חקירה של היישום של בד פיברגלס ומחצלת פיברגלס בהנדסת פיברגלס נגד-קורוזיה

פיברגלס, או בקיצור פלסטיק מחוזק בסיבי זכוכית (GFRP), ידוע בחוזק המכני המצוין ובעמידותו בפני קורוזיה, והוא נחשב לאחד משלושת חומרי הציפוי העיקריים בתעשיית האנטי-לקורוזיה, לצד לבנים וגומי. מנקודת מבט של מבנה חומר מרוכב, GFRP דומה לבטון מזוין: שרף אפוקסי, פוליאסטר בלתי רווי ושרף ויניל אסטר משמשים כ"בטון", בעוד שבד פיברגלס ומחצלת פיברגלס משמשים כמצע המחזק, הפועלים כ"חיזוק הפלדה". יחד, הם מהווים מחסום הגנה עבור ציוד עמיד בפני קורוזיה, מכלים ובריכות כימיות, ומוצאים יישום נרחב יותר ויותר בתחום ההגנה מפני קורוזיה כימית.

 

גם בד פיברגלס וגם מחצלת פיברגלס חולקים את אותם חומרי גלם, בעיקר חול קוורץ, אפר סודה, שטף ומייצבים. אלה מומסים בתנור בטמפרטורה- גבוהה כדי ליצור זכוכית מותכת, הנמשכת לאחר מכן לתוך חוטי זכוכית רציפים דרך סטנסיל. העיבוד שלאחר מכן מבדיל אותם לשני סוגים של מוצרים. בד פיברגלס נארג מחוטים אלה בעיוות יחיד; מחצלת פיברגלס, לעומת זאת, כוללת חוטים אלה חתוכים לגדילים קצרים של כ-50 מ"מ, מחוברים עם אבקה או חומרי אמולסיה, ולאחר מכן מחוממים ועוצבים בתנור. טכניקות עיבוד שונות אלו מביאות לביצועי מוצר שונים ולתרחישים ישימים.

 

I. סיווג ומאפייני ביצועים שלבד פיברגלס

 

בד פיברגלס מגיע בזנים רבים, והתעשייה מסווגת אותו בעיקר לפי שלושה מימדים: הרכב חומרי הגלם, תהליך האריגה ומפרטי החוטים.

 

בהתבסס על הרכב חומר הגלם הזכוכית, ניתן לחלק אותו לבד E ללא אלקלי-, בד בינוני- אלקלי C, בד אלקלי גבוה- ובד AR עמיד ל- אלקלי. בד פיברגלס מסוג E-ללא אלקלי- בעל תכולת תחמוצת מתכת אלקלית של פחות מ-0.8%, המציג עמידות מצוינת בפני מים, בידוד ותכונות מכניות, מה שהופך אותו לחומר החיזוק המועדף עבור פרויקטים כבדים של הגנה מפני קורוזיה כימית-. בד פיברגלס מסוג-אלקלי C-בינוני יש תכולת תחמוצת מתכת אלקלית הנשלטת בין 11.5% ל-12.5%, ומציעה עמידות גבוהה יותר לחומצה בהשוואה למוצרים ללא-אלקליים ועלויות ייצור נמוכות יותר, אך עם חוזק ותכונות חשמליות חלשות יותר. הוא משמש בעיקר להגנת קורוזיה כללית, בסיסי ממברנה עמידים למים באספלט ומוצרי פיברגלס-נמוכים. בד פיברגלס אלקלי גבוה- בעל תכולת תחמוצת מתכת אלקלית העולה על 13%, מה שהופך אותו לנטייה לקורוזיה ולהזדקנות במגע עם מים, חומצות ואלקליות, וכתוצאה מכך לאובדן חוזק מהיר. השימוש בו בפרויקטים להגנה מפני קורוזיה אסור במפורש בתקנות, וניתן להשתמש בו רק עבור מבנים פשוטים זמניים וחומרי בידוד-נמוכים. בד פיברגלס מסוג AR-עמיד אלקלי- המכיל זירקוניום יכול לעמוד בפני שחיקה של אלקליות חזקות במהלך הידרציה של צמנט, מה שהופך אותו למצע ייעודי עבור רכיבי צמנט פיברגלס GRC ועיטורי קיר חיצוניים בסגנון -אירופאי.

 

בהתבסס על טכניקות אריגה, בד פיברגלס זמין באריגה רגילה, אריג אריג, אריג סאטן ושיטוט לא מעוות (בד רשת). בד אריגה רגיל כולל שזירה אחת-מעל-אחת של חוטי עיוות וערב, וכתוצאה מכך מבנה צפוף ושטוח עם קצב דפורמציה נמוך, מה שהופך אותו למתאים ליישומים שטוחים נגד-קורוזיה ויישומי אנטי- חיצוניים של צינורות. בד אריג, ארוג עם אריגה של שניים-מעל-שתיים-מתחת או שלוש-מעל-שלוש-תחת אריגה, מציע גמישות מעולה ויכול להתאים בחוזקה למשטחים מעוקלים לא סדירים, מה שהופך אותו לחומר נפוץ להנחת יד-במבנה{12}{13} לא רגיל של מיכלים ובצורה לא רגילה{13}. ציוד. לארג סאטן יש חוטים צפים ארוכים, וכתוצאה מכך הספגה טובה של שרף וחוזק מוצר גבוה, אבל העלות הגבוהה שלו מגבילה את השימוש בו, בעיקר בחומרים מרוכבים-יוקרתיים לתעופה וחלל ולעיתים רחוקות ביישומים נגד-קורוזיה. בד משוטט לא מעוות, הידוע בדרך כלל כבד משובץ, כולל אריגה חלקה גסה, גודל רשת גדול, יכולת נשיאת עומס- חזקה ויעילות-עלות בינונית, השולט בשוק חומרי השכבות המבניות נגד-החובה-הכבדה.

 

בהתבסס על סוג החוט, בד משוטט לא מעוות מתחלק לבד משוטט לא מעוות ובד משוטט עדין. בד משוטט לא מעוות יש גוף חוט חזק וחוזק מתיחה מעולה, והוא משמש בלמעלה מ-90% מהפרויקטים של פיברגלס נגד קורוזיה-. בד משוטט משובח בעל משטח עדין וחלק, המשמש בעיקר לחומרי בידוד אלקטרוניים ולקישוט משטחי פיברגלס. על פי התקן הלאומי GB/T 18370-2014, בד ארוג אלקלי-ללא שימוש מוגדר EWR, ובד ארוג אלקלי בינוני-מוגדר CWR, מה שמקל על הבחירה והרכש בתעשייה. מפרטים הנדסיים נפוצים כוללים בדים 01, 02, 04, 06 ו-08. 01 ו-02 בדים בעובי של 0.1 מ"מ ו-0.2 מ"מ בלבד, בהתאמה, והם משמשים בעיקר לתיקונים מקומיים והגנה-דקה בפני קורוזיה. 400ג/{0} הגנה מפני קורוזיה כללית/{0}(6) מפרט, בעוד שבדים עבים יותר ב-0.6 מ"מ (600 גרם/㎡) ו-0.8 מ"מ (800 גרם/㎡) משמשים לשכבות נושאות עומס- של ציוד ומבני הגנה מפני קורוזיה כבדים.

 

II. קטגוריות משנה ויישומים שלמחצלת פיברגלס

 

מחצלות פיברגלס מסווגות לפי ארבעה מימדים: תהליך דפוס, מורפולוגיה של סיבים, יישום ומבנה מורכב. על פי טכנולוגיית העיבוד, מחצלות פיברגלס כוללות מחצלת גדיל קצוץ, מחצלת-תפורה, מחצלת רטוב-מונחה ומחט-מחטת נקבים: מחצלת גדיל קצוץ נוצרת על ידי הנחה אקראית והדבקה של סיבים קצוצים קצרים, ומגיעה בשני סוגים: דבק אבקה ודבק אמולסיה; מחצלת-תפור מסתמכת על חוטי פוליאסטר כדי לתפור יחד חלקי פיברגלס קצוצים קצרים; מחצלת רטובה-לואבת מטכנולוגיית ייצור נייר, תוך שימוש במים לשרטוט סיבים ודבק מיוחד; מחצלת מחוררת-נוצרת על ידי סירוק וניקוב מחט, וכתוצאה מכך נוצר מבנה פנימי נקבובי מאוד. על פי מורפולוגיית הסיבים, הם מחולקים למחצלת נימה רציפה (MS) ולמחצלת גדילים קצוצה (MC). מחצלת חוטים רציפים מונחים בתבנית-שמונה ומלוכדת, בעוד שטיח גדיל קצוץ משתמש בסיבים קצוצים קצרים באורך 50 מ"מ המסודרים ומעוצבים באקראי, בהתאמה לתקנים הלאומיים EMC alkali{11}}מחצלת גדיל קצוץ חופשי, CMC בינוני-אלקלי קצוץ{ מחצלת{13}אלקלי קצוץ{ מחצלת{13}אלקלי, CMS מחצלת בינונית-אלקלית רציפה.

 

על פי תרחישי יישום, מחצלות פיברגלס מחולקות למשטחי משטח, מחצלות קירוי ומחצלות סינון. לבד משטח בעל עובי של 0.2 מ"מ בלבד וצפיפות פני השטח של 30-50g/㎡, לאחר הספגה, מייעל את צפיפות משטח הפיברגלס, משפר את האטימות שלו ועמידות בפני קורוזיה ומחליק את מרקם הבד. לבד קירוי, המשמש כבסיס לגלילי ביטומן שעברו שינוי SBS ו-APP ורעפי אספלט פיברגלס, משפר משמעותית את עמידות המתיחה והקרע של חומרי איטום. לבד רופף מפיברגלס מיוחד לסינון אוויר יש נקבוביות מפותחות היטב ויכולת אחיזה גדולה של אבק, בשימוש נרחב בתעשיות סינון גז פסולת תעשייתי וטיהור אוויר צח. לבד מבני מרוכב כולל לבד-לבד מורכב מבד, לבד מרוכב-סנדוויץ' -זרימת ליבה-לבד מרוכב-ולבד מרוכב מחט. באמצעות בד משולב-לבד מרוכב, ביצועי השכבה עוברים אופטימיזציה, והוא משמש בעיקר בשכבות מנחות-זרימה ופיברגלס מרוכב בעל חוזק גבוה.

 

מפרטי המחצלת הקצוצים של הגדיל הקצוץ המיינסטרים לבניית הגנה מפני קורוזיה הם 200 גרם, 300 גרם, 450 גרם ו-600 גרם/㎡: שטיח גדיל קצוץ בנפח 200 גרם דק אך סופג, משמש לתיקון בסיס בטנה; 300 גרם (1.4~1.6 מ"מ) הוא הדגם הסטנדרטי של-התעשייה; מחצלת עבה של 450 גרם מתאימה לצלחות תחתיות של מיכל ובסיסי ציוד{10} כבדים; שטיח גדיל קצוץ בנפח 600 גרם-גבוה במיוחד צורך כמות גדולה של דבק במהלך הבנייה ומשמש בעיקר להגנת קורוזיה-כבדה בתנאי עבודה קיצוניים.

 

III. תהליך יישום של בד פיברגלס-מבנה מרוכב מחצלת ביד הנחת-הגנה מפני קורוזיה

 

בבנייה ידנית של פיברגלס -להגנה מפני קורוזיה, נעשה שימוש במבנה השכבה המרוכבת הקלאסי הסטנדרטי בתעשייה של מחצלת + בד + מחצלת, כאשר כל שכבה מבצעת את תפקידה הספציפי כדי להשיג איזון בין הגנה מפני קורוזיה ושלמות מבנית. השכבה התחתונה עשויה מחצלת גדיל קצוץ, אשר בשל ספיגת הדבק הגבוהה שלו, צובר שרף ליצירת שכבה צפופה ועשירה בשרף, המונעת חדירת חומרים קורוזיביים. השכבה האמצעית משתמשת בבד ארוג לא מעוות, שמבנה העיוות והערב השזורים שלו מספקים חוזק מכני כולל, ומונע מהבטנה נגד-הקורוזיה להיסדק תחת לחץ. השכבה העליונה עשויה לבד משטח האוטם את נקבוביות הבד, משפר את מראה המוצר ומבודד את המצע הפנימי מחומצה, אלקליות ולחות.

 

פרקטיקת בנייה לטווח ארוך סיכמה כלל חישוב מעשי: העובי של שכבה בודדת של שטיח פיברגלס לאחר הספגה ואשפרה של שרף שווה בערך למשקל המוצר חלקי 250. לדוגמה, העובי של שטיח גדיל קצוץ של 300 גרם/מ"ר הוא בערך 1.2 מ"מ. בעת תכנון בטנה נגד קורוזיה בגודל 5 מ"מ-, מספיקות ארבע שכבות של שטיח גדיל קצוץ בגודל 300 גרם בתוספת שכבת הלבד פני השטח. בינתיים, לכל מפרט של בד ארוג יש טווח צריכת שרף קבוע: 300 גרם בד צורך 300-450 גרם שרף למ"ר, 400 גרם בד 400-600 גרם, 600 גרם בד 600-900 גרם, ו-800 גרם בד 800-1200 גרם. ערכים אלו משתנים בהתאם למיומנות הבנייה, סוג השרף וטמפרטורת הסביבה, ויכולים לספק התייחסות לרכש חומרי גלם וחשבונאות עלויות.

 

IV. סיכום אסטרטגיות בחירת חומרים הנדסיים

 

בפרויקטים בפועל, בחירת החומר אינה יכולה להסתמך רק על תכונות החומר. זה דורש התייחסות מקיפה של החומציות/בסיסיות, הטמפרטורה, הריכוז והלחץ הדינמי/סטטי של המדיום המאכל, בשילוב עם תקציב הפרויקט, העובי המתוכנן של שכבת האנטי-קורוזיה, מספר השכבות וצריכת השרף. עבור סביבות קורוזיביות קלות כגון שפכים רגילים, ניתן לבחור מוצרים מבוססי אלקלי- כדי לשלוט בעלויות; לתנאים קשים כגון חומצות חזקות, טמפרטורות גבוהות וממיסים חזקים, מועדפים בדים מסדרת E-אלקליים בשילוב עם שרף ויניל אסטר. שילוב נכון של בד פיברגלס ומחצלת פיברגלס יכול לא רק להבטיח את חיי השירות של ציפוי פיברגלס נגד קורוזיה-, אלא גם לייעל את עלויות חומרי הגלם ולמקסם את הערך ההנדסי של חומרים מרוכבים מפיברגלס.