การใช้พอลิเมอร์เสริมเหล็กจากใยแก้วและแนวโน้มที่กําลังเกิดขึ้น

ลองจินตนาการถึงวัสดุที่เบาเหมือนขนนก แต่แข็งแกร่งเหมือนหิน ทนทานต่อการกัดกรอง สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงสุด และสามารถปรับสีได้วัสดุ ที่ ดู เหมือน เป็น ของ อนาคต นี้ ได้ ผ่าน ไป ใน ทุก ด้าน ของ ชีวิต ใน สมัย นี้สารประกอบที่น่าทึ่งนี้ มีความหลากหลายที่ไม่เหมือนใครแต่สิ่งที่แท้จริงคือวัสดุที่น่าประหลาดใจนี้และทําไมมันถึงเป็นสิ่งจําเป็นอย่างมาก

พลาสติก เสริม ใยแก้ว (FRP)

โพลีเมอร์เสริมเหล็กจากไฟเบอร์กลาส (FRP) หรือเรียกกันทั่วไปว่า ไฟเบอร์กลาส เป็นวัสดุประกอบที่มีประสิทธิภาพสูง ประกอบด้วยเมทริกซ์โพลีเมอร์ที่เสริมเหล็กด้วยเส้นใยแก้วไม่เหมือนกับพลาสติกทั่วไป, FRP ได้มาจากคุณสมบัติที่พิเศษจากการรวมซินเนอร์จิสติกขององค์ประกอบสองชิ้นนี้

ส่วนประกอบหลักของ FRP ได้แก่

• วัสดุการเสริม:โดยทั่วไปเส้นใยกระจก ที่ให้ความแข็งแรงและความแข็งแรงสูง เส้นใยเหล่านี้อาจเป็นเส้นสั้น, สายใยต่อเนื่อง, หรือผ้าผสม ขึ้นอยู่กับความต้องการการใช้งาน
• วัสดุเมทริกซ์:ปกติคือ ธ อร์ที่แข็งแรงต่ออากาศ หรือ ธ อร์พลาสติก ที่เชื่อมเส้นใยเข้าด้วยกัน แบ่งกระจายภาระความเครียด และให้ความทนต่อสารเคมี / สิ่งแวดล้อม,และไวนิลเอสเตอร์

การจัดหมวดของวัสดุ FRP

โดยวัสดุเมทริกซ์

• FRP ที่แข็งแรงต่ออุณหภูมิ:ใช้ธาตุเคราะห์แบบไม่กลับคืนได้ (พอลิเอสเตอร์, อีโป็กซี่, ฟีโนลิก) ที่มีความทนต่อความร้อน, ความมั่นคงทางเคมี และความสมบูรณ์แบบด้านมิติที่ดีกว่า
• FRP โทรพลาสติก:การใช้พืชชีวินทรีย์ (PP, PA, PC) ที่สามารถรีไซเคิลได้ ซึ่งจะอ่อนนุ่มเมื่อทําความร้อน ให้ความทนทานต่อการกระแทกที่ดีขึ้น แต่โดยทั่วไปมีประสิทธิภาพทางด้านความร้อนและเคมีต่ํากว่าเทอร์โมเซต

โดยประเภทการเสริม

• FRP สายใยสั้น:ประกอบด้วยเส้นใยความยาวมิลลิเมตรที่มีแนวทางสุ่ม สําหรับคุณสมบัติไอโซโทรปิก เหมาะสําหรับกณิตศาสตร์ซับซ้อน
• FRP สายต่อเนื่อง:ประกอบด้วยเส้นใยที่ตรงกันยาว 1 เมตร ส่งความแข็ง anisotropic ที่ปรับแต่งให้เหมาะกับทิศทางภาระเฉพาะเจาะจง
• FRP เสริมผ้า:ใช้เนื้อผ้ากระจกที่ผสมผสาน (เนื้อผ้าเรียบ / twill / satin) เพื่อเพิ่มความแข็งแรงระหว่างชั้นต่อความเครียดที่ซับซ้อน

กระบวนการผลิต

การผลิต FRP ใช้เทคนิคที่หลากหลายที่เหมาะสมกับรายละเอียดสินค้าที่แตกต่างกัน

• การวางมือ:การใช้ยางใยด้วยมือสําหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนขนาดเล็ก; ราคาประหยัด แต่ใช้แรงงานมาก
• สเปรย์-อัพ:การฝากซ่อนแบบครึ่งอัตโนมัติสําหรับการผลิตจํานวนมากของรูปร่างง่าย ๆ โดยการฉีดเส้นใยชิ้น
• การพิมพ์แบบดัน:การรักษาความแรงดันสูงของวัสดุที่ติดเชื้อก่อนเพื่อการผลิตขนาดใหญ่อย่างแม่นยํา
• พัลทรูชั่น:การดึงต่อเนื่องของเส้นใยที่อิ่มด้วยพยาธิ ผ่านหม้อที่อบอุ่นเพื่อทําโปรไฟล์แบบเดียวกัน
• การลวดเส้นใย:การห่อเส้นใยความแม่นยําสําหรับโครงสร้างทรงกระบอก เช่น ถังความดัน
• VARTM:การฉีดฉีดระบายความร้อนแบบปิดแบบล้ําสมบูรณ์ สําหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อนขนาดใหญ่ที่มีการปล่อยสาร VOC อย่างน้อย

คุณสมบัติของวัสดุที่พิเศษ

การนํา FRP มาใช้อย่างกว้างขวางมาจากการรวมคุณสมบัติอันโดดเด่นของมัน:

• อัตราความแข็งแรงต่อน้ําหนัก:ณ ความหนาแน่น 1.5-2.0 กรัม/ซม.3 (1/4-1/5 ของเหล็ก) FRP ประสบความแข็งแรงที่เทียบเท่าหรือเหนือกว่า, ทําให้การออกแบบเบา
• ความต้านทานต่อการกัดกรอง:ความทนทานที่พิเศษต่อกรด แอลคาลี เกลือ และสภาพแวดล้อมทะเล
• การกันไฟฟ้า:คุณสมบัติที่ไม่นําไฟฟ้า เหมาะสําหรับส่วนประกอบไฟฟ้า
• ความยืดหยุ่นในการออกแบบคุณสมบัติทางกลที่สามารถปรับแต่งได้ ผ่านการกํากับเส้นใยและการเลือกถ่าน
• ความทนทานต่อความเหนื่อย:รักษาความสมบูรณ์แบบของโครงสร้าง ภายใต้ภาระจักร
• ความมั่นคงทางความร้อน:คณิตขยายที่ต่ํา ช่วยให้โลหะเข้ากันได้ง่ายขึ้น

การใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ

ความหลากหลายของ FRP ทําให้สามารถนําไปใช้ในหลายภาค:

• การก่อสร้างอุปกรณ์โครงสร้าง หลังคา สะพาน และการปรับปรุงความปลอดภัยจากแผ่นดินไหว
• การขนส่ง:ร่างรถยนต์, ส่วนประกอบรถไฟ, เรือเรือ, และโครงสร้างอากาศ
• อุตสาหกรรม:ถังสารเคมี ระบบท่อ เครื่องซักฟอก และสารแก้ไข
• พลังงาน:ใบลมเทอร์ไบน์ การจัดการสายไฟฟ้า และโครงการแปลง
• การดูแลสุขภาพ:อุปกรณ์ที่เข้ากันกับ MRI, โปรเทสติก และเครื่องมือการผ่าตัด
• ผู้บริโภค:อุปกรณ์กีฬา อุปกรณ์การเล่นในน้ํา และสินค้าสําหรับการพักผ่อน

แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต

นวัตกรรมที่กําลังเกิดกําลังสร้างพัฒนาการของ FRP:

• การทํางานที่ดีขึ้น:การรวมเส้นใยที่ก้าวหน้า (คาร์บอน, อารามิด) สําหรับการใช้งานที่รุนแรง
• ความสามารถหลายประการ:การบูรณาการของความสามารถในการนําไฟ, retardant ไฟไหม้, หรือการติดตามตัวเอง
• ความยั่งยืนการพัฒนาพยาธิจากชีวภาพและการประกอบใหม่
• การปรับปรุงค่าใช้จ่าย:การปรับปรุงกระบวนการเพื่อการเข้าถึงทางเศรษฐกิจที่กว้างขวาง

ในขณะที่วิทยาศาสตร์วัสดุก้าวหน้า FRP ยังคงนิยามใหม่ความเป็นไปได้ด้านวิศวกรรมในภาคพื้นฐานและภาคใหม่ โดยนําเสนอวิธีแก้ไขที่ยั่งยืนกับโจทย์ทางเทคโนโลยีที่ทันสมัย