 .نامنـد مـي فرآينـد ايـن قلـب را آن و اسـت RTM فرآينـد اصلي اجزاي از يكي قالب نظـر مـورد قالـب سـاخت و طراحـي در موفقيت به اساسي بستگي فرآيند اين در موفقيت

www.AriaBook.ir

AriaBook


269

.اسـت گـران و مشـكل بسـيار طراحـي اصالح شد، ساخته قطعه يك قالب كه زماني .دارد گذشـته در .نمـود تعيـين دقيقا پروژه هر ابتداي در بايد را طراحي معيارهاي تمام بنابراين، بـودن غلطاما امروزه .است رزين تزريق دستگاه فرآيند، قسمت ينتر مهم كه شد مي تصور كـه شـده پذيرفتـه فرآيند، اجزاء ساير بودن ممه وجود با و است شده اثبات كامال نظر اين .باشد مي قالب فرآيند، قسمت ينتر مهم

:از عبارتند شوند گرفته نظر در قالب طراحي در بايد كه عواملي

قالب سطح كيفيت - قطعه مشخصات و شكل - (vent)هوا خروج يها مكان - نياز مورد قطعات تعداد - قالب حفره ابعادي دقت - (deadlines)زماني هاي محدوديت - قالب كردن گرم ضرورت - قطعه قيمت - قطعه ساخت جهت نظر مورد مواد - قالب وزن يا سفتي - قالب كردن بسته و باز نحوه - قالب عمر - قالب درون ديگر قطعات جاسازي -

.اردد وجـود توجهي قابل مزاياي ،RTM فرآيند در استفاده مورد يها قالب نوع نظر از تزريـق فشـار اوقـات گـاهي و شود مي استفاده پايين فشار از فرآيند اين در كه آن جمله از

شدن تر ساده و قالب قيمت كاهش سبب پايين فشار .باشد مي اتمسفري فشار از كمتر رزين )bar 4 -2 حدود( است كم كامال رزين تزريق فشار اگرچه است تذكر به الزم .شود مي آن قالـب يـك داشـتن بنـابراين، .اسـت زياد نسبتا شود مي ايجاد قالب درون در كه فشاري اما

دقـت دادن دسـت از نتيجه در و قالب كفه دو شكل تغيير از جلوگيري جهت سخت نسبتا .است ضروري قطعه ابعادي

:شود مي تقسيم زير دسته سه به ها قالب ساخت هاي روش كلي طور به

غيـر يـا و فلـزي هاي بلوك از قالب خود و قالب ظهمحف تراشكاري :مستقيم روش -1

www.AriaBook.ir

AriaBook


270

سازي، قالب فومهاي پليمري، قطعات از عبارتند شوند استفاده است ممكن كه موادي .فلزي ... و فوالد

توانـد مـي قالـب سـطوح كه شود مي استفاده اصلي مدل يك از :مستقيم غير روش -2 : از عبارتنـد گيـرد قـرار استفاده مورد تواند مي كه موادي .شود گذاري اليه يا و گري ريخته

هـاي پالسـتيك شيشـه، الياف با شده تقويت هاي پالستيك گري، ريخته قابليت با پليمرهاي ... و شده يكار بآ نيكل كربن، الياف با شده تقويت

تراشـكاري سـپس و مـواد گـري ريختـه شامل روش اين :(hybrid) مخلوط روش -3 .باشد مي نظر مورد ابعادي دقت به دستيابي منظور به قالب سطوح

قالب پيرامون از اي ساده هاي گيره وسيله هب و باشند ساده خيلي توانند مي ها قالب اگرچه تـا باشـد شده (seal) بندي آب و بسته كامال بايد قالب اما شوند، نگاهداشته جفت هم روي بـه نيز بعدي قطعات توليد در رزين انجري و نفوذ كند جا همه به رزين ،شدن پر هنگام به

.باشد صورت يك

قالب جنس -4-8-2 مـاده انتخاب .گيرند مي قرار استفاده مورد RTM يها قالب ساخت جهت مختلفي مواد

قالـب جـنس تعيين براي .شد ذكر قبال كه دارد عواملي به بستگي قالب جنس يا نظر مورد را مـواد خـواص سـاده، بنـدي تقسـيم يـك در .نمود ارزيابي را نياز مورد خصوصيات بايد :كرد خالصه زير مورد چند در توان مي

رهاسـاز، عوامل حالل، پخت، عوامل ،ها رزين با سازگاري شامل :شيميايي خواص -1

... و محيط

گرمـاي حرارتـي، هـدايت حرارتي، انبساط ضريب ،چگالي شامل :فيزيكي خواص -2 ... و ويژه،

www.AriaBook.ir

AriaBook


271

حصــول، قابــل ابعــادي دقــت كــاري، ماشــين ســهولت شــامل :ســاخت خــواص -4 ... و سازندگان و توليدكنندگان به دسترسي اندازه، حداكثر شدگي، جمع

نتيجـه خـود كـه گرفـت نظر در توان مي نيز را ديگري موارد شده، ذكر موارد بر عالوه ... و تعمير قابليت دوام، مانند باشد مي فوق شده ذكر خواص

شـده آورده 11-4 جـدول در آنهـا هـاي محـدوديت و تفادهاسـ مورد مواد ترين مناسب ، مربوط به توليد پايين حجم در RTM قطعات توليد جهت مصرف بيشترين امروزه ، .است گيرنـد مـي قرار استفاده مورد زماني ها قالباين .باشد ميهاي ارزان از جنس اپوكسي قالب چـه هـر .باشـد مـي نظـر مـورد قطعه هزار چند حداكثرتوليد و است پايين توليد ميزان كه

در زيـرا يابـد مـي كاهش كرد توليد توان مي كه را قطعاتي تعداد شود بيشتر قطعه پيچيدگي قالـب بـه صـدماتي سايش، چون عواملي اثر در شده، داده شكل پيش الياف دادن قرار زمان قطعـات تـوان مي اوقات گاهي اما نيستند تكه دچن معموال اپوكسي يها قالب .شود مي وارد

.داد قرار قالب كفه دو هر يا و يك در را جداشدني

اليـه چنـد ي اپوكسي از رزين اپوكسي بـا كيفيـت بـاال و ها قالبطح داخلي سمعموال تقويـت را آنباشـند كـه پارچه الياف شيشه در قسـمت بيرونـي برخـوردار مـي -اپوكسي

قطعـات چـوبي را غالبـا بـه . باشد cm 5/2ضخامت كل قالب ممكن است حدود . اند كرده . كنند تا سفتي الزم را به قالب بدهد قسمت بيروني قالب اضافه مي

اگر بخواهيم از تمامي مزاياي اين تقويت بيروني استفاده كنيم بهتر اسـت جهـت بسـته اگـر گـرم و سـرد . طراف آن، از يك پرس استفاده كردهاي ا نگه داشتن قالب، به جاي گيره

مسيرهاي گرم و سرد كردن در قسمت بيروني قالب را بايـد در ،كردن قالب مورد نياز باشد هـاي اپوكسـي، حين ساخت آن در نظر گرفت، اما به جهت هدايت حرارتـي پـايين قالـب

.راندمان پايين و زمان طوالني خواهد بود

www.AriaBook.ir

AriaBook


272

.]RTM ]4 يها قالب ساخت در استفاده مورد مواد - 11-4 جدول ها ويژگي ماده نوع

پوشش و استر پلي رزين (gelcoat)ژلي

دماي در پخت و قطعات كم تعداد توليد يا سازي نمونه جهت اساسا .گيرد مي قرار استفاده مورد محيط

استرها پلي به نسبت بهتري حرارتي مقاومت و چقرمگي استحكام، اپوكسي يا استر وينيل رزين يها قالب دارند كمي شدگي جمع ميزان همچنين اپوكسيها .دارند

فرآيند جهت مناسبي بسيار يها قالب استر، وينيل اليه ژلي با اپوكسيRTM شود مي استفاده گرم صورت به يا محيط دماي در .باشند مي.

نسبتا سختي و استحكام اما، باشند مي پايين قيمت با فلزي يها قالب (Kirksite)روي آلياژ داشته فلزي يها قالب ديگر به نسبت كمتري مفيد عمر .دارند پاييني

)باال نسبتا دماي در قطعات پخت جهت( گرم صورت به معموال و .شوند مي استفاده

و ديده صدمه راحتي به آنها سطح .اند متخلخل سطحي مستعد گري ريخته آلومينيم .شوند مي استفاده گرم صورت به معموال

ديگر به نسبت كمتري دوام .باشند مي پايين قيمت با فلزي يها قالب فلزات اسپري .شوند مي استفاده گرم صورت به معموال و داشته فلزات

سطح يصاف .باشند مي پسندي عموم و مناسب بسيار فلزي يها قالب نيكل پوشش با فلزات 100,000 از بيش( اند برخوردار طوالني عمر از و )Aنوع( خوب .اند پيچيده اشكال با قطعاتي توليد مناسب خصوص به ).قطعه

.شوند مي استفاده گرم صورت به معموال صورت به معموال و است مناسب باال بسيار توليد ميزان براي فقط فوالد

.شود مي استفاده گرم

از قطعـه كننـده جـدا عوامـل حتما بايد ،شود مي استفاده اپوكسي يها البق از كه زماني اپوكسـي يهـا قالـب جهـت الكل وينيل پلي يا سيليكونها واكسها، از غالبا .بردكار را به قالب

www.AriaBook.ir

AriaBook


273

جـدا قالـب از راحتي به قطعه تا كرد اعمال را آن بايد قالبگيري هر از پس ،شود مي استفاده صـدمه قالـب و شده جدا ،سطح رزين الية راحتي به بچسبد قالب سطح به رزين اگر .شود .بيند مي

دوام قطعـه، سـطح كيفيـت بهبـود منظـور بـه (nickel shell)هاي با پوسته نيكل قالب بـراي مناسـبي جـايگزين باالتر، قالبگيري فشار و تر سريع كردن سرد و گرم سرعت بيشتر، توانـد مـي كه دارند نيز ديگري مزاياي اما ندتر گران هاآن اگرچه .باشند مي اپوكسي يها قالب

آنها كه است فلزي يها قالب نيكل، پوسته با يها قالب از منظور( .كند غلبه آنها عيب اين بر ).اند داده نيكل آب را

بوده اپوكسي جنس از آنها كفه يك يا باشند كفه يك فقط است ممكن ها قالب نوع اين بنـدي آب زيـرا ساخت توان مي راحتي به را اي كفه يك يها قالب .باشد نيكلي ديگر كفه و جهـت بـه باشـند نيكلي قالب كفه دو اگر .باشد مي پذير امكان سهولت به ديگر طرف با آن

بـه هـم روي آنهـا كـردن جفت دارد، وجود ساخت حين در آنها برداشتن خط امكان آنكه از بايـد منظـور ايـن بـراي .شود مي انجام سختي به باشد داشته خوبي بندي آب كه صورتي

عمليـات بوسـيله يـا و كـرد اسـتفاده سـاخت حين در آنها داشتن نگه جهت فيكسچرهايي دو هر كه ييها قالب .آورد در مطلوب صورت به را آنها سطح (grounding) كاري پرداخت

بـا .باشـند مـي اي كفـه يك ياه قالب از تر گران برابر سه تا دو معموال باشند نيكلي آنها كفة تـوان مي كه آنجا از .بود خواهد عالي بسيار قطعه سطح كيفيـت نيكلي يها قالب از استفاده در مختلـف يهـا رزيـن از استفاده امكان ،)C150°( كرد گرم بااليي دماي تا را نيكلي قالب پخـت بـاال دمـاي در كـه شـده فرمولـه يهـا رزيـن از استــفاده با .دارد وجود فرآيند اين صـدمه احتمـال كه در اين صـورت داد كاهش بسيار را قالبگيري چرخه توان مي ،شوند مي

بـه را پخـت شرايــط .نـدارد وجـود رزيـن گرمازاي پخت از ناشي گرماي از قالب ديدن ظـاهري كيفيت تا باشد سردتر ديگر سطح و گرم، سطح يك كه كرد كنترل توان مي اي گونه تـا و يابـد مـي افـزايش هـزار چندين به نيكلي يها قالب با توليد ميزان .شود حاصل خوبي

www.AriaBook.ir

AriaBook


274

يهـا قالـب بـا مقايسه در كه كرد توليد سال در توان مي را قطعه 000,20 - 000,40 حدود يهـا قالب مشابه هوا خروج يها مكان تعبيه و قالب بندي آب .است اساسي مزيتي اپوكسي ابتـدا كه است اين بهتر .است انجام قابل سختي به هاآن يها مكان اصالح اما است، اپوكسي بررسـي مـورد اپوكسي قالب يك در را هوا خروج منافذ يها مكان و قالب شدن پر شرايط .ساخت را آن نيكلي قالب سپس و داد قرار

از .است مناسب RTM فرآيند در قطعات پايين حجم توليد براي گري ريخته يها قالب اسـتفاده قالـب نـوع ايـن ساخت جهت توان مي خوبي به فوالد و نيومآلومي روي، آلياژهاي

تـاب مشـكل دارنـد، را نيكلـي يهـا قالـب مزاياي تمام كه اين بر عالوه ،ها قالب اين .كرد ايـن در را بنـدي آب مشـكالت يا و هوا خروج منافذ اصالح .ندارد وجود آنها در برداشتن

كرد دقت بايد .است تر راحت نيكلي يها قالب از اما داد انجام توان مي سختي به نيز ها قالب از بعضـي .باشـند استفاده مورد يها دستگاهبا متناسب و نشوند سنگين زياد ها قالب اين كه

آليـاژ بـزرگ يها قالب گيريكار به قابليت ،شوند مي استفاده RTM فرآيند در كه هايي پرس يهـا قالب اما آورد دست به بااليي سطح كيفيت توان مي ها قالب اين تمام با .ندارند را روي

هـوا از استفاده به نياز است ممكن و اند تخلخل حاوي غالبا آلومينيوم و روي آلياژ جنس از از يهـا قالب توليد، حجم نظر از .باشند داشته (mould release) قالب از قطعه كننده جدا و

دليـل بـه اسـت ممكـن و اند نيكلي يها بقال با رقابت قابل شده، گري ريخته فلزات جنس يهـا تـنش .باشـند برخـوردار نيز تري طوالني عمر از آنها، درپسماند يها تنش وجود عدم

.شود مي آنها سطح تخريب سبب زمان مرور به نيكلي يها قالب در پسماند

يهـا قالـب از بايسـت مـي ، پيچيـده تكـه چنـد يهـا قالـب يـا توليد باالي حجم براي سيسـتم و راهنمـا هاي ميله از توان مي ها قالب اين در .كرد استفاده فوالدي شده ينكاريماش

ايـن قيمـت .كرد تر كوتاه را قالبگيري چرخه و نمود خودكار را فرآيند و كرد استفاده پران، يـك تـا هـزار پانصد حدود توان مي و است طوالني نيز آنها عمر اما باالست بسيار ،ها قالب محـل فـوالدي، يهـا قالـب طراحـي پيچيدگي به توجه با .كرد توليد آنها با را عهقط ميليون

www.AriaBook.ir

AriaBook


275

قالـب سـاخت از قبـل بايـد را بنـدي آب مسـائل و هـوا خروج منافذ ،(gate) رزين تزريق .نمود مشخص

:از عبارتند شوند گرفته نظر در قالب يك ساخت و طراحي در بايد كه ديگري عوامل

قالب ساختار )1 )راهنما پينهاي( قالب هاي كفه دادن قرار محور هم سيستم )2 (Clamping) قالب كردن بسته و باز سيستم )3 دمايي كنترل سيستم )4 رزين تزريق محل )5 قالب (sealing) بندي آب )6 (Venting) قالب حفره درون هواي خروج منافذ )7 قطعه پران سيستم )8

.شوند مي داده شرحدر زير فوق موارد ينتر مهم

قالب ساختار -4-8-2-1 و نيـاز مورد هاي گيره درزبند، نوع كننده تعيين حدودي تا توانند مي تزريق آالت ماشين

كـردن، قفـل هـاي سيسـتم طراحـي براي كننده تعيين عامل ينتر مهم ولي باشند موارد ساير طراحي را قالب ابتدا كه نيست معني بدين اين .باشد مي قالب نوع ،... و درزبند پران، بستن، طراحـي همزمان بايد فرآيند اجزاي تمام بلكه كنيم سازگار آن با را موارد ساير سپس ،كرده

.شود ساخته و

نكـات از يكـي قالـب سـختي افزايش جهت بند پشت كمك به قالب تقويت چگونگي آنهـا حرارتي انبساط ضريب به توجه مختلف جنس دو از استفاده صورت در .است اساسي

،شود مي استفاده مسطح يها قالب براي كه متحرك بندهاي پشت از اي نمونه .است ضروري .است شده آورده 25-4 شكلدر RTM قالب يك ساختار و24-4 شكل در

www.AriaBook.ir

AriaBook


276

.قالب كاري محكم براي متحرك هاي ميله از استفاده - 24-4 شكل

الية باال، كاربرد دماي با پوشش :داخلي الية - RTM يها قالب ساخت مراحل - 25-4 شكل

كامپوزيتي، الية يك : 4 الية الكتريكي، دهي حرارت سيستم :3 الية كامپوزيتي، الية يك :2 .]7[ چارچوب : 7 الية كامپوزيتي، الية يك : 6 الية قالب، تقويت جهت اصلي هستة : 5 الية

(Clamping) قالب كردن بسته و باز سيستم -4-8-2-2 داشـتن نگـه بسـته محكم براي الزم ابزارآالت از مختلفي انواع 27-4 و 26-4 شكلهاي

بـراي مناسـب كـامال 26-4 شـكل در شـده داده نمـايش گيرة نوع .دنده مي نشان را قالب هـاي سـيكل بـراي تنها ولي است قيمتي ارزان حل راه ،پيچ از استفاده .است RTM فرآيند ).A 27-4 شكل( است مناسب طوالني

Adjustable Compression Pillar

Clamp force Clamp force

Mould Face <1 m Span

Fibre and Resin Reaction Pressures

Main Beam Member

Total Mould Composite Skin

Thickness: 15 mm

1st High Temp Tooling Gel Coat 2nd Initial Laminate

3rd Electrical Heating (Optional)

5th Mastercore 4th Laminate

6th Laminate

7th Frame Design Manufacture and

Bonding

www.AriaBook.ir

AriaBook


277

.]9 و 8[ ساده گيرة نوعي - 26-4 شكل

.RTM يها قالب در استفاده مورد قفلهاي انواع - 27-4 شكل

و هيـدروليك هاي پرس از استفاده باال، توليد سرعت هنگام به يا و بزرگ يها قالب در هنگام در قالب نگهداشتن بسته براي نيز و قالب كردن بسته و باز جهت (pneumatic) بادي نزديـك هـم هب را قالب كفه دو ليكهيدرو سيستم كمك به است بهتر .است ضروري تزريق

در ويـژه بـه ،قالـب بـه آسيبي تا نمود جفت هم روي را آنها بادي سيستم كمك به سپس و .نرسد كامپوزيتي يها قالب

دمايي كنترل سيستم -4-8-2-3 پخـت جهـت گـرم يهـا قالب از استفاده ،RTM فرآيند مزاياي از بردن بهره منظور به كـاهش نتيجـه در و پخـت سرعت افزايش سبب ،تحرار از استفاده .است ضروري رزين پـايين بـه منجـر دسـتي گذاري اليه فرآيند در عمل اين كه صورتي در گردد مي فرآيند زمان از يـا الكتريكي سيستم از توان مي منظور بدين .شود مي رزين شدن جاري و گرانروي آمدن

.كرد استفاده ،شوند مي تعبيه قالب درون كه گرم مايعات

www.AriaBook.ir

AriaBook


278

از شده بافته پارچه يك شامل شيشه الياف -اپوكسي يها قالب در حرارتي هاي تمسيس بـه نزديـك حرارتـي المان پليمري، يها سيستم بودن عايق علت به .است حرارتي المانهاي

راحتي به قالب كردن سرد و گرم فلزي، يها قالب در است بديهي .شود مي تعبيه قالب كف اي نمونـه 28-4 شكل .ندارد طراحي اين به نيازي و است پذير امكان گرم روغن چرخش با .دهد مي نشان را مصرف مورد هاي كن گرم از

در شهشي الياف /اپوكسي يها قالب در مصرف مورد هاي كن گرم ساختار و بافت - 28-4 شكل

.RTM يها قالب

هوا خروج منافذ و رزين تزريق محل -4-8-2-4 يـك از بـيش بـه معمـوال .است اهميت حايز بسيار تزريق جهت مناسب محل انتخاب

.اسـت هندسـي شـكل نظر از قطعه مركز تزريق، محل مناسبترين و نيست نياز تزريق محل بـراي .باشد نداشته جودو هوا حبس امكان كه شود تعبيه اي گونه به بايد رزين تزريق محل نشـود اسـتفاده خـالء از اگر و باشد مي B جهت تزريق، جهت بهترين 29-4 شكل در مثال .شود تعبيه هوا خروج منفذ يك زائده باالي قسمت در بايد

www.AriaBook.ir

AriaBook


279

.]10[ قالب يك در تزريق مختلف هاي جهت - 29-4 شكل

هـواي ، رزين تزريق هنگام به شود سبب مي در قالب (venting) هوا خروج منافذتعبيه بنـدي آب قسـمت در فاصـله اسـت ممكن منافذ اين .باشد داشته خروج اجازه قالب داخل توان مي باشد، ينپاي توليد حجم اگر .اند شده تعبيه قالب سطح در كه باشند هايي لوله يا بوده

يا قطعه برجستة يها قسمت بايد منافذ اين محل .كرد تعبيه قالب سطح روي را سوراخهايي منافـذ بايـد قـالبگيري، هـر از پس .باشند شود مي محبوس آنجا در هوا معموال كه جاهايي .داشت توجه آنها كردن تميز سهولت به بايد طراحي، هنگام لذا .كرد تميز را هوا خروج

قطعه پران سيستم -4-8-2-5 پـران تعـداد بـه احتياج شده گري ريخته يها قالب براي خصوصا ها قالبگيري اولين در 5 بـه احتيـاج ها گيري قالب اولين در ، قطعه يك ساخت تجربه در مثال براي .است زيادتري

اختسـ بـراي .آمـد مي بيرون قطعه ،مركزي پران با تنها مدتي گذشت از بعد ولي بود پران در پـران از اي سـاده نمونـة .كـرد طراحـي قالب براي پران 5 بايدحتما قالبي، چنين مجدد .است آمده 30-4 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


280

.آن درزبند و ساده پران از نمايي - 30-4 شكل

قالب (sealing) درزبندي سيستم -4-8-2-6 اسـتفاده نيـز خـأل از كـه زمـاني ويژه به گيري قالب حين در (sealing) قالب بندي آب

پر جا همه رزين، توسط قالب شدن پر طي در كه جهت بدان است ضروري امري ،شود مي صـورت نيـز بعـدي قطعات توليد در رزين جريان و باشد نداشته وجود رزين نشتي شود، (pinch-off)فشـاري روش كمـك بـه نيسـتند، پيچيده چندان كه قطعاتي براي .باشد مشابه كـاربرد پيچيـده قطعات براي كه ديگري روش .نمود ايجاد را قبولي قابل بندي آب توان مي

.اند شده داده نشان 31-4 شكل در روش دو اين .است الستيكي واشرهاي از استفاده دارد،

.]4[ قالب درزبندي نحوه - 31-4 شكل

لبة قالب با اعمال فشار زياد روي الياف، مـانع از (Pinch-off)در نوع درزبندي فشاري كـاري به علت نياز به پرداخـت ها قالب استفاده از اين رسد ميبه نظر . شود خروج رزين مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


281

انـواع 32-4 شكل. و نشر استايرن به محيط، سير نزولي پيدا كرده استزياد، آلودگي محيط ايجـاد خـالء در 4 و 3، 2دهد كه در انواع اي از اين نوع درزبندها را نشان مي اصالح شده

.باشد ميقالب مقدور

.فشاري ساده هاي لبه مختلف انواع - 32-4 شكل

تقسـيم دينـاميكي و اسـتاندارد كلـي نـوع دو به قالب درزبندهاي ديگر بندي تقسيم در دوم نـوع و (primary seal) اول نـوع دسـتة دو بـه خـود اسـتاندارد نوع درزبند .شوند مي

(secondary seal) شـكل و 33-4 شـكل ( شـوند مـي داده شرح در ادامه كه شود مي تقسيم 4-34.(

سـيليكون اين نوع درزبندها از جنس الستيك سخت: (primary seal)درزبند نوع اول .ها مناسب هستند باشد و براي بسياري از قالب مي

يكي بـوده امـا از مـواد اين نوع درزبندها نيز السـت : (secondary seal)درزبند نوع دوم هنگـام . باشـند هاي تحت خالء مي شوند و مناسب براي قالب نرمتر مانند نئوپرن ساخته مي

.شود فشرده ميmm 2-1بسته شدن قالب، درزبند حدود

www.AriaBook.ir

AriaBook


282

و دوم نوع درزبند اول، نوع درزبند :چپ به راست از ترتيب به درزبندها، انواع - 33-4 شكل

.]9[ ديناميكي درزبند

.]7[ درزبند نوع اول و دوم- 34-4 شكل

داخـل كه است داخلي كانال داراي درزبند نوع اين :(dynamic seal) ديناميكي درزبند كـامال را قالـب و شود فشرده تواند يم mm 4 حدود و شود اعمال فشار با هوا تواند مي آن .)35-4 شكل (كند مي بندي آب

www.AriaBook.ir

AriaBook


283

.]7[ ديناميكي نوع درزبند - 35-4 شكل

RTM فرآيند در ايراد رفع -4-8-3

.كند مي بروز تلفيمخ اشكاالت ،RTM روش به كامپوزيتي قطعات دهي شكل هنگام به اهميـت بسـيار فرآينـد، صـحيح اجراي در آنها رفع هاي راه و اشكاالت اين منشاء شناخت

هـاي حـل راه و RTM فرآيند در متداول مشكالت از اي خالصه قسمت، اين پايان در .دارد ).12-4 جدول( شود مي آورده آن احتمالي

www.AriaBook.ir

AriaBook


284

]13 تا 11[ آنها ياحتمال هاي حل راه و RTM فرآيند در متداول مشكالت - 12-4 جدول احتمالي هاي حل راه و علت مشكل يا ايراد نوع قالـب و فلزي چارچوب بين مختلف حرارتي انبساط ضريب - قالب هاي لبه برداشتن ترك

ــامپوزيتي، ــتفاده ك ــيلي چســب از اس ــراي كونس چســباندن ب .قالب پشت به چارچوب

.قالب به پرس يا ها پيچ توسط حد از بيش نيروي آوردن وارد - .قالب كوت ژل )HDT(دماي تغيير شكل حرارتي بودن پايين - قالب سطح شدن زبر

گرمازايي پختواكنش از ناشي حد از بيش گرماي - دمـاي بـا سيستمي از بايد صورت اين در( قطعه بودن ضخيم -

)نمود استفاده تر پايين ختپ طـوري قالـب محفظـة از دورتر كمي را قالب اطراف هاي لبه - واشرها شدن خراب

.شود كمتر آنها شيب كه كرد طراحيتـوان مـي واشـرها اين در .شود استفاده ديناميكي واشرهاي از -

خـود محـل در كامال تا نمود خالء اعمال قالب، بستن از قبل تـا نمـود اعمال فشار آنها به قالب نبست از پس و شوند جمع

.شود رعايت درزبندي شرايط تزريق هنگام به قالب تابيدگي - رزين نشت

نامناسب درزبندي سيستم -

نامناسب بستن سيستم - تابيدگي قالب - ضخامت غير يكنواخت

نامناسب بودن چارچوب فلزي -

طراحي نادرست الگوي قالب سازي -

www.AriaBook.ir

AriaBook


285

ادامه- 12- 4جدول

هاي احتمالي علت و راه حل مشكلنوع ايراد يا ژل كوت نامناسب قالب - نقش الياف روي قالب

نامناسب پشت قالبگذاري اليه -

رزين تزريقيواكنش گرمازايي پختدماي باالي - الياف در قالبگذاري اليهمناسب نبودن - مشكل بودن بستن قالب

CFMبه عنوان تقريب براي هر اليـة (زياد بودن ميزان الياف -

.)متر ضخامت مورد نياز است يك ميليg/m2 300وزن با

طراحي نامناسب قالب - حركت الياف به هنگام بستن قالب - جابجايي الياف

زياد بودن ميزان الياف - اشكال در مسير جريان تزريق در دستگاه يا قالب - سرعت پايين تزريق

درصد بسيار باالي الياف -

باالي رزينگرانروي -

دماي پايين كارگاه -

هاي هوا سته بودن خروجيب -

ها و فيلتر شدن توسط الياف پركنندهدرشت بودن اندازة - سرعت باالي ژل شدن - پر شدن ناقص قالب

باال بودن دماي قالب -

)هاي الياف همپوشاني لبه(وجود نقاط موضعي فشردگي الياف -

www.AriaBook.ir

AriaBook


286

ادامه - 12- 4جدول

هاي احتمالي علت و راه حل نوع ايراد يا مشكلاســـب قطعـــاتســـطح نامن تزريق شده

ميزان جمع شدگي باالي رزين -

مناسب بودن سطح قالبنا -

باال بودن درصد الياف -

پخت ناقص قطعات به هنگام خارج سازي از قالب - ترك خـوردگي قطعـات بـه

مرور زمان پخت ناقص قطعه -

نقص در طراحي قالب -

پيچيده بودن قالب -

نامناسب بودن سيستم رهايش - ــه ــرك خــوردن قطعــات ب ت هنگام بيرون آوردن از قالب

نامناسب بودن سيستم رهايش -

طراحي بد قالب - ــت در ــواختي پخ ــدم يكن ع

نقاط مختلف قطعه . كم استدهنده شتابميزان پراكسيد و -

. به خوبي انجام نشده استقبل از تزريقاختالط مواد -

به علت نامناسب بودن سيستم حرارتيتوزيع غير يكنواخت دما - نامناسب بودن رزين يا نوع كاتاليست - دماي پخت باال

نامناسب بودن ميزان الياف -

زياد بودن ميزان كاتاليزور -

ضخامت غير يكنواخت - رزينگرانرويباال بودن - حبس هوا در قطعه

باال بودن سرعت تزريق -

انتخاب نامناسب نوع الياف -

www.AriaBook.ir

AriaBook


287

پالتروژن -4-9 جهـت كشـش عمـل از نآ در كه شود مي اطالق فرآيندهايي به (Pultrusion)پالتروژن

را فرآينـدها از وسـيعي محـدوده تعريـف اين .شود مي استفاده فرآيند طي در مواد حركت كننـده تقويـت الياف آن، در كه گردد مي اطالق اي پيوسته فرآيند به معموال اما شود مي شامل

بـه شوند و سـپس مي هدايت رزين با سازي آغشته ناحيه به الياف سبد يا و تغذيه بخش از قالـب وارد دهنـده، شـكل پـيش هـاي حديـده از عبور از پس ،آغشته گرماسخت رزين يك

و گرفتـه صـورت رزين شدن اي شبكه عمل حرارت، اثر در قالب در .گردند مي (die)اصلي درون از كشـنده سيسـتم يـك توسـط و گيرنـد مي خود به را قالب مقطع سطح شكل مواد، نشـان 36-4 شـكل در فرآيند كامل مجموعه از كلي ايينم .دنشو مي كشيده بيرون به قالب .است شده داده

قفسة الياف حمام رزين

قالب

پيش شكلدهنده كشش سيستم سيستمبرش

.پالتروژن فرآيند از كلي نمايي - 36-4 شكل

سيسـتم نـوع و قطعـه، شـكل و سـاختار بـه توجـه بـا پـالتروژن خـط توليـد سرعت خـيس سـرعت برآينـد سـرعت، اين .شود تنظيم تواند مي دقيقه بر متر چند تا دهي حرارت مــثال مراحـل، از يكـي اگــر يعنـي .باشـد مــي قالـب درون پخـت ســرعت و اليـاف شـدن بايسـت مـي بنـابراين .يابـد مي كاهش فرآيند كلي سرعت گيرد، انجام كندي به سازي آغشته .نمايند عمل بتوانند خود سرعت حداكثر در كه شود انجام ينحو به ها قسمت طراحي

www.AriaBook.ir

AriaBook


288

خـط يك دستگاه كلي شكل اگرچه و باشد مي هم متر 18 تا پالتروژن هاي ماشين طول داشـته وجود طوالني فاصلة دستگاه، قسمت دو بين است ممكن ولي باشد مي پيوسته توليد .باشد

و بـاال مكانيكي خواص با عاتقط ساخت جهت كه است فرآيندهايي از يكي پالتروژن شـده طراحـي باشـند، رقابت قابل مهندسي و سنتي رايج مواد با بتوانند كه ييها كامپوزيت

در كه است شده طراحي الياف باالي حجمي كسر با قطعاتي توليد جهت فرآيند اين .است اسـت، شـده داده نشـان 37-4 شـكل در كه همانطور قطعه طولي جهت در بيشتر الياف آن

اليـاف هـم عرضي جهت در الياف، مناسب بافت از استفاده با توان مي اگرچه گيرند مي قرار كـه اسـت فرآينـدي پالتروژن فرآيند .است طولي جهت در اصلي خواص عمدتا اما داشت اشكال و ها قوطي ها، نبشي شكل، I تيرهاي ها، لوله ها، ميله مانند پيوسته، قطعات توليد براي بـه نمـود توليـد تـوان مـي را اي قطعه هرنوع فرآيند اين با كلي طور به .رود مي كار به مشابه جهـت بـر عمـود سـوراخ يا و شيار و باشد ثابت قطعه طول در آن مقطع سطح كه شرطي .باشد نداشته وجود آن در كشش

ايـن در اختـراع ثبـت ولينا و است شده انجام آمريكا در ابتدا فرآيند اين عمده توسعه .رسـيد ثبـت بـه تجـاري صورت به ماهيگيري ميله توليد خصوص در 1946 سال در زمينه

ماشـينكاري وسيله هب كه ندداشت خشن سطوحي شد مي توليد اوليه فرآيندهاي در كه قطعاتي ورمنظ به گرم قالب از ،فرآيند ةتوسع با .آوردند مي در مخروطي و مطلوب صورت به را آنها

اوليـه قطعـات در .گرديـد تكميل 1950 دهه در كه شد استفاده صاف سطوحي به دستيابي و شـده بافتـه هـاي پارچـه از اسـتفاده آن از پس لكن شد مي استفاده جهته تك الياف از فقط

.شد فرآيند اين با قطعات انواع توليد سبب اين و گرديد رايج نمدي هاي پارچه

www.AriaBook.ir

AriaBook


289

.شده پالترود قطعه يك در الياف قرارگرفتن چگونگي .37-4 شكل

نشـان 38-4 شـكل در شود مي توليد اكنون هم فرآيند اين با كه مختلفي قطعات نمونه و بـودن پيوسته كم، كاري نيروي به نياز دليل به پالتروژن فرآيند تكنولوژي .است شده داده

.است گرفته قرار توجه مورد شدن، اتوماتيك قابليت

.پالتروژن روش به توليدي قطعات نمونه - 38-4 شكل

Unidirectionaly aligned glassfibers bonded with resin

Multidirectional Glass Mat Veil

Vinyl ester surface

www.AriaBook.ir

AriaBook


290

فرآيند معرفي -4-9-1 زير مراحل شامل پالتروژن فرآيند ،ها كامپوزيت دهي شكل فرآيندهاي ديگر با درمقايسه

.گردد مي

مايع رزين به الياف شدن آغشته -الف اضافي رزين و الياف بين هواي جداشدن شدن، متراكم -ب قالب در پخت و گيري شكل -ج كاري پرداخت عمليات و برش مراحل و قالب از قطعه جداشدن - د

تغذيـة قسـمت :دارد وجود قسمت شش پالتروژن خط هر در فوق، مراحل انجام براي قالـب، ،)تـر پيچيـده قطعـات براي خصوص به( دهي شكل پيش سازي، آغشته حمام الياف، عمـل پيوسـته صـورت به فرآيند، در فوق يها قسمت تمامي .برش سيستم و كشش سيستم

پيرامـون مختصـري توضيحات .است شده داده نشان 39-4 شكل در ها قسمت اين .كنند مي .شود مي آورده ذيال بخش هر

.آن سازي آغشته حمام و پالتروژن فرآيند از ديگر نمايي - 39-4 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


291

الياف تغذية -4-9-1-1 را زيـادي بسيار فضاي يا حجم كه است فرآيند اين قسمت اولين الياف تغذيه بخش

نتابيـده ليـاف ا دسـته دوكهـاي صورت به عمدتا الياف قسمت اين در .گيرد مي بر در(roving) پيوسـته اليـاف با نمدي هاي پارچه صورت به نيز مقداري و (continuous

filament mat, CFM) هـاي پارچـه يـا شـده بافتـه هـاي پارچـه از گاهي .دارند قرار اليـاف فرآينـد، طـول در .شـود مـي استفاده نيز (stiched fabric) هم به شده دوخته اتمـام هنگـام بـه را اليـاف انواع ساير ولي زد گره هم به دگيسا به توان مي را نتابيده يـا شـده پـاره اجـزاء اتصال روش .چسباند يا دوخت جديد الياف به بايد دوك يك را فـردي مهـارت و ماشـين كـار تفـاوت و دارد بستگي كارگر مهارت به شده تمام

بـا قالب از آن عبور كه باشد قدري به نبايد اتصال محل ضخامت .نمايد مي مشخص .شود پاره كه نباشد ضعيف آنقدر يا و شود روبرو مشكل

جـدا هـم از راحتـي بـه زيـرا نيستند مناسب فرآيند اين در استفاده جهت CSM الياف خواص افزايش جهت ،بوده برخوردار بيشتري استحكام از CFM سوزني الياف اما شوند مي سـمت بـه و كننـد مي عبور آنها از يافال كه منافذي .شوند مي استفاده نيز عرضي جهت در

و ودنشـ سـاييده اليـاف حركت اثر در تا بوده سراميكي غالبا ،شوند مي هدايت رزين حمام .نبينند اي صدمه هم الياف

E نـوع شيشـه اليـاف عمـدتا شـود مـي استفاده فرآيند اين در كه اي نتابيده الياف دسته از عمـدتا CFM اليـاف امـا ؛گيرنـد مي قرار قطعه طول در جهته تك صورت به كه باشند مي

.شود بهتر قطعه سطح كيفيت تا شود مي استفاده كم قطر با الياف از و باشند مي A نوع الياف افـزايش در و اسـت ضـروري UD الياف نگهداشتن هم دركنار براي CFM الياف از استفاده

.مؤثرند بسيار قطعه عرضي استحكام

www.AriaBook.ir

AriaBook


292

رزين به الياف سازي آغشته ناحيه -4-9-1-2 ايـن كـه اسـت اهميـت حـايز الياف آرايش جهت اندازه به رزين با الياف سازي آغشته

روش دو بـه رزيـن بـا الياف شدن آغشته عمل .شود مي انجام سازي آغشته قسمت در عمل نظر مورد اجزاء كليه همراه به رزين باز، حمام روش در .گيرد مي انجام تزريقي يا باز حمام

ظرف يك درون )غيره و كننده ممانعت ،UV جاذب مواد پركننده، دهنده، ابشت كاتاليزور،( مرحلـة در .شـوند مـي آغشـته رزيـن سيستم با ظرف داخل از عبور با الياف و شده ريخته هـاي پركننـده و رهاساز عامل نوري، هاي پايداركننده رنگدانه، مانند ،افزودنيها سازي، آغشته ايجـاد باعـث تواند مي امر اين .شوند ها كننده تقويت وارد نرزي همراه به بايست مي ،معدني

اضـافه تركيـب بـه كـه اي پركننده هر مثال عنوان به .شود سازي آغشته مرحلة در پيچيدگي نيـاز اسـت ممكن صورت اين در .شود داشته نگه )سوسپانسيون( معلق حالت در بايد شود بايد ها شتابدهنده يا و كند كار سازي تهآغش حمام درون كه باشد دائمي و آرام همزن يك به .باشند داشته را وقالب محيط دماي رزين، نوع با تطبيق امكان كه شوند اضافه نحوي به

گـاهي .كنـد مـي جـدا اليـاف از را اضـافي رزين كه شده تعبيه بخش اين در هايي ميله اليـاف سـازي شـته آغ تا كنند مي گرم را آن حمام رزين سيستم گرانروي كاهش براي اوقات ديگـر عبـارت بـه .دارد اهميت مكانيكي و فيزيكي خواص نظر از امر اين .شود انجام بهتر

انتخـاب از پـس نهـايي، محصـول باالي كيفيت به رسيدن براي ديگر كامپوزيت هر همانند و نباشـد هـوا حبـاب سيسـتم در كـه داشـت دقـت بايـد اليـاف، بـه رزين مناسب نسبت .باشد گرفته انجام قطعه در همگون تصور هب سازي آغشته

ـ رزيـن سيستم كه قالب، از قبل بسته ناحيه يك در الياف تزريقي روش در آن داخـل هب رزيـن كـه دارد وجـود رزيـن مخـزن يـك سيستم اين در .دنشو مي آغشته گردد مي تزريق دائـم اخـتالط جهـت به روش اين .شود مي هدايت سازي آغشته قسمت به پمپ يك توسط

در ايـن روش ارجحيـت آن اسـت كـه علـت .شـود مـي داده ترجيح تميزتر محيط و ينرزدهنده نيست و بنابراين شكل و جهـت هاي شكل برخالف روش حمام باز، نيازي به غلطك

www.AriaBook.ir

AriaBook


293

كه معموال مـورد اسـتفاده )multiaxial(هاي تقويت كننده چند جهته اولية الياف در سيستم روش در كـه اسـت محيطي زيست هاي محدوديت دوم لعام. شود گيرند، حفظ مي قرار مي .است ناچيز بسيار محيط در استايرن انتشار تزريق،

حـين در هـم و نصـب مراحـل در هـم باز، حمام تكنيك شد گفته كه مطالبي وجود با )through( گـذري و )dipping( وري غوطـه شـكل دو بـه و اسـت تـر ارزان بسيار كاركرد ،دو هـر كـه ميلـه دو يا يك زير از كننده تقويت مواد وري، غوطه روش در .شود مي استفاده بيشـتر هـاي ميلـه كـردن اضـافه با .كنند مي عبور دارند، مي نگه رزين سطح زير در را الياف بايـد اما .كرد كامل را سازي آغشته و داد عبور آنها روي و زير از ترتيب به را الياف توان مي

اليـاف بر وارد تنش كه كند زياد آنقدر را اصطكاك تواند مي اه ميله اين افزودن داشت توجه همـراه كـه اليافي .بدهند كرك يا شوند قطع اليافو در نتيجه شود، زيادتر استحكام حد از

خـارج اضـافي رزيـن تـا شده فشرده ها غلطك توسط دنكن مي حركت جلو سمت به رزين بيشـتري الياف مرحله هر در كه شدبا مي كننده جمع صفحة تعدادي شامل بخش اين .گردد يكدسـتة هـم بـا اليـاف تمامي قالب به ورود از قبل نهايت در و دنشو مي جمع هم كنار در

روينيـز اليـاف از خروجـي اضافي رزين .شوند مي قالب وارد داده، تشكيل را شده فشرده .گردد مي باز رزين حمام بهمجددا و شود مي جمع سيني يك

تعبيـه حمـام انتهـاي و ابتـدا صـفحة دو روي كه هايي ه حفر از ليافا ،گذري روش در مستعد كه هايي كننده تقويت براي گذري روش .شوند مي آغشته رزين با كرده عبور اند، شده

روش ايـن در همچنين .است مناسبي روش شوند مي آغشته كه وقتي بويژه هستند شكستن دو از تركيبـي توان مي حاالت برخي در .داردن وجود حمام درون هاي ميله دور الياف تجمع ).40-4 شكل( نمود استفاده را گذري و وري غوطه روش

عمـق و گيرند مي قرار متحرك پاية يك روي الياف دهندة عبور صفحات حالت اين در و حفره تعداد هر كه دهد مي اجازه سيستمي چنين .شود مي تنظيم آن توسط الياف فرورفتن بـه كـه اسـت آن سيستم اين مزيت ديگر .شود تعبيه باشد الزم الياف عبور براي كه سوراخ

www.AriaBook.ir

AriaBook


294

بـه نياز كه مواقعي در نهايت در و كرد رفع را الياف پيچش يا خوردگي گره توان مي راحتي عبور قالب درون از خشك الياف تا كشيد بيرون رزين داخل از را الياف است، توليد توقف

.شود تميز قالب داخلي سطح و ندك

.]14[ گذري و وري غوطه روش دو تركيب از استفاده با سازي آغشته - 40-4 شكل

يـك خودكـار روش در .شـود پـر خودكار يا دستي روش به است ممكن رزين حمام دارنـد مي نگه مشخصي حد در را رزين سطح ظرف، در رزين سطح گير اندازه يك و پمپ

.كنند مي كمك سازي آغشته به وسيله اين به و

اين در مونومر نشر ميزان .دهد مي نشان را رزين فشاري تزريق سيستم يك 41-4 شكل .باشد مي باز حمام سيستم از كمتر درصد 90 سيستم

بـه آغشـته فشـردة كامال الياف و شود مي خارج خشك الياف سمت از محبوس هواي نـوع به توجه با باشد مي bar30 تا 5 بين معموال كه تزريق فشار .شوند مي قالب وارد رزين، قالـب از خروجـي اضافي رزين مقدار كه شود مي تنظيم طوري كننده تقويت مقدار و رزين

درصـد بـا ضـخيم تقطعـا مـورد در هايي محدوديت روش اين با اگرچه .برسد حداقل به چنـد يا يك در بايد تزريق حاالت، اين در كه شده ديده تجربه به اما دارد، وجود باال الياف .گيرد انجام قالب به الياف ورود از قبل و مرحله

www.AriaBook.ir

AriaBook


295

.]14[ تزريقي سازي آغشته سيستم - 41-4 شكل

پـر مختلـف مواد زيادي مقدار با كه رزيني توسط هم آن و يافال متراكم بافت در نفوذ همـراه بـه تزريـق مجراهـاي تعـداد و محل طول، تزريق، مخزن هندسي شكل است، شده

.سازند مي گرانقيمت و حساس را روش اين كه هستند عواملي پمپ، تجهيزات

ـ بسـيار ،رزيـن معـرض در اليـاف قرار گرفتن زمان روش اين در همچنين از تـر اهكوت نكنـد، ايجـاد خوبي سازي آغشته كه شود تنظيم طوري سيستم اگر و است ديگر هاي روش

و كنتـرل مناسـب، حـي اطر وقتـي ديگـر سـوي از .شـود مـي توليد بد كيفيت با محصولي دسـت بـه مطلـوب مكـانيكي و فيزيكـي خـواص با محصولي شود، اعمال دقيقي نگهداري

.آيد مي

اقامت زمان رزين، گرانروي الياف، تنش شامل سازي آغشته رد مؤثر عوامل كلي طور به .باشند مي رزين با الياف تماس سطح و )سيستم سرعت تابع( رزين حمام در الياف

هاي مصنوعي، از جنس پارچه پارچه اليه يك معموال رزين با الياف شدن آغشته از پس surfacing)سـطحي مـواد آن بـه كـه گيـرد مـي قرار قطعه روي و زيرنظير كتان و نايلون،

material) ويل يا (Veil) برابـر در مقاومـت افـزايش هـا، پارچـه ايـن نقـش .شود گفته مي كيفيت و )الياف زياد سختي جهت به( شدن ساييده از قالب سطح محافظت قطعه، خورندگي .باشد مي قطعه خوب ظاهري

www.AriaBook.ir

AriaBook


296

دهي شكل پيش ناحيه -4-9-1-3 شـده دهـي شكل پيش ناحيه وارد شده آغشته فاليا رزين، به الياف شدن آغشته از پس

اليـاف دارد، cm 120-60 حـدود در طـولي كـه قسـمت اين در .دارد قرار قالب از قبل كه و اجـزاء .شـوند مـي جمـع يكديگر با و شده منظم رزين، به آغشته يا خشك كنندة تقويت مثال عنوان به .دداربستگي توليدي پروفيل نوع و الياف شكل به قسمت اين در آنها ترتيب .اسـت نيـاز قالـب به ورود از قبل دهي شكل پيش صفحة سه يا دو به گاه نتابيده الياف براي ،دنشـو مـي سـاخته باال مولكولي وزن با اتيلن پلي يا تفلون فوالد، جنس از كه صفحات اين

ـ گير مي را الياف همراه اضافي رزين كه بوده خاص نظم با منافذي داراي بـه ار اليـاف و دن .دهند مي شكل قالب ابعاد مشابه صورت

نمـدي صـورت بـه اليـاف اگـر مـثال شوند مي تر پيچيده كننده تقويت مواد كه هنگامي آخـرين .داشـت خواهـد بيشـتري مراحل دهي شكل پيش د،نباش شده خرد نمدي يا پيوستهاي در هتوزيـع و فشـردگي بهينـ ،قالـب به ورود از قبل بايد دهي شكل پيش صفحات بخش رزيـن كـه دنباشـ اي انـدازه به بايد كند، مي عبور آنها از الياف كه نقاطي و كنند ايجادالياف در و آسـيب باعـث كه كنند وارد الياف بر زيادي تنش آنكه بدون شود خارج كامال اضافي .شود الياف شكست نهايت

ايـن در .اسـت اهميـت حايز بسيار شده خرد نمدي الياف براي خصوص به تنش اين اينكـه يـا شـود اسـتفاده كننـده تقويت عنوان به اي رشته الياف از كافي اندازة به بايد حالت برطـرف را مشـكل مناسـب، مكـان در الحـاق و الياف ساير به زدن بخيه يا دوختن توسط مشـكلي دهـي شـكل پيش كه كرد عنوان را توخالي محصوالت توان مي مثال براي .ساخت سـنبه ايـن .هستند داخلي سطح دادن شكل براي )مندرل( سنبه يك افزودن نيازمند و دارند نيـز كـافي انـدازه به و شود داشته نگه ثابتي موقعيت در و بوده قالب راستاي در بايست مي بـراي .شـوند قالب وارد آن انتهاي از و بگيرند شكل خوبي به آن روي الياف كه باشد بلند از و قالـب بـه سمت يك از كه شود مي استفاده گهدارندهن چارچوب يك از عموما كار اين

www.AriaBook.ir

AriaBook


297

آن روي و دارد مـي نگـه قالـب امتـداد در را هبسـن و اسـت متصـل هبسـن بـه ديگر سمت ايـن عمومـا .اسـت شـده گرفتـه نظـر در مندرل روي الياف مناسب توزيع براي ييها مكان

سـنبه تغييـر يا و آن كردن تميز كه كنند مي تهيه سيستم از شدن جدا قابليت با را چارچوب .باشد ساده

شـامل طبيعـي طـور به گردد مي استفاده اي لوله محصوالت در كه اي كننده تقويت مواد نهايتا و خورند مي تا هم روي اندكي آن هاي لبه كه است )نوع هر از( اي شيشه نمد اليه يك اي رشـته اليـاف يكنواخت يافتن آرايش عدم دليل به پروفيل در ضعيف نقاط ايجاد از مانع نمـدي اليه هم نهايت در و شود مي اعمال نمد اين روي اي رشته الياف .شود مي سنبه روي

شدگي جمع و خوردگي چين از جلوگيري منظور به .پوشاند مي را سيستم كل روي ديگري كه دباش يكسان كامال اي رشته الياف با نمد الية دو مسير طول است الزم قالب درون الياف طول در داخلي نمد حالت اين در .شود مي حاصل الياف شدن باز سرعت برابري با امر اين

حالت از بيروني نمد كه حالي در كند مي عبور دهنده شكل صفحات سري يك بين از مسير .گردد مي قالب وارد و آيد مي در نظر مورد دايره شكل به كوتاه فاصلة يك در اوليه مسطح

صورت به را آنها مقطع سطح توان مي كه )multicell( بخشي چند هاي لپروفي درمورد بـراي نگهدارنـده چـارچوب بيشـتري تعـداد بـه گرفت، نظر در همجوار مستطيل تعدادي بسـتر بـا غالبـا را هـايي نگهدارنـده چنـين .اسـت نياز الياف دهي شكل صفحات و ها سمبه

آغشته مناطق تر آسان تميزكاري و تر مناسب تنظيم امكان كه سازند مي شدني جدا يا متحرك .باشد داشته وجود رزين به

توجـه مـورد دهي شكل بخش در كه است ديگر مهم قاعدة دو ،تقارن و ساختار توازن كـه است اين مطلوب پروفيل، بودن مستقيم و سطح همواري كنترل منظور به .گيرد مي قرار يـا كننـده تقويت هاي پارچه الية تعداد كه باشد طوري پروفيل ساختار طراحي ممكن حد تا

به يا و سنگين بافتة الياف از استفاده كه آنجا از .باشد مساوي ها قسمت همة در الياف تعداد بـه تـوان مـي باشد، داشته همراه به شوندگي خيس مشكالت است ممكن شده، دوخته هم

www.AriaBook.ir

AriaBook


298

دهي شكل مشكالت تشديد بموج خود اين كه نمود استفاده تر نازك الية چند از آنها جاي .شود مي

اليـاف معمـوال كـه اسـت آن دهنـده شـكل پيش قسمت اين از استفاده داليل ديگر از بـه آنهـا كـردن خـم و اليـاف شكل تغيير و باشند مي صاف سطح يك صورت به شده آغشته و اضـافي رزين گرفتن در همچنين قسمت اين .كاهد مي پخت يها تنش از نظر مورد شكل .كند مي كمك الياف حجمي كسر حداكثر به ابيدستي

پخت ناحيه -4-9-1-4 متغير cm 155-35 از قسمت اين طول شود مي انجام (die) قالب ناحيه در پخت عمل

رزين شدن اي شبكه عمل .دارد توليد سرعت و قطعه ابعاد رزين، سيستم به بستگي و است و رزيـن سيسـتم بـه گيبسـت قالـب دمـاي .شود مي انجام قسمت اين در پيوسته صورت به

.است متغير سانتيگراد درجه 170 تا 120 از معموال و داشته توليد سرعت

تشـكيل را پـايين و بـاال نيمـة دو كه شود مي ساخته قطعه چند يا دو از پالتروژن قالب انحراف حداكثر كه كنند مي ايجاد را موازي حفرة يك و شوند مي چفت يكديگر با ،دهند مي كه )AISIP20 مثل( آلياژي فوالد .است قالب طول سراسر در متر ميلي 05/0 يگريكد از آنها

صـافي براي كه( دستي پرداخت و كاري ماشين راحتي به دهند مي نشان RC 30 برابر سختي ايجـاد و اصـطكاك كـاهش منظـور بـه .شـود مي )است نياز مورد قالب حفرة در كه بااليي

)mm 04/0 حـدود ضخامت با( كرم آب را قالب ةحفر داخلي سطح بهتر، پوششي مقاومت فـوالد و كـرم اليـة بين مناسب چسبندگي وجود .كنند مي پرداخت الماسه تيغة با و كنند مي

صـورت بـه را پوشـش اين تواند مي رزين يا كننده تقويت مواد برخورد زيرا است ضروري .نمايد جدا كلي يا موضعي

سـازي سـخت عمليـات متعاقبـا كه باالست كرم رمقدا با فوالد از استفاده ديگر روش افـزايش بـراي مانـدني روش يك كار اين اگرچه .گيرد مي انجام آن روي عمقي يا سطحي

www.AriaBook.ir

AriaBook


299

يهـا تـنش معرض در است ممكن پالتروژن يها قالب ولي ،باشد مي قالب سايشي مقاومت برابـر در لـب قا كـه شـود مـي سبب اين و گيرند قرار اي دوره و شديد حرارتي و مكانيكي سـطح نـازك نـواحي در پديـده اين كه احتماال بردارد ترك شده، شكننده ،تراش ابزارهاي

.است بيشتر مقطع

فرآينـد هزينـة بـر مؤثر مهم عوامل از جالدهي هاي هزينه و قالب عمر كه است واضح نيـاز لپروفي متر 50,000 تا 30,000 توليد از بعد است ممكن پالتروژن يها قالب .باشند مي در كـه پروفيلهـايي توليد يها قالب عموما .باشند داشته دوباره دهي روكش يا و جالدهي به توليـد يهـا قالب به نسبت تري طوالني عمر است، شده استفاده جهته تك الياف از فقط آن

.دارند نمدي روكشهاي داراي پروفيلهاي

مختصـر صـورت به قالب نقطة دو در رزيني پوشش يا قالب به رزين چسبيدن مشكل رزين كه قالب طول سوم يك حدود در ديگري و قالب ورودي نقطة در يكي .كند مي بروز قالب يك طراحي با كه است شده مشاهده تجربي طور به نتيجه در .كند مي پخت به شروع .كرد برابر دو خروج و ورود نقطة تغيير با را قالب عمر توان مي )طول در( متقارن

البق طراحي

ايـن در .شد داده مختصري شرح آن مورد در هم قبال كه است اي دوكفه عموما ها قالب كفـة دو بين درز شود، دقت هم روي ها كفه دقيق شدن چفت به هم اگر حتي ها قالب گونه .كند مي ايجاد مشاهده قابل طولي زايدة يك شده توليد قطعة سطح روي قالب،

وجـود ، اشكالي اساسي بـه نمود اصالح را ها زائده اين واننت قالب، طراحي تغيير با اگر عمليـات تحـت بايـد كه لوله يا ميله مثل پروفيلهايي مورد در تنها مشكل اينفقط آيد نمي

يك يها قالب از استفاده .كند مي ايجاد زيادي مزاحمت گيرند، قرار پالتروژن از بعد ديگري شـده، انجـام آن روي دهـي پوشش و زني سنگ و شود مي ساخته كاري دريل با كه اي كفه كمتر مثال( است پايين حفره قطر كه مواردي در ولي كند رفع را قالب درز مشكل توانند مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


300

اسـتفاده اپوكسـي رزيـن از وقتـي مثال .كند مي ايجاد ساختاري نظر از مشكالتي )mm 6 از بـاز بـه نيـاز مسير، در رزين شدن پخت و افتادن گير علت به كه افتد مي اتفاق بسيار شود، .است مشكل بسيار كار اين تكه يك يها قالب در كه است قالب كردن

بايـد شـدن بـاز و تميزكـاري بـار هـر از پس تكه چند قالب يك مختلف يها قسمت .دارد وجـود كـار ايـن بـراي روش سـه .شوندجفت همديگر روي بر دقيق طور به بتوانند موقعيـت و گيرنـد مـي قرار قالب كفة دو بين كه است هايي نپي از استفاده روش ترين ساده بـاال، كششـي مقاومت با هايي پيچ توسط سپس و دارند مي نگه ثابت هم به نسبت را ها كفه

هـم تـر متـداول كـه روش دومـين .شوند مي حركت بي و محكم هم به نسبت قالب اجزاي شـوند مي نصب ها كفه از يكي روي كه است راهنما صورت به هايي زائده از استفاده هست

و بـاز راهنماهـا، ايـن از اسـتفاده با .شود مي كاري ماشين آنها جاي ،ديگر هاي كفه روي و دقيـق، انطبـاق منظـور بـه سـوم روش در .شود مي ميسر سادگي به قالب مكرر كردن بسته

.گردند منطبق كامال هم بر كه شوند مي كاري ماشين طوري مجاور سطوح

فرآينـد بـه عوامـل ايـن از تعـدادي .دارد بسـتگي عامـل چند به مناسب لبقا طراحي پـالتروژن خـط يك از قسمتي عنوان به قالب نهايي استفاده به بقيه و مربوطند قالب ساخت

تيـز قالـب هـاي گوشه هيچگاه كه دارد وجود ابزار ساخت در مهم قانون يك .گردند مي باز صـورت بـه ديگـر و دارنـد را شـده پخـت رزيـن با پرشدن آمادگي ها لبه اين چون نباشد

حـداقل هـا براي لبه امكان درصورت .شوند مين پاك الياف تودة سايشي عملكرد با خودكار هـاي گوشـه و قالـب يهـا قسـمت جدايي خط هرگز و شود گرفته نظر در mm 5/0 شعاع

كـه است شده داده نشان شكل U كانال يك 42-4 شكل در .نباشند منطبق هم بر مدورشده .ديد آن در توان مي را راهنما جاي و راهنما قرارگيري محل و ها گوشه شدگي پخ

عالوه بر موارد فوق، نياز است كه محاسبه ابعاد با در نظر گرفتن جمع شـدگي در اثـر م ديگر ميزان اين جمع شدگي از يك سيستم رزين به سيست . انجام شود ) shrinkage (پخت

بستگيكننده چه از نظر نوع، جزء حجمي و حتي آرايش يافتگي متفاوت است و به تقويت

www.AriaBook.ir

AriaBook


301

دهـد ولـي ها جمع شدگي بيشتري نشان مي استر غير اشباع نسبت به اپوكسي مثال پلي . دارد .تواند اين مشكل را كم كند مي)low profile additive(كاهندة جمع شدگي افزودن مواد

.]U ]14 كانال قالب يك - 42-4 شكل

2% حدود اشباع، غير استر پلي رزين و اي رشته جهتة تك الياف جنس از ميله يك براي داراي قطعـه بـراي ابعـادي نوسـان مقـدار اين اگر و شود مي مشاهده قطر در شدگي جمع

.گرفت نظر در قالب ادابع طراحي در را آن بايد باشد، اهميت

تـأثيرات داراي شـود، همـراه ها پروفيل خصوصيات بعضي با رزين شدگي جمع وقتي تهيـه 42-4 شـكل قالـب بـا كـه پروفيلـي در مثـال عنوان به .شود مي نيز ديگري نامطلوب

هـا لبه اين اينكه رمگ دارند انحراف داخل سمت به قالب از خروجي پروفيل دولبة ،شود مي از پـس درسـت اينكـه يـا شـود منحـرف خارج سمت به درجه 2 تا 1 حدود در قالب در

.كنند فيكس درجه نود زاوية با را برگشته شكل U هاي لبه قالب از خروج

قالـب يـك از قطعـه چند همزمان توليد دارد، وجود ها قالب درمورد كه ديگري لةأمس از يا شود استفاده مأتو قالب چند از حالت اين در است هترب آيا كه است اين موضوع .است ولـي اسـت تر گران بسيار اي حفره تك يها قالب از استفاده اگرچه .اي حفره چند قالب يك يهـا قالـب بـا و شده خارج چرخه از تواند مي سرعت به شود متوقف ها قالب از يكي اگر

www.AriaBook.ir

AriaBook


302

صـبر بايد مشكل رفع زمان تا اي حفره چند قالب يك در كه حالي در .داد ادامه را كار ديگر .كرد

آن نگهدارندة يها قسمت و قالب نصب

وارد سـاده، بسـيار يهـا قالـب حتـي ،هـا قالـب بر را زيادي نيروي پالتروژن ماشينهاي كـرده تجـاوز هـم تـن 12 از نيرو اين ميزان امروزه .گويند كشش نيروي آن به كه كنند مي

بسيار سيستم يك به بنابراين شود مي منتقل نگهدارنده پاية به بقال طريق از نيرو اين .است بريـده قالب، در قطعه كردن گير اثر بر اتصال پيچهاي كه نيست عجيب .است نياز قدرتمند .شوند

تغييـر امكـان كه سازند مي صورتي به غالبا ،شود مي نصب آن روي قالب كه را تيرهايي و عمودي نيروي حداقل اينكه براي افقي، صورت به بقال كردن ميزان حتي و قالب ارتفاع

.باشد داشته وجود شود، وارد قالب داخلي بدنة بر اصطكاكي

قالب هاي كن گرم

هاي روغن الكتريكي، هاي كن گرم :شود مي استفاده دهي حرارت روش سه از صنعت درــي ــار و حرارت ــارف .داغ آب بخ ــرين متع ــتفاده روش ت ــفحات روش از اس ــيالكتري ص ك هـردو يـا يـك روي بر توانند مي و دنشو مي كنترل ترموستات توسط كه است دهي حرارت

يكنواخت صورت به را زيادي حجم توان مي وسيله اين به .شوند نصب پالتروژن قالب كفة و دهـي حـرارت نواحي طول توان مي ،دهي حرارت هاي صفحه اين طول تعيين با .كرد گرم

دارد، وجـود قالـب زيـاد كـردن بسته و باز به نياز كه مواقعي رد .كرد تنظيم را سازي خنك را بـاال كفـة بتـوان كـه كرد استفاده پايين كفة زير در دهي حرارت صفحة يك از است بهتر .كرد تعبيه تحركم را دهي حرارت باالي صفحة اينكه يا ؛نمود جدا دردسر بدون

اسـت نياز مورد كه دمايي تا غنرو يا بخار توسط توان مي را دهي حرارت صفحات اين الزم كـه مـواقعي در و نيسـتند الكتريكي گرمايش سيستم راحتي به ها سيستم اين .كرد گرم

www.AriaBook.ir

AriaBook


303

.دارد وجود كنترل متداول غير يها سيستم به نياز شود حفظ مشخص حد يك در دما است اطـراف رد كه هم به متصل هاي گذرگاه درون از مستقيم صورت به توانند مي روغن و بخار

اي صـفحه حـرارت انتقال روش از روش اين .كنند عبور اند، شده تعبيه قالب حفره سرتاسر بسـيار كننـد كار پايين دماي در بايد كه قالب انتهايي هاي كننده خنك مورد در خصوص به

اعمـالي، حـرارت بـاالي حجم بر عالوه بخار و روغن از استفاده كلي طور به .است كاراتر يهـا قسـمت انـدازة و دارد بـاالتري دهـي حـرارت سرعت كه هست نيز مزيت اين داراي

و داغ روغـن و بخـار توليـد مثل جانبي واحدهاي به نياز ولي كند مي كمتر را دهي حرارت .شود مي توليد پايين حجم در سيستم اين از استفاده از مانع روغن، كردن صاف عمليات

اعمـال قالـب وجه چهار هر روي دمايي كنترل الزم است خاص هاي پروفيل برخي در باال در كه سيستمي به جانبي گرماده مجموعة دو كردن اضافه با توان مي را كار اين كه شود

پوشـش يـك درون را قالـب سيستم كل كه است متداول غالبا .كرد فراهم شد داده توضيح در كـه اسـت فشنگي ايه المنت از استفاده تر، مهندسي روش .دهند قرار ها گرماده از كامل

.گيرند مي قرار قالب، درون سوراخهاي

مختلف حرارتي ناحية دو براي دما كنترل مجزاي سيستم دو حداقل دما كنترل مورد در در .كنـد مـي تنظيم را قالب ناحية يك )K يا J( ترموكوپل يك با كننده كنترل هر .است الزم

.دارد وجود بيشتري كنترل اعمال و رتيحرا بندي ناحيه به نياز نامتقارن هاي پروفيل

پـالتروژن فرآيند سازي بهينه در قالب اجزاي تمام در آن توزيع و حرارت جريان كنترل از قالـب دمـاي كننـدة كنتـرل و قالب موقعيت گرماده، صحيح انتخاب .دارد حياتي اهميت اسـاس بـر قالب داخل دماي روش اين در .است ممكن )FEM( محدود المان آناليز طريق

از همرفتـي و رسـانايي طريق از رفته دست از حرارت و گرماده توسط شده اعمال حرارت حركـت، حـال در پروفيـل در پخـت گرمـازاي واكـنش از ناشـي حـرارت عالوه به قالب .شود مي سازي شبيه

www.AriaBook.ir

AriaBook


304

كردن خنك و دهي حرارتي يها سيستم ديگر انواع

و رزين كن گرم پيش عنوان به چه روويو،مايك و راديويي امواج هاي گرمكن نوع دو هر ايـن دوي هر اگرچه .دارند كاربرد پالتروژن فرآيند در قالب، در پخت منظور به چه و الياف محفظـة درون تواننـد نمـي معمولي ترموكوپلهاي چون ولي هستند فوايدي داراي ها سيستم .هستند تر پيچيده ها سيستم اين دماي كنترل و حسگر گيرند، قرار دهي حرارت

.شـود مـي انجـام مانند، حلقه صفحة يك توسط رزين، به آغشته الياف كردن گرم پيش دهـد، مـي كـاهش را رزيـن گرانروي است؛ مزيت چند داراي )oC60 حدود در( دما تنظيم ايـن كه كند مي آسان را الياف بين رزين يافتن جريان و سازد مي آسان را الياف شدن خيس ابتداي در اضافي رزين شدن خارج همچنين .شود مي كلي كشش وينيرباعث كاهش خود بـه پخـت سـرعت افزايش كردن، گرم پيش مزيت ينتر مهم .گيرد مي صورت تر سريع قالب افـزايش نهايـت در و اكتيواسيون دماي تا رزين كردن گرم براي نياز مورد كمتر انرژي دليل

.است محصول توليد سرعت

در .كـرد گـرم پيش را رزين به آغشته اليافتوان مي )RF( راديويي امواج از استفاده با مـواد بـراي .دنشو عبور داده مي گردان الكترودهاي داراي محفظة يك از الياف ،سيستم اين

يا كانال شكل به پروفيلهايي در ولي است ساده بسيار الكترودها چرخش ها ميله مثل متقارن بـراي راديـويي امـواج از وقتـي .شـود مي تر پيچيده رودهاالكت از استفاده و طراحي ناوداني گـردان محفظة يك درون خود كه كند مي عبور قالبي درون از الياف ،شود مي استفاده پخت كـه شود ساخته موادي از بايد قالب حالت، اين در .دارد قرار نظر مورد الكترودهاي حاوي

.باشند شفاف امواج مقابل در

اگـر حتـي شـد، جامـد و پخت قالب درونرزين و گرفت شكل پروفيل اينكه از پس ،اسـت پذير انعطاف حدودي تا است گرم محصول كه زماني تا باشد شده انجام پخت، 90% سـاخته سـرد آلـومينيمي بالكهـاي از غالبـا كـه )sizer( اندازه كنندة اصالح يك از عبور با

www.AriaBook.ir

AriaBook


305

.شوند مي مطمئن پروفيل هاي زاويه بودن درست از ،اند شده

كشش ناحيه -4-9-1-5 از بايـد شـده داده شـكل كامپوزيتي پروفيل ،پالتروژن فرآيند در كه است روشن اكنون

كـه شـود اعمـال نحوي به كششي نيروي بايد منظور بدين .شود كشيده بيرون قالب درون انـواع اينكـه از قبـل اينجـا در .كنـد ايجـاد ثابـت سـرعت با را دائم و پيوسته حركت يك

مقاومـت روي بـر كـه را عـواملي است الزم شود، عنوان استفاده مورد شيكش يها سيستم :گردد بيان مؤثرند كشش نيروي مقدار بر نتيجه در و كششي

قبل دهي شكل پيش نواحي و رزين حمام قفسه، در الياف كردن دسته هاي مقاومت • )Collimation force( داي از ورودي قسمت در نهايي حالت به باز حالت از الياف شدن فشرده براي الزم نيروي •

)Compaction force( قالب وجود خاطر به حرارتي انبساط اثر در ديواره به مواد شدن فشرده از حاصل نيروي •

(Expansion force) پخت گرمازاي پيك به رزين چسبندگي نيروي كه جايي در قالب، داخلي سطح در جدايش نيروي •

Debonding) شود مي الياف و شده كهبش رزين چسبندگي نيروي مغلوب قالب،

force). شدگي جمع از پس شده پخت جامد پروفيل رانش نيروي •

هاي پركننده و الياف مقدار به قالب، در آنها اعمال مكاني موقعيت و نيروها نسبي مقدار رفتار رزين، پخت سرعت رزين، گرانروي الياف، نوع و ساختار عالوة به رفته كار به معدني بسـتگي قالب ورودي هندسي شكل و قالب سطح شرايط رزين، )Shrinkage( شدگي جمع و كشـش نيـروي ميـزان بينـي پـيش بـراي خاصي روش هيچ رسد مي نظر به بنابراين .دارد

كـه دارنـد وجـود اي شـده شـناخته پارامترهـاي وجود اين با .ندارد وجود كششي مقاومت

www.AriaBook.ir

AriaBook


306

يـك و گرفـت نظـر در ثابـت مشـخص، پوزيتيكام هاي پروفيل برخي براي را آنها توان مي .آورد دست به فرآيند از روشن وضعيت

:گيـرد مـي قـرار اسـتفاده مـورد فرآينـد ايـن در كشـش سيسـتم نـوع دو كلي طور به بـه دسـت هاي كشنده و )هستند اي نقاله تسمه حركت داراي كه( كاترپيالر نوع هاي كشنده .دست

(Cleats) اي لقمـه و )Belt( اي تسمه گونة دو توان مي متداول كاترپيالر يها دستگاه در در كـه هسـتند هايي كشنده شبيه ها كشنده اين ).44-4 شكل و 43-4 شكل ( كرد مشاهده را

.دنرو مي كار به پالستيك صنعت

.]14[ اي سيستم كشش كاترپيالر نقاله- 43-4 شكل

.]14[ اي سيستم كشش كاترپيالر لقمه- 44-4 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


307

سـوار گردان چرخ دو روي بر كدام هر كه هستند تسمه دو شامل كاترپيالر هاي كشنده مسـتقيم جريـان موتور يك نيروي از استفاده با خودشان بين را نظر مورد پروفيل و اند شده شـرايط حـداقل بايد و گيرد مي قرار گردان هاي چرخ روي بر تسمه داخلي سطح .كشند مي از غالبـا اسـت، پروفيـل بـا تمـاس دررا كـه خـارجي سـطح .باشـد داشـته را خوردن ليز

توانـد مي سمتق اين .سازند مي Shore A 95-90 حدود سختي با يورتاني پلي االستومرهاي .باشد شده قالبگيري آن روي پروفيل سطح شكل يا باشد صاف

به نياز كه اي ساده هاي پروفيل براي و هستند محدوديت داراي ها كشنده نوع اين عموما اين در .ندشو مي استفاده ،كم قطر با هاي لوله و ساده هاي ميله مثل دارند كمتر كشش نيروي دادن شـكل ،پيچيـده قطعات در كه شود داده شكل پروفيل شكل به تسمه سطح بايد موارد سـازند مـي رفتن پايين و باال قابل را گردان هاي تسمه از يكي .است مشكل بسيار طول اين .كرد تنظيم نيز را فشار نيروي مقدار و كرد ميزان را آن پروفيل انواع براي بتوان كه

اي از زنجير در باال و پـايين اسـت موعههاي كاترپيالري، داراي مج نوع ديگر از كشنده وظيفـة . چرخنـد شوند و به صورت پهلو به پهلـو مـي دار ثابت مي هاي دندانه كه روي چرخ

هـاي يـك سـري لقمـه وسـيلة بـه دار، در اينجا هاي تسمه يورتاني موجود در نمونه الية پلي ير روي يك جفت چرخ هر زنج. شود باشند، انجام مي الستيكي كه نقاط تماس با پروفيل مي

آيد و ديگري وظيفـة گيرد كه يكي از آنها توسط موتور به چرخش در مي دار قرار مي دندانهارتبـاط تـوان ميدار هرزگرد، هاي دندانه با چرخ . حفظ كشش زنجير در حد مناسب را دارد

.ها را با پروفيل حفظ كرد هميشگي لقمه

اينكـه مگـر شـود داده شـكل نظـر مـورد پروفيل شكل به بايست مي اينجا در لقمه هر و داشـتن نگه به قادرهم صاف لقمة يك كه باشد كوچك ابعاددر يا و ساده آنقدر پروفيل تغييـر تيـ قابل با توان مي را پايين و باال گردان مجموعة .باشد نظر مورد كشش كردن فراهم سـيلندرهاي .كـرد طراحـي -پروفيـل و هـا لقمـه بـين مناسـب ارتبـاط ايجاد براي- ارتفاع

در پروفيـل افتـادن گيـر نيـروي افـزايش و بهبـود جهتتوان مي نيز را بادي يا هيدروليك

www.AriaBook.ir

AriaBook


308

نيـروي هم اينجا در .داد قرار استفاده مورد )است يورتاني پلي عموما كه( الستيكي هاي لقمه .شود مي فراهم دنده جعبه و مستقيم جريان موتور يك توسط چرخش

بـا كشـنده كـه اي فاصـله در كـه است اين كاترپيالر كشنده نوع دو هر معايب از يكي بـا حتـي و شـود نمـي پيوسـته حمايـت طور به كشنده يها قسمت از است، درگير پروفيل

بـه تمـاس نقـاط فقط فاصله، اين در هم هرزگرد يها چرخ يا دار دندانه هاي چرخ قراردادن اسـت، شـده داده نشان 44-4 كلش در كه تر مناسب روش .شود مي بيشتر ناپيوسته صورت نگه پروفيل با اتصال در را كشنده تري، پيوسته صورت به كه است فلزي هاي ريل از استفاده

.دارد مي

كـه است اين كند، مي نظر جلب دار لقمه كشندة مورد در بخصوص كه مهم عيب ديگر يـك توليـد يـا يخراب اثر در تعويض هنگام به خصوصا كه است لقمه زيادي تعداد به نياز

عملـي كـه دارد پروسـه كامل توقف به نياز تعويض اين .كند مي پيدا اهميت جديد پروفيلكـه بعـدا بـه طـور دسـت بـه دست هاي كشنده .است بر هزينه بسيار نتيجه در و گير وقت

براي گيره جفت يك به فقطدر هر كشنده و دنندار را مشكل اين ،مشروح بيان خواهد شد اول نـوع از بيشـتر سيسـتم ايـن در قطعه گرفتن نيروي همچنين .دارندنياز يلپروف كشيدن .كند مي ايجاد را مشكالتي پيچيده شكل با و نازك قطعات براي لذا است

بـارز مزايـاي دارد وجود دست به دست هاي كشنده كار در كه بيشتر پيچيدگي عليرغم همچنان .كند مي توجيه را آنها ستفادةا پيچيده، و قطور هاي پروفيل درتوليد خصوص به آنها عمـل دسـت بـه دسـت صـورت به كشنده قسمت دو ،شود مي مشاهده 45-4 شكل در كه

سـرعت از تـر سريع كشنده دو از يك هر برگشت سرعت چون و دهند مي انجام را كشيدن يكـي كه اي لحظه در صوصخ به كشيدن و شدن درگير براي بندي زمان آنهاست، پيشروي

و مكـانيكي نيرومحركـه نـوع دو .دارد اهميتبسيار كند، شروع را كشش خواهد مي آنها از سيستم دو اين 13-4 جدول در و است متداول دست به دست هاي كشنده براي هيدروليكي

.اند شدهمقايسه باهم

www.AriaBook.ir

AriaBook


309

دست به دست كشش سيستم - 45-4 شكل

.]14[ هاي هيدروليك و مكانيكي مقايسة كشنده- 13-4 جدول مكانيكي هيدروليك اند اگرچه قيمت يك سيستم هر دو روش مشابه قيمت

مشابه تر از سيستم مكانيكي با كارآيي هيدروليك گران است

تعداد اجزاي تشكيل دهنده

فقط دو سليندر هيدروليك براي حركت هر كشنده- كم الزم است

بسيار زياد

ها و فيلتر و شيرهاي بندي نياز به توجه به آب- كم نگهداري كنترل است

مشكل به دليل تعددبلبرينگ، چرخ دنده

ها و كالچشود و زياد مي دستگاه نشت روغنفرسودگيدر زمان تميزكاري

كند يك سري مشكالت ايمني نيز ايجاد مي مناسب

بسيار ساده تر اندكي پيچيده كنترل سرعت اندك بيشتراز نوع مكانيكي به خاطر صداي پمپ آلودگي صوتيمناسب و در حدود رسد هم مي Kw 16عموما دو برابر است ولي تا حدود توان مصرفي

Kw 5,5

www.AriaBook.ir

AriaBook


310

از اسـتفاده .دارد وجـود كشـش يهـا سيسـتم نـوع ايـن ايبـر مكانيكي روش چندين و پـيچ يـا و )rack and pinion( دار دندانه ميلة چرخنده سيستم دوتايي، و تكي زنجيرهاي

همـراه مستقيم جريان موتور يك به اتصال با همگي كه اند جمله اين از )ball screw( گوي .گيرند مي قرار استفاده مورد ، شود غيريمت يها سرعتباعث ايجاد تواند مي كه دنده جعبه با مجـزا سـيلندر يـك توسط كشنده هر ،شود مي استفاده هيدروليك سيستم از كه مواردي در

گـوي و پـيچ سيسـتم از اسـتفاده آنهـا تـرين متداول ،ها روش تمام ميان از .شود مي هدايت .است )Recirculating ball screw( اي چرخه

كشـيده زنجيـر همـراه بـه كشنده دو از يك هر پيوسته، جيرهايزن از استفاده هنگام به قطـع زنجيـر با كشنده ارتباط حركت، اين انتهاي در .كشند مي خود با را پروفيل و شوند مي

.گردد رميب اولية نقطة به هيدروليكي يا بادي سيلندرهاي مثل جانبي عامل يك توسط شده،

يـك بـه كشـنده هـر در آن كه مكانيكي كامال سيستم يك با توان مي را سيستمي چنين هـا فـك جـدايش سيستم با هايي كالچ توسط كه برگشتي و رفت چرخش قابليت با زنجير

.كرد جايگزين شده، هماهنگ

دست به دست هاي كشنده در )Gripping( زني چنگ سيستم

و شـكل بـه توجـه بـدون دارد، وجود پالتروژن هاي ماشين در كه مهمي موارد از يكي پروفيـل كشـندة هـاي گيره قسمت در كه است موادي و روش نيرومحركه، سيستم طراحي ،شـود مـي كشيده پروفيل چند كه وقتي خصوص به مسأله اين .گيرند مي قرار استفاده مورد باشد، داشته گيره در پروفيل خوردن ليز تواند مي كه مشكلي حداقل زيرا .است مطرح بيشتر

.شود مي ايجاد برش قسمت توسط كه است طولهايي تفاوت مثال توليد نبودن يكنواخت

كـامال طـور بـه نيـاز، مـورد انداختن گير نيروي كه دهد مي نشان شده انجام تحقيقات بـه .دارد ارتباط كرد، اعمال پروفيل بر كشنده توسط توان مي كه نيرويي حداكثر با مشخصاين ي معن به باشند μ=0.4 اصطكاك يبضر داراي كه گيره در موادي از استفاده مثال عنوان

www.AriaBook.ir

AriaBook


311

اسـتفاده مورد مادة انتخاب بنابراين .باشد كشش نيروي برابر 5/2 بايد گيره نيروي كه ستا 95 تـا ShoreA 90 معـادل سختي با يورتاني مواد و است بسزايي اهميت داراي ها گيره در

پروفيل، شكل به كه يجنگل چوب هاي تكه همچنين .اند داده مشكل اين به را پاسخ بهترين .دارنـد زيـادي اسـتفادة كمتـر، اصـطكاك ضـريب وجـود بـا نيـز شـوند مـي كـاري ماشين

توصيه مورد اين براي اند، كرده پيدا زيادي سختي باال دودة ميزان واسطة به كه هايي الستيك يدبا نظر مورد هاي الستيك .شوند مي پروفيل روي بر سياهي اثر ايجاد باعث زيرا شوند مين

.باشند داشته طوالني هاي زمان در سانتيگراد درجه 100 حدود در كاركردي دماي

از متـري ميلـي شـش حـدودا اليـة يـك دسـت، به دست كشندة هاي ماشين اغلب در كار به كشنده قسمت عنوان به و است شده چسبانده فلزي صفحات روي يورتاني الستيك

گيـرة سـمت دو هر روي نصب امكان كه شود مفراه اي گونه به بايد مجموعه اين .رود مي بـه كاري ماشين با توان مي هم را يورتاني الية سطح .باشد داشته را كشنده فك پايين و باال

نظـر مورد پروفيل شكل به را قطعه قالبگيري توليد هنگام در اينكه يا آورد در پروفيل شكل قـرار پـايين و بـاال فك در كه اي طعهق شكل در تفاوتي باشد، متقارن پروفيل اگر .داد انجام قطعـه يـك كفـه يـك هـر بـراي بايسـت مي صورت اين غير در ولي ندارد وجود گيرد مي

.شود قالبگيري

دهي شكل و هدايت قسمت از عبور از پس خشك كنندة تقويت مواد فرآيند، ابتداي در كـه وقتـي .كنـد مـي كار به شروع و شود مي انداخته گيره كشندة دومين در قالب از عبور و

.شـوند مي گرفته اول كشندة توسط الياف رسيد، خود پيشروي دامنة نقطة آخرين به كشنده اولـين بـه شـده پخت پروفيل وقتي و شود مي آغاز الياف سازي آغشته مناسب زمان يك در

.كند مي پيدا ادامه عادي صورت بهسپس كار و شود مي گرفته آن گيرة توسط رسيد، كشنده

برش تقسم -4-9-1-6 هاي تيغه با دوار هاي اره از معموال و است پالتروژن فرآيند قسمت آخرين برش قسمت

www.AriaBook.ir

AriaBook


312

اسـت تـذكر به الزم .شود مي خنك آب وسيله هب برش هنگام كه شود مي استفاده الماسه لبه .باشد داشته نيز حركت توليد سرعت با متناسب ،برش عمل ضمن بايد اره كه

الياف جمي كسر محاسبه -4-9-2 .دارد وجود پالتروژن فرآيند براي الزم الياف محاسبة براي مختلفي هاي روش

.كرد استفاده زير تجربي رابطه از توان مي منظور اين براي :اول روشVf = A + B P1/2

مـورد چگـالي بـه يابي جهت دست الياف كردن متراكمبراي الزم فشار P رابطه، اين در كه .اسـت فشـار حسـب بـر الياف حجمي كسر تغييرات خط شيب B و مبدأ از عرض A نظر، خطـي و مسـتقيم رابطه آنها كردن متراكم جهت الزم فشار جذر با الياف حجمي كسر يعني نشـان تجربـه .شـود مي انتخاب 14-4 جدول از و است الياف نوع تابع B و A مقادير .دارد فشـار كننـد حركت بخش رضايت صورت به پالتروژن دفرآين در الياف آنكه براي است داده تشـخيص مناسـبي مقدار g/cm21600 متوسط و باشد خاصي محدوده در بايستي (P) فوق كـه يافت دست بهينه فشار اين به توان مي صورتي در الياف نوع به باتوجه .است شده داده در و محاسـبه ،فشـار ايـن به توجه با آن، بهينه مقدار .باشد بهينه مقدار الياف حجمي كسر

.است شده آورده 14-4 جدول

.مختلف الياف بهينه حجمي كسر و B و A مقادير - 14-4 جدول بهينه A B Vf الياف نوع

)g/cm21600 = Ρ يعني( 2/8 49/0 8/27 (CFM)ستهپيو الياف با E نوع شيشه نمدي پارچه 9/20 61/0 3/45 (WR) شيشه الياف پارچه 32 75/0 62 (UD) شيشه هجهت تك الياف 8/65 8/0 8/33 كربن هجهت تك الياف

www.AriaBook.ir

AriaBook


313

كـه Tex2400 جهتـه تك شيشه الياف با mm6 قطر به گردي ميل است نظر در -1مثال را نيـاز مـورد اليـاف دادتعـ شـود توليـد پالتروژن روش به است Kg/m32560 آنها چگالي نماييد؟ محاسبه بهينه شرايط جهت

:نوشت توان مي است شكل اي دايره قطعه مقطع سطح آنكه به باتوجه

NT = AdVf ⇒ N = πD2dVf / 4T

سـطح A ،(Tex) اليـاف طـولي چگالي T نياز، مورد الياف تعداد N رابطه اين در كه .باشد مي قطعه قطر D و يافال كسرحجمي Vf الياف، چگالي d قطعه، مقطع

g/cm21600 بايـد قالـب در فشـار اينصورت در باشد بهينه فرآيند شرايط بخواهيم اگر .شـد خواهد %62 ،الياف حجمي كسر و الياف نوع به باتوجه نتيجه در و شود گرفته درنظر :بنابراين

19 ≅ 7/18 = )2400 × 4( / )62/0 × 2560 × 36 × 14/3( = N - -- --- ------ -- --- ---

و mm200 طـول بـه مسـتطيل مكعـب مقطـع سـطح با اي قطعه است درنظر -2 مثال و g/m2650 سـطح واحـد وزن بـا CFM شيشـه الياف دواليه از استفاده با mm3 ضخامت

حجمـي كسـر و Kg/m32550 الياف هردونوع چگالي كه Tex4200 جهته تك شيشه الياف نيـاز مـورد (Roving) هجهتـ تـك اليـاف تعـداد چه .شود توليد ،است %70 جهته تك الياف ).عدد 124 جواب( ؟باشد مي

CFM Roving CFM

mm200

mm3

www.AriaBook.ir

AriaBook


314

:راهنمايي

Vf × (Kg/m3) الياف چگالي × (m) اليـه ضـخامت = (Kg/m2) واحـد در اليـاف وزن سطح

Vf شود قرارداده رابطه اين در درصدي غير صورت به بايد.

:دوم روش

راي ايـن ب .شود مي محاسبه الزم هاي شتهر تعداد معين، الياف درصد براي روش اين در .شود مي محاسبه زير رابطة از پركننده و رزين مخلوط چگالي ابتدا ،منظور

)1](/)1(/[1

mrfffm HWW +ρ−+ρ=ρ

آن در كه

ρm حسب بر( پركننده و رزين مخلوط چگالي g/cm3(،

ρf پركننده چگالي ،

Wf 1 و پركننده وزني درصد- Wf رزين، وزني درصد

ρr و رزين گاليچ Hm باشند مي الياف و رزين مخلوط در حباب درصد.

حبـاب درصـد بارا پركننده و رزين مخلوط توان مي نباشد، مشخص حباب درصد اگر رابطـة از و حجـم و وزن گيـري انـدازه بـا را آن چگـالي و نمود پخت عادي،

m

mm V

W=ρ

.است آن حجم Vf و مخلوط وزن Wf كه ؛آورد دست به

:شود مي محاسبه زير رابطة از )مصرفي الياف كل وزن( اي رشته الياف كلي تكس

)1/(1100

−ρρ+ρ

=fmf

mftot W

AWT

www.AriaBook.ir

AriaBook


315

و cm2 حسـب بـر قالب سطح A و gr/m حسب بر الياف كلي تكس Ttot رابطه ناي در .اسـت m به cm تبديل منظور به فرمول در 100 عدد .باشد مي gr/cm3 حسب بر ها چگالي :آورد دست به رشته يك تكس بر كلي تكس تقسيم از توان مي را ها رشته تعداد

f

tot

TT

N =

:اند تبديل قابل يكديگر به الياف حجمي و وزني درصد كه داشت توجه بايد

)1](/)1(/[/

cmfff

fff HWW

W+ρ−+ρ

ρ=ν

وزنـي، درصـد ترتيـب بـه vf و ρf و Wf و كامپوزيـت در حباب درصد Hc آن در كه .باشند مي الياف حجمي درصد و چگالي

پالتروژن فرآيند در ايراد رفع -4-9-3

.ددار را خـود خـاص مشكالت و است فرد به منحصر فرآيند يك ،پالتروژن فرآيند هر و مشـكالت از برخـي كنـد، مي تغيير اي گسترده طرز به عملكرد شرايط اينكه وجود با ولي

جهت يهايپيشنهادشده و بحث ئلمسا ايندر ادامه .است مشترك فرآيندها همة در معايب .]15[ دشو مي ارائه ها عيب اين رفع

.گيرد انجام زير مراحل كه شود مي توصيه اصالحي، اعمال شروع از قبل حالت هر در

مشكل تعريف و كامل شناخت - نقص مكاني و زماني تناوب كامل تعريف - ظهور از بعد و هنگام به قبل، )ناخواسته و عمومي( گرفته انجام تغييرات تعيين -

مشكل حلها راه ترين مناسب انتخاب و ممكن داليل مرور -

آنهـا، سـاختن متوقف راههاي و شوند مي مشكل ايجاد سبب كه مسايلي ،بخش اين در

www.AriaBook.ir

AriaBook


316

حلهـاي راه آن جـاي بـه بايـد و نـدارد وجـود بر ميان روش كه است واضح .شود مي مرور انجام و زماني جريمة ،اطمينان با .نماييد عمل متقد حق براساس و نماييد بررسي را منطقي پرداخـت گرفتـه، انجـام اصـالحات توسـط مشـكل رفع از اطمينان حصول تا را ها آزمون .نماييد

(Scaling) پوسته بروز -4-9-3-1 خـارج قالـب از قطعـه همراه رزين شده پخت ذرات كه كند مي بروز وقتي مشكل اين

يـا Scaling( شـدن ورقـه ورقـه يـا شدن وستهپ پوسته باشد، جدي مسأله اين وقتي .شود(Flaking دادن تفاله باشد محدود وقتي و شود مي ناميده (Scumming) در .شـود مي ناميده

.)46-4 شكل( كرد حل را مشكل اين بايد صورت هر

پالتروژن فرآيند در پوسته بروز - 46-4 شكل

اصالح هاي روش

رزيـن سـطح شـود مي موجب عمل اين .دهيد افزايش را قالب ورودي دماي - .گردد مقاوم شدن پوسته پوسته به نسبت و شود پخت زودتر

تا دهد اجازه رزين به و شود كم اصطكاك تا دهيد كاهش را پالتروژن سرعت - .شود پخت زودتر قالب درون

تـا 30 مـدت بـه خط داشتن نگاه با را شده پخت رزين از حاصل هاي پوسته - .بكشيد بيرون قالب از ثانيه 60

امر اين .كنيد زياد را پايين دماي كنندة شروع مقدار .نبود موثر فوق اعمال اگر -

www.AriaBook.ir

AriaBook


317

.شود سخت زودتر قطعه سطح و شود پخت زودتر رزين شود مي موجب

(Blister) تاول -4-9-3-2 اجرا را زير مراحل ،شود مي ايجاد قطعه سطح روي )47-4شكل (حباب يا تاول وقتي

.نماييد


ايـن در .يابـد افـزايش رزيـن پخـت تـا دهيد افزايش را قالب ورودي دماي - از خـروج هنگـام به تاول ايجاد به نسبت بيشتري مقاومت و استحكام حالت، .داشت خواهد قالب

پخـت تـر كامـل فشار، تحت ها قالب در ينرز تا دهيد كاهش را خط سرعت - قالـب از خـروج هنگام به را تاول تشكيل و قطعه انبساط امكان امر اين .شود

.دهد مي كاهش

تـاول، معموال ).شيشه Mat– نمد معموال( دهيد افزايش را كننده تقويت الياف - زا خـروج هنگـام بـه .باشـد مي الياف ميزان بودن پايين از ناشي خالي فضاي .كند مي ايجاد تاول شده، منبسط دما اثر در خالي فضاي اين قالب،

جديـدي اخـتالط اگـر .كنيـد بررسـي خـود فرموالسيون در را آب ناخالصي - .كنيد خشك را مواد همة اختالط انجام از قبل ،ريددا

قطعه سطح در تاول ظهور - 47-4 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


318

قطعه سطح يا و عمق در ترك ولي خوب سطح -4-9-3-3 قطعه مركز در ها ترك حالت دراين .شود مي ديده ضخيم قطعات در معموال مشكل اين .)48-4 شكل( برسند نيز سطح به است ممكن و شوند مي ايجاد


نسـبت قطعه و شود انجام زودتر ختپ تا دهيد افزايش را قالب ورودي دماي - .گردد مقاوم ترك ايجاد به

صـورت به را مواد گرمازاي قله تا دهيد كاهش را قالب خروجي ناحية دماي - را خـط سـرعت بـود، ممكـن غير دما تغيير اگر .كند جذب حرارتي چاه يك

بدينوسـيله و شـود محـدود گرمـازا قلـه و گرمـايي پروفيـل تا دهيد افزايش .يابد كاهش حرارتي يها تنش

عمـل ايـن .كنيـد كـم را بـاال دماي هاي كننده شروع بويژه كننده شروع ميزان - .است نيازمند آزمون چند به ولي شود مي محسوب دائمي حل راه بهترين

قطعه عمق رد ترك ايجاد - 48-4 شكل

قالب فضاي همة كردنن پر -4-9-3-4 داشـته وجـود سطحي نقاط يا دروني يها حباب صورت هب است ممكن خالي فضاهاي

.كنند نمي تبعيت قالب شكل از كه باشد


www.AriaBook.ir

AriaBook


319

اگـر و شود مي جمع پخت هنگام به رزين چون كنيد زياد را كننده تقويت الياف - .شود مي ايجاد حباب باشد، نداشته وجود مناسب ميزانالياف به

دويـدگي قالـب نـواحي برخـي در اسـت ممكن .كنيد بررسي را الياف آرايش - .بيايد پايين الياف درصد ها قسمت برخي در نتيجه در و بيفتد اتفاق الياف

شدن رگه رگه -4-9-3-5 .است roving الياف طول در رنگي بي پديدة وقوع شدن، رگه رگه


كافيسـت .نماييد بررسي كامل خوردگي خيس انجام براي را حمام سازي آغشته - سبب ايجـاد رگـه و حمل نكند خود كه يك رشته الياف، رزين كافي به همراه

.شود ضـعيف خـوردگي خـيس باعـث زيـاد كشـش .كنيد كم را الياف پشت كشش -

.شود مي و رنگدانـه ذرات انـدازة اسـت، مشـكل ايـن سـبب رنگدانـه شـدن جـدا اگر -

.نماييد بررسي را نآ سازگاري

شدن فازي دو -4-9-3-6 وجـود به داغ نقاط وجود اثر در معموال موضعي نواحي در رنگ تغيير يا شدن فازيدو

.شود مي ناهمگون شدگي جمع سبب كه آيد مي


حلقـوي هـم و نـواري يهـا سيستم هم .كنيد بررسي را سيستم گرمادهي قالب -(band)، در ناخواسـته حـرارت و دنشـو خـارج خود سرجاي از است ممكن .دننماي ايجاد قالب

www.AriaBook.ir

AriaBook


320

نشده نشين ته و جدا ها رنگدانه شويد مطمئن تا نماييد بررسي را رزين مخلوط - .دنباش

(Barcol) باركول سختي بودن پايين -4-9-3-7 پخـت بهبـود .آيـد مـي وجود به رزين ناقص پخت نتيجة در معموال سختي بودن پائين .شود مي سختي بهبود موجب

:اصالح هاي روش

.يابد افزايش رزين پخت براي زمان تا دهيد كاهش را خط سرعت -

افزايش قالب درون رزين پخت درجة و سرعت تا دهيد افزايش را قالب دماي - .يابد

برخـي يـا آب ماننـد هـاي ناخالصي ،كننده نرم بودن دارا نظر از را فرموالسيون -تحت تـاثير قـرار را پخت سرعت نندتوا مي مواد اين .نماييد بررسي ها رنگدانه .دهند

كشنده فشار زير شدگي له -4-9-3-8 ناشي معموال پديده اين .شوند مي خرد كشنده زير در قرارگيري هنگام به قطعات از برخي

.باشد مي قطعه سختي بودن پايين از


.كنيد دنبال را باركول سختي بودن پايين اصالح به مربوط مراحل - زيـر در سـرخوردن بـدون - قطعـه كشش براي الزم حداقل در را ها رهگي فشار -

.نماييد تنظيم -گيره

www.AriaBook.ir

AriaBook


321

ماننـد فيزيكـي كننـدة خنـك يك توسط كشنده، به ورود از قبل را قطعه دماي -آن قطعـه شـدگي لـه بـراي عمومي دليل يك .بياوريد پايين آب اسپري يا پنكه

.ه استنشد سرد كافي قدر بهاست كه .شود خنك كشنده، به ورود از قبل قطعه تا دهيد كاهش را خط سرعت -

آن اثر در سطح يكنواختي عدم و شدگي جمع -4-9-3-9 .گردد مي ايجاد حد از بيش شدگي جمع اثر بر سطح يكنواختي عدم


.يابد كاهش پخت هنگام به رزين شدگي جمع تا كنيد زياد را شيشه الياف -

آميزة رزيـن به )گرمانرم پليمرهاي پودر دمانن( شدگي جمع كاهندة عامل يك - .دهيد افزايش را پركننده ميزان يا كنيد اضافه

خارج قالب از كامل شدگي جمع از قبل قطعه تا دهيد افزايش را خط سرعت - داشته توجه خط سرعت مفرط افزايش به مربوط مشكالت به ضمن در .شود .باشيد

قالب گرفتن -4-9-3-10 شود پاره قالب درون قطعه شود مي سبب و شود مي پر الياف توسط قالب اوقات گاهي

.بخورد رس كشنده زير قطعه و نباشد آن كشيدن بيرون به قادر كشنده يا و


گيـر موجـب توانـد مي رزين زودرس شدن ژل يا قالب ورودي دماي كاهش - .شود قالب كردن

يـك در توان مي را الياف از محدودي تعداد فقط .دهيد كاهش را الياف حجم -

www.AriaBook.ir

AriaBook


322

مطمـئن ،كنيـد مـي كـار اي محفظـه چند قالب يك با اگر .داد جا معين فضاي .اند رفته خود به مربوط قالب به الياف همة كه شويد

گيـر اوقـات گاهي .دهيد انجام مجددا را فرآيند و دهيد عبور را الياف هدوبار - .افتد مي اتفاق روشن دليل يك بدون قالب كردن

اسـت ممكـن قالـب روي جزئـي خـراش يك .نماييد بررسي ار قالب سطح - همـين توانـد مـي نيـز، قالـب سطح زيادي زبري .شود قطعه شكست موجب .نمايد ايجاد را مشكل

نمدي الياف پارگي -4-9-3-11 و سـازي آغشـته ناحيـة بـين معموال و قالب به ورود از قبل (mat) نمدي الياف پارگي

.افتد مي اتفاق قالب


.كنيد پيدا اطمينان قالب، تا ءمبدا از الياف مسير آزاد بودن از -

عـرض انـدازة بـه درست آن عرض و باشد صاف حتما نمدي الياف نوار لبه - .باشد شده طراحي

كشـش هـا اليـه بـين يـا و )preformer( ها دهنده شكل پيش كه شويد مطمئن - .نشود وارد الياف به زيادي

قبيـل از( بـاال تنش با نواحي در نمد حركت ايبر كمكي )roving( هاي رشته - .كنيد اضافه )ها دهنده شكل پيش يا و سازي آغشته هاي ميله اطراف

قطعه انحناي و تابيدگي -4-9-3-12 .است انحنا و تابيدگي دچار شدن سرد و قالب از خروج از پس قطعه

www.AriaBook.ir

AriaBook


323


كـه ييجاهـا در هويژ هب كنيد، بررسي را ها كننده تقويت )pattern( طرح توازن - .شود تابيدگي ايجاد موجب ميتواند الياف بودن متعادل نا .است رفته كار به نمد

موجـب نـامتوازن دهـي حـرارت .نماييد بررسي را دهي حرارت بودن متوازن - .شود مي مختلف نواحي در متفاوت شدگي جمع و نامتقارن پخت

ـ تمايـل هـا طراحي از برخي .كنيد بررسي را قطعه طراحي - ايجـاد تابيـدگي هب را قطعـه شدن خنك هنگام به كه داربست يك از ،بود اين علت اگر كنند، مي .كنيد استفاده دارد، نگه اصلي شكل در

هوا خروج از ناشي تخلخل -4-9-3-13 دشـوار مشـكل يـك سـطح روي هوا هاي حباب يا و (pinhole) شدن سوزني نقايص .شوند مي محسوب


بـه نادرسـت دهـي حـرارت يـا و محلـول در اضافي لحال يا رطوبت وجود - به گرمازا يها واكنش هنگام به توانند مي حاللها و آب .كنيد بررسي را ها قطعه .شوند قطعه در تخلخل موجب و برسند جوش نقطه

،پوسته سطح رزين تا دهيد افزايشرا قالب دماي يا و كاهش را قطعه سرعت - .كند مقاومت بهتر مشكل ينا لمقاب در و كند پيدابيشتري سختي

ميـزان شـود مـي باعـث امـر يـن ا كنيـد، اسـتفاده نازك يا تيشو پارچه يك از - .شود مقاوم تخلخل برابر در و يابد افزايش سطح روي كننده تقويت

www.AriaBook.ir

AriaBook


324

الياف عبور مسير به مربوط مشكالت -4-9-3-14ايجـاد مشكالتي است ممكن آنها دمانچي نبودن مناسب يا الياف عبور مسير ناهمواري

.كند


اي صــدمه گونــه هــيچ تــا كنيــد وارســي چيــنش از قبــل را اليــاف هــاي دوك - سايش چون كنيد پرهيز قفسه در الياف دوك چرخاندن جا در از .باشند نداشته .كند مي ايجاد مشكل الياف انتهاي

15 تـا 7 حـدود هـا چشـمي .كنيد بررسي را راهنما هاي چشمي صحيح مكان - راه سـر در مـانعي كـه شـويد مطمئن .شوند مي نصب ها دوك از ترباال سانت .ندارد وجود دوك از خروج از بعد الياف

الياف پارگي -4-9-3-15 .شود مي فرايند توقف موجب الياف پارگي


خشـك اجـزاء در )fuzz balls( اليـاف شـدن گلولـه و دادن پرز سبب به اگر - اليـاف كشش يا و كرده تميز را ها چشمي ت،اس شده ايجادهايي زايده دستگاه

اليـاف شدن ريش ريش و دادن پرز تا كنيد كم را )چشمي از عبور هنگام به( .گردد طرف بر

.كنيـد جلـوگيري حمـام، مسـير فضاي افزايش با هم به الياف خوردن گره از - آزاد اليـاف .نماييـد وارسي كشش يكنواختي جهت به را الياف مسير همچنين امـر اين از الياف كشش كردن زياد .شوند پاره نهايت در و حلقه ستا ممكن

.نمايد مي جلوگيري

www.AriaBook.ir

AriaBook


325

كنيـد، مي كار متناوب صورت هب اگر .كنيد عوض را شكسته و كهنه راهنماهاي - تمـاس در اليـاف بـا كـه راهنماهايي از را شده پخت يا و چسبيده هاي رزين .كنيد تميز هستند

،شوند مي آنها پارگي و الياف پيچش موجب كه ييها غلطك با الياف تماس از - .نماييد جلوگيري

www.AriaBook.ir

AriaBook


326

)centrifugal casting( مركز از گريز گري ريخته -4-10

گريـز گري ريخته لوله، خصوص به كامپوزيتي قطعات ساخت هاي روش از ديگر يكي داراي كـه مـداوم تغذيـة سيسـتم يـك توسـط اليـاف و رزين روش اين در .است مركز از

مركـز از گريز نيروي .شود مي چرخش حال در مندرل وارد است، برگشتي و رفت حركت و سـپس شـده كامپوزيت از مشخص ضخامت يك گرفتن شكل باعث چرخش، از حاصل شـده داده نشـان روش ايـن از مختلـف مراحل 49-4 شكل در .شود مي پخت گرما توسط .است

مركز از گريز گري ريخته فرآيند از مختلف مراحل - 49-4 شكل

فرآيند مراحل -4-10-1 :نمود تفكيك زير شرح به توان مي را فرآيند اين مراحل

.قالب سطح بر ژلي الية و قالب رهاساز اعمال )1

و آن داخـل بـه ورود امكـان قالـب چـرخش هنگـام به كه تغذيه منبع سازي آماده )2 در قالـب وارد را رزين و الياف ،تغذيه منبع .داراست را آن محور جهت در كتحر

www.AriaBook.ir

AriaBook


327

.نمايد مي چرخش حال

.قالب داخل به اي پارچه يا نمدي الياف كردن وارد )3

.شد خواهد ارائه كه فرمولي اساس بر قالب چرخش )4

كه نحوي به آن مانند و ريزش پاشش، مثل مختلف هاي روش به رزين كردن وارد )5 گريز نيروي كمك به شدن ژل از قبل رزين از يكنواختي ضخامت زمان لحداق در .بگيرد شكل مركز از

.شود ژل رزين تا نياز صورت در حرارت اعمال و قالب چرخش ادامة )6

رزين پخت از پس قطعه ساختن خارج )7

چرخـد، مي آرامي به كه قالبي در كرده، رول را نمدي الياف كوچك، مخازن ساخت در را اليـاف هـا، لوله ساخت براي موارد برخي در .دهند مي ادامه را فرآيند بعد و ددهن مي قرار

افـزايش از پـس .نماينـد مي قالب وارد داده، قرار ثانويه مندرل يك دور يكپارچه صورت هب .چسـبند مـي قالـب ديـوارة بـه شده، باز ثانويه مندرل دور از الياف قالب، چرخش سرعت منـدرل گاهي .دهند مي ادامه معمول صورت به را فرآيند كرده، خارج را ثانويه مندرل سپس .باشد مي )collapsible( ريزفرو قابل نوع از ثانويه

كرده، خرد را اي رشته الياف رزين، اعمال با همزمان بزرگ، مخازن يا ها لوله ساخت در سـرعت با كه هايي رول از توان، مي نمدي الياف ورود براي همچنين .ريزند مي قالب داخل

.نمود استفاده ،شوند مي منطبق قالب محيطي سرعت با و چرخند مي مناسبي

.نماينـد مـي قالـب وارد را الياف بعد و رزين ابتدا كه است صورت اين به ديگر حالت خـارج آن از را هـوا و آغشـته رزيـن بـا را الياف چرخش، از حاصل مركز از گريز نيروي

انتهـاي دو در هايي حلقه از قالب، از بيرون به رزين يافتن انجري از جلوگيري براي .كند مي قـبال را مخـزن انتهـاي تـوان مـي روش اين به مخازن ساخت براي .نمايند مي استفاده قالب

www.AriaBook.ir

AriaBook


328

شـده قالبگيري انتهاي بايست مي سپس .گرفت نظر در نيز را آن اتصال لبة و نمود قالبگيري قـبال كـه را ديگـري انتهـاي و نگهداشـت قالب به شده وارد الياف دوك به حلقه يك با را

رزين از معيني حجم مخزن، ورودي محل از توان مي سپس .نمود قالبوارد شده قالبگيري .نمود آغاز را قالب چرخش كرده، قالب وارد را

قالب چرخش سرعت محاسبة -4-10-2 :]16[ نمود استفاده زير روابط از توان مي قالب چرخش سرعت محاسبة منظور به

)4-23( g

WVF2

=

جاذبـه شتاب g و چرخش سرعت V قطعه، جرم W مركز، از گريز نيروي F آن در كه .باشد مي

را آن نحوي به بايست مي مركز، از گريز گري ريخته فرآيند در رابطه اين از استفاده براي .ساخت مرتبط دقيقه بر دور حسب بر چرخش سرعت به

:نوشت توان مي 23-4 معادلة از دهاستفا با

)4-24( W

gFV ⋅=

ρ و ضخامت t فشار، اعمال سطح A فشار، P آنها در كه W=A.t.ρ و F=P.A طرفي از :داشت خواهيم بنابراين .باشد مي قطعه چگالي

)4-25( ρ⋅

=tP

WF

:داريم اخير رابطة دو از استفاده با

)4-26( ρ⋅⋅

=t

gPV

www.AriaBook.ir

AriaBook


329

سرعت .باشد مي قطعه طول و وزن از مستقل ،سرعت كه شود مي مشخص رابطه اين از قالـب قطـر D( شـوند مـي مرتبط هم به زير رابطة با نيز V و )rpm( دقيقه بر دور برحسب

:)است

)4-27( D

60tPg

D60Vrpm

π

×ρ

=π×

=

.شود تعيين آن مقدار دهي، شكل فرآيندهاي ساير مانند بايد كه است مهمي متغير ،فشار فرآينـد بـراي و )psi 14-10 )kPa 100-70 حـدود خـالء كيسـه قالبگيري براي فشار اين

ديگـر، عوامـل برخي و سطح كيفيت رزين، گرانروي الياف، شكل .باشد مي psi 50 اتوكالو تا فرآيند، اين در مناسب فشار تعيين فتگ توان مي واقع در .هستند فشار مقدار كنندة تعيين .باشد مي موضوع اين كنندة روشن حدي تازير مثال .است تجربي زيادي حد

جـنس از لولـه يك مركز از گريز گري ريخته فرآيند در را قالب چرخش سرعت :مثال و وزنـي %50 الياف ميزان .كنيد ينيتع متر 2 طول و متر سانتي 60 قطر به شيشه -استر پلي

در خـالء كيسـه قـالبگيري فرآيند فشار معادل مناسب فشار .باشد مي mm 3 لوله ضخامت .شود گرفته نظر

:نوشت توان مي ها مخلوط قانون مطابق :حل

mmffc VV ρ+ρ=ρ

يا و)/()/(

1

mmffc WW ρ+ρ=ρ

:بنابراين

33c m/kg1630cm/g63.1

)2.1/5.0()54.2/5.0(1

==+

=ρ

www.AriaBook.ir

AriaBook


330

:ريمدا 27-4 رابطة از استفاده با

142506.0

60)1630)(003.0(

)8.9)(1000100(

=×π

××

=rpm

:فرآيند معايب و مزايا -4-10-3 :مزايا

ماهر كارگر به نياز عدم و فرآيند بودن خودكار -1

صاف سطح دو و يكنواخت ضخامت حصول امكان -2

.باشد مي چرخش دستگاه تنها ،قطعه ابعاد كنندة محدود عامل -3

.شود مي توليد كيفيت با محصول ارزان و ساده تجهيزات با -4

قطعه يك در رزين يا الياف وعن چند از ستفادها امكان -5

قالب داخلي سطح در رزين از غني الية يك اعمال امكان -6

دستگاه يك با مختلف ابعاد با قطعات توليد امكان -7

:معايب

.باشد شده كنترل بايد و است حساس بسيار فرآيند اين در كننده تقويت دادن قرار -1

مركـز، از گريز نيروي اعمال هنگام به كه شوند تنظيم نحوي به بايد اجزاء چگالي -2 .نكند عمل انتظار خالف بر ها چگالي تفاوت

.باشد مي كم انحناي با و مدور قطعات به محدود ،فرآيند -3

تـوازن اجـازة بايـد طراحـي و اسـت گرانقيمـت ،بـاال سـرعت با توليد تجهيزات -4 .بدهد قطعه به ديناميكي

www.AriaBook.ir

AriaBook


331

ورقها پيوسته توليد -4-11 هـاي روش از ديگـر يكـي (Continuous Laminating) ورقهـا تهپيوسـ توليـد فرآينـد

گرفته نظر در پيوسته صورت به صفحه يا ورق توليد جهت كه است ها كامپوزيت دهي شكل از كلـي نمـايي .باشـد دار موج يا صاف سطوحي ميتواند توليدي صفحه يا ورق .است شده .است شده داده نشان 50-4 شكل در فرآيند اين

.]16[ توليدات نمونة و كلي صورت به ورق پيوسته توليد روش - 50-4 شكل

ايرانيـت بـه موسـوم كـامپوزيتي نـورگير هـاي ورق ساخت براي روش اين از معموال اسـت موجـود پالستيك آكام ركتش در دستگاه اين از نمونه يك ايران در .شود مي استفاده

.كند نمي توليد سالهاست اما

:اوليه مواد -4-11-1 آن اسـتاندارد انـواع در كـه باشـد مـي اشباع غير استر پلي فرآيند اين در متداول رزين

زده UV كننـدة پايـدار %5/1 تـا 75/0 آن شـعلة بـه مقاوم انواع در و %25/0 تا 2/0 حدود هيـدرو كيـومن ،)BPO( پراكسـايد بنزوئيل از عبارتند استفاده مورد يها كاتاليست .شود مي

).MEKP( پراكسـايد كتـون اتيـل متيـل و )cumene hydroperoxide يـا CHP( پراكسايدCHP و MEKP مينأت با مأتو پخت شرايط در مناسب ژل زمان تنظيم و پخت شروع براي دمـاي در كـه BPO .ندشو مي استفاده كاتاليزور، با مخلوط رزين براي مناسب كاركرد زمان

www.AriaBook.ir

AriaBook


332

-بنـزن چـون هـايي دهنـده شـتاب از همچنـين .نمايـد مـي كامل را پخت كند، مي عمل باال يـا سلولز متيل مانند خنثي بستر در شده پخش واناديمم نفتنات و مركاپتان اسيد، فسفونيك

.شود مي استفاده پخت واكنش در تسريع براي فتاالت اكتيل دي

كـه نمـود استفاده هايي پركننده از بايست مي نورگيرها، رد رنگ كنترل اهميت جهت به بـا فرآينـد ايـن در اسـتفاده مـورد فرموالسـيون از اي نمونـه .دارنـد خـوبي نوري پايداري

.است شده مقايسه 15-4 جدول در ديگر فرآيندهاي

.]16[ مشابه فرآيندهاي و ورقها پيوسته توليد تقريبي فرموالسيون مقايسة - 15-4 جدول هپيوست توليد فشاري دستي گذاري اليه ماده 85 83 80 رزين

15 17 20 متااكريالت متيل مونومر 5/0 6/0 25/0 پراكسيد بنزوئيل كاتاليزور، 5/0 0 0 پراكسيد كيومن كاتاليزور،

0 0 25/0 %)6( كبالت اكتئات ،دهنده شتاب 25/0 0 0 %)6( نفتنات واناديم ،دهنده شتاب

3 3 3 كلسيم كربنات ، پركننده 1 1 1 تيتان اكسيد دي رنگدانه،

:فرآيند مراحل -4-11-2 توليـد خـط يـك در .باشـد مـي SMC ساخت فرآيند شبيه جهات برخي از فرآيند اين :دارد وجود مرحله چند ،ورق پيوستة

اي رشته الياف از نمد ايجاد -

رزين با شده ساخته نمد سازي آغشته و رزين فيلم تشكيل -

www.AriaBook.ir

AriaBook


333

روكش با شده آغشته الياف سازي يكپارچه و سازي فشرده -

دندانه يا موج شكل ايجاد براي فيكسچرها از اي مجموعه از محصول عبور -

محصول شدن جامد و رزين پخت -

دلخواه هاي طول در برش و نافوسل مفيل برداشتن -

در ،oC 82 ژل ناحيـة در ،oC 60 دهـي حـرارت پيش ناحية در فرآيند اين در آون دماي حرارتـي منبـع .شـود مـي تنظـيم oC 120 نهـايي پخت در و حرارت بدون گرمازايي ناحية براي خصوص به آون در داغ هواي گردش .باشد سوختي مواد يا و گاز الكتريكي، تواند مي

.است ضروري سريع پخت براي نيز وزايي گرما ناحية

:اقتصادي يها ويژگي -4-11-3 عمـل در .اسـت شده ابداع هزينه حداقل با كيفيت با توليد هدف با ورق، پيوستة توليد

بـراي ضـايعات ميـزان تـرين پـايين بـا و گيرد مي كار به را انساني نيروي حداقل فرآيند اين .است مناسب باال بسيار توليد هاي حجم

بـا آن توليـد حجـم مقايسـة بـوده، فشاري قالبگيري مشابه فرآيند اين تجهيزات هزينة :باشد مي زير بصورت مشابه، فرايندهاي با هفته در كار روز 5 و كاري نوبت سه احتساب

m2 480,000-280,000 :دستي گذاري اليه

m2 280,000-180,000 :فشاري قالبگيري

m2 2,800,000-1,800,000 :پيوسته توليد

.نمايد مي تغيير تكنولوژي پيشرفت با و است مقايسه براي فوق اعداد البته

.است فشاري قالبگيري از تر ارزان بسيار )هافيكسچر( فرآيند اين در قالب هزينة

www.AriaBook.ir

AriaBook


334

دهي شكل مختلف هاي روش مقايسة -4-12 دهـي شـكل مختلـف فرآينـدهاي بـازدة و قيمـت بـين اي مقايسـه بخـش اين پايان در

.است شده آورده 16-4 جدول در اه كامپوزيت

.]17[ دهي شكل مختلف فرآيندهاي راندمان و قيمت مقايسه - 16-4 جدول فرآيند

زمان

گذاري سرمايه تجهيزات

1000 £

قالب قيمت)£(

قيمت در محصول

)£(سيكل هر

ولمحص قيمت)£(ساعت هر در

راندمان فرآيند

365- 1428 20- 100 1- 50005- 20000 50 دقيقه 3 فشاري 3/8- 79 25/1- 12 10- 100 1000 150 ساعت 8 اتوكالو

119- 250 5/2- 25 10- 100 1000 20- 100 ساعت 4پيچي رشتهMRT 60 - 10

دقيقه10 -5 1000 -300 10 -1 10 -6 1000 -120

فشاري اي كيسه

200- 800 1- 4 1- 4 100- 500 5 ساعت 1

400- 1600 2- 8 5- 25 100- 500 5 ساعت 3 افشاندن 10000 5/1 5- 25 100- 500 0 ساعت 5 دستي 5/0- 3 پالتروژن

متر دقيقه در

100 -50 10000 -2000m /3 540 -90 5400 -2884

www.AriaBook.ir

AriaBook


335

آزمايي خود -4-13 چه عواملي در انتخاب فرآيند ساخت يك قطعة كامپوزيتي مؤثر است؟ )1

چه ويژگي مشتركي دارند؟ها روش قالب باز كدامند؟ اين دهي شكل ايه روش )2

دستي چيست؟گذاري اليهمزاياي استفاده از تيشوها در )3

نسبت به روش دستي چيست؟) spray-up(مزايا و معايب روش افشاندن )4

نقايص حاصل از فشار پايين به هنگام پخت در فرآيند اتوكالو چيست؟ )5

توان از فرآينـد رشـته پيچـي اسـتفاده نمـود؟ از اشكال زير نمي براي ساخت كدام يك )6

bar و بـا فشـار كوالر كامپوزيت از cm 15اي به قطر در يك مخزن تحت فشار استوانه )7 ضخامت الية پيچيده شده در جهت طولي و شعاعي بـا هـم برابـر كه صورتي، در 70

.ر اليه را محاسبه نماييد ضخامت ه در حالت بهينه باشد،θباشد و زاوية پيچش الية

براي ساخت مخزني به روش رشته پيچي كه شكل آن دمبل مانند بوده و در يك سر آن )8 كنيد؟ شير فلزي نصب خواهد شد، چه نوع مندرلي را پيشنهاد مي

كدام قسمت در كيفيت قطعات رشته پيچي شده مؤثر است؟ )9 نيروي كشش الياف) ب ابزار ساخت پيش شكل) الف ابزار برش) د ر قالب و نيروي كششفشا) ج

قالـب، حفـرة كامپوزيـت، مواد :كنيد توصيف عبارات اين با را فشاري قالبگيري فرآيند )10 .جريان و فشار

بـا هايي تفاوت چه چيست؟ شود مي استفاده فشاري قالبگيري در كه موادي ترين معمول )11 دارند؟ هم

www.AriaBook.ir

AriaBook


336

.دهيد شرح را SMC قالبگيري هاي ورقه ساخت فرآيند )12

.دهيد شرحچرخة آن را ؟باشد مي حدي چه در فشار و دما فشاري، قالبگيري فرآيند در )13

كدام جمله در مورد فرآيند تزريق رزين صحيح نيست؟ )14 ابعادي بسيار كم ممكن است و هر دو سـطح قطعـه دقتامكان ساخت قالب با ) الف

.كيفيت مطلوب دارند .نـه آرايـش اليـاف در آن ممكـن اسـت و اعمال هرگو كننده تقويتانتخاب انواع ) ب .فشار در اين فرآيند پايين است و انتشار مواد فرار در آن كم است) ج .امكان توليد پيوستة قطعات با سطح مقطع متغير در آن فراهم است) د

كند؟ كدام انتخاب، مراحل فرآيند تزريق رزين را به صورت صحيح بيان مي )15 قالب، پمپاژ رزين، پخت، بستن قالـب، خـروج قطعـه قرار دادن الياف، پر شدن ) الف قرار دادن الياف، بستن قالب، پمپاژ رزين، پر شدن قالـب، پخـت، خـروج قطعـه ) ب قرار دادن الياف، بستن قالب، پمپاژ رزين، پخت، پـر شـدن قالـب، خـروج قطعـه ) ج هقرار دادن الياف، بستن قالب، پمپاژ رزين، پخت، پر شدن قالب، خروج قطع) د

لتروژن چيست؟اهاي فرآيند پ مزايا و محدوديت )16

لتروژن چيست؟ روش برطرف كـردن اعلت بروز پوسته و ايجاد سطح خشن در قطعة پ )17 آن كدام است؟

تـوان از ، نمـي o90 و o0 و o45±در چهار الية اي با آرايش الياف لولهچرا براي ساخت )18 گري گريز از مركز استفاده نمود؟ فرآيند ريخته

توليد پيوستة ورق شبيه به كدام فرآيند ساخت مواد كامپوزيت است؟فرآيند )19

باالتر فرآيند كدام در يتوليد قطعات كششي استحكام ،برابر الياف حجم در شما نظر به )20 چرا؟ است؟

www.AriaBook.ir

AriaBook


337

مراجع -4-141. R. G. Weatherhead, FRP Technology, Applied Science Publishers Ltd.,

London, 1980.

2. Polyester Handbook, Scott Bader Co. Ltd., UK, 1994.

3. T. G. P. Gutowski, Advanced Composites Manufacturing, John-Wiley & Sons, New York, 1997.

4. P. K. Mallick and S. Newman, Composite materials technology: processes and properties, Hanser, Munich, 1990.

5. D. V. Roseto and C.S. Grove, Filament Winding: its development, manufacture, applications, and design, Interscience Publishers (John Wiley), USA, 1964.

6. F. R. Jones, Handbook of Polymer-Fibre Composites, Longman Group UK Limited, UK, 1994.

7. Tooling for RTM, Reinforced Plastics, Vol. 35, No. 6, 1991. 8. RTM North Company website, www.rtmnorth.com, 2005.

9. Plastech Company website, www.plastech.co.uk , 2005.

10. C. D. Rudd et al, Liquid Moulding Technologies, Woodhead Publishing, Cambridge, 1997.

11. K. Potter, Resin Transfer Moulding, Chapman and Hall, London, 1997.

ــد . ع .12 ــيحي، فرآين ــاه RTMفص ــت، دي م ــي كامپوزي ــومين دورة آموزش ، 1380، س .پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران

، 1383، ششـمين دورة آموزشـي كامپوزيـت، بهمـن مـاه RTMبهشتي، فرآيند . ح. م .13 .ايرانپژوهشگاه پليمر و پتروشيمي

14. T. F. Starr, Pultrusion for Engineers, Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, 2000.

، 1382رضادوست، فرآيند پالتروژن، پنجمين دورة آموزشي كامپوزيـت، دي مـاه . م. ا .15 .پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران

16. J. G. Mohr, S. S. Oleesky, G. D. Shook, L. S. Meyer, SPI Handbook of

www.AriaBook.ir

AriaBook


338

technology and engineering of reinforced plastics/composites, Van Nostrand Reinhold Co., New York, Secon Edition reprint, 1981.

17. F. L. Mattews and R. D. Rawling, Composite materials: engineering and science - 1st ed., Chapman and Hall, London, 1994.

www.AriaBook.ir

AriaBook

:پنجمفصل

ها كامپوزيتهاي آزمون روش وترل كيفيتنك

www.AriaBook.ir

AriaBook

340 )ها كامپوزيت(هاي تقويت شده پالستيك هصفح

فصل پنجمفهرست مطالب 342.............................ها هاي آزمون كامپوزيت كنترل كيفيت و روش -5

342...................................................................................................نقصها انواع - 1- 5

342............................................................................چين و چروك برداشتن - 1-1- 5

343....................................................................................حباب حباب شدن - 1-2- 5

343.......................................................................چسبندگي ضعيف اليه ژلي - 1-3- 5

344.................................................................................تركهاي ريز برداشتن - 1-4- 5

345........................................................................................اي تركهاي ستاره - 1-5- 5

345...................................................................................نقاط خشك داخلي - 1-6- 5

346..........................................................................................شدن رزين حل - 1-7- 5

347..................................................................................................تاول زدن - 1-8- 5

348....................................................................................................زردشدن - 1-9- 5

349.........................................................................................................بازرسي - 2- 5

351......................................................................................اليافتعيين ميزان - 2-1- 5

355..................................................................................درجه يا ميزان پخت - 2-2- 5

356............................................................................................كنترل متغيرها - 2-3- 5

357...............................................ها كامپوزيت خواص تعيين يا آزمون هاي روش - 3- 5

357.........................................................................................فيزيكيخواص - 3-1- 5

358.............................................................................................چگالي -1- 3-1- 5

359........................................................................................جذب آب -2- 3-1- 5

360.....................................................................................جمع شدگي -3- 3-1- 5

362.......................................................................................خواص مكانيكي - 3-2- 5

362.................................................................استحكام و مدول كششي -1- 3-2- 5

366.................................................................استحكام و مدول فشاري -2- 3-2- 5

370................................................................خمشي و مدول استحكام -3- 3-2- 5

www.AriaBook.ir

AriaBook

صفحه اه روشهاي آزمون كامپوزيت وكنترل كيفيت: فصل پنجم

341

374.................................................................................ضربه استحكام -4- 3-2- 5

378....................................................................هاي آزمون غير مخرب روش - 3-3- 5

380.........................................................................روش مافوق صوت -1- 3-3- 5

383....................................................................روش گرمانگاري گذرا -2- 3-3- 5

389..................................................................................................آزمايي خود - 4- 5

391...........................................................................................................مراجع - 5- 5

www.AriaBook.ir

AriaBook


ها هاي آزمون كامپوزيت كنترل كيفيت و روش - 5توان قطعاتي بـا و بدون آن نمي اهميت است داراي بسيار، كنترل كيفيت در هر صنعتي

عمده شكايتها در مورد كيفيت ظاهري و كارآيي . كيفيت مطلوب و دوام مناسب توليد نمود برخـي از امـا . اسـت نشـده كه رزين خـوب پخـت قطعات فايبرگالس، ناشي از آن است

با اين عيوب نحوه اصالح . باشد مي دقت در حين كار شده، ناشي از عدم اشكاالت مشاهده هـا و در اين فصـل ابتـدا انـواع نقـص . شود بررسي علت ظهور آنها به راحتي مشخص مي

ي دستي شرح داده گذار روش اليه كيد بر أها با ت هاي رفع عيوب متداول در كامپوزيت روشـ هاي تعيين خواص فيزيكي و مكانيكي كامپوزيت سپس به آزمون . شوند مي كمـك هها كه ب

توان مشخصات قطعات كامپوزيتي را تعيين نمود يا كنترل كيفيت آنها را انجـام داد، آنها مي .شود پرداخته مي

انواع نقصها -5-1

چين و چروك برداشتن -5-1-1نشان داده شـده اسـت، 1-5 شكل نظير آنچه در ،(wrinkling)چين و چروك برداشتن

استر غيـر اشـباع روي سـطح تبخير استايرن يا مونومر وينيلي موجود در رزين پلي ناشي از جلـوگيري از چـين و بـراي . گـردد نيـز مـي اليه ژلي پخت ناقص الية ژلي است كه سبب

ده و شـروع كننـ ي رزين بـه ها نسبته رزين يعني چروك برداشتن بايد مطمئن بود كه آميز خيلي نازك نيست و با كنترل دما و رطوبت و اينكـه اليه ژلي شتاب دهنده، مناسب است و

اگر كارگاه . آن را برطرف نمود توان ميقالب در معرض جريان هوا، بويژه هواي گرم نباشد رار داد كـه در معـرض مسـتقيم شود بايد قالب را در مكاني قـ هواي گرم، گرم مي وسيله به

.جريان هوا نباشد

www.AriaBook.ir

AriaBook


343

حباب حباب شدن -5-1-2اليـه ناشي از حبابهاي كوچك هوا است كه در (pinholing)حباب حباب شدن سطح

نشـان 2-5 شـكل اي از اين نـوع نقـص در نمونه. اند آن محبوس شده ژل شدن قبل از ژلي رزيـن خيلـي بـاال اسـت يـا گرانـروي افتد كـه اني اتفاق مي اين اشكال زم . داده شده است

.كند ژلي، اليه فيلم را به خوبي خيس نمي پركننده زيادي دارد يا رزين اليه

.]1[ (wrinkling)چين و چروك برداشتن - 1-5 شكل

.]1[ (Pinholing)حباب حباب شدن - 2-5 شكل

چسبندگي ضعيف اليه ژلي -5-1-3هـا خـوب هاي بعدي ناشي از آن است كه يـا اليـه به اليه اليه ژلي چسبندگي ضعيف

سـبب مسـأله ايـن . خيلي خشك شده اسـت اليه ژلي گذاري، اند يا قبل از اليه پخت نشده

www.AriaBook.ir

AriaBook


نشـان داده 3-5 شـكل التي نظير آنچه كه در شود پس از جدا كردن قطعه از قالب، اشكا مي .شده است، اتفاق افتد

.]1[ چسبندگي ضعيف اليه ژلي - 3-5 شكل

تركهاي ريز برداشتن -5-1-4پـس از سـاخت در سطح قطعات كامپوزيت كه (crazing)ي ريز ها ترك آمدن وجود بهيـن ا. ، يكي از معايب رايج در قطعات كـامپوزيتي اسـت افتد ماه پس از آن اتفاق مي يا چند

مناسب نبوده اتفاق اليه ژلي يا آميزه رزين آميزة اشكال در نواحي غني از رزين يا جايي كه بـروز اليه ژلي بودن بودن استايرين يا ضخيم دليل زياد ه ممكن است ب ها ترك اين. افتد ميتـري داشـت و بـرعكس، اگـر ضـخيم اليه ژلـي توان ميتر باشد هرچه رزين منعطف . كند

اين اشكال اگر پس از چند ماه اتفـاق افتـد ناشـي از . تر گرفت نازك را آند سخت باشد باي .باشد مي آن پركنندهعدم پخت مناسب رزين يا زياد بودن

ي بـزرگ در نـواحي هـا تـرك ي ريز در سطح مقطع قطعات ضـخيم و يـا ها تركبروز بـروز درصورت عدم جلـوگيري از . ضخيم قطعات كامپوزيتي يكي از اشكاالت رايج است

و يا نفوذ رطوبت در آنها ها تركاين نقايص و يا ترميم نكردن آن، تمركز تنش در نوك اين

www.AriaBook.ir

AriaBook


345

علت اصلي بروز اين عيوب ناشـي از عـدم . شود ميقطعات كامپوزيتي كوتاهي عمر باعثبا استفاده از كاتاليزور مناسـب و كنتـرل . كنترل گرماي ناشي از پخت رزين پلي استر است

.توان اين نقايص را رفع نمود مي شرايط پخت،

اي ي ستارهها ترك -5-1-5 ايـن .افتـد اتفاق مي گاهييكي ديگر ازمعايبي است كه ) 4-5 شكل (اي ي ستاره ها ترك

پشـت قطعـه بـه دليـل ضـربات وارد شـده بـه و يـا اليه ژلي دن اشكال ناشي از ضخيم بو . بيشتر شودmm5/0نبايد از هرگز اليه ژلي ضخامت در هر حال . باشد مي

.]1[ (star cracking) اي ي ستارهها ترك - 4-5 شكل

نقاط خشك داخلي -5-1-6 طـور بـه اليـه از اليـاف را بخـواهيم آيند كـه دو مي وجود بهنقاط خشك داخلي زماني

زده شـود، از قطعـه ضـربه روي سطح سكهبا اگر ). 5-5 شكل ( همزمان آغشته سازي كنيم .شد متوجه اين نقاط خشك داخلي توان مي آنصداي

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]1[ (dry patch)خشك داخلينقاط - 5-5 شكل

شدن رزين حل -5-1-7ه از قطعه و در معرض د يك عيب مهم است و پس از استفا (leaching)شدن رزين حل

شكل ( از دست رفتن رزين قطعه است علت بهاين اشكال . كند رطوبت قرارگرفتن ظهور مي به اشـتباه صـورت رزين انتخاب نشده يا دليل آن است كه يا رزين خوب پخت و به )5-6

.ستگرفته ا

.]leaching( ]1(شدن رزين حل - 6-5 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


347

تاول زدن -5-1-8وجـود دارد (delamination)جدايي ها كند بين اليه مشخص مي (blister)وجود تاول

هـا محبـوس شـده در بين اليـه ناشي از آن است كه هوا يا حالل جدايي اين .)7-5 شكل ( بيانگر آن است كـه رزيـن ،اگر تاولها در محدوده وسيعي از قطعه وجود داشته باشند . است

. اين نوع تاول ممكن است تا چند ماه پس از قالبگيري بروز نكند ؛خوب پخت نشده است ايجـاد تـاول قطعه در طي پخت در معرض تشعشع حرارتي زيادي قرارگيـرد راگهمچنين

بـودن كاتـاليزور نيكي از داليل بروز ايـن نقـص ممكـن اسـت ناشـي از مناسـب . شود ميMEKP عـدم خـيس شـدن علـت بهاگر تاول در زير اليه سطحي باشد ممكن است . باشد

ناشي از اين حقيقت است مطلب اين. باشد سازي آغشتهخوب الياف شيشه با رزين در طي ايـن نـوع . كاري داده نشده اسـت كه زمان كافي به الياف جهت جذب رزين قبل از غلطك

. بازرسي چشمي مشاهده نمودبه كمككردن قطعه از قالب پس از جداتوان ميتاول را

اوقات تاول پس از آنكه قطعه كامپوزيتي به مدت زمان طوالني در معرض آب قـرار گاهياليـه افتد كه در اين صورت ناشي از جمع شدن آب در حبابهاي ريـز داشته است اتفاق مي

وري در آب سبب خواهد شد فشار آب يا طوالني شدن زمان غوطه . يا در زير آن است ژلي اگر آب گـرم . كه حبابهاي كوچك در اليه ژلي رشد كرده و سبب ترك ترك شدن آن شود

حل حبابها سبب آب جمع شده در اين . اثر شديدتر خواهد بود اين ) نظير استخر شنا (باشد اگرچه كليه عوامل مؤثر در .گيرد ميبه خود اسيدي ضعيف حالـت شده، امالح قطعه شدن

انتخـاب امـا ،ادامه دارده اين نقص هنوز بخوبي شناخته نشده است و مطالعات در اين زمين هـا را بـه حـداقل تاندارد، اين نوع نقص گذاري خوب مطابق اس سيستم رزين مناسب و اليه

.رساند مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]1[ (Blister)تاول زدن - 7-5 شكل

زردشدن -5-1-9 پس از آنكه مدت زمان طوالني در معرض نور خورشيد قرار بگيرند زرد GRPقطعات

اف و قطعات سفيد ممكـن اسـت اين پديده ناچيز است اما در قطعات شف اگرچه .شوند مي سطحي ناشي از جذب تشعشعات ماوراي بنفش نور خورشـيد ةاين پديد . قابل توجه باشد

،گيرنـد مورد استفاده قرار مـي ها ورقيي كه جهت تهيه ها رزينهمين جهت بيشتر به. استكه بـه ميـزان قابـل تـوجهي سـرعت زرد شـدن را كـاهش هستند UVحاوي مواد جاذب

هايي كه رزين زيادي اي چند اليه . دن تأثيري برخواص مكانيكي ورق ندارد ش زرد. دهند مياگر يك ورق كامال پخت . شوند زرد مي ، ديرتر نسبت به آنها كه الياف بيشتري دارند ،دارند

وزني رزين داشته باشد و اگر اليه سلوفان آن قبل از استفاده، از آن جدا % 75شود و حداقل شدن آن پس از مدت زمان طوالني در معرض نور خورشيد بودن ناچيز و ميزان زرد ،گردد

.قابل اغماض است

www.AriaBook.ir

AriaBook


349

بازرسي -5-2اال، بستگي به ميـزان موفقيت و يا عدم موفقيت در توليد قطعات فايبرگالس با كيفيت ب

و اهميـت مراحـل مختلـف فرآينـد GRPي سازندگان از طبيعت ساختارهاي درك و آشناي .ساخت آنها دارد

اساسي قطعات كامپوزيتي با ديگر قطعات رايج فلزي آن است كه سازنده نقـش تفاوت ـ ديگر عبارت به. قابل توجهي در آنها دارد اي كـه گونـه ه ايـن سـازنده اسـت كـه مـواد را ب

كنترل و بازرسي يكي از مسايل اساسي است كه بايد در مسألهبنابراين . سازد مي ،خواهد مي تـا هرگونـه تغييـرات ناخواسـته را داشـت ذا بايد دقت ل. ه ساخت صورت پذيرد هر مرحل

اطمينـان كامـل فرآينـدهاي سـاخت انجـام درسـت مواد و انتخاب صحيح حذف كرد و از :نكات زير را بايد هنگام بازرسي لحاظ كرد. داشت

ي سطحي و كيفيت ظاهريها نقص) 1

رصـورت د. ي احتمالي هوا كه ممكن است در قطعه محبـوس شـده باشـند ها حباب) 2 .ي غير رنگي اين بررسي به سادگي قابل انجام استها رزيناستفاده از

يابعادكنترل ) 3

ي ظاهري قطعات كـامپوزيتي ها نقص، انواع ASTM D2563در روش استاندارد آزمون حسب بروز احتمالي اين نقايص، قطعـات كـامپوزيتي بـه سـه دسـتة بر بيان شده و

در صورت استفاده از مواد مناسب و كنترل فرآيند . اند تقسيم گرديده 3 و 2، 1درجة . توليد نمود1توان قطعات كامپوزيتي درجة توليد مي

گـروه كلـي سـه به حداقل توان ميرا ها كامپوزيتي تعيين خواص ها آزمون ترين مهمدر بعضـي از كاربردهـا . بنـدي نمـود شيميايي طبقه وفيزيكي ،ي خواص مكانيكي ها آزمون

تي نظير پايداري حرارتي، ضـريب انبسـاط حرارتـي و ظرفيـت گرمـايي نيـز خواص حرار : ازعبارتندي تعيين خواص مكانيكي ها آزمون ترين مهم. دارداهميت

www.AriaBook.ir

AriaBook


فشار آزمون) 3 كششآزمون) 1

ضربه آزمون) 4 خمشآزمون) 2

قائل باال دستيابي به استحكام كششي رايبتنها اهميت بسيار زيادي را نبايد طور كلي بههنگام استفاده از بعضي از الياف شيشه، امكان دستيابي به قطعات با ميزان باالي اليـاف . شد

ايها استحكام كششي بااليي دارند اما خيلي نـازك گونه چنداليه اگرچه اين . پذير است امكانحـداقل بنـابراين . باشـند مـي هستند و به ميزان كافي سـخت نبـوده و در نتيجـه مناسـب ن

اي با يك چنداليه عالوه به. در نظر گرفت را آن يكي ديگر از عواملي است كه بايد خامتض . درازمدت ضعيفتري داردمقاومت محيطيميزان رزين كمتر،

يعنـي بايـد باشـند مـي ي مخـرب ها آزمون اعم از مكانيكي و شيميايي، ،ها آزمونبيشتر هنگام تهيه نمونه بايد بـه دونكتـه . دادكرد و مورد آزمايش قرار قطعه جدا يك اي از نمونه

هـاي قطعـه بريـد زيـرا از لبه mm25ها را حداقل به فاصله توجه كرد اول آنكه، بايد نمونه ها اي كه چند اليه اطمينان حاصل شود ثانيا، ضروري است . ها متغير است ميزان رزين در لبه

را روي آنهـا هـا آزمـون سپس اند و و حالت پايدار رسيده يعني پخت كامل به سختي كافي درجـه سـانتيگراد پخـت 80دمـاي ساعت در 3ها را به مدت نمونهتوان ميالبته . انجام داد

24بود، امـا بايـد حـداقل مطمئن كرد تا از پخت كامل آنها (postcure)پخت يا پس مجدد .رزين صبر كرد و سپس آنها را پخت مجدد نمودژل شدن ساعت پس از

. اي بسيار حائز اهميت اسـت مسألهي ريز در لبة قطعات بريده شده، ها كترعدم وجود و هنگام برش روي هاي الماسه استفاده نمود هاي آزمون بايد از ابزار با لبه براي برش نمونه

پـس از . قطعه آب ريخته شود تا از افزايش دما و سوختن رزيـن در قطعـه ممانعـت شـود ورق شـمارة (اي بسـيار ريـز داد و به كمك ورق سمباده صيقلهاي قطعه را بايد برش، لبه

.ايجاد نمودهايي عاري از ترك لبه) 200 يا حداكثر 100

www.AriaBook.ir

AriaBook


351

اليافتعيين ميزان -5-2-1 به ميزان زيادي تحـت تـأثير نسـبت يكامپوزيتيك قطعه خواص مكانيكي و شيميايي

ـ ايـن نسـبت را كنتـرل هر كارگاه كامپوزيت، بايـد بنابراين در . رزين به الياف قرار دارد ه ب با افزايش : يك قانون كليبه عنوان. عنوان يك روش آزمون كنترل كيفي دائمي انجـام داد

يابد امـا مقاومـت محيطـي، مقاومـت در برابـر ميزان الياف، استحكام قطعه افزايش مي . رطوبت و مقاومت شيميايي قطعه كاهش خواهد يافت

ترين مهم يك كامپوزيت وجود دارد كه ي مختلفي براي تعيين درصد الياف درها روش :آنها عبارتند از

زمينهروش سوزاندن -1

]Matrix digestion( ]2 (زمينهروش حل كردن -2

]photo micrographic technique( ]2(روش ريز تصويربرداري نوري -3

روش تعيين چگالي -4

ريـدن با بدرصد الياف ي الياف شيشه مناسب است، ها كامپوزيتكه براي در روش اول و وزن كردن آن و توزين مجدد آن پـس از سـوزاندن cm21 ي در حدود اي به مساحت قطعه

.شود ميتعيين به شكل زير ) ساعت1 به مدت C700°در دماي (در كوره وزن قطعه اوليه - وزن باقيمانده پس از سوختن

درصد وزني الياف = × 100 وزن قطعه اوليه همزمان با ساخت قطعه يك نمونه كوچك توان مياي از قطعه بريد، نمونهتوان مياگر ن

اگرچه اينكـار . جهت آزمايش، با شرايط مشابه نيز تهيه كرد و آزمايش را روي آن انجام داد .از آن استفاده كردتوان مي ب تناسه ب وليباشد ميراه حل مناسبي ن

www.AriaBook.ir

AriaBook


.اشاره نمـود ASTM D3171و ASTM D2584به توان مياز استانداردهاي اين روش كـار بـه ) void content( محاسـبة درصـد حبـاب براي ASTM D2734همچنين استاندارد

.رود مي

كنند و با استفاده از وزن باقيمانده، درصد اليـاف پليمري را حل مي زمينهدر روش دوم كامپوزيـت كربنـي، به عنوان مثال براي محاسبة درصد الياف كربن در . نمايند را محاسبه مي

mm2 50 قطعـه را در بشـر حـاوي سـپس . كننـد از قطعه را بريده، وزن ميcc 200 اسـيد بايد دقت داشت كه اسيد نجوشـد و . زنند گاهي هم مي كنند و گاه نيتريك قرار داده، گرم مي

ز االيـاف را پـس از آن، .يابـد ادامه مـي پليمري زمينهاين عمل تا حل كامل . تنها گرم باشد . كنند با استفاده از قيف بوخنر، صافي و بالن متصل به سيستم خالء، جدا مي محلول حاصل

90پس از سه مرتبه شستشوي الياف با اسيد نيتريك و يك مرتبه با آب، الياف را به مـدت oدقيقه در آون

C100 با استفاده از رابطـة بيـان شـده در روش . نمايند خشك كرده، وزن ميتوان با استفاده از رابطـة زيـر درصـد همچنين مي .آيد مي دست بهني الياف قبلي، درصد وز

.را به درصد حجمي تبديل نمود) Wf(وزني الياف

fm

ff WW

WVmf

m

ρρρ+

=

و اليـاف ) رزيـن (زمينـه چگـالي به ترتيـب ρf و ρmدرصد حجمي الياف و Vfكه در آن آورده شـده 1-5 جـدول در ها كامپوزيتي مواد تشكيل دهندةها برخي از چگالي .باشند مي

.است

بـرداري هـاي عكـس شده از قطعه، با روش داده صيقلدر روش سوم، در يك سطح مقطع نوري تعداد الياف و با دانستن قطر يك ليف، سطح اليـاف نسـبت بـه سـطح كـل محاسـبه

ايـن روش بيشـتر بـراي . اشـد ب مـي شود كه اين نسـبت همـان درصـد حجمـي اليـاف ميدر روش اخير، تعداد زيادي نمونـه . هاي با آرايش الياف تك جهتي مناسب است كامپوزيت

، در حـدود گيـرد مـي بايد مورد بررسي قرار گيرند، چون سطحي كه مـورد شـمارش قـرار

www.AriaBook.ir

AriaBook


353

mm2 01/0 آوردن تصويري از دست بهاز طرفي مزيت اين روش آن است كه امكان . است هـاي اول و دوم درصـد در روش . در قطعه و تعيين درصد آن ممكـن اسـت ) void(حفره

برداري از يك محدوده مثال توان با عكس ضمنا در اين روش مي .شود حفره صفر فرض مي mm2 2×2افزار تصويري، ميزان الياف را محاسبه نمود و با كمك يك نرم.

ي متداولها رزينچگالي الياف و - 1-5 جدول

الياف شيشه E

الياف كربن

الياف آراميد

اپوكسي پخت شده

پلي استر پخت شده

رزين فنولي پخت شده

چگاليgr/cm3

6/2 8/1 -73/144/1 26/2 -2/1 2/1 -15/1 29/1 -25/1

وري در آب در روش چهارم، چگالي قطعة كامپوزيتي به روش آزمايشگاهي نظير غوطه

سـپس بـا توجـه بـه چگـالي . شود تعيين مي) ISO 1183 يا ASTM D792طبق استاندارد (تـوان زيـر مـي ةابطـ و با اسـتفاده از ر )1-5 جدول(تعيين شده و چگالي الياف و رزين آن

.درصد الياف را تعيين نمود

)1( fmffc ν−ρ+νρ=ρ )5-1(

استر تقويت شده با الياف شيشه از طريق آزمـايش، عيين چگالي يك كامپوزيت پلي با ت كسر وزني الياف و يا معـادل حجمـي آن را توان مي 8-5 شكل و يا 2-5 جدولبا توجه به تـوان مي، 1-5اد ذكر شده در جدول ها، با توجه به اعد به منظور تهية كامپوزيت . تعيين كرد

و يـا 2-5 جـدول محاسبه نمود و جدولي مشـابه 1-5چگالي كامپوزيت را بر اساس رابطة . ترسيم نمود8-5 شكل مشابه

با رزين پلي استر كامپوزيتي در مقادير مختلف الياف براي زيتكامپوچگالي - 2-5 جدول )54/2(و الياف شيشه ) 2/1(

ρc (g/cm3) Wf Vf

www.AriaBook.ir

AriaBook


1.200 0.00 0.00 1.334 0.19 0.10 1.374 0.24 0.13 1.414 0.29 0.16 1.455 0.33 0.19 1.495 0.37 0.22 1.535 0.41 0.25 1.575 0.45 0.28 1.615 0.49 0.31 1.656 0.52 0.34 1.696 0.55 0.37 1.736 0.59 0.40 1.776 0.61 0.43 1.816 0.64 0.46 1.857 0.67 0.49 1.897 0.70 0.52 1.937 0.72 0.55 1.977 0.75 0.58 2.017 0.77 0.61 2.058 0.79 0.64 2.098 0.81 0.67 2.138 0.83 0.70 2.178 0.85 0.73 2.218 0.87 0.76 2.259 0.89 0.79 2.299 0.91 0.82 2.339 0.92 0.85 2.379 0.94 0.88 2.419 0.96 0.91 2.460 0.97 0.94 2.500 0.99 0.97 2.540 1.00 1.00

www.AriaBook.ir

AriaBook


355

0.500

0.700

0.900

1.100

1.300

1.500

1.700

1.900

2.100

2.300

2.500

2.700

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Vf Or Wf

ρ c, g

/cm

3

Wf

Vf

و وزني) Vf(تغييرات چگالي كامپوزيت برحسب ميزان الياف به صورت حجمي - 8-5 شكل

)Wf(.

درجه يا ميزان پخت -5-2-2اگـر قطعـه . اسـت آنها ناشي از ميزان پخت ها كامپوزيت بعضي از تغييرات در خواص

زدن يـك سـكه بـه ضربه راحتي از روي صداي ه ب را آن توان ميخيلي كم پخت شده باشد اگـر بـه ميـزان ولـي كنـد صداي خامي را ايجاد مي باشد قطعه نرم اگر. تشخيص داد قطعه

ي تـأثير زيـاد ، اين ميزان ناچيز البته. تشخيص آن مشكل است ،ناچيزي زير حد پخت باشد يع آن در شرايط محيطـي منجـر بـه تخريـب سـر اما روي خواص مكانيكي نخواهد داشت

.خواهد شد

ترين راه جهت تعيين وضعيت پختي قطعه، كاربردي، در شرايط كارگاهي راحت نظراز تعيين كرد كـه قطعـه بـه سـختي توان مي لبه يك سكه به كمك . است آزمون سختي انجام

. قطعـه اسـت (Barcol) اما بهترين روش تعيين سـختي بـاركول ،خيركافي رسيده است يا بـراي جهت تعيين حالـت پخـت نيسـت امـا ملباركول يك معيار كا اگرچه آزمون سختي

جهت اطمينان، بايد قطعاتي را كه سختي . است يمناسب، روش تعيين قطعات ناسالم از سالم

www.AriaBook.ir

AriaBook


اما اين بدان معني نيست كـه . را دارند جزء قطعات اسقاطي منظور نمود 25باركول كمتر از اسـتر خـالص و بـدون رزين پلي . استمناسب اي قطعه دارد،اي كه سختي بااليي هر قطعه

براسـاس مـدل ( دارد 50 تـا 40 معـادل شده معموال سختي بـاركول پركننده و كامال پخت GYZJ 934-1(بايـد . يك راهنماي كلـي در نظـر گرفـت به عنوان البته اين عدد را بايد كهـ ها سبب تغييرات موضعي قابـل ها و تقويت كننده پركنندهتوجه داشت، وجهي در سـختي ت

. شوند مي

كنترل متغيرها -5-2-3 قطعاتي هموژن يعني با خواصي يكسان در تمام نقـاط ،مانند فلزات قطعات كامپوزيتي

بـه عبـارت ديگـر، در آزمـون . تغييرات قابل توجهي در خواص آنها وجـود دارد و نيستند ،ر كنترل شوند اگر عوامل زي . شود نتايج مشاهده مي زيادي در قطعات كامپوزيتي، پراكندگي

. به حداقل رساندو پراكندگي در نتايج رااين ميزان تغييرات توان مي

اي گونه بهكار بايد اين. خوب بسيار ضروري است كاري غلطك ؛تغييرات ميزان رزين ) 1 .كردن كامل، جابجا نكرده و آنها را نشكند انجام شود كه الياف را ضمن خيس

شود كه استايرن زيادي تبخيـر شـود و منجـر بـه پخـت اين امر سبب مي ؛جريان هوا ) 2 .ناقص قطعه گردد

اگر اين زمان خيلي طوالني در نظـر گرفتـه شـود ميـزان تبخيـر منـومر ؛شدن زمان ژل ) 3 .استايرن زياد خواهد بود

اگر دمـا . باشد C 23 - 17° بايد ثابت و در محدوده كارگاه دماي محيط ؛دماي محيط ) 4و نـه مقـدار (دهنـده سخت شدن را بايـد بـا كنتـرل ميـزان شـتاب متغير باشد، زمان

.كنترل نمود) كاتاليزور

عوامل پختملاختالط كا) 5

www.AriaBook.ir

AriaBook


357

.دهنده شتابفزودنكردن كاتاليزور و ا فاصله زماني بين اضافه) 6

ها كامپوزيتي آزمون يا تعيين خواص ها روش -5-3 بهبود كيفيـت و كـارآيي توليـد به منظور ، تعيين خواص فيزيكي مكانيكي هاي آزمايش

، مناسـب و تكرارپـذيري هـا آزمون به منظور انجام دقيق . ضروري است ، قطعات كامپوزيت تـرين مهـم ،در ايـن قسـمت . بر اساس يك روش استاندارد صـورت پـذيرد بايد آنهاانجام ي اسـتاندارد مختلفـي هـا روشامـروزه . شود توضيح داده مي ها آزمون ي استاندارد ها روش

.]9 تـا 3[ گيرنـد ي خواص فيزيكي و مكانيكي مورد استفاده قرار مـي ها آزمونجهت انجام : ازعبارتند ها روش اين ترين مهم

ASTM = American Society for Testing Materials ي استاندارد آمريكائي،ها آزمون -

BS = British Standard ي استاندارد انگليس،ها آزمون -

DIN = Deutsche Normenausschuss ي استاندارد آلماني،ها آزمون -

ISO = International Standard Organization المللي، ي استاندارد بينها آزمون -

EU = European Standard ي استاندارد اروپايي، ها آزمون -

IP = Institute of Petroleum نفت، ي استانداردها آزمون -

مؤسسـة اسـتاندارد ايـران نيـز تـا . دمعموال هر كشوري استانداردهاي ملي خـود را دار حدي استانداردهاي ملي تعيين خواص مواد اوليه و قطعـات كـامپوزيتي را تـدوين نمـوده

.است

فيزيكيخواص -5-3-1، )رزين مايع و پخـت شـده ( به چگالي توان يم خواص فيزيكي يك رزين ترين مهماز

زمان ژل شدن، زمان و سرعت پخت، سختي، جمع شدگي، گرانـروي و ميـزان جـذب آب

www.AriaBook.ir

AriaBook


خواص فيزيكي يك قطعة كامپوزيتي نيز شامل چگالي، سختي، جمـع ترين مهم. اشاره نمود ص هاي استاندارد مختلفي جهت تعيين اين خـوا روش. باشد شدگي و ميزان جذب آب مي

.شود شرح داده ميدر ادامهوجود دارد كه

چگالي -5-3-1-1است و تاثير قابل توجهي بر قيمت كامپوزيت ي مهم يك ها ويژگيچگالي يكي از

ترين و سنگينg/cm3 6/0ترين پليمر، پلي بوتيلن با چگالي سبك. تمام شده يك قطعه داردضمنا اسفنجهاي پليمري . باشد مي g/cm327/2ن با چگالي وآنها پلي تترا فلورو اتيلن يا تفل

چگالي عمده .با مقدار كمتر از اين دامنه و كامپوزيتها با چگالي بيشتر نيز وجود دارند .باشد مي g/cm3 1/2 تا 5/1كامپوزيتهاي تقويت شده با الياف شيشه در محدوده

ي ها روش بر اساس توان ميرا قطعه كامپوزيتي چگالي و وزن مخصوص يك .تعيين نمود DIN 53479و ASTM D1505 ،D2839 ، D792استاندارد

ASTM D 792گيري چگالي بر اساس نحوه آزمون اندازه

شود روش كـار بـه گيري ميزان چگالي پليمرها استفاده مي از اين استاندارد براي اندازه .دو صورت كلي است

.شود كه از سيال آب استفاده مي: A روش آزمون -1

نظيـر ،در مـوارد خـاص (شود كه از سيالي غير از آب استفاده مي : B روش آزمون -2 ).شود از اين روش استفاده مي... ها از آب و بودن چگالي نمونه كمتر

.باشد مي 50 ± % 5 و براي رطوبت C23° ±2شرايط استاندارد آزمايشگاه براي دما

آنها نبايـد براي كاهش خطا حجم كهشوند هايي از قطعه مورد نظر بريده مي ابتدا نمونه ـ مـي باشد؛ وزن آنها 3cm1كمتر از در هنگـام بـرش بايـد . گـرم باشـد 50 تـا 1د بـين توان كه از اعمال خساراتي نظير فشار بر قطعه و يا هر عاملي كه باعث تغيير چگالي داشت توجه

www.AriaBook.ir

AriaBook


359

.گرددشود، خودداري

ل سيم نازكي به نمونه، وزن آنهـا وزن و پس از اتصاگرم 001/0ها با دقت سپس نمونه كـه قطعـات در زيـر آب هنگـامي . شـود تعيـين مـي ) آب(وري در سـيال در حالت غوطـه

از رابطـة (d)هـا چگـالي نمونـه . گونه حبابي نبايد به آنهـا چسـبيده باشـد ورند، هيچ غوطه :گردد زيرمحاسبه مي

)5-2( d aa w b

=+ −

وري و وزن سيم نازك در حالت غوطـه w وزن نمونه در حالت عادي، aبطه در اين را bباشد ميوري در آب وزن نمونه و سيم در حالت غوطه.

جذب آب -5-3-1-2بسـته بـه . باشـند مـي اغلب پليمرها با وجودي كه در آب نامحلولند قادر به جذب آب

يكـي از اثـرات . گيـرد مـي ي پليمر كم و بيش تحت تاثير قـرار ها ويژگي ،ميزان جذب آب در بسياري از پليمرها، جذب آب سـبب . باشد ميجذب آب كاستن مقاومت الكتريكي آنها

. گرددمي) استحكام و مدول(افت قابل توجه خواص مكانيكي

كه چسبندگي خوبي بين الياف و رزين در پالستيكهاي تقويت شده با الياف، درصورتي هـا از هـم ك نفـوذ كـرده و سـبب جـدايي اليـه وجود نداشته باشـد، آب بـه فصـل مشـتر

)delamination (اين امر سبب افت قابل توجه خواص مكـانيكي و از بـين رفـتن . شودمي .گرددسريع قطعه مي

ASTM D570تعيين ميزان جذب آب سرد بر اساس

يـك ديسـك بـه قطـر صـورت بـه اي از ماده مورد نظـر براساس اين روش ابتدا نمونه mm51 امت و به ضخmm2/3 شـود به روش قالبگيري و يا برش از يك صفحه تهيـه مـي .شـوند و ساعت خشك مـي 24 به مدت oC 52 ي ديسكي شكل تهيه شده در دماي ها نمونه

www.AriaBook.ir

AriaBook


در آب مقطـر بـه ها نمونهسپس . گردندپس از سرد شدن و رسيدن به دماي محيط وزن مي ها نمونهپس از اين زمان، . شوند قرار داده مي 25 تا oC 20 ساعت در دماي محيط 24مدت

از آب خارج و پس از خشك كردن آب سطح آنها با يك دستمال كاغذي، بالفاصله توزين ميـزان آب ،نسبت اختالف وزن به وزن اوليه بر حسب درصـد و يـا ميلـي گـرم . گردندمي

.باشد ميجذب شده ماده

:ساير استانداردهاي اين آزمون عبارتند ازBS 2782 Method 502F # BS 2782 Method 502G = ISO /R 62= DIN 53475 # DIN 53472

جمع شدگي -5-3-1-3كه بعضي بـه آن آب رفتگـي نيـز گوينـد عبـارت اسـت از ) shrinkage(جمع شدگي

مـواد پليمـري بـه جهـت داشـتن . اختالف ابعادي يك قطعه پس از قالبگيري با ابعاد قالب نبسـاط حرارتـي بـاالي پليمرهـا پـس از زنجيرهاي طويل و كالفـي و همچنـين ضـريب ا

پس از انجام واكنشهاي شيميايي پخت و سـخت شـدن و جامـد ها رزينقالبگيري و يا در ايـن كـاهش ابعـادي بـه جهـت تـراكم بيشـتر . دهنـد ميشدن كاهش ابعادي از خود نشان

زنجيرها و كاهش فضاهاي خالي در حالـت جامـد پليمرهـا و همچنـين تغييـرات انبسـاط ايـن . است) اختالف دماي قالبگيري و دماي محيط (تي و يا به عبارتي تغييرات دمايي حرار

خطي يا طولي و يا تغييرات حجمي برحسب درصد بيـان صورت بهد توان ميكاهش ابعادي .گردد

ASTM D955 شدگي به روش استاندارد گيري ميزان جمع اندازه

گيـري شـده بـه روش شدگي قطعات قالـب گيري ميزان جمع اين استاندارد براي اندازه . تزريق، قالبگيري فشاري و يا انتقالي است

www.AriaBook.ir

AriaBook


361

متـر مـواد ميلـي 2/3 و بـه ضـخامت mm 102اي شكل به قطر در درون قالبي استوانه به روش قـالبگيري انتقـالي، فشـار بايـد در گرماسختبراي قالبگيري مواد . شود ريخته مي . باشدMPa 140 تا 70تزريق بين و براي MPa140 تا 55محدودة

گيـري انـدازه mm 02/0 ساعت از گذشت قالبگيري قطر قطعـات بـا دقـت 24بعد از ميزان جمع شدگي نهايي قطعـات نيـز . شود كه اين ميزان، برابر جمع شدگي اوليه است مي

گي شـد ميـزان جمـع . گيري اسـت ساعت بعد از قالب 48گيري شود كه زمان آن بايد اندازه .شود برحسب درصد با توجه به اختالف قطر قالب به قطر قطعه محاسبه مي

)Dl(، تعيين چگالي رزين مايع ها رزين تعيين ميزان جمع شدگي ترين روش براي سادهوري بـه روش غوطـه ) Ds( يك پيكنومتر و سپس تعيين چگالي رزين پخت شـده كمك به

طه زير برحسـب درصـد حجمـي محاسـبه ميزان جمع شدگي رزين از راب در نهايت . است Shrinkage, % = (Ds-Dl)/Dl × 100 .گردد مي

.حجمي است% 12 تا 5غير اشباع حدود ي پلي استرها رزينجمع شدگي

ي تعيـين گرانـروي و سـختي هـا آزمـون در پايان اين قسمت استانداردهاي مربوط بـه :شوند معرفي مي

:ي تعيين گرانروي رزينها آزمونASTM D 2393, ASTM D 445, ASTM D 1200

:ي سختيها آزمونهاي استاندارد

Shore Hardness: ASTM D 2240

Barcol Hardness: ASTM D 2583

Rockwell Hardness: ASTM D 785

www.AriaBook.ir

AriaBook


خواص مكانيكي -5-3-2

استحكام و مدول كششي -5-3-2-1 كشش و مدول كششي كامپوزيت است هدف از انجام آزمون كشش، تعيين تنش نهايي

را نيـز ) poisson’s ratio(سـان اپونسـبت تـوان مي گرفته شود، كار بهو اگر تجهيزات الزم اطالعـات بيشـتري را در تـوان مـي همچنين با استفاده از اين آزمون .بدينوسيله تعيين نمود

ي خـواص مكـانيكي بـر هـا آزمـون . آورد دسـت بـه اعمال نيرو قطعه به هنگام مورد رفتار ترين مـادة در آن هنگام فلزات مرسوم كه نيمة دوم قرن نوزدهم آغاز شد در هاي علمي پايه

هـاي تقويـت شـده بـه عنـوان مـواد يـا پالسـتيك هـا كامپوزيتاستفاده از . مهندسي بودند ي خواص اين مواد در ابتدا بـر مبنـاي ها آزمون .مهندسي، تقريبا از يك قرن بعد شروع شد

. آزمون كشش فلـزات بسـيار آسـان اسـت .شد م مي ي مورد استفاده در فلزات انجا ها روشدر ايـن حالـت، بـه دليـل ماهيـت . اي فلزي را بين دو گيره قرار داد و كشيد كافيست قطعه

به عبارت ديگر .كند تا پاره شود همگون فلزات، ميانة قطعة فلزي شروع به باريك شدن مي آمـدي ايـن روش بـراي ناكار .افتـد شكست در فلـزات بـه دور از ناحيـة گيـره اتفـاق مـي

قرار گرفت كه ماهيـت رفتـار تأكيد و اين نكته مورد آشكار شد 1960 از دهة ها كامپوزيتهاي كامپوزيتي به دليل ماهيـت دوفـازي، رفتـار نمونه . متفاوت از فلزات است ها كامپوزيت

ن پـايين بـود دليـل بـه هـا اين نمونـه . دهند ميمتفاوتي در جهات مختلف اعمال نيرو نشان تـر بـه تر يا ضـخيم دمبل باشد، نواحي پهن صورت بههاي كشش استحكام برشي، اگر نمونه

دچـار شكسـت شـده، جـدا قبل از رسيدن به اسـتحكام نهـايي ، حاصله يدليل نيروي برش و هـا آزمون در ارتباط با ASTMهايي كه در اين زمان و در اولين كنفرانس نمونه .شوند مي

مطرح شـدند، از تنـوع ظـاهري زيـادي برخـوردار ) ASTM STP 460(طراحي كامپوزيت .ها بسـيار متنـوع بـود نيز در اين نمونه(failure mode)طريقة شكست .)9-5 شكل (بودند

هاي فلزي بودند، جاي خـود هاي با ميانة باريك كه در واقع اقتباسي از نمونه سرانجام نمونه تقويت دو انتهاي نمونه به منظور ايجـاد . نواري با انتهاي تقويت شده دادند هاي را به نمونه

www.AriaBook.ir

AriaBook


363

.گيرد ميگيرش مناسب و محافظت دو سر نمونة كشش از صدمة ناشي از گيره انجام

پالستيكي طبق نمونة a). 1969هاي آزمون كشش معرفي شده در سال شكل نمونه - 9-5 شكل

)dastin( c( نمونة دو طرف صاف با ناحية گيرش تقويت شده )ASTM D638 bاستاندارد دار با ناحية گيرش تقويت شده ويژة آرايش الياف نمونة شانه)dastin( d(گره پاپيوني نمونة

ويژة آرايش الياف نمونة دو طرف صاف با ناحية گيرش تقويت شده) Hoggart( e (درجه90نمونة استخوان )Elkin( g (نمونة دو طرف صاف با ناحية گيرش تقويت شده) fدرجه 90

.]3[ )باشد مي قطر Ф شعاع و Rothman & Molter() R(سگي

www.AriaBook.ir

AriaBook


از ميان استانداردهاي مختلفي كه در اين زمينـه وجـود دارد، خالصـه مشخصـات سـه . نشان داده شده است10-5 شكل ها در نمونهتصوير و 3-5 جدولاستاندارد در

.]3[ مشخصات برخي از استانداردهاي كشش- 3-5 جدول ASTM D3039 BS 2782 ISO 527

متقارن با الياف پيوستهساختار كاربرد مدول بااليا غير پيوستة

ي الياف ها كامپوزيتنمدي، پارچه و پيش

آغشته

در حالت ( ها كامپوزيتبا آرايش قطعات معمول براي

)چندجهتي مناسب نيست

)t (ضخامت0/1 (0 UD) ± 4%

0/2 (90 UD) 5/2) بقيه(

0/1 تا 0/10 ± 5/0 ماشينكاري امكان

درصورت نياز

0/1 (0 UD) ± 4%0/2 (90 UD)

w( 15 (0 UD) ± 1%( عرض25 (90 UD بقيه و )

25±5/0) براي استحكام( 5/12±5/0) براي مدول(

o)0 (2/0 ± 1 90o) (2/0 ± 2

)L(طول كلي 250 ± 4% (0 UD بقيه و)175 ± 4% (90 UD بقيه و)

50 تا 10طول آزاد از گيرش

200حداقل طول آزاد از گيرشحداقل

110

2LT + 1 ± 150 50يرش طول آزاد از گ

طول تقويت )LT(شده

0o) (56 90o) (25 50 45حداقل

5/1ضخامت تقويت 3≥ 0/2 -5/0 مواد مناسب براي تقويت

دو انتها

شيشه 90 و 0كامپوزيت الياف كار به o45±در جهت (

)رود مي

اي كه تحت شبيه ماده آزمون است

كامپوزيت الياف شيشهo45±

سرعت كشش يايقه دق10 تا 1شكست در

mm-1 0,01سرعت كرنش mm/min-1 2جابجايي يا

mm/min-1 10 )كلي حالت(

mm/min-1 2 براي تعيين مدول و ازدياد طول

mm/min-1 2 0o)(mm/min-1 2 90o)(

قابليت هم محور شدن خود ها گيرهويژگي .به خود توصيه شده است

شوندهمحكم خود به خود . شده استنهاد پيش

)Self-tightening(

ترجيحگيره هيدروليك .دارد

www.AriaBook.ir

AriaBook


365

a (ASTM D3039؛ ها كامپوزيتي كشش متداولها آزمونهاي شكل نمونه - 10-5 شكل

(0o) b (ASTM D3039 (90o) c (ISO 527 (0o) d (ASTM D3039 آرايش الياف غير .]3[ ياف غير تك جهتي آرايش الe (ISO 527 تك جهتي

:شوند استانداردهاي مرتبط به اين آزمون ذكر مي،در پايانBS 2782 Method 320A = ISO /R 527 # ASTM D638 # DIN 53455 # ASTM D1708, Micro Tensile Test Specimens. ASTM D 349, ASTM D 348, ASTM D 651, ASTM D 2290, ASTM D 2585 ASTM D 3039, BS 2782 Method 1003: 1977 = EN 61

(d)

(e)

www.AriaBook.ir

AriaBook


استحكام و مدول فشاري -5-3-2-2ايـن نيـرو . ها، قطعات كامپوزيتي تحت نيروي فشاري قـرار دارنـد در بسياري از سازه

به منظور ارزيابي رفتـار . مستقيم و يا ناشي از نيروهاي خمشي باشد صورت بهممكن است نشـان 11-5 شـكل د دارد كه در ها در برابر نيروي خمشي، سه روش اصلي وجو كامپوزيت

.داده شده است

.ي فشارها آزمونهاي مختلف اعمال نيرو در مكانيزم - 11-5 شكل

در روش دوم، . شـود در روش اول به انتهاي نمونه، نيروي مستقيم فشـاري اعمـال مـي شود و روش سوم تلفيقـي از دو روش ها اعمال مي ري توسط نيروي برشي گيره نيروي فشا .باشد ميبيان شده

بــراي ايــن روش ولــي گرفتــه اســتكــار بــه روش اول را ASTM D695اســتاندارد هـا، بـه دليـل پـايين بـودن در اين كامپوزيت .هاي با استحكام باال مناسب نيست كامپوزيت

. افتـد ها اتفـاق مـي ها، اغلب شكست از لبه بين اليه ضي و استحكام كامپوزيت در جهت عر .دهد تري مي استاندارد فوق با اصالحاتي در شكل نمونه نتايج قابل قبول

www.AriaBook.ir

AriaBook


367

هاي آزمـون هايي كه مشابه نمونه به دو انتهاي نمونه اعمال فشار از طريق نيروي برشي اين روش شكل، مواد و در .باشد ميترين روش آزمون فشار اند، متداول كشش تقويت شده

و نتايج آزمون ) Failure mode(يكنواختي كامل ابعاد ناحية تقويت شده، بر شكل شكست هايي كـه بـراي ايـن نـوع آزمـون طراحـي شـده اسـت، يكي از اولين گيره .گذارد تاثير مي

كه وقتي نيروي فشـاري بـر آنهـا اعمـال باشد مي) Celanese(هاي موسوم به كالنيس گيره بايـد توجـه .كنند ها آن نيرو را از طريق نيروي برشي به سطح قطعه منتقل مي شود، گيره مي

ها، اگر به هر دليلي سـطوح داخلـي در تمـاس بـا فـك بيرونـي داشت كه در اين نوع گيره ها توسط موسسـة شكل اصالح شدة اين گيره .گردد نباشد، در نتايج آزمون اخالل ايجاد مي

ابداع شده است كـه در آن از سـطوح شـيبدار IIRTIنويز و با نام يتحقيقات تكنولوژي ايل وزن ايـن .هاي قبلي را نداشته باشـد صاف استفاده شده تا مشكالت سطوح مخروطي گيره

نشـان داده شـده 12-5 شـكل در آنهـا برخي از انـواع .باشد مي نيوتن 250 نوع گيره تقريبا .است

همچنـين روش . گرفته شدكار به DIN 29971 النيس با كمي تغيير در استاندارد ك گيرة را IIRTI استفاده شده و اين استاندارد گيرة نـوع ASTM D3410فوق در تدوين استاندارد

هاي تقويت نشده تدوين در ابتدا براي پالستيك ASTM D695استاندارد .گيرد مينيز در بر . گرفته شدكار بهها نيز تي براي كامپوزيتشده بود اما با تغييرا

براي آزمـون فشـار ISOهايي به منظور تدوين استاندارد المللي نيز تالش در سطح بين BS EN استانداردي است كه در انگلستان با نام ،ها حاصل اين تالش. صورت گرفته است

ISO 14126 رد فـوق منطبـق بـر اين نـام حـاكي از آن اسـت كـه اسـتاندا . شود شناخته مياجزاي اين استاندارد سختگيرانه با اسـتاندارد . استانداردهاي اروپايي و انگليسي مشابه است

ASTM D3410هاي مختلـف اسـتانداردهاي آزمـون فشـار در شكل نمونه. نيز تطابق دارد BS: ن آزمـون عبارتنـد از ديگر استانداردهاي مشـابه ايـ . نشان داده شده است13-5 شكل

2782 Method 303A و DIN 53454.

www.AriaBook.ir

AriaBook


گيرة ) c گيرة كالنيس) IIRTI b گيرة) aهاي آزمون فشار؛ برخي از انواع گيره - 12-5 شكل

.]ASTM D695 ]3 اصالح شدةاستاندارد

www.AriaBook.ir

AriaBook


369

و كالنيس و a (ASTM D3410 ؛مختلفهاي هاي آزمون فشار استاندارد نمونه - 13-5 شكل

IIRTI b (ASTM D695 c (ASTM D6953[ اصالح شده[.

gageگيري يا طول اندازهGL طول ناحية تقويت شده، LT عرض نمونه، Wدر شكل (

length ،h ضخامت نمونه و A باشد مي ضخامت تقويت كننده.(

آنها را به دو دستة كلي توان ميگذارند كه عوامل مختلفي بر نتايج آزمون فشار تاثير مي : تقسيم نمود

روش اعمال نيرو، شكل هندسي قطعة تحت (عوامل مربوط به روش آزمون .1

a

b c

www.AriaBook.ir

AriaBook


)آزمون، خواص مكانيكي تقويت كنندة انتهايي

دسـتگاه آزمـون، دقـت روش تهية نمونه، شرايط (عوامل مربوط به آزمايشگاه .2 )انجام آزمايش و ارزيابي نتايج

خمشي مدول و استحكام -5-3-2-3استفاده از آزمون خمش براي ارزيابي خواص مكانيكي رزين پخت شده و كامپوزيـت،

اگرچـه نتـايج . به دليل سهولت نسبي آزمون و تجهيزات الزم براي انجـام آن، رايـج اسـت شود ولي اغلب توصيه مي باشد مي و فشار ي كشش ها آزموني خمش مشابه نتايج ها آزمون

كـه آوردن اطالعات طراحي قطعه استفاده نشـود چـرا دست بهبراي از نتايج آزمون خمش عمومـا آزمـون . انعكاسي از روش آزمون باشند نه خواص قطعـه ،ممكن است برخي نتايج

دسـت بهاي و نه برشود خمش به منظور كنترل كيفيت و مقايسة خواص قطعات استفاده مي .آوردن مقادير مطلق مربوط به خواص ماده

سهي خمش ها روشبه طور كلي دو روش براي انجام آزمون خمش وجود دارد كه به اي در خمش سه نقطه .)15-5 شكل و 14-5 شكل (اي معروف هستند نقطه چهاراي و نقطهشـود و نيـرو در نقطـة مركـزي اعمـال در نزديكي دو انتهاي نمونه قـرار داده مـي گاه تكيه .شود متمركز اعمال نميصورت بهدوم نيرو شود اما در روش مي

در يـك .به هنگام اعمال نيروي خمشي، تنش نرمال در ضـخامت قطعـه متغيـر اسـت نيـروي تصـور بـه سطح به صورت نيروي فشاري و در حداكثر اسـت و در سـطح ديگـر

شـود، ايـن در صفحة مركزي كه محور خمش نيز ناميده مـي .باشد ميكششي و در حداكثر و ميزان كرنش از روابط زير محاسـبه ) صفحة بيروني (مقدار حداكثر تنش . نيرو صفر است

: شود مي

2

6SDh

=ε 22 و 236bhPS

bhM

==σ) اي در خمش سه نقطه(

www.AriaBook.ir

AriaBook


371

گاه فاصلة دو تكيهS نيرو، P، ضخامت آن h عرض نمونه، bان خمش، مم Mكه در آن در ، سـهمي بـوده صـورت بـه توزيع تنش برشـي . باشد مي ميزان جابجايي مركز قطعه Dو

حـداكثر تـنش . باشـد مـي محور خنثي حداكثر مقدار را داراست و در سطوح خارجي صفر :باشد ميبرشي از رابطة زير قابل محاسبه

bhFS

23

=τ

.]3[ و توزيع تنش و ممان در آناي آزمون خمش سه نقطه - 14-5 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]3[ و توزيع تنش و ممان در آناي آزمون خمش چهار نقطه - 15-5 شكل

كـرنش . آيـد مي دست بهيروي خمشي با ثبت نيرو در برابر كرنش رفتار قطعه در برابر ن روي سـطح در حـال كشـش و يـا ) strain gauge( با اسـتفاده از كـرنش سـنج توان ميرا

) beam theory(گيري تئوري ميله كار بهگيري جابجايي مركز قطعه در راستاي نيرو و اندازه

www.AriaBook.ir

AriaBook


373

گيـري شـده و شـكل هندسـي قطعـه ه تابعي از نيروي انـداز Mممان خمش . آورد دست به تنش را محاسـبه نمـود و رفتـار كلـي توان مي و با استفاده از معادالت مطرح شده باشد مي

استانداردهاي مختلفي براي آزمون خمـش وجـود دارد . آورد دست بهكرنش قطعه را -تنش :كه برخي از آنها عبارتند از

Cast Resin or Laminates:

BS 2782 Method 335A = ASTM D 790 = ISO /R 178 # DIN 53452

Laminates:

BS 2782 Method 1005:1977 = EN 63

ISO14125

گاه به ضخامت ي فاصلة دو تكيه ها نسبتبا قيد انطباق بر ASTM و BSاستانداردهاي )S/h ( آزادي عمل وسيعي به كاربران ،ابعاد نمونه در انتخاب السطوح بودن قطعه، و متوازي

در S/h را براي 1 به 60 و 1 به 40، 1 به 32، 1 به 16ي ها نسبت ASTMاستاندارد . ندا داده تنهـا BSكه در اسـتاندارد داند درحالي اي مجاز مي ي خمش سه نقطه و چهار نقطه ها آزمون

. در نظر گرفته شـده اسـت S/h براي 1 به 16اي و فقط نسبت براي آزمون خمش سه نقطه اي از صنايع را با لحـاظ چنـد نـوع ملزومات مورد نياز محدوده ASTMهمچنين استاندارد

هاي الياف شيشه را لحاظ نمـوده تنها كامپوزيت BS ماده در نظر گرفته است ولي استاندارد .اند اين استانداردها با هم مقايسه شده 4-5جدول در . است

.]ASTM ]3 و BSايسة استانداردهاي خمش مق - 4-5 جدول

ضخامت استانداردmm

عرض mm

mmطول

شعاع گاه تكيه

mm

شعاع ابزار اعمال نيرو

mm

نسبت فاصلة گاه به دو تكيه

ضخامت

سرعت كرنش

mm/mm

ASTM D790M

25 -1 25 -10 1800 -50H1,5 -3 h4-3 16 40 و 32 و

1 به 60و و 0,010,1

BS 2782 50 -1 80 -15 h20 2 5 16 0,01 1 به

www.AriaBook.ir

AriaBook


: شود اي مدول از رابطة زير محاسبه مي براي خمش سه نقطه

3

3

4bhmSE =

براي خمش چهار نقطه دو حالت در نظر گرفتـه شـده اسـت؛ در ASTMدر استاندارد آن 1/2گـاه و در حالـت دوم فاصـلة دو تكيـه 1/3حالت اول عرض محدودة اعمـال بـار

مـدول در حالـت اول از رابطـة .باشـد مـي فقط حالـت اول را دارا ISO تاندارداس .باشد مي

3

3

21.0bhmSE 3و در حالت دوم از رابطة =

3

417.0

bhmSE .شود محاسبه مي=

% 10 تغيير مكان محـور خنثـي بـيش از كه صورتيمعموال در استانداردهاي مختلف در نمايند كـه بـراي اتي را در معادالت محاسبة تنش اعمال مي اصالح گاه باشد، فاصلة دو تكيه .بايست به استاندارد مربوطه مراجعه نمود مياآگاهي از آنه

ضربه استحكام -5-3-2-4مفاهيم مختلفـي از آن مـد نظـر شود، ها مي كامپوزيتوقتي صحبت از استحكام ضربة

: اشاره نمودزير به موارد توان ميبه عنوان مثال . باشد مي

نايي قطعه در برابر تحمل ضربه بدون وقوع شكستتوا •

ايجاد شكست يا جدايش در سازة كامپوزيتي حداكثر نيروي مورد نياز براي •

ميزان انرژي مصرفي به هنگام شكست برحسب واحد جرم قطعه •

اعمـال ضـربه .باشـد مـي m/sec 10منظور از ضربه، اعمال نيروهايي بـا سـرعت ا تـا ) out-of-plane( صـفحه بـرون و يا ) in-plane ( يا درون صفحه هد در راستاي صفح توان مي

تحمـل بـراي د در توانايي قطعـه توان ميهاي فوق با سرعت هضربات خارج از صفح .باشد را پديـدة m/s 100ضربات با سرعت بـيش از . نيرو پس از ضربه تغييرات آني ايجاد نمايد

سقوط ابزار بر يك سازة .نامند سريع مي را فوق m/s 1000هاي باالتر از بالستيك و سرعت

www.AriaBook.ir

AriaBook


375

كامپوزيتي، پرش سنگ از زير چرخ يك خودرو و برخورد بـه يـك خـودروي كـامپوزيتي، در صـفحه بـرون هـايي از پديـدة ضـربة يئ ديگـر، مثـال برخورد قايق كامپوزيتي به يك ش

قطعات همچنين كاربردهاي جذب انرژي قطعات كامپوزيتي كه در آنها .ها هستند كامپوزيت صفحه ونگيرند مثالي از پديدة ضربة در توخالي در راستاي محور خود تحت تنش قرار مي

.باشد مي

و بـرون ها نيز بـه دو دسـتة درون صـفحه ي ارزيابي مقاومت ضربة كامپوزيت ها روشي ايـزود هـا آزمـون ي ضـربة درون صـفحه هـا آزمونترين عمومي .شوند صفحه تقسيم مي

)Izod ( و چارپي)Charpy (استانداردهاي آزمون ضربة ايزود عبارتند از.باشند مي :

BS 2782 Method 306A = ISO /R 180 # ASTM D 256 # DIN 53453

:و استانداردهاي آزمون ضربة چارپي عبارتند از

BS 2782 Method 351A = ISO /R 179 # ASTM D 256 # DIN 53453 چنـد ضـربة چـارپي اي از نتايج آزمون و نمونه 15-5 شكل نمايي از اين دو آزمون در

.نشان داده شده است 5-5 جدولنوع كامپوزيت در

ي ضربة ايزود و چارپيها آزموننمايي از - 16-5 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


ضـخامت مجـاز (ASTM 2/3×7/12×64اسـتاندارد د بر اسـاس آيزوابعاد نمونة ضربة mm 13-3 ( باشد مي 80×10×4و استاندارد ايزو.

اي از نتايج آزمون ضربة چارپي چند نوع پيش آغشتة تك جهتي رزين نمونه - 5-5 جدول .]3[ اپوكسي

جهت ضربه

نوع كامپوزيتوضعيت

كاف ش)notch(

حداكثر Nنيرو

انرژي جذب Jشده

انرژي جذب شدة kJ/m2 *نرمال

اپوكسي/كربن بدون شكاف با شكاف

900 12 500 8

10,7 9,2

109 113

اپوكسي/شيشه بدون شكاف با شكاف

390 13 210 11

77 56

778 694

اپوكسي/49كوالر بدون شكاف با شكاف

920 7 690 5

68 57

672 اف 694

ر اليود ب

عم

اپوكسي/نايلون بدون شكاف با شكاف

600 5 230 4

14,9 9,4

145 116

اپوكسي/كربن بدون شكاف با شكاف

778 512

0,5 0,3

5,0 3,6

اپوكسي/شيشه بدون شكاف با شكاف

676 689

1,1 0,9

10,9 11,3

اپوكسي/49كوالر بدون شكاف با شكاف

445 338

1,4 0,9

13,0 اف 12,6

ي اليستا

ر راد

اپوكسي/نايلون بدون شكاف با شكاف

436 276

0,5 0,5

5,5 6,7

انرژي جذب شده تقسيم بر سطح مقطع قطعه •ي ضربة برون صفحه به صـورت سـقوط وزنـه بـر صـفحة كـامپوزيتي اجـرا ها آزمون

www.AriaBook.ir

AriaBook


377

گاه قطعه نسبت به ضخامت آن كم يا زياد باشـد، رفتـار بسته به اينكه فاصلة تكيه . شوند ميشـكل در نمايي از اين دو حالـت مختلـف . متفاوت است ها آزمونقطعه در اين نوع ضربة

بـه تـوان مـي از جملـة اسـتانداردهاي ضـربة بـرون صـفحه . نشان داده شـده اسـت 5-17 falling (D5420-04 ASTMو ) ASTM D5628-96) free-falling dart هاياســتاندارد

weight ( وBS 2782 و ISO 6603دو استاندارد . اشاره نمود ASTM 1995 فـوق از سـال .اند شدهASTM D3029جايگزين استاندارد ضربة

گاه به ضخامت كم فاصلة تكيه) aاي نمايي از دو حالت شكست برون صفحه - 17-5 شكل

.]3[ )شكست خمشي(به ضخامت زياد گاه فاصلة تكيه) b) شكست برشي(

ي ضربه با انـرژي كـم كـه وزنـه بـه ها آزمونخرين نكته در مبحث ضربه اينكه، در و آ ي تكميلـي ماننـد آزمـون هـا آزمونكند، اغلب پس از آزمون ضربه از داخل قطعه نفوذ نمي

.شود فشار براي ارزيابي رفتار قطعه در برابر ضربه استفاده مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


غير مخربي آزمون ها روش -5-3-3يي هـا آزمـون از (Non-Destructive Testing, NDT) ي آزمـون غيـر مخـرب ها روش

اسـت كـه شـده پذيرفتـه موضوع اين . شود روز بر اهميت آنها افزوده مي ه هستند كه روز ب ، (craze)ي ريـز هـا تـرك . باشـند مـي (defect)تمامي مواد مهندسي حـاوي نقـص و عيـب

حفـره و (fiber fracture)، شكسـت اليـاف (delamination)هـا ، جـدايي اليـه (crack)ترك(void)، اين عيـوب يـا ناشـي از . باشند مي ها كامپوزيتي موجود و رايج در ها نقص نمونه

وجود بهدهي و يا در طي سرويس طي فرآيند ساخت يا مراحل مونتاژ مواد اوليه است يا در 6-5جـدول در ،شـوند ايجاد مـي دهي يي كه در اثر شرايط سرويسها نقصنمونه . آيند مي

خروج ضر نيستند و اينكه يك نقص سبب در لحظه اول م ها نقصتمامي . آورده شده است بستگي به عوامل متعددي ازجمله نوع، انـدازه، موقعيـت آن و شود، مياز سرويس اي قطعه

بـراي نقـايص و شناسـايي لـذا تشـخيص ). 18-5 شـكل (دهي قطعـه دارد شرايط سرويس . بسيار حايز اهميت است،گيري در مورد قطعه حاوي آنها تصميم

بـدون تـوان بـه كمـك آنهـا مياند كه ي مختلفي ها روشي آزمون غير مخرب ها روشكنترل ، بازرسي جهت اساسا ها روشاين . ي كرد ي اين نقايص را شناسا ،صدمه زدن به قطعه

در كارهـاي تحقيقـاتي مـورد نيز و قطعات فلزي دهي ويسادامه سر سنجي و امكان كيفيت چـه در نيز، ي پليمري ها كامپوزيت در ها روشاستفاده از اين متعاقبا . اند استفاده قرار گرفته

شكسـت ي هـا مكـانيزم از آنجـا كـه . رايج گرديـده اسـت ،امور تحقيقاتي و چه در صنعت (failure) غالبا پس از شناسـائي ،اند وبي شناخته نشده خ ه در مقايسه با فلزات ب ها كامپوزيت

.قضاوت در مورد اهميت آن مشكل است ،NDTي ها روش به كمكنقص

)ب( )الف(نقص ) نقص با نوك تيز و تمركز تنش باال و ب) دونمونه از شكل عيبها، الف - 18-5 شكل

. و تمركز تنش پاييني ا با شكل دايره

www.AriaBook.ir

AriaBook


379

.دهي نقايص ايجادشده در مواد كامپوزيتي دراثر شرايط سرويس -6-5 جدول

Service Loading

Condition

Corresponding Defects

Fatigue and Impact Matrix Cracking Crazing Fiber Failure Delamination

Lightning Debonding Between the Fiber and Matrix Delamination

Environmental Matrix Plasticization Conditions Debonding

Fiber Chemically Corroded (Glass, Kevlar)Erosion Reduction in Thickness

، كــنترل كيفي شامل سه رده تحقيقاتي توان ميي غيرمخرب را ها آزمونانـواع مختلف ي ها روشآنها را در دو گروه توان مي قدمت نظراز . در نظر گرفت ) خط توليد (و صـنعتي

روش مـافوق صـوت اي شـامل ي پايـه ها روش. بندي نمود ي جديد طبقه ها روشاي و پايه(Ultrasonic C-Scan) راديوگرافي ،(Radiography) ي ارتعاشـي ها روش و(Vibration)

ــي ــردد م ــا روش از. گ ــد ه ــيي جدي ــوان م ــه ت ــا روش ب ــاري ه ــا گرمانگ ــي ي ي حرارت(Thermography) ،شــر صــوتي ن(Acoustic Emission) و روش Acousto-Ultrasonic

ي مـافوق صـوت و گرمانگـاري بـه اختصـار شـرح داده ها روشدر اين بخش . اشاره كرد .]13تا 10[ شوند مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


روش مافوق صوت -5-3-3-1 ي قديمي و كـامال شـناخته ها روش يكي از (ultrasonic C-sacn)صوت روش مافوق

در اين . گيرد مي كه به ميزان قابل توجهي در صنايع مختلف مورد استفاده قرار باشد ميشده اسـتفاده ، نيـز گوينـد (stress wave)روش از امواج مافوق صوت كه به آنها امـواج تنشـي

مجموعـه . مواج ضـروري اسـت لذا جهت شناخت اين روش، اطالعاتي در مورد ا . شود مي . نشان داده شده است19-5 شكل كامل يك آزمايش مافوق صوت در

امـواج تنشـي، امـواج مـكانيكي يا ارتعاشي هستند كه در آنها ارتــباط بـين فــركانس (f) و طول موج (λ) زير استصورت به :

λ = c/f تـابع خـواص االسـتيك مـاده اسـت و ،سـرعت . باشـد مي سرعت موج cكه در اين رابطه

. شود كه در يك فركانس ثابت، طول موج بستگي به نوع ماده مورد بررسي دارد مشاهده مي اسـت و گـاهي هـم از فركـانس MHz 10- 1 هـا كامپوزيـت فركانس مورد استفاده جهت

kHz500 و يا تا MHz25 ي قابـل هـا سفركـان اين در حالي است كـه . كنند هم استفاده مي .ي مورد استفاده قابل شنيدن نيستندها فركانس است لذا kHz 20 شنيدن تا

تحت تـأثير فركـانس، طـول مـوج، سـاختار ،توسعه يا حركت يك موج مافوق صوت در روش .گيـرد مـي ي ناشي از بارگـذاري قـرار ها نقصي ساختاري و ها نقصكامپوزيت،

ل كرد و مقدار منعكس شده يـا عبـوركرده را عه ارسا طمافوق صوت بايد موج را به سطح ق ــرانس ــرارداد كــه ايــن كــار توســط ت ــوع (transducer)ديوســرهاي مــورد بررســي ق از ن

الكتريكـي را بـه ارتعـاش در حالـت هـاي پالسند توان مياينها . شود پيزوالكتريك انجام مي در حالت دريافت الكتريكي هاي پالسهاي تنشي را به ارسال و ارتعاشهاي مكانيكي يا موج

بسيار ضروري است لذا به يـك مـاده ،ديوسرها و مواد عبور امواج بين ترانس . تبديل نمايند ماده بايد خود قابليت انتقال امواج كه ايناستنياز بين آنها (coupling media)حد واسط

www.AriaBook.ir

AriaBook


381

واسـط حدبه عنوان ماده هاي مختلف ها و ژل از گريس گاهي واز آب غالبا . را داشته باشد . شود استفاده مي

.(through-transmission)بالك دياگرام آزمون مافوق صوت به روش - 19-5 شكل

مـاده ،آوردن نتايج مطلوب بايد همواره مطمئن بود كه در طـي آزمـايش دست بهجهت مون وجود دارد لذا غالبـا از يـك حمـام آب ديوسرها و قطعه مورد آز واسط بين ترانس حد

www.AriaBook.ir

AriaBook


اگــر از دو .دهنــد مــيديوســرها و قطعــه را داخــل آب قــرار شــود و تــرانس اســتفاده مــيديوسر، يكي به عنوان فرستنده و ديگري به عنوان گيرنده اسـتفاده شـود و قطعـه در ترانس

.شود ي گفته م(through-transmission)حد واسط اين دو قرارگيرد به اين روش

تغييـرات دامنـه مـوج ، شـده (scan)سـي ردر روش مافوق صوت كليه نقاط قطعـه بر (attenuation) ي مختلـف نشـان داد كـه هـا روشبـه تـوان مـي اين نتايج را . گردد ثبت مي

در ايـن . معـروف اسـت (C-scan)اي است كه به صفحه صورت بهترين آن بيان نتايج رايج سياه و سفيد با ميـزان تيرگـي مختلـف صورت به را (severity)شدت نقص توان ميحالت

اي از نتايج حاصله در بررسي ميزان نقـص ناشـي نمونه. نشان داد ) هاي مختلف نگ ر يا در ( نشان داده شـده 20-5 شكل اپوكسي ـ الياف كربن در از آزمون ضربه در دو نوع كامپوزيت

.است

: در موارد زير خالصه نمودتوان ميوش مافوق صوت را مزايا و معايب ر

معايب مزايا زمان آزمايش طوالني جهت قطعات - ات ضخيمع قدرت نفوذ باال، امكان بررسي قط-

بزرگ ي نزديك ها نقص عدم حساسيت به - كفايت دسترسي به يك سطح قطعه-

سطح حد واسط نياز به ماده- ي كوچكها نقص حساسيت باال در شناخت - نيازمند نيروي ماهر و متخصص- اي ي صفحهها نقص حساس به - هاي مختلف قابل استفاده در مكان- قابليت اتوماتيك شدن- ضرر و زيان بودن بي -

www.AriaBook.ir

AriaBook


383

HTA/913 كامپوزيت) ب HTA/982A كامپوزيت) الف

ناشي از نقص حاصل از آزمون ضربه در C-scanتصوير آزمون مافوق صوت - 20-5 شكل ). بوده استmm42 در mm42شده ابعاد بررسي(الياف كربن / ي اپوكسيها كامپوزيت

روش گرمانگاري گذرا -5-3-3-2ي جديــد در هــا روش يكــي از(transient thermography)روش گرمانگــاري گــذرا

در اين . كه در سالهاي اخير توجه محققين را به خود جلب كرده است استبررسي عيوب گيـرد مـي قـرار (flash heat) روش پاسـخ قطعـه وقتـي در معـرض يـك پـالس حرارتـي

گردد كـه ثبـت آن سبب بروز اثرات گذرا مي ، اين پالس حرارتي سريع .شود گيري مي اندازه .شود ناميده ميگرمانگاري گذرا

اگر يك طرف يك قطعه در معرض يك پالس حرارتي قرار گيرد دمـاي سـطح آن افـزايش ميزان افزايش دما به انرژي حرارتي، زمان اعمال حرارت و خـواص حرارتـي مـاده .يابد مي

نفـوذ هاي متفـاوت در سرعت ،اي كه حاوي نقص است حرارت از داخل ماده . داردبستگي .گردد و سبب تغييرات در خواص حرارتي موضعي مي )21-5 شكل (كرده

www.AriaBook.ir

AriaBook


حرارت دادن قطعه و تغييرات دما بر حسب زمان در حالت بدون نقص و با - 21-5 شكل

.نقص

ميزان نفوذ حرارت در سبب كاهش (delamination) ها اليه يي از قبيل جدايي ها نقص اين اختالف دماهـا .آورند مي وجود بهنتيجه اختالف دماهاي موضعي گذرا را در ،ماده شده

22-5 شـكل نمايي از مجموعه كامل اين آزمـايش در . گردد ثبت مي IRتوسط يك دوربين .نشان داده شده است

:انگاري گذراي مختلف گرمها روش

و (Single-sided) بـه دو روش يـك طرفـه تـوان مـي آزمــــون گرمانگاري گذرا را . بسته به نحوه قراردادن دوربين، منبع حرارتي و نمونه انجـام داد (Double-sided)دوطرفه

ـ گير مـي دوربين و منبع حرارتي در يك طرف قطعـه قـرار ،در روش يك طرفه ايـن در . دن موضعي گرم مشاهده صورت بهنقص ،رود كار مي بهي نزديك سطح ها صنق براي روش كه

منبع حرارتي در يك طرف قطعه و دوربين در طرف ديگر قـرار ،در روش دوطرفه . شود مي بـراي روش ايـن كـه شـود قسمتي سرد مشاهده مي صورت بهحالت نقص در اين .گيرد مي

.شود استفاده ميتر ي عميقها نقصبررسي

www.AriaBook.ir

AriaBook


385

Viglen486-PCComputer

Amstrad

Computer

Thermovision 750 AGA

Shutter

Lamp

SampleInfraredCamera

BoxAdapter

Interface

MFGIRCInterface

Power

Supply

Supply

Supply

Supply

SupplyPower

Power

Power

Power

500 Watt

Mechanical

IRC Flash

80826-PC

(Video Signal)

(Synchronisation)

. مربوطه تجهيزاتونمايي كامل از روش آزمون گرمانگاري گذرا - 22-5 شكل

ـ بايد توجه داشت كه تغييرات حرارتي حتما در حالت گذرا مورد بررسـي قـرار گير د نتالف اخـ . تأثيري روي انتقال حرارت ندارنـد ها نقص (steady-state)زيرا در حالت پايدار

در يـك مـدت زمـان كوتـاه فقـط توجه براي شناخت يك نقص ممكـن اسـت دماي قابل IR يـك دوربـين بـه كمـك لذا ضروري است كه تغييرات دما ،بروز كند ) ms500معموال (

. شودثبتويدئويي

يابد و اگر سـطح حساسيت و دقت اين روش با افزايش ضريب هدايت مواد كاهش مي برخوردار باشد مشكالت (emissivity)هاي مختلف نشر نور بليتطعه مورد آزمايش از قا ق

ايـن مشـكل را تـوان مـي با اسپري كردن يك رنـگ روي سـطح قطعـه . شود كار بيشتر مي .برطرف نمود

www.AriaBook.ir

AriaBook


ي ايجاد شده در يك قطعه كـامپوزيتي كـه ها نقصاي از نتايج حاصله در بررسي نمونه . نشان داده شده است23-5 شكل در است،تحت آزمون ضربه قرار گرفته

ضربهJ2) ب( ضربهJ1) الف(

تصوير آزمون گرمانگاري ناشي از نقص حاصل از آزمون ضربه در كامپوزيت - 23-5 شكل .ياف كربن ال/اپوكسي

: خالصه نمودزيردر موارد توان ميمزاياي قابل توجه اين روش را

.)البته از حرارت زياد سطح بايد جلوگيري كرد(غير قابل تماسي است - .داد مورد بررسي قرار توان ميدر يك پالس حرارتي سطح زيادي از يك قطعه را -

.شكال مختلف رنگي استنتايج آزمايش براحتي قابل ذخيره شدن و بررسي در ا -

ي مـافوق صـوت و هـا روش بـه كمـك ي انجام شده ها بررسيمقايسه نتايج حاصل از -ي اپوكسـي ها كامپوزيتي حاصل از آزمون ضربه در ها نقصه ع در مطال ،گرمانگاري گذرا

. نشان داده شده است24-5 شكل در الياف كربن

www.AriaBook.ir

AriaBook


387

1J

2J

3J

5J

Thermography Thermography Ultrasonic C-scan

(Front face) (Back face) (Transmission)

ي حاصل از ها نقص روش مافوق صوت از مقايسه نتايج آزمون گرمانگاري و - 24-5 شكل در مقادير مختلف انرژي HTA/913الياف كربن /آزمون ضربه در كامپوزيت اپوكسي

.اي ضربه

www.AriaBook.ir

AriaBook


سطح مقابل اعمـال ضـربه (ها از دو طرف در اين مطالعات در روش گرمانگاري، نمونه گاري گـذرا اين نتايج حساسيت روش گرمان . اند مورد بررسي قرار گرفته ) و سطح پشت آن

روش مافوق صوت به جهت عبـور امـواج از درون . دهد نمونه نشان مي بررسيرا به نحوه .نمونه از چنين حساسيتي برخوردار نيست

www.AriaBook.ir

AriaBook


389

خود آزمايي -5-4

گـذاري دسـتي را نـام پنج نقص متداول در قطعات كامپوزيتي ساخته شده به روش اليه )1 .ببريد

شود؟ كامپوزيتي ايجاد ميپديدة حباب حباب شدن به چه دليل در قطعات )2

آمده در يك قطعة كامپوزيتي را شناسايي نمود؟وجود به نقاط خشك توان ميچگونه )3

آورد؟ ميوجود بهضخيم بودن الية ژلي چه نقايصي در قطعة كامپوزيتي )4

آيد؟ ميوجود بهنقص نشان داده شده در شكل زير چيست و در اثر چه عواملي )5

: هاي زير يك روش براي محاسبة درصد اليـاف پيشـنهاد نماييـد براي هر كدام از نمونه )6

كامپوزيت الياف كربن و رزين اپوكسي ) الف استر كامپوزيت الياف سلولز و رزين پلي) ب الياف آزبست و رزين فنوليك كامپوزيت ) ج

توليد شده به روش پالتروژن، چه استانداردي ) slit(هاي تخت براي آزمون كشش نمونه )7هـا براي آزمون فشار اين نـوع نمونـه ASTM D695 چرا استاندارد كنيد؟ شنهاد ميرا پي

مناسب نيست؟

www.AriaBook.ir

AriaBook


چيست؟) end tab(هاي كشش يا فشار، دليل تقويت دو انتها در نمونه )8

در قطعات كامپوزيتي ساخته شده در يـك خـط ) void(به منظور بررسي وجود حباب )9 گرفت؟ مزايا و معايب آنها كدامند؟ كار به توان مييي را ها آزمونتوليد، چه

و رزين اپوكسي، كـدام ) حجمي% 80(براي يك صفحة كامپوزيتي از جنس الياف كربن )10 تر است؟ چرا؟ روش آزمون غير مخرب مناسب

www.AriaBook.ir

AriaBook


391

مراجع -5-51. Polyester Handbook, Scott Bader Co. Ltd., UK, 1994.

2. L.A. Carlsson, R.B. Pipes, Experimental characterization of advanced composite materials, Prentice-Hull, Inc., USA, 1987.

3. I. M. Hndgkinsun, Mechanical testing of advanced fibre composites, Woodhead Publishing Ltd., UK, 2000.

4. R.E. Evans, Physical testing of plastics: correlation with end-use performance a symposium, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1981.

5. J Case and AH Chilver, Strength of Materials and Structures: an introduction to the mechanics of solids and structures, 2nd ed. (SI units), London: Edward Arnold, 1971.

6. Yu. M. Tarnopol'skii, T. Kincis, Static test methods for composites, translated, revised and supplemented Soviet edition under the editorship of G. Lubin.- New York: Van Nostrand Reinhold, 1985.

7. Roger P. Brown, Handbook of plastics test methods, 3rd ed., New York: Longman Scientific & Technical; Wiley; The Plastics & Rubber Institute, 1988.

8. Kessler, Adams, Driscoll, Ireland, Instrumented Impact Testing of Plastics and Composite Materials, ASTM Pub., 1986.

9. Brown Roger, P. Shropshire, Handbook of polymer testing: short-term mechanical tests, Rapra, 2002.

10. M. H. Beheshty, Interaction between impact damage in fibre reinforced plastics, PhD Thesis, Bath University, 1997.

11. Ronald A. Kline, Non-destructive characterization of composite media, Technomic Publishing Company Inc., USA, 1992.

12. John Summerscales, Non-destructive testing of fibre-reinforced plastic composites, New York: Elsevier, 1987.

13. Baldev Raj; T. Jayakumar; M. Thavasimuthu, Practical non-destructive testing, 2nd ed.- Pangbourne, England: Alpha Science International Ltd., 2002.

www.AriaBook.ir

AriaBook


www.AriaBook.ir

AriaBook

:ششمفصل

كاربرد قطعات كامپوزيت

www.AriaBook.ir

AriaBook


فصل ششمفهرست مطالب

395....................................................كاربرد قطعات كامپوزيتي -6 396............................................................................................نقل و حمل صنايع - 1- 6 406................................................................................................ساختمان صنايع - 2- 6 412..................................................................................................هوافضا صنايع - 3- 6 420...................................................................................................يدرياي صنايع - 4- 6 424.................................................................................................شيميايي صنايع - 5- 6 425....................................................................................الكترونيك و برق صنايع - 6- 6 429...................................................................................................كاربردها ساير - 7- 6 430..............................................................................................................مراجع - 8- 6

www.AriaBook.ir

AriaBook

صفحه يكامپوزيتقطعات كاربرد : ششمفصل

395

كاربرد قطعات كامپوزيتي -6ي خاص خود از قبيل استحكام، سبكي، مقاومت ها ويژگي به دليل ها كامپوزيت

در صنايع مختلفي ، دهي طراحي و شكلنعطاف در و اخوردگي، عايق گرما و برق، سهولت : اهم اين صنايع عبارتند از .كاربرد دارند

)خودرو و ريلي(صنايع حمل و نقل •

صنايع ساختمان •

صنايع هوافضا •

صنايع دريايي •

صنايع شيميايي •

صنايع برق و الكترونيك •

صنايع پزشكي •

ورزشي-صنايع تفريحي •

صنايع نظامي •

نكتة اما . مپوزيت در صنايع مختلف، آمار متفاوتي وجود دارددر مورد كاربرد مواد كا در صنايع حمل و نقل ها كامپوزيت حجمبيشترين همة اين گزارشات اين است كه مشترك

در صنايع ها كامپوزيت نمايي از وضعيت مصرف 1-6 شكل در .شود مصرف ميو ساختمان .تمختلف نشان داده شده اس

،صنايع خودروكيد بر أفصل، كاربرد مواد كامپوزيت در صنايع مختلف، با تدر اين .گيرد ميمورد بررسي قرار فضا، -و هواساختمان

www.AriaBook.ir

AriaBook


) JEC 2004طبق آمار نمايشگاه (مختلف كاربرد مواد كامپوزيت در صنايع آمار -1-6 شكل

حمل و نقل عايصن -6-1هاي صنعت خودرو در جهان كاهش ين چالشتر مهمهاي اخير همواره يكي از در سال

در اين صنعت سازي يكي از اهداف كليدي و به تبعيت از آن، سبكقيمت بوده استسفتي و جذب انرژي به دليل نسبت باالي استحكام به وزن، ها كامپوزيت .دوش محسوب مي

تاكنون با استفاده از مواد . براي كاربرد در خودرو برخوردار هستندضربه، از پتانسيل باالييهمچنين با استفاده از . درصدي وزن خودرو ميسر شده است35كامپوزيت كاهش

و )2-6 شكل (توان قطعات يكپارچه را جايگزين قطعات متعدد فلزي نمود ميها كامپوزيت مزيت .شود منجر به كاهش مصرف سوخت ميخود اين كاهش وزن .ادها را كاهش د هزينه

دهي و ساخت قطعات پيچيده در تيراژهاي پايين ، امكان شكلها كامپوزيتديگر استفاده از .كند امري كه در مورد فلزات صرفة اقتصادي ندارد و تغيير مدل خودرو را گران مي.است

هاي نسبت به مدل2002دروهاي مدل سال در آمريكا، كاربرد قطعات كامپوزيت در خو

www.AriaBook.ir

AriaBook


397

ميليون كيلوگرم 174 ميليون كيلوگرم به 150رشد داشته است و از رقم % 9مشابه سال قبل رود اين رشد به خصوص در ساخت قطعات خارجي بدنه، ادامه انتظار مي.رسيده است

. ميليون كيلوگرم برسد227 به رقم 2005يابد و در سال

.]GT ]1پنل داخلي صندوق خودروي فورد -2-6 شكل

يا Long-fibre thermoplastic(الياف بلند با گرمانرمي ها كامپوزيتاستفاده از LFT ( در اروپا در بسياري از خودروها جايگزين قطعات فلزي و نيزGMT شده است .

يكي از داليل . بوده است% 30رشد مصرف اين مواد در صنعت خودروي اروپا و آمريكا برطبق به عنوان مثال. گيرانة زيست محيطي است اين رشد بسيار سريع، قوانين سخت

قطعات خودرو بازيافت شوند و يا % 85بايست مي2006از سال قوانين جديد اروپايي، ). 3-6 شكل (افزايش خواهد يافت % 95 به 2015اين رقم در سال . مجدد استفاده شوند

فت تحقيقات بازيانيز و گرمانرمي ها كامپوزيت موتور محرك كاربرد ،همين قوانين .]2[ شده استگرماسختي ها كامپوزيت

www.AriaBook.ir

AriaBook


در اروپا ها در خودرو قوانين زيست محيطي موثر بر كاربرد كامپوزيتتغييرات -3-6 شكل

،شوند گرفته ميكار بهاگر چه فرآيندهاي مختلفي در ساخت قطعات كامپوزيت خودرو گرمانرم، تزريق GMT و SMCدستي، قالبگيري فشاري قطعات گذاري ولي اليهدر .مطرح هستنددر اين صنعت بيشتر ) RTM( و نيز قالبگيري انتقال رزين ها كامپوزيت

نيز از الياف قطعاتيهاي اخير شود و در سال بيشتر اين قطعات از الياف شيشه استفاده مياي داخلي، قطعات داخلي موتور مثل ورودي ه انواع قطعات بدنه، پنل.اند كربن ساخته شده

و ميل گاردان، ، سيني چراغ، جلو پنجره، رفالكتورهوا و بدنة موتور، فنر تخت، آنتن .باشد هايي از قطعات كامپوزيتي خودرو مي نمونه

باشد مي Avantimeهاي جالب در خودروهاي كامپوزيتي، رنو مدل يكي از نمونه كه تهيه شده استSMCقطعات سطح اين خودرو، از مواد % 90 در حدود ).4-6 شكل (

.كاهش وزن حاصل شده است% 36در مقايسه با فوالد

www.AriaBook.ir

AriaBook


399

.]3[ استSMCقطعات بدنة آن از جنس % 90 كه Avantimeرنو مدل -4-6 شكل

نشان 5-6 شكل ساخت، در SMCتوان آنها را از اي از قطعات خودرو كه مي نمونه . داده شده است

.]3[ ساختSMC آنها را از توان اي از قطعات خودرو كه مي نمونه -5-6 شكل

توان به موارد ذيل اشاره ميSMCقطعات خودروي ساخته شده به روش نمونه از

www.AriaBook.ir

AriaBook


:نمود

اي قطعهنيز شركت جنرال موتور .)6-6 شكل (فورد باربند وانت محصول شركت .است ساخته RIMروش هاي خود با استفاده از مشابه براي يكي از مدل

.)7-6 شكل (گلگير عقب وانت از همين شركت

).8-6 شكل (درپوش صندوق عقب خودروي رنو مگان

).9-6 شكل (V70درب عقب خودروي ولوو

.]2[ ساخته شده است SMCفورد كه با باربند وانت محصول شركت -6-6 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


401

.]2[ ساخته شده است SMCفورد كه با محصول شركت گلگير عقب وانت -7-6 شكل

.]3[ ساخته شده استSMC كه با و مگاندرپوش صندوق عقب رن -8-6 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]3[ ساخته شده است SMC كه با V70درپوش صندوق عقب ولوو -9-6 شكل

جلو پنجرة بخش تقويت كنندةبه توان مي) LFT( الياف بلند گرمانرماز نمونه قطعات اشاره نمود كه ) X350) Grille Opening Reinforcementخودروي جگوار مدل شكل ( استارزانتر% 10 و قالب آن تر سبك% 10 خود SMCنسبت به نمونة مشابه

6-10(.

توان به درب خودروي الكتريكي از نمونة قطعات ساخته شده به روش تزريق، ميآن از و قسمت بيروني پنل داخلي ساخت شركت جي ام و دايملر كرايسلر اشاره نمود كه

).11-6 شكل (. اند كه به هم متصل شده است PPجنس

www.AriaBook.ir

AriaBook


403

كامپوزيت از جنسX350بخش تقويت كنندة جلو پنجرة خودروي جگوار مدل -10-6 شكل

.]2[ه روش تزريق ساخته شده ب،PPالياف بلند

ساخته شده به درب خودروي الكتريكي ساخت شركت جي ام و دايملر كرايسلر -11-6 شكل

.]2[روش تزريق

، سيني چراغ خودروي كيا مدل )GF PA6 %30 (گرمانرمنمونة ديگر قطعة تزريقي Ceratoشكل (باشد تر از نمونة فلزي مشابه خود مي ارزان% 30 وتر سبك% 40باشد كه مي

6-12(.

www.AriaBook.ir

AriaBook


الياف شيشه% 30آميد و از جنس پليCeratoسيني چراغ خودروي كيا مدل -12-6 شكل

.]2[ساخته شده به روش تزريق

توان به سقف خودروي ب ام و مدل ميRTM شده به روش قطعات ساختهاز نمونه M6 همچنين برخي قطعات . استتر سبك كيلوگرم از مشابه فلزي خود 5 اشاره نمود كه

شكل (اند بدنة خودروي سيناد توليد شركت كيش خودرو توسط اين روش ساخته شده 6-13.(

....سپر، كابين تريلي، بادگير تريلي و : رتند ازمثالهاي ديگر در اين روش عبا

هايي از ، قسمت)14-6 شكل (در بخش حمل و نقل ريلي كابين قطارهاي سريع السير گذاري ساخته هاي قالبگيري كيسه خالء و اليه بدنه و نيز قطعات داخلي قطار به روش

.شود مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


405

.]4[ اند ساخته شدهRTMبه روش قطعات بدنة خودروي سيناد كه -13-6 شكل

.]5[ قطاركابين و بدنة كامپوزيتي قطعات -14-6 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


ع ساختمانايصن -6-2آنها را براي استفاده در به خصوص نسبت باالي استحكام به وزن، ها كامپوزيتخواص

اغلب قطعات كامپوزيتي براي كاربردهاي .صنعت ساختمان بسيار مناسب ساخته است .شوند ساخته مي پالتروژنگذاري دستي، پاشش رزين و فرآيندهاي اليه توسط ،ساختماني

بندي توان به صورت زير دسته كاربردهاي جاري مواد كامپوزيت را در صنعت ساختمان مي :]6[ نمود

و شامل صفحات سبك نماي بيروني ساختمان: )Cladding (نما بام و پوشش • )15-6 شكل (قطعات جايگزين گچبري

)نسبت به امواج الكترومغناطيسشفاف (اسكلت ساختمان و و پنجرهبدر •

)16-6 شكل ( و پارتيشن بنديدكورشامل : داخليهاي سازه •

شامل حمام، وان حمام، زير دوشي، سينك: قطعات بهداشتي •

شامل كاشي و كف پوش كامپوزيتي: كف •

هاي تهويه مخازن آب و فاضالب، سيستم •

شكل و 17-6 شكل ( و تقويت سازه از بيرون)ميلگردهاي كامپوزيتي( بتنتقويت • 6-18(

)19-6 شكل (هاي پيش ساخته و ساختمانانواع كيوسك •

استخر •

اپوكسي تقويت شده با الياف شيشه براي اين نوع كاربردها ياقطعات از جنس پلي استر را توان خواص مقاومت شعله باشند و هر جا كه ضرورت داشته باشد مي بسيار مناسب مي

.فزودنيز به آنها ا

www.AriaBook.ir

AriaBook


407

.قطعات كامپوزيتي مورد استفاده در نماي ساختمان -15-6 شكل

پارتيشن كامپوزيتي داخل ساختمان -16-6 شكل

صوص در مناطق بسيار هاي بتني به خ استفاده از ميلگردهاي كامپوزيتي در تقويت پلدر اين نواحي به دليل استفاده از نمك در . متداول شده استكاربرديسرد نيز امروزه

روية پل بسيار زياد است و از اين رو خوردگي ميلگردهاي بتني در،ها زدگي پل يخهاي متعددي هم اينك شركت. روند ميلگردهاي كامپوزيتي جايگزين مناسبي به شمار مي

اين نوع ميلگردها )Fibreforce( فايبرفورسو) Tilco(تيلكو ، )Pultrall(لترال پومانند

www.AriaBook.ir

AriaBook


ها و ها و ساختمان هاي پل براي تقويت ستونها كامپوزيتهمچنين از .نمايند را توليد مي .شود نيز افزايش ظرفيت آنها استفاده مي

يلگردهاي كامپوزيتي از جنس الياف شيشه و الياف كربنم -17-6 شكل

.تقويت سازه با مواد كامپوزيت -18-6 شكل

ساخته كه پس از حوادث غير مترقبه مانند زلزله و سيل، به سرعت هاي پيش ساختمان .باشند مپوزيت ميباشند، از ديگر كاربردهاي مواد كا قابل نصب مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


409

.هاي پيش ساختة كامپوزيتي كه پس از زلزلة كوبه نصب شدند نمونه خانه -19-6 شكل

ة از شبك،ساخته ديوار بتني پيشدر ساخت) 2005سال ( اخيرا Techfabشركت % 66هاي مشابه قبلي، با نمونهمپوزيت كربن استفاده نموده است كه در مقايسه كا

. استتر سبك در صنعت ساختمان، سقف فرودگاه دبي ها كامپوزيتهاي قديمي كاربرد يكي از نمونه

.)20-6 شكل ( ساخته شده است1972باشد كه در سال مي

.امپوزيتي فرودگاه دبيسقف ك -20-6 شكل

اي ه نمونهاز . ساختتر سبكها را بسيار توان ساختمان ميبا استفاده از مواد كامپوزيت

www.AriaBook.ir

AriaBook


ساختمان آمريكن اكسپرس در و)21-6 شكل (، مركز تلفن منديال در لندن اين نوع كاربردهاي كامپوزيتي در نماي خارجي آنها بان ها و سايه كه از پنلباشد مي) 22-6 شكل (برايتون

.استفاده شده است

. پنلهاي كامپوزيتي در مركز تلفن منديال در لندن -21-6 شكل

پوزيتي در ساختمان آمريكن اكسپرس در برايتونپنلهاي كام -22-6 شكل

هايي كه در ساخت پروفيل. شود ها نيز استفاده مي از مواد كامپوزيت در ساخت پل

www.AriaBook.ir

AriaBook


411

هاي نگهدارندة كابل و)23-6 شكل (شوند رو استفاده مي هاي عابر پياده يا حتي سواره پل .ين اين نوع كاربردها هستندتر مهم )24-6 شكل ( پلهاي پيش تنيده و هاي بتني پل

دانمارك ساخته Herning در1998ترين پل تقويت شده با الياف كربن، در سال بزرگهاي كامپوزيت كربن به ضخامت كيلومتر ميله14 متر بوده و در آن 80شد كه طول آن

mm 5/12 و km 5 تا 7 نوارهاي كامپوزيت كربن به ضخامت mm 5/12 متر كابل 477 و .شده است استفاده mm 40الياف كربن به ضخامت

دانمارك در سال Koldingكامال كامپوزيتي است كه در رو جالب ديگر پل پيادهةنمون نوع 15، از ر استمت 3 آن متر و عرض40در ساخت اين پل كه طول آن . افتتاح شد1997اين پل قادر است، براي . بوده است % 60 استفاده شده كه درصد الياف آن پالتروژن قطعة

. تن مورد استفاده قرار گيرد5عابر پياده، دوچرخه و خودروهاي برف روب تا

.)strongwell( ول استرانگ شركتتپل كامپوزيتي ساخ -23-6 شكل

m 120 اسكاتلند و به طولAberfeldy كامپوزيتي، در تر پل عابر پيادة قديمينمونة Maunsell structuralساخت شركت كه در اين پل. روي يك رودخانه نصب شده است

plootics Ltd ،شيشه و الياف وزني 70-80% به همراهاستر هاي پلي از پروفيلاست .استفاده شده استهاي آراميدي كابل

www.AriaBook.ir

AriaBook


.هاي پيش تنيده با استفاده از مواد كامپوزيت پل -24-6 شكل

صنايع هوافضا -6-3 . است گسترش بيشتري يافتهع هوافضاي در صناها كامپوزيتر استفاده از ي اخيدر سالها) 7E7 (787 نگي و بوئA380رباسي ايماهايهواپ ساخت ،گسترش كاربردن ينمونه بارز ا

در .]2[ استساخته شدهت يامپوزكاز قطعات آنها وزن %50و % 23به ترتيب، ه باشد ك مي خواهد بود% 6 و 5 سال آينده رشد مسافر و بار در بخش حمل و نقل هوايي به ترتيب 20كاربرد . دد هواپيماي جديد در اين مدت تحويل بازار گر17,500شود تخمين زده ميو

رشد خواهد % 10، ساالنه بيش از 2010 تا 2005مواد كامپوزيت در اين صنعت از سال (radome) پوشش رادار كالهكدر اين مدت ارزش توليدات كامپوزيتي شامل. داشت

در . شود ميليارد دالر تخمين زده مي27 ،سكان افقي و عمودي، بال، كف، تيغه فشار و غيرهد، نشو برخي قطعات هواپيماهاي مسافربري كه از مواد كامپوزيت ساخته مي25-6 شكل

.نشان داده شده است

www.AriaBook.ir

AriaBook


413

.شوند برخي قطعات هواپيماهاي مسافربري كه از مواد كامپوزيت ساخته مي -25-6 شكل

و % 50مواد كامپوزيت ) شد ناميده مي7E7قبال كه (787 بوئينگ در هواپيمايبه دليل وجود امكان . دهند وزن هواپيما را تشكيل مي% 15و تيتانيم % 20آلومينيمبه عنوان مثال . يابد سازي با استفاده از مواد كامپوزيت، تعداد قطعات نيز كاهش مي يكپارچهبدنة . رود ميكار بهزيتي قطعة آلومينيمي، هم اينك يك قطعة كامپو20 تا 19بجاي

)fuslage ( به صورت چند تكه و از كامپوزيت الياف كربن و رزين اپوكسي 787بوئينگ متر عرض 6 متر طول و 7چقرمه شده ساخته شده است، و يك تكه از آن ابعادي برابر

بعدا جاي در و است وساخته شده ) tape winding(اين بدنه با روش نوارپيچي . داردنسبت به نمونة % 20 وزن اين قطعه ها كامپوزيتبا استفاده از . شود ره از آن بريده ميپنج

.)26-6 شكل (فلزي كاهش يافته و تعداد اجزاي بدنه نيز كم شده است

www.AriaBook.ir

AriaBook


اپوكسي/ كامپوزيت كربن از جنس كه787بدنة هواپيماي بوئينگ بخشي از -26-6 شكل

.ساخته شده است

در بالهاي . جديد از مواد كامپوزيت ساخته شده است787همچنين محفظة فن موتور استفاده شده TiGerكربن با نام /مواپوكسي و فويل تيتاني/اين هواپيما كامپوزيت كربن

و از آنجايي كه مرمت قطعات كامپوزيت براي بسياري از مشتريان مشكلي بزرگ . استشود، بوئينگ از تكنولوژي حسگرهاي هوشمند درون بال استفاده كرده است محسوب مي

بيني كرده است سال آينده پيش20بوئينگ براي . تا تعمير و نگهداري قطعات آسان باشد در مقايسه با 787بازده سوخت در هواپيماي. توليد كند787ماي فروند هواپي3000

.بيشتر خواهد بود% 20هواپيماهاي هم اندازه مشابه

سكان هاي افقي و عمودي و كف كابين مسافران از مواد كامپوزيت نيز، 777در بوئينگكه لي در حاباشد ميآلومينيم % 50كامپوزيت و % 12اين هواپيما حاوي . ساخته شده است

تغييرات مصرف ، 27-6 شكل در . مواد كامپوزيت است،وزن% 5 تنها 747 و737در بوئينگ . در ساخت هواپيماهاي مسافربري نشان داده شده استها كامپوزيت

www.AriaBook.ir

AriaBook


415

.]7[ رشد مصرف مواد كامپوزيت در هواپيماهاي مسافربري -27-6 شكل

سكان افقي، تيغه فشار عقب ) elevator(، زبانه باالبر)rudder(سكان متحرك عمودي )pressure bulkhead (از 380ايرباس هاي كف قسمت بااليي هواپيماي و سازه

همچنين در قسمتهاي خاصي از هواپيما . دنباش الياف كربن مي% 60كامپوزيت حاوي براي ساخت اين قطعات از اليه . رفته استكار بهي الياف كوارتز و شيشه ها كامپوزيت

. شود مي استفادهRTMگذاري پيش آغشته و پخت تحت فشار و نيز

گذاري خودكار كه به روش اليهm2 4×18 به ابعاد A380سكان افقي هواپيماي . استA310شود، به اندازه بال هواپيماي ساخته مي

استفاده از صفحات كامپوزيتي A380 ساخت هواپيماي يكي از ابداعات جالب درهاي باشد كه از آنها در ساخت قسمت مي(Glare)تلفيق شده با آلومينيم موسوم به گلير

اين ماده در مقايسه با فلزات از .)28-6 شكل (فوقاني بدنه هواپيما استفاده شده است كمتر از % 10خستگي بيشتري برخوردار است و چگالي آن استحكام باالتر و مقاومت

www.AriaBook.ir

AriaBook


.آلومينيم است

بازهم پرواز، بار ها نشان داده است، پوشش خارجي اين صفحات پس از هزاران آزمونبا اين وجود آسيبهاي احتمالي با آلومينيم استاندارد قابل . ها مقاوم است نسبت به آسيب

.باشد مرمت مي

ارتفاع، m5/2 و m2 49به سطح) كند را به بدنه متصل ميكه بال(جعبه بال مياني اين سازه در مقايسه با نمونة . باشد داراي سطوح باال و پايين و نيز سه تيرك كامپوزيتي مي

. استتر سبك تن 5/1فلزي

.A380ايرباس صفحات كامپوزيتي تلفيق شده با آلومينيم در بدنة هواپيماي -28-6 شكل

كه تحت فشار نيست، دمتيغة فشار عقب هواپيما كه بخش تحت فشار بدنه را از A380، نمونة ديگر قطعات كامپوزيتي مورد استفاده در هواپيماي ايرباس كند بندي مي آبتر و وزن آن م6/1 متر و عمق آن 2/6 تا 5/5 اين تيغة محدب، قطر. )29-6 شكل (باشد ميkg 250شود گذاري ساخته مي اين قطعه به روش اليه . است.

www.AriaBook.ir

AriaBook


417

.A380هواپيماي ايرباس بدنةانتهاي كامپوزيتيفشار تيغة -29-6 شكل

ها گسترش به همين شكل، استفاده از كامپوزيتدر مورد هواپيماهاي جنگي نيز هم اينك بالها، دم، اكثر قسمتهاي بدنه و تقريبا تمام اجزاي بدنه از . )30-6 شكل (يابد مي

. دنشو مواد كامپوزيت ساخته مي

، سطوح كنترل پرواز، درها، )Fin(ي الياف كربن براي جلوي بدنه، بالها ها كامپوزيتيد براي ي الياف آرامها كامپوزيتهاي فرود و هاي عمدة چرخ درپوش موتور و قسمت

nose(، پوشش دماغه )tail fairing(هايي از دنباله ، بخش)(Wing fillet پيشاني بالها

radom (شوند استفاده مي) 31-6 شكل(.

www.AriaBook.ir

AriaBook


.]7[ رشد مصرف مواد كامپوزيت در هواپيماهاي جنگي -30-6 شكل

.شوند كه از مواد كامپوزيت ساخته ميجنگيبرخي قطعات هواپيماهاي -31-6 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


419

ت در صنعت يامپوزك مواد ياربردهاكگر ي از ديتيامپوزك تمام كوچك يماهايهواپت ساخته يامپوزك تماما از موادكه 3 فجري چهار نفريمايز هواپيران نيدر ا .هوافضا است

به و استتوسط مواد تركيبي فجر وابسته به سازمان صنايع دفاع به توليد انبوه رسيده ،شده .ون تومان به بازار عرضه شده استيلي م270مت يق

تا 50 كنيهم ا .شود استفاده ميت يامپوزكمواد از وپترها مدتهاست ك يهلساخت در ن يا .شود ميت ساخته يامپوزكاز مواد نظامي هايوپتريك بدنه هل(air frame) وزن 80%ن مورد متفاوت ي در ايمنين ايالبته قوان ور استيار متغي بسي شهريوپترهايكزان در هليم

ها، ، پرهM427 نفره 8تر پ در ساخت هلي كو(Bell)به عنوان مثال شركت بل .استهاي ، درپوش(fairings) ها، بادشكن هاي جنبي، كف، تيغه عقب، دماغه، درب ديواره- و درپوش پشت دماغه از كامپوزيت كربن(stabilizer) افقي، سكان (cowling) موتور

و يسكاپو /ربنك فوق يتيامپوزكقطعات % 80ل در حدود كدر . اپوكسي استفاده شده است باال،ي مقاومت حرارتبا از قطعات ي برخي و برايسكاپو/شهيمانده شيباقبه اين .استفاده شده استMBF /شهيو ش MBF (bismaleimide)ديميا مال سيب /ربنك

mبه عنوان مثال هر كدام از پنلهاي جنبي به ابعاد . اند وسيله تعداد قطعات نيز كاهش يافته جايگزين چندين ساندويچ پنل متشكل از پوستة مغزي و پشت بازوهاي 5/1 ×5/5

(stiffener)باشد نيازي به صدها پرچ اتصال نمي ترتيب ديگر به اين واند شده آلومينيمي .اپوكسي در قالب فلزي يا كامپوزيتي و /گذاري پيش آغشتة كربن هر كدام از اين پنلها از اليه

پخت بعد در اتوكالو به روش كيسه خالءاند و ولي ساخته شدهنمغزي آغشته با رزين ف. شود ها نصب مي نلاي جداگانه در پشت پ پشت بازوهاي كامپوزيتي در مرحله. اند شده

العاده كوپتر و در اين ابعاد فوق كيلوگرم است كه براي پنل بدنة هلي27وزن كلي هر پنل و پنها، كار بازسازي و ) هسا(در ايران صنايع هواپيمايي ايران .شود سبك محسوب مي

.دهند كوپتر را انجام مي ساخت قطعات كامپوزيتي هلي

به نحوي كه مبدا گسترش .، كاربرد فراواني دارند در صنعت فضايي نيزها كامپوزيت

www.AriaBook.ir

AriaBook


قطعات كامپوزيتي 32- 6 شكل به عنوان نمونه در . شوند محسوب ميها كامپوزيتكاربرد .يك ماهواره نشان داده شده است

ك نمونه ماهوارهقطعات كامپوزيتي ي -32-6 شكل

صنايع دريايي -6-4 به دليل سبكي و مقاومت خوردگي مناسب انتخاب بسيار خوبي براي ها كامپوزيت

ها، قايقهاي تفريحي، كشتيها، ناوچه در اين بخش .شوند صنايع دريايي محسوب مي .شوند از مواد كامپوزيت ساخته ميهاي دريايي قسمت اعظم سازه وها هاي اسكله نرده

كه يكي از اولين كاربردهاي مواد كامپوزيت هاي كوچك تفريحي و كاري يقدر قا به دليل هزينة پايين و انعطاف در طراحي و ،گذاري دستي شوند، فرآيند اليه محسوب مي

هاي با فناوري باالتر، فرآيند قالبگيري كيسه خالء و نيز قايق در .استساخت، انتخاب اول استفاده از مواد كامپوزيت موجب كاهش .گيرد ستفاده قرار ميآغشته مورد ا گذاري پيش اليه

براي Fincantieriبه عنوان مثال شركت ايتاليايي . شود ها مي وزن و هزينة ساخت كشتي

www.AriaBook.ir

AriaBook


421

متري خود، با جايگزيني مواد كامپوزيت به جاي فوالد و آلومينيم، به 13يكي از مدلهاي . ت يافتهزينة ساخت دسدر كاهش % 20كاهش وزن و % 50

نظامي كالس كوچك و در ساخت ناوهاي ها كامپوزيتدر سالهاي اخير استفاده از مشخصات شناورهاي نظامي كامپوزيتي آورده شده 1-6 جدول در .متوسط رايج شده است

.است

.]8[ از شناورهاي نظامي كامپوزيتيمشخصات برخي - 1-6 جدول كشور سازنده

سازنده طول

)متر(سرعت

)نات( سازندهمواد

ساندويچ Danyard Aalborg A/S 54 30 دانماركGRP

Cantieri Navali Italcraft 22 52 GRP Crestitalia SpA 27 45 GRP

23 40 GRP ايتاليا

Intermarine SpA 27 40 GRP

Polyships S.A 17 67 اسپانياكوالر،

شيشه، كربن استر و پلي

SmugglerMarineAB 25 55 ساندويچGRP

سوئدSwedeshipCompositeAB 13,5 72

پيش آغشتة كوالر، شيشه

Rكربن ،

ساندويچ TechnauticIntertradingCo 26 27 تايلندGRP

www.AriaBook.ir

AriaBook


ادامه- 1- 6جدول Ailsa-PerthShipbuilders 25 39 GRP

ColvicCraftPlc 16 35 GRP

ParagonMannShipyard 50 55 كوالر، شيشه

Rكربن ، انگلستان

VosperThornycroft(UK) 30 28 GRP و

آلومينيم

BostonWhaler 25 40 GRP پر

شده با فومFountainPowerBoats 42 60 GRP

McDonnellDouglas/MagnumMarine 40 48

GRP / كوالر

TempestMarine 43,5 50 GRP

آمريكا

Uniflite 36 32 GRP / كوالر

ها، ها و مخازن، نرده جدا از بدنة كشتي، قطعات مختلف داخل آن از قبيل عرشه، لوله .شوند نيز از مواد كامپوزيت ساخته مي... پوستة موتور و

ت، ها در درياي شمال با مواد كامپوزي فلزي كشتي) buoys(جايگزيني راهنماهاي .نمونة ديگري از كاربرد اين مواد در صنايع دريايي است

) Offshore(هاي فراساحل در صنايع دريايي، سازهها كامپوزيتكاربرد مهم ديگر هاي مربوط هاي متنوع اعم از لوله در ساخت قسمتها كامپوزيتدر اين بخش از .باشد مي

هاي هاي خوردگي پايه محافظميق، و مته زني در آبهاي ع) riser(گذاري به سيستم لوله .شود ، استفاده مي)34-6 شكل (و سكوهاي دريايي) 33-6 شكل (فلزي و بتني

www.AriaBook.ir

AriaBook


423

.]8[ واد كامپوزيتهاي فلزي و بتني از جنس م هاي خوردگي پايه محافظ -33-6 شكل

.فوقاني آن كامپوزيت است% 10 كه Besseme و Davy سكوهاي فراساحلي -34-6 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


صنايع شيميايي -6-5اين . باشد نسبت به مواد شيميايي ميتيازات مواد كامپوزيتي، مقاومت آنهايكي از ام

در تماس با مواد شيمياييكه هايي هسازواد براي ساخت انواع ويژگي باعث شده از اين مدهي مخازن فلزي، هاي مختلف و ميز پوشش انواع مخازن در اندازه . استفاده شودهستند،

هاي مورد استفاده در ها و سازه ها، قطعات پمپ مواد شيميايي، كف پوش، نرده انواع لوله ،كاري، مواد غذايي و تأسيسات آب و فاضالبواحدهاي توليد مواد شيميايي، دارويي، آب

.]9[ هايي از كاربرد مواد كامپوزيت در صنايع شيميايي است مثال

هاي كامپوزيتي هر متر از لوله. شوند محسوب ميها كامپوزيتها كاربرد مهمي از لوله هاي ضد خوردگي مس مورد استفاده در لوله- از آلياژهاي نيكلتر سبكبرابر شش

. اشندب مي

هاي فلزي با روكش كامپوزيتي هاي تمام كامپوزيتي و لوله توان به لوله در اين زمينه ميدر حال . كردهاي فلزي تقويت شده با مواد كامپوزيت اشاره از داخل يا بيرون و نيز لوله

در برخي . دنشو ساخته ميگرماسختهاي هاي كامپوزيت از رزين لوله% 100حاضر تقريبا هاي توان به لوله به عنوان مثال مي. كنند ها دماهاي بسيار باال را تحمل مي اين لولهموارد

ساخته فنولياشاره نمود كه از رزين پلي سيلوكسان ) Ameron( آمرون ساخت شركت .شده است

شيشه براي مناطق نفتي واقع در / هاي اپوكسي از لوله Phillips petroleumشركت تا 5اند با قطر ساخته شدهآمرونهايي از اين جنس كه توسط لوله .تدريا استفاده نموده اس

cm 20 فشاري برابر با bar 175 تا 10 متر، فشار 3 تا 1و در قطر bar 75 را تحمل .شوند نمايند و در صنعت نفت و گاز مصرف مي مي

براي پالتروژنها و پيچي براي مخازن و لوله دو فرآيند عمده در اين كاربرد، رشتهگري گريز از مركز براي ساخت لوله استفاده در مواردي از فرآيند ريخته. باشد ها مي پروفيل

www.AriaBook.ir

AriaBook


425

.شود مي

هاي فراسان، مشهد صدرا و اچ بي كامپوزيت در اين زمينه فعاليت در ايران شركت .دارند

صنايع برق و الكترونيك -6-6. د وسيعي دارندت كاربرنرم و هم گرماسخ ي گرماها كامپوزيتدر اين بخش هم

ها تخس معموال گرما( دارد انتخاب نوع پليمر بستگي زيادي به ابعاد قطعه و حجم توليد پليمرها ).ترند ها براي تيراژهاي زياد مناسب نرم گرما و شوند براي قطعات بزرگ استفاده مي

specific(مقاومت حجمي ويژة اين نوع مواد، . بسيار خوبي هستندالكتريكي هاي عايق

volume resistance ( بينΩcm 1014-1012 ي پليمريها رو از كامپوزيت از اين. باشد مي و 35-6 شكل (هاي انتقال برق مغزي مقرهمقره و هاي صنعتي از قبيل در ساخت انواع عايق

شكل (ورد مصرف در كليدهاي فشار قويهاي م ، برد مدارهاي چاپي، عايق)36-6 شكل هاي خطوط انتقال در دو شكل مغزي مقره.شود و موتورهاي الكتريكي استفاده مي)6-37

اي به روش رشته و لولهپالتروژناي به روش هاي ميله مغزي. اي وجود دارند اي و لوله ميله پركننده% 300در مواردي از رزين اپوكسي كه تا ها خود مغزه .شوند پيچي ساخته مي

.شوند ن وارد شده ساخته ميسيليكا در آ

باشند، به روش پيش آغشته تهيه شيشه مي/ از كامپوزيت اپوكسيكه مدارهاي چاپي در .شوند كاغذ نيز با همين روش توليد مي-فنوليهاي عايق.شوند شده و قالبگيري مي

.نمايد نيك اين محصوالت را توليد ميايران، شركت اميدفرالكترو

www.AriaBook.ir

AriaBook


.شود ساخته ميپالتروژنمغزي مقرة انتقال نيرو كه به روش -35-6 شكل

مغزي داخل (دنشو ي ساخته مرشته پيچي كه به روش هاي فشار قوي مغزي مقره -36-6 شكل

.)مقره قرار دارد

www.AriaBook.ir

AriaBook


427

.فنوليقطعات مورد استفاده در كليدهاي فشار قوي از كامپوزيت اپوكسي و -37-6 شكل

ها باعث شده تا از اين مواد كامپوزيت الكتريكياستحكام توام با سبكي و خواص عايقنوعي از اين تيرها كه توسط شركت . استفاده كنندقال نيرو در ساخت تيرهاي انت

، از تيرهاي چوبي %60، از تيرهاي فلزي)38-6شكل (ول آمريكا ساخته شده است استرانگگيري اين نوع تيرها را كار بهاين ويژگي امكان كهاستتر سبك% 15و از تيرهاي بتني % 30

.سازد در مناطق صعب العبور فراهم مي

بدنة ،اند ساخته شدهSMCهاي الكتريكي كه به روش قالبگيري تركيبات ليد كجعبة بوم صدا، عضو نگهدار فيبر ،يپالتروژن عايق هاي تلسكوپي ، لولهSMCامپيوتر از جنس ك

از و سيني كابل،)39-6شكل ( هاي بادي توليد برق ، پرة توربين)stiff member(نوري .شوند حسوب ميديگر كاربردهاي مواد كامپوزيت در صنعت برق م

www.AriaBook.ir

AriaBook


.تيرهاي كامپوزيتي انتقال برق -38-6 شكل

و پالتروژن، BMC و SMCفرآيندهاي متداول در اين صنعت، قالبگيري فشاري مواد .باشند تزريق، مي

.شوند ي توربين بادي توليد برق كه در كارخانة سديد صبا نيرو ساخته ميها پره -39-6 شكل

www.AriaBook.ir

AriaBook


429

ساير كاربردها -6-7 ؛به عنوان مثال در صنايع پزشكي. ها در ساير صنايع نيز كاربرد دارند كامپوزيت

بندي، قوزكهاي مصنوعي، دريچه قلب، استخوان ي الياف كربن در شكستهها كامپوزيت . شوند استفاده مي...و ) شده با ذرات هايدروكسي اپتايتهاي تقويت گرمانرم(مصنوعي

هاي هاي اسكي، دوچرخه راكت تنيس، كفش و ميله ؛ تفريحي-در صنايع ورزشيكاله كاسكت، چوب ماهيگيري، انواع ،مسابقه، وسايل محافظ، قطعاتي از كفش ورزشي

.شوند وسايل شهر بازي، از مواد كامپوزيت ساخته مي

هاي مهمات، النچر موشك، نازل انواع جليقه و كاله ضد گلوله، جعبه ؛يدر صنايع نظامهايي از كاربرد مواد هاي سوخت جامد، عايق موتور و سرجنگي موشك مثال موشك

. باشند كامپوزيت مي

www.AriaBook.ir

AriaBook


مراجع -6-81. SPE Automotive Division homepage: http://www.lightspeed-

tech.com.

، 8 تا 1هاي هاي صنعت كامپوزيت، پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران، شماره خبرنامه .2 .1384 و 1383هاي سال

3. European Alliance for SMC Hompage, http://www.smc-alliance.com, 2005.

. com.sinad-kishkhodro.www://http ،1384و، سايت شركت كيش خودر وب .4

5. EADS Deutschland GmbH, The research requirements of the transport sectors to facilitate an increased usage of composite materials, Part II: The composite material research requirements of the rail industry, Germany, 2004.

، گزارش پروژة مهندسي عمرانها در كاربرد كامپوزيتمعرفي رضادوست، . م. ا .6 .1384مطالعاتي، پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران،

7. EADS Deutschland GmbH, The research requirements of the transport sectors to facilitate an increased usage of composite materials, Part I: The composite material research requirements of the aerospace industry, Germany, 2004.

8. Eric Green Associates, Marine Composites, Second Edition, USA.

9. John Morphy, Reinforced Plastics Handbook, Second Edition, Elsevier Science Ltd., UK, 1998.

www.AriaBook.ir

AriaBook

ضمائم

www.AriaBook.ir

AriaBook

432 )اه تزيپو كام ( هدش تيوق ت ياه كي تس ال پ هصفح A

abaca اباكا، نوعي ليف گياهي

ablation فداشدگي accelerator شتاب دهنده

additive افزودني adhesion چسبندگي

adhesive چسب aerospace هوافضا

aging پيرسازي، زمانمندي amorphous شكل بي

isotropic همساني

anisotropic ناهمسان

annealing زدايي تنش antenna شاخك ، آنتن

antioxidant ضداكسنده antistatic عامل ضد بار ساكن

agent apparent سرعت برش ظاهري

shear rate ash خاكستر

assemblies مجموعه سرهمبندي شده

B

band نوار bandwidth پهناي نوار

bar ميله

basal plane صفحات بنيادين

bast hairs الياف تهيه شده از ساقة گياه

batch پيمانه biaxial دومحوري

واژه نامه bi-directional دو جهته

binder دهنده، چسباتصال

blade تيغه

تخليه هوا از قالبالية )گيري كيسه خالء قالب(

bleeder

bleeder هاي اضافي الية جذب رزين

blister تاول

blister تاول

blowing دهنده عامل پفagent

bond پيوند

braided شده بافته

break ، شكستپارگي

breakage شكستگي ، پارگي

نيروي شكنندگي، نيروي پارگي

breaking load

breather ورقه نفوذ دهنده هوا

breather الية تنفس

bridging زدن پل

brittle شكننده، ترد

brittle fracture دشكست تر brittleness شكنندگي، تردي

brush ، قلم موبرس

B-stage ، پخت جزئيBمرحلة زمان الزم براي تبديل رزين از حالت

مايع به حالت كشسانB-time

bubble حباب

buckling كمانش

build up تجمع

www.AriaBook.ir

AriaBook

433 هصفح واژه نامه

bulk molding قالبگيري آمادهتركيبcompound

bumper گير سپر، ضربه

C

cantilever سرگيردار تير يك

catalytic كاتاليزوري

cavity قالبحفره، محفظه

centrifugal گري كريز از مركز ريختهcasting

ceramic matrix كامپوزيت سراميكيcomposite

char زغال

charpy test چارپي ضربهآزمون

chemical resistance مقاومت شيميايي

chopped )كوتاه(ياف بريده شده الfibers

chopped پارچة الياف نمدي سوزنيstrand mat

cladding ، نمادهي روكش

clay رس خاك

closed molding قالبگيري بسته coir ليف نارگيل

collapsible فروريز، برچيدنينيروي ناشي از دسته شدن

)در پالتروژن(الياف collimation force

combustion احتراق

نيروي ناشي از فشردن )در پالتروژن(الياف

compaction force

composite كامپوزيت ، ماده مركب

composite كامپوزيتي) تخت(فنر شمشي leaf spring

compound آميزه ، تركيب

cone مخروط

continuous پيوسته

continuous fibers يا بلندالياف پيوسته

continuous phase ز پيوستهفا

پارچة الياف سوزني با الياف پيوسته

continuous filament mat

corrosive خورنده

cotton پنبه

coupling agent اتصال دهندهعامل

cowling درپوش موتور هواپيما

crack ترك

cracking برداشتن ترك شكستن،

craze )مويي(ريز ترك

creep خزش

critical انيبحر cure پخت

curing agent عامل پخت

D

dam بندي آب الية

damage آسيب

damage محدودة مجاز عيوبtolerance

damper گير ضربه

deflection كمانش، تغيير شكل

degradation تخريب، افت كيفي

degree of freedom اديزدرجه آ

متر از 9000، وزن دنير حسب گرمالياف بر

denier

density چگالي، جرم مخصوص deterioration فساد، زوال

die قالب

www.AriaBook.ir

AriaBook

434 )اه تزيپو كام ( هدش تيوق ت ياه كي تس ال پ هصفح

الكتريكي استقامت دي الكتريكي استحكام دي

dielectric strength

differential گرماسنج پويشي تفاضليscanning calorimeter

تجزيه گرمايي تفاضلي

differential thermal analysis

diluent دهرقيق كنن

dipping ورسازي غوطه

سازي به روش آغشته وري غوطه

dipping impregnation

displacement جابجايي

drop weight سقوط وزنه ناحية عاري از رزين

)گذاري دستي در اليه(dry patch

ductile خوار چكش

E

edge effects آثار لبه

elongation at ازدياد طول تا پارگيbreak

emission نشر، انتشار

emissivity نشر نور

endotherm گرماگير

environmental stress تنش محيطي

equivalent واالن اكي

erosion فرسايش، سايش

erosive ساينده

حكاكي، خورندگي نامنظم سطحي

etching

نانوكامپوزيت ورقه شده

exfoliated nanocomposite

exotherm گرمازا

expandable قابل انبساط

F

گسيختگي،وادادگي، واماندگي، نقص

failure

fairing بادشكن

falling weight test آزمون سقوط وزنه

fatigue خستگي

مطالعه توجيهي، مطالعه سنجي امكان

feasibility study

female mold )گري در ريخته(قالب ماده

fiber ليف، تار

fiber composite كامپوزيت ليفي

fiber spool قرقره الياف

پالستيك تقويت شده با الياف

Fiber-reinforced plastic

fibril ليفچه

fibrous ليفي

filament رشته، تار، ليف يكسره

پيچي، پيچش تار رشته يكسره

filament winding

filler پركننده

film فيلم، اليه

flake پرك، پولك

flame شعله

flame retardants بازدارنده اشتعال

flammability پذيري آتشگيري، اشتعال

flap ، قسمت متحرك در بال هواپيمابالچه

flash point اشتعاليا دماي نقطه

www.AriaBook.ir

AriaBook


flat مسطح، تخت

flaw ترك، نقص

flax كتان

استحكام خمشي، مقاومت يخمش

flexural strength

foam براسفنج، ا

force نيرو

formulation فرمولبندي

fracture شكست، شكاف

frame قاب، كالف، چارچوب

frequency بسامد، فركانس

friction اصطكاك

fuel cell پيل سوختي

functionality عامليت

fuselage بدنة هواپيما

fuzz پرز، كرك

G

gel ژل

gel coat پوشش ژلي

gel content محتواي ژل

gel time زمان ژل شدن

geometry شكل هندسي

glass fiber ليف شيشه

gloss درخشندگي، جال، براق

grade درجه، نوع

grain بندي ، دانه دانه

الياف گرافيت الياف كربن

graphite fiber

grating شبكه، توري

H

half life عمر نيم

گذاري دستي، چيدمان اليه دستي

hand lay up

hardener سخت كننده

hardening time زمان سخت شدن

hardness سختي

، تجمع اندوزي گرما گرما

heat build-up

دماي انحراف ، دماي نرميگرمايي

heat deflection temperature

heat distortion دماي واپيچي گرماييtemperature

heat مقاومت در برابر گرماresistance

heat shield سپر حرارتي

heat sink چاه گرمايي

heat treatment اصالح حرارتي

hemp همپ، شاهدانه

high performance پليمر كارآمدpolymer

high strength استحكام زياد

high technology تكنولوژي باال

honeycomb ه زنبورينال

hoop، كرنش شعاعيكرنش محيطيstrain

hoop stress ، تنش شعاعيتنش محيطي

hybrid مخلوط

hystersis پسماند

www.AriaBook.ir

AriaBook


I

image analyzer گر تصوير تجزيه

impact ضربه، برخورد

impact energy انرژي برخورد

impact resistance ضربهبه تمقاوم

impact strength اي استحكام ضربه

impregnation سازي آغشته

، برش ر صفحهبرش د اي صفحه

in plane shear

in situ پليمريزاسيون درجاpolymerization

inhibitor كننده بازدارنده، ممانعت

insert جاپركن، جادادن

نانوكامپوزيت درهم رفته

intercalated nanocomposite

interface سطح مشترك، ميانجي

interlaminar اي شكست بين اليهfracture

ت برشي بين اومقم اي اليه

interlaminar shear strength

J

Jute كنف

K

Kevlar )اسم تجارتي(الياف كوالر

L

lamella اليه، ورقه

lamellar اي اليه

laminar اي آرام، اليه

laminate چنداليه

laminated كامپوزيت چنداليهcomposite

lamination نكرد سازي، چنداليه چنداليي

در (بروز نقص حل شدن رزين )گذاري دستي اليه

leaching

leaf fibers الياف تهيه شده از برگ گياه leaf spring )تخت(فنر شمشي

leakage نشتي

light-cure پخت نور

longitudinal محوري، در جهت الياف

هاي كاهندة جمع افزودني شدگي

low profile additive

هاي با جمع شدگي رزين كم

low profile resin

lubricant روان كننده

M

magnification بزرگنمايي

لوله چندراهگاهه، لوله چندراهه

manifold pipe

mandrel مرغك، ماهيچه، مندرل

www.AriaBook.ir

AriaBook


manual دستي

mat نمد

قالبگيري دوكفة انطباقي )فشاري(

matched die moulding

matrix زمينه

maturating مان سخت شدن نهاييزtime

maturation تغليظ

mesh بندي مش، دانه

metal matrix كامپوزيت فلزيcomposite

micro-crack ترك ريز

micro fibril ريزليف، تار بسيار نازك

milled fiber الياف آسياب شده

mold = mould قالب

mold ساختمان قالب جنس وconstruction

عامل رهاساز از قالب، عامل به قالب) رزين (نچسبيدن

mold release agent

molding قالبگيري، قالبريزي

molding powder پودر قالبگيري

) بستن(نيروي جفت كردن قالب

mould clamping force

molding تركيب قالبگيريcompound

multiaxial stress تنش چند محوري

multi-cavity اي چندحفره

multifilament اي چندرشته

N

nanocomposite نانوكامپوزيت

node گره

nonwoven نبافته

normal stress تنش عمودي

nose cone دماغه مخروطي

notch شكاف

nozzle ، نازلافشانك

numerical method روش عددي

O

offshore فراساحل

opacity مات، ماتي

open molding ي بازقالبگير

orientation گيري يابي، جهت جهت

oven گرمخانه، آون

over cure فراپخت

overshoot پرش

overstress تنش بيش از حد

P

part by weight قسمت وزني

particle size توزيع اندازه ذراتdistribution

www.AriaBook.ir

AriaBook


particle sizing بندي ذرات دانه

particulate )اي ذره(ي كامپوزيت پودرcomposite

pattern الگو

pay load بار مفيد

peel شدن پوسته كندن، پوسته پوست

peel ply الية محافظ

pellet حب، دانه، قرص

performance كارايي، عملكرد

permanent دائمي

pigment رنگدانه

pinch-off بندي با فشار آب

pinhole سوراخ سوزني

pitch fiber قيركربن با منشاء ياف ال

plane strain اي كرنش صفحه

plane stress اي تنش صفحه

plaster گچ، مشمع

pneumatic بادي

poison's ratio نسبت پوآسون

polish صيقل، جال

polymer matrix كامپوزيت پليمريcomposite

porous متخلخل

post cure پخت، پخت تكميلي پس

pot lifeعمر مفيد، فرصت كاربري

پيش شكل، شكل اوليه دادن به تقويت كننده در

RTM

preform

pressure bag كيسه فشار

pressure bag ياي فشار قالبگيري كيسهmolding

primary structure ساختار اوليه

primer آستر، پرايمر

كاونده، عنصر حساس در ابزار دقيق

probe

process فرآيند

profile پروفيل، نيمرخ

prototype نمونه اوليه، نمونه اصلي

pultrusion پالتروژنتفكافت، پيرو ليز، تجزيه

گرماييpyrolysis

Q

quality control كنترل كيفيت

R

radiation تابش، تشعشع

radome ، دماغهگنبد

ramie رامي، نوعي ليف گياهي random قي، غير منظماتفاتصادفي،

rate sensitive حساس به سرعت

www.AriaBook.ir

AriaBook


reactivity ميزان فعاليت

reel قرقره

عامل جداكننده، عامل رهاساز

release agent

removal برداشت

repair تعمير

residence time زمان اقامت

residual stress )پسماند(تنش باقيمانده

resilient جهندگي

resin رزين

resin injection تزريق رزين

resin transfer قالبگيري انتقالي رزينmoulding

response پاسخ

retarder بازدارنده، كندكننده، تاخيرانداز

retention time زمان بازداري

reusable مصرف بار چند

reverse curvature انحناي معكوس rheology رئولوژي، علم جريان مواد

ribbed شياردار

rigid صلب

roll غلتك، غلتاندن

roughness زبري

roving نتابيدهالياف دسته

rubber-like الستيك شبه

rudder )هواپيما(سكان عمودي

S

safety factor ضريب ايمني

sagging دادگي خميدگي، شكم

sand شن، ماسه

scaling )در پالتروژن(بروز نقص پوسته scrap قراضه

seal بندي درزگيري، آب

sealant عامل درزگير seed hairs الياف تهيه شده از دانة گياه

self extinguishing اطفائي خود

sensor حسگر، عنصر حساس

separation جداسازي

shear برش

sheet ورق

shelf life نگهداريزمان

shrinkage رفتگيآب شدگي، جمع sisal ، نوعي ليف گياهيسيسال sizing آهار

skin پوسته، روكش

solid content محتواي جامد spar )در بال هواپيما(، تير طوليتير

specific viscosity گرانروي ويژه

specimen نمونه spinneret صفحة مشبك ريسيدن الياف

spinning ريسندگي، رشتن

spiral حلزوني، مارپيچ

www.AriaBook.ir

AriaBook


split mold تكهيا چندقالب دو

Spray-up )پاششي (اي گذاري افشانه اليه

Spray-gun اي تفنگ افشانه

stabilizer سكان

state of cure حالت پخت

static ايستا

static mixer كن ساكن مخلوط

در فيبر (عضو نگهدار )نوري

stiff member

stiffener پشت بند، پشت بازو

stiffness سفتي

stitched وخته شدهد

strain كرنش

strain gauge سنج كرنش

strain rate كرنش) آهنگ(سرعت

strand اليافرشته

straw كاه

streaking )در پالتروژن(رگه رگه شدن

stress تنش

stress concentration تمركز تنش

stress زدايي تنشrelaxation

strip باريكه

structural ساختاري

structure ساختار، سازه

swelling تورم

synergism افزايي هم

T

tack چسبندگي، چسباندن

tail fairing بخشي از دم هواپيما

و درآوردن، جفت قواره به جوركردن

tailoring

tape نوار

tear پارگي

tension كشش

متر از 1000وزن تكس، بر حسب گرم الياف

tex

انبساط ضريب حرارتي

thermal expansion coefficient

thermography گرمانگاري

thermoplastic گرمانرم

thermoset ا سختگرم

تيكسوتروپيك، افزايش دهندة گرانروي

thixotropic

سازي به روش آغشته گذر

through impregnation

tissue تيشو، پارچة نازك

tooling resin هاي قالب سازي رزين

top coat الية رويي، پوشش رويي

tough چقرمه

toughness چقرمگي

tow رشته فتيله، دسته

transition دماي گذار، دماي انتقالtemperature

transmission عبور

transparent شفاف

transverse عرضي، عمود بر جهت الياف

trap تله، دام

treatment سازي آوري، آماده عمل

trimming پرداخت كاري

twist تاب

www.AriaBook.ir

AriaBook


U

ultimate strength استحكام نهايي

under cure پخت زيرپخت، نيم

unidirectional جهتي سويي، تك تك

unsaturated ، غير اشباعسيرنشده

unstable ناپايدار

UV stabilizer پايداركننده فرابنفش

V

تزريق رزين به كمك خالء

vacuum assisted resin injection

اي در قالبگيري كيسه خالء

vacuum bag molding

veil پارچة نازك، تيشو، چادر vented barrel بدنه منفذدار

venting هواگيري، گازگيري

vibration ارتعاش

viscosity گرانروي

visible defect نقص مرئي

void حبابفضاي خالي،

volatile فرار

كسر ء حجمي،جز حجمي

volume fraction

volume shrinkage شدگي حجمي جمع

W

warping پيچاندن

wastage ضايعات

water absorption جذب آب

water proof ضدآب، مقاوم به آب

wax موم، واكس wear سايش

در معرض عوامل جوي قراردادن، هوازدگي

weathering

weight loss كاهش وزن، افت وزن

weight percent درصد وزني

wet spinning ريسندگي تر

wetting ، ترشدنخيس شدن

wing fillet پيشاني بال در هواپيما

woven fabric شده پارچه بافته

شده بافتهپارچه از دسته الياف

woven roving

wrinkling چين و چروك برداشتن

Y

yarn تابيدهنخ

yield stress متنش تسلي

young's modulus مدول يانگ

www.AriaBook.ir

AriaBook

442 )ها كامپوزيت(تقويت شده ياه كيتسالپ هصفح

فهرست موضوعي382 آزمون غير مخرب

46-43-41 آهار- 140-137-136- 135-133-130- 127-124-121- 118-92-90- 44-35-19-14 اپوكسي

144-146 -153-157-161 -163-191-195 -207-212-216 -237-254-271 -272-278 -301-356-380 -391-411-418 -419-424-429 -432

192 نواالك -اپوكسي 424-336- 331-234-230- 225-207 اتوكالو

380- 379-378-377- 373-372-370- 367-366-364- 363-360-355- 352-131 استاندارد125-124- 100-95-94 استحكام خمش380-378-161- 103-95-94 استحكام ضربه

- 100-95-94- 91-81-75-74- 67-66-60-54- 52-43-39-37- 34-19-15-12 استحكام كششي119-124 -125-139-140 -143-166-196 -218-353

294-260-252-237-118-117-107-104-103-102-47 افزودني130 اكي واالن

394-254- 80-78-77-33 الياف آزبست81-77-32 الياف بازالت33-4 اتيلن الياف پلي

367- 315-293-254- 236-222- 209-31-30-9 الياف پيوسته325-293-219-41-31-30 الياف سوزني-230- 226-216-132- 125-121- 103-94-81-74-66-46-37-36-33-29-10-3 الياف شيشه

250-253 -270-278-293 -315-323-350 -353-356-368 -377-403-409 -41373-71-69-26-4 الياف طبيعي-391-387- 355-270-94-92-60-58-56-54-53-51-49-47-32-11-4 )گرافيت(الياف كربن

403-413 -416-420-422 -434254-80-68-30-13-9 الياف كوتاه426-380-338-77-66-64-61-12-4 الياف كوالر75-71-70 الياف گياهي

162-157-154-144-133-120-98 انيدريد

www.AriaBook.ir

AriaBook

443 هصفح فهرست موضوعي

278-41 پارچة بافته411-222 پاشش رزين

289-210- 206-132 پالتروژن334-287-256-221-197-169-118-112-111-109-97 پراكسيد

281-274- 231-220 پرداخت كاري- 323-316-307- 294-286-254- 252-191-167- 136-117-116- 110-30-18 پركننده

334-347 -359-430365- 362-270-3 هاي تقويت شده پالستيك

93-91 پلي اتر اتر كتون409-144 پلي آميد147-144 پلي آمين424-194-90 پلي ايمايد

416-364-356-124-119-117-111-108-103-100-96-93-90-35-10-3 استر پلي

350-347-320- 319-219 تاول- 301-287-284- 255-216-214- 122-109- 65-56-43-42- 30-17-13-11 ترك

320-347 -348-349-351 -353-354-382432-264-262-260-252-195-183-182-147-118-112-30 گيري تركيبات قالب333- 331-210 توليد پيوسته

216-215-214- 211-41-31 تيشو362- 361-360-218- 196-172-166- 152-126-124- 119-80-10 جذب آب

434-66 جليقة ضد گلوله

- 358-325-323- 321-307-303- 299-272-261- 196-191-129- 119-102 جمع شدگي361-363 -364

-196-193-182-164-93-82-80-74-60-56-52-49-47-39-35-34-16-14-12-9 چگالي242-256 -271-314-316 -330-354-356 -357-358-360 -361-421-

417-409-400-394-267-258-37 حمل و نقل

www.AriaBook.ir

AriaBook


-421-65-59-37-28-13-4 خستگي

-360-345- 297-294-271- 172-170-169- 144-103- 81-49-39-19 خواص فيزيكي-134-129-124-122-104-81-76-66-51-49-39-37-33-19-12-10-8-4 خواص مكانيكي

138-144 -147-161-191 -193-195-196 -218-233-252 -290-294-297 -345-351 -358-360-362 -365-374

404-400-379- 209-164- 135-69-59-4 خودرو188-179-173- 167-147 رزول

431-429-336- 244-241-236- 210-206-128- 124-112 رشته پيچي317- 284-232 ايرادرفع

146-143-141-136-97 رقيق كننده-328-294-275- 273-271-261- 241-233-212- 118-104 )جدا كننده(رهاساز 429- 331-330-328- 280-275-270- 206-198-133- 119-118 گري ريخته

338-250-249- 246-244 زاوية پيچش

-187-178-165-161-143-140-139-119-118-116-115-114-110-95 زمان ژل شدن190-217 -223-360

132- 112-96-95 زمان نگهداري415- 414-413-412- 411-400-146- 135-106 ساختمان5 سهم بازار

311-310-309- 308-292 سيستم كشش359-345-334-287-220-217-160-157-145-123-117-113-108-95 دهنده شتاب

430-400 صنايع برق425- 400-164 صنايع دريايي429-400-59 صنايع شيميايي

432-4 صنعت برق241-191- 146-69-43 عامل اتصال دهنده

-359-271- 221-192-185- 162-161-157- 152-150-143- 136-131 عامل پخت272-242-165-162-161-157-146-144-101-96 عمر مفيد

www.AriaBook.ir

AriaBook

445 هصفح فهرست موضوعي

364-362- 356-293 وري غوطه262- 252-196-190- 185-167- 144-44-35-3 فنلي

- 229-225-220- 212-211-207- 204-185-135- 118-114-113- 110-104 قالب

230-233 -240-251-253 -257-259-260 -262-264-265 -268-269-274 -276-277 -285-289-292 -298-300-301 -304-307-313 -315-321-328 -

330-336 -345-350-363 -364-407-424206-204 قالب باز

268- 206-204 قالب بسته- RTM( 164-204 -206-209-211 -265-266-267 -270-276-284(گيري انتقال رزين قالب

403-409 -410-420433-403-363-335-334-262-251-213-209-206-204-164-70 گيري فشاري قالب-425-409-336- 331-268-230- 225-206 اي گيري كيسه قالب- 188-147-141- 132-117- 100-99-80-78-76-70-60-48-40-37-34-28-18-12-10-6قيمت

191-195 -204-207-212 -240-256-268 -272-275-312 -332-336-361 -401-424- 156-153-148- 145-128-123- 120-117-115- 113-112-111- 108-97-95 كاتاليزور

167-172 -177-181-190 -217-220-222 -237-252-256 -258-288-294 -333-347 -350-359-360-

425-414- 403-402 زيتكاربرد كامپو20-17-9 )پودري(اي هاي ذره كامپوزيت

402-231-95-4 كامپوزيتهاي گرماسخت434-402-232-91-21-19-4 كامپوزيتهاي گرمانرم

197-17-13-11-9 هاي ليفي كامپوزيت315-314-300-290-229-93 كسر حجمي

425-4 سازي كشتي335- 325-320-306- 285-274-257- 243-186-143- 110-109 گرمازا

217- 211-104 الية رويي351- 350-348-347- 346-345-223- 217-214-213- 205-104 الية ژلي

- 403-345-336- 334-278-251- 233-229-211- 206-164-134- 124-103 اليه گذاري دستي411-425

www.AriaBook.ir

AriaBook


355-249- 246-239-90-77-74-72-60-58-56-51-47-41-38-37-34-28-14-11-9-7 ليف338- 246-244 خزن تحت فشارم

- 119-103-91-81-74-71-65-54-52-49-39-35-34-28-17-15-14-12-8 مدول124-166 -194-218-254 -362-365-369 -374-378-

- 145-144-136- 129-123-117- 106-111-105- 100-83-80- 68-60-37-10 مقاومت شيميايي147-161 -191-205-216 -354

328-298- 240-236 مندرل358- 356-354-331- 319-288-286- 264-254-252- 207-125 ن اليافميزا

20-18-9 نانو كامپوزيت77- 68-41-32-29 نخ

322- 117-112 نرم كننده387-385-382-352-351-350-345-318-287-233-213-90- 82-67-42-11 نقص367-335-324-319-315-301-298-290-227-217-214-209-77-41-30 نمد

192-184-173-167-147-124-121-90 نوواالك424- 417-400-4-3 فضا هوا

258- 212-195-124- 121-96-90 وينيل استر

www.AriaBook.ir

AriaBook

پلاستيك هاي تقويت شده

Documents