ما هي المنتجات المناسبة لعملية البثق؟

ما هي المنتجات المناسبة لعملية البثق؟

مناقشة إيجابيات وسلبيات مواد البثق المركبة وتطبيقاتها

شركة آسيا للمواد المركبة (تايلاند) المحدودة

رواد صناعة الألياف الزجاجية في تايلاند

بريد إلكتروني:yoli@wbo-acm.comواتساب: +66966518165 

البثقالمواد المركبةهي مركبات بوليمرية مقواة بالألياف (FRP) عالية الأداء يتم تصنيعها باستخدام عملية مستمرة تعرف باسم البثق.

في هذه العملية، تُمرَّر الألياف المتصلة (مثل الزجاج أو الكربون) عبر حوض من الراتنجات الحرارية الصلبة (مثل راتنجات الإيبوكسي أو البوليستر أو إستر الفينيل)، ثم تُستخدم قوالب لتشكيل المادة حسب الرغبة. يجف الراتنج بعد ذلك، ليُشكِّل منتجًا مركبًا متينًا وخفيف الوزن ومتينًا.

البثقالراتنجات 

يُعد راتنج المصفوفة مكونًا أساسيًا في مواد البثق المركب. تشمل راتنجات البثق الشائعة الإيبوكسي، والبولي يوريثان، والفينول، وإستر الفينيل، وأنظمة الراتنجات الحرارية البلاستيكية التي خضعت لدراسات واسعة مؤخرًا. نظرًا لخصائص مواد البثق المركب، يجب أن يتمتع راتنج المصفوفة بلزوجة منخفضة ومعدلات تفاعل سريعة في درجات الحرارة العالية. عند اختيار راتنج المصفوفة، يجب مراعاة عوامل مثل معدل تفاعل البثق ولزوجة الراتنج. قد تؤثر اللزوجة العالية على تأثير التزييت أثناء تصنيع المنتج.

راتنج الإيبوكسي 

تتميز المواد المركبة المصنوعة من البثق باستخدام راتنجات البثق الإيبوكسي بقوة عالية ويمكن استخدامها في ظل ظروف درجات الحرارة العالية، مع سرعة المعالجة.

ومع ذلك، فإن تحديات مثل هشاشة المواد، وقصر فترة الاستخدام، وضعف النفاذية، وارتفاع درجة حرارة المعالجة، تحد من تطور صناعة طاقة الرياح في الصين، وخاصةً في مواد شفرات توربينات الرياح وجذورها.

البولي يوريثين 

يتميز راتنج البولي يوريثان بلزوجة أقل، مما يسمح بمحتوى ألياف زجاجية أعلى مقارنةً براتنجات البوليستر أو فينيل إستر. ينتج عن ذلك مواد مركبة من البولي يوريثان بتقنية البثق المسحوق ذات معامل مرونة انحناء قريب من معامل مرونة الألومنيوم. يتميز البولي يوريثان بأداء معالجة ممتاز مقارنةً بالراتنجات الأخرى.

راتنج الفينولي 

في السنوات الأخيرة، حظيت مواد البثق المركبة المصنوعة من راتنج الفينول باهتمام كبير نظرًا لانخفاض سميتها، وانخفاض انبعاثاتها من الدخان، ومقاومتها للهب، كما وُجدت تطبيقات في مجالات مثل النقل بالسكك الحديدية، ومنصات حفر النفط البحرية، وورش العمل المقاومة للتآكل الكيميائي، وخطوط الأنابيب. ومع ذلك، فإن تفاعلات معالجة راتنج الفينول التقليدية بطيئة، مما يؤدي إلى دورات صب طويلة، وتكوين فقاعات أثناء الإنتاج المستمر والسريع، مما يؤثر على أداء المنتج. وغالبًا ما تُستخدم أنظمة التحفيز الحمضي للتغلب على هذه التحديات.

راتنج فينيل إستر 

يتميز راتنج فينيل إستر الكحول بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومته للحرارة والتآكل، وسرعة تصلبه. حوالي عام 2000، كان من الراتنجات المفضلة لمنتجات البثق.

راتنج حراري بلاستيكي 

تتغلب المركبات البلاستيكية الحرارية على العيوب البيئية للمركبات الصلبة بالحرارة، حيث توفر مرونة عالية، ومقاومة للصدمات، وتحملًا جيدًا للتلف، وخصائص تخميد. كما أنها مقاومة للتآكل الكيميائي والبيئي، وتتميز بسرعة تصلبها دون تفاعلات كيميائية، ويمكن معالجتها بسرعة. تشمل راتنجات البلاستيك الحراري الشائعة البولي بروبيلين، والنايلون، والبولي سلفيد، وبولي إيثر إيثر كيتون، والبولي إيثيلين، والبولي أميد.

بالمقارنة مع المواد التقليدية كالمعادن والسيراميك والبلاستيك غير المقوى، تتميز مركبات البثق المقواة بألياف الزجاج بمزايا عديدة، إذ تتميز بإمكانيات تصميم فريدة ومخصصة لتلبية متطلبات المنتجات المحددة.

مزاياالبثقالمواد المركبة:

1. كفاءة التصنيع: إن عملية صب المواد البلاستيكية هي عملية مستمرة ذات مزايا مثل حجم الإنتاج العالي والتكاليف المنخفضة وأوقات التسليم الأسرع مقارنة بطرق التصنيع المركبة البديلة.

٢. نسبة قوة إلى وزن عالية: تتميز مواد البثق المركبة بالقوة والصلابة وخفة الوزن. ألياف الكربون أخف وزنًا بكثير من المعادن والمواد الأخرى، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الحساسة للوزن في صناعات الطيران والسيارات والنقل.

3. مقاومة التآكل: تتميز مركبات FRP بمقاومة قوية للتآكل، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات في الصناعات مثل المعالجة الكيميائية والبحرية والبترول والغاز الطبيعي.

4. العزل الكهربائي: يمكن تصميم الألياف الزجاجية المسحوبة لتكون غير موصلة، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للتطبيقات الكهربائية التي تتطلب أداءً عازلًا.
الاستقرار الأبعادي: لا تتشوه أو تتشقق المواد المركبة المصنوعة من مادة البثق بمرور الوقت، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات ذات التسامحات الدقيقة.

٥. تصميم مخصص: يمكن تصنيع مكونات البثق بأشكال وأحجام متنوعة، بما في ذلك القضبان والأنابيب والعوارض والمقاطع الأكثر تعقيدًا. تتميز هذه المكونات بقابلية عالية للتخصيص، مما يسمح بتنوع التصميم من حيث نوع الألياف وحجمها ونوع الراتنج وطبقة السطح والمعالجة، وذلك لتلبية متطلبات الأداء والتطبيق المحددة.

عيوب الاستخدامpالبثق الفائقالمواد المركبة:

1. الأشكال الهندسية المحدودة: تقتصر المواد المركبة المصنوعة من البلاستيك البثق على مكونات ذات مقاطع عرضية ثابتة أو شبه ثابتة بسبب عملية التصنيع المستمرة حيث يتم سحب المواد المقواة بالألياف من خلال القوالب.

٢. ارتفاع تكاليف التصنيع: قد تكون القوالب المستخدمة في عملية البثق بالسحب باهظة الثمن. يجب أن تُصنع من مواد عالية الجودة قادرة على تحمل حرارة وضغط عملية البثق بالسحب، وأن تُنتج بمواصفات تشغيل دقيقة.

٣. انخفاض القوة العرضية: القوة العرضية للمواد المركبة المُصنّعة بتقنية البثق بالسحب أقل من القوة الطولية، مما يجعلها أضعف في الاتجاه العمودي على الألياف. يمكن معالجة هذه المشكلة باستخدام أقمشة أو ألياف متعددة المحاور أثناء عملية البثق بالسحب.

٤. صعوبة الإصلاح: في حال تلف مواد البثق المركبة، قد يكون إصلاحها صعبًا. قد تحتاج مكوناتها بالكامل إلى الاستبدال، مما قد يكون مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلًا.

تطبيقاتالبثقالمواد المركبةpالبثق الفائقتجد المواد المركبة تطبيقات واسعة النطاق في مختلف الصناعات، بما في ذلك:

1. الفضاء: مكونات الطائرات والمركبات الفضائية، مثل أسطح التحكم، ومعدات الهبوط، والدعامات الهيكلية.

2. السيارات: مكونات السيارات، بما في ذلك أعمدة القيادة، والمصدات، ومكونات التعليق.

3. البنية التحتية: التعزيزات والمكونات الخاصة بالبنية التحتية، مثل العوارض الخشبية، ومنصات الجسور، وإصلاح الخرسانة وتعزيزها، وأعمدة المرافق، والعوازل الكهربائية، والأذرع المتقاطعة.

4. المعالجة الكيميائية: معدات المعالجة الكيميائية مثل الأنابيب وشبكات الأرضيات.

الطب: تعزيز الأقواس ومحاور التحقيق التنظيرية.

5.البحرية: التطبيقات البحرية، بما في ذلك الصواري، والأعمدة، وأكوام الأرصفة، ودبابيس المرساة، والأرصفة.

6. النفط والغاز: تطبيقات النفط والغاز، بما في ذلك رؤوس الآبار، وخطوط الأنابيب، وقضبان المضخات، والمنصات.

7. طاقة الرياح: مكونات شفرات توربينات الرياح، مثل تعزيزات الشفرات، وأغطية الأعمدة، ومقويات الجذور.

8. المعدات الرياضية: المكونات التي تتطلب مقاطع عرضية ثابتة، مثل الزلاجات، وأعمدة التزلج، ومعدات الجولف، والمجاديف، ومكونات الرماية، وأعمدة الخيام.

بالمقارنة مع المعادن والبلاستيك التقليدي، توفر مواد البثق المركبة مزايا عديدة. إذا كنت مهندس مواد وتبحث عن مواد مركبة عالية الأداء لتطبيقك، فإن مواد البثق المركبة خيار مثالي.