پوشش های فایبر گلاس یا GRP

پوشش های فایبر گلاس یا GRP:

پوشش های فایبر گلاس یا GRP: استفاده از پوشش های فایبر گلاس یا GRP یکی از بهترين راه حل های موثر براي مقابله با خوردگي فلزات و سازه های بتنی می باشد. اين روند به دليل قابیت در تنوع PH  و قیمت پایین پوششهای فایبر گلاس یا GRP در مقايسه با ساير مواد مشابه بعنوان پرکاربردترین نوع شناخته می شود.

مزاياي پوشش های فایبر گلاس یا GRP:

• محافظت خوب از سطوح فولادي و بتني جهت مقابله در برابر حملات خوردگي با انتخاب رزين، الياف، پرايمر و تاپ كوت مناسب
• قدرت چسبندگي بالا، مقاومت در برابر خراش و مقاومت در برابر پديده Cathodic Disbonding
• قابيلت اجرا در محل
• قابلیت تغيير اسان و مقرون به صرفه
• قابليت بهبود استحكام مكانيكي با استفاده از Top Coat
• قابليت اجرا بر اساس سفارش مشتري مرتبط با تعداد لايه ها، ضخامت لايه ها و شرايط Curing
• قابليت اجرا بر انواع سطوح خميده
• قابليت استفاده به عنوان عايق حرارتي و الكتريكي
• قابليت مقاوم سازی دربرابر اشعه فرا بنفش ( UV )

موارد استفاده از پوشش های فایبر گلاس یا GRP:

1.  (Lining یا آستری ) : با اجراي لایه ای از پوشش GRP بر روی سطوح بتنی یا فلزی که مستقیماً در تماس با مواد شیمیایی خورنده قرار دارند، عمر مفید آن را از یک سال به 5 تا 8 سال می تواند ارتقاع دهد. این روند برای تجهیزات مکانیکال، سیستم پایپینگ، مخازن و سطوح کف بتنی، فونداسیونهای نصب تجهیزات و … بسیار توجیه پذیر است.
2. ( Coating یا روکش) : استفاده از روکش GRP  بر سطوح خارجی تجهیزات پلیمری، می تواند مقاومت مکانیکی قطعات را افزایش دهد. بعنوان مثال لوله و اتصالات و مخازن از جنس پروپیلن یا PP PVC و PE که در صنایع استفاده گسترده ای دارند. قرار گیری قطعات در محیط اکسترنال بدلیل آفتاب یا عوامل جوی عمومأ زودتر فرسوده و خراب می شوند.

ساختار پوشش های فایبر گلاس یا GRP:

این پوششها دارای سیستم ساختاری ساده ای هستند اما بدلیل طیف گسترده رزینها با خواص گوناگون، از تنوع زیادی برخوردار می باشند که برای پروژه های مختلف، نوع بخصوصی از آن می تواند مورد استفاده واقع گیرد. در سطور آتی خلاصه ای از این ساختار ارائه شده است.

• رزين ها (Resines): اساسی ترین جزء تشکیل دهنده پوشش های فایبر گلاس یا GRP رزین می باشد. رزینها انواع مختلفی دارند که عمومأ فاقد حلال می باشند. گونه های معروف آن رزینهای پلي استر، پلي وينيل استر و اپوكسي می باشد.
• الياف شيشه(Fiber Glass): به منظور افزایش توانمندی پوشش، رزینها را با استفاده از الیاف شیشه مسلح میکنند كه به اشکال مختلف تولید و ارائه میشود. انواع مورد ارائه عبارتند از:

نوع ورقه شده (Flake)

نوع خرد شده (Chopped)

نوع بافته شده دو جهته حصيري (Mat)

نوع بافته شده چهار جهته

• پرايمر (Primer): مانند تمام پوششها برای افزایش قدرت چسبندگی پوشش به سطح بتن، پرایمر یا بتونه اوليه (با پايه پلي آميدپوكسي) مورد استفاده قرار مي گيرد.
• تاپ كوت (top coat): يا لايه پوشاننده خارجی كه از الياف شيشه ورقه شده (Flake) آغشته به مواد آنتي UV تركيب شده با رزين اپوكسي وينيل استر تشکیل شده و جهت محافظت از پوشش در مقابل اشعه UV نور آفتاب مورد استفاده قرار مي گيرد. تاپ کوت میتواند از یک لایه رزین (اپوکسی یا اپوکسی ونیل استر) تشکیل شود که مقاومت شیمیایی آستری GRP را به صورت قابل ملاحظه ای افزایش دهد.

اجرای پپوشش های فایبر گلاس یا GRP عموماً به صورت تك لايه صورت میپذیرد. در مواردی که احتیاج به مهار خوردگی هم در سطح پوشاش داده شده و هم در سطح در تماس با محيط مواد خورنده میباشد ، پوشش 2 و یا چند لايه مورد استفاده قرار میگیرند.
پوشش هاي GRP دولايه به دلیل ضخامت بیشتر و در نتیجه ایجاد استحکام مکانیکی ، در برابر حفره ها و هر گونه ناهمواري ناشی از خوردگی (مثلاً خوردگی ناشي از مجاورت خاك در سطوح زیرین مخزن) كمتر تغییر شکل میدهند.

انواع رزين پوشش هاي GRP تولید شده از رزين هاي پلي استر:

از جمله ابتدايي ترين پوشش هايي بودند كه در مخازن ذخيره، صنايع نفت، گاز و پتروشيمي مورد استفاده قرار گرفتند. رزين هاي پلي استر در برابر اسيدها، بازها و حرارت خشك از مقاومت خوبي برخوردارند و از جمله رزين هاي مقرون به صرفه به شمار مي روند. اما به دلیل داشتن خصوصياتی مانند چروكيدگي (Shrinkage) ، عدم مقاومت در برابر بازهای قوی و اجرای نسبتاً مشکل ، به ندرت براي موارد خاص مورد استفاده قرار مي گيرند.

پوشش هاي GRP تولید شده از رزين هاي وينيل استر:

جايگزين مناسبی برای پپوشش های فایبر گلاس یا GRP تولید شده از رزين هاي پلي استر خصوصاً در مواردي مقاومت شيميايي مورد نياز است ، میباشند. اين پوشش ها داراي مقاومت شيميايي بالا، چسبندگي خوب و داراي خاصيت ارتجاعي مي باشند. اما مانند رزين هاي پلي استر از اجراي مشكلی برخوردارند و احتمال چروكيدگي آن در زمان پليمر شدن وجود دارد.

پوشش هاي GRP تولید شده از رزين هاي اپوكسي:

از مقاومت شيميايي بالايي برخوردارند. مقاومت شیمیایی وابسته به نوع (Curing Agent) به كار رفته در اين كامپوزيت ها مي باشد. اين رزين داراي كمترين ميزان چروكيدگي در زمان پليمر شدن نسبت به ساير رزين ها مي باشد. اين رزين ها داراي خاصيت چسبندگي بالا به سطح پوشش داده شده و به الياف مي باشد و معمولاً كامپوزيت هاي توليد شده از اين رزين داراي استحكام مکانیکی فوق العاده اي باشند. از ديگر مزيت هاي پوشش هاي GRP تولید شده از رزين هاي اپوكسي مي توان به كاربري آسان، قابليت پوشش دهي مجدد، بوي كمتر اشاره كرد که مجموعاً باعث
عموماً رزين هاي اپوكسي عموماً از مقاومت خوبي در برابر پديده Cathodic Disbondment ( فرایند گسستگی پیوندهای بین پوشش های محافظ و سطح پوشش داده شده (کاتد) به دلیل تشکیل یون های هیدروژن بر مواد پوشش داده شده) برخوردارند.

خواص انواع رزین به طور خلاصه:

انواع الياف تقويت كننده: 

الياف تقويت كننده جهت افزايش استحكام پوشش به كار مي روند . کاربرد الياف باعث كاهش احتمال چروكيدگي در هنگام Curing و همچنين كاهش انبساط حرارتي مي شود. به علاوه ضمن افزايش ضخامت پوشش باعث كاهش نفوذپذيري آن مي گردد. پس از مخلوط كردن Hardener با رزين ، الياف شيشه به آن آغشته مي شود كه نهايتاً يك پوشش مستحكم كامپوزيتي را پس از Curing تشكيل مي دهند. رايج ترين نوع تقويت كننده ها الياف شيشه مي باشند و ساير الياف بسته به نوع مقاومت در برابر يك ماده شيميايي خاص ممكن است مورد استفاده قرار گيرند. انواع الياف شيشه که غالباً در پوشش ها مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از:

الياف شیشه ورقه اي (Glass Flakes):

اين الياف شامل ذرات زاويه داري با قطر حداكثر 3 ميلي متر و ضخامت 5 تا 10 ميكرون مي باشند كه با رزين مخلوط شده و بعد از آنكه با غلتك به صورت منظم در امتداد سطح قرار مي گيرند اين الياف به منظور افزايش مقاومت خوردگي و تقويت نشت ناپذيري در برابر بخار آب اضافه مي گردند.

الياف شیشه حصيري (Chopped Strand Mat (CSM), Non-woven Glass Mat or Random Fiber Mat):

از الياف شيشه دسته شده و بريده شده (با طول 20 تا 40 ميلي متر) تشكيل شده اند كه به صورت تصادفي در كنار هم قرار گرفته و يك بافت حصيري را تشكيل مي دهند .این بافت به وسيله الياف در كنار هم نگه داشته شده و در هنگام آغشته شدن به رزين از بین میروند. ابتدا سطح به رزين آغشته مي گردد و سپس نوارهاي الياف حصيري به صورت منظم دركنار هم قرار مي گيرند . نوارهای الیاف حصیری باید به نحوی در کنار هم قرار گیرند که لبه های آنها با فاصله استاندارد بر روي هم قرار گیرد. سپس بر روي سطح غلتك كشيده مي شود تا ضمن آنكه حباب هاي هواي درون الياف خارج شود ، الياف به طور كامل به رزين آغشته شوند (برای اطمینان در هنگام کشیدن غلتک از مقداري رزين اضافه مورد استفاده قرار مي گيرد).

الياف ( Chopped Roving) :

اين نوع الياف از خواص مشابه فيزيكي با الياف CSM) Chopped Strand Mat) برخوردارند. تفاوت آنها با الياف CSM در نحوه اجراست يعني الياف همزمان با كاربرد رزين بريده شده و بر روي سطح قرار مي گيرند.
ماده اوليه شامل یك دسته الياف پيوسته مي باشد كه مانند يك گلوله نخ شامل صدها رشته از الياف شيشه به هم بافته شده مي باشد. ابن دسته ها به طول هاي كمتري بريده مي شوند و همراه با رزين بر روي سطح پاشيده مي شوند. سپس باکشیدن غلتك بر سطح هواي موجود ما بين الياف و رزین خارج و همه قطعات الياف كاملاً به رزين ْغشته می گردند.

الياف شيشه( Woven Fabric ):

شامل يك دسته الياف بافته شده (به صورت پارچه مانند) مي باشند كه اجزاء تشكيل دهنده آن مي تواند الیاف Woven Cloth و يا الياف سنگين Woven Roving باشد و وزن تقريبي اين بافت پارچه ای از الياف حدود 200 گرم يا بيشتر به ازاء هر متر مربع مي باشد. هر دو گونه از اين الياف استحكام و سفتي بيشتري از الیاف CSM دارند ضمن آنكه به صورت محكم تري بافته شده و استحكام بيشتري دارند. الياف Woven Fabric داراي انعطاق پذيري بيشتري از اليافر SCM مي باشند و راحت تر به رزين آغشته مي گردند اما گران تر مي باشند.

خواص الياف تقويت كننده:

استحكام كششي و مدول لاستيكي مواد پلاستيكي مي تواند با افزودن الياف تقويت كننده به صورت قابل توجهي افزايش يابد. الياف ورقه اي (Flake) استحكام و سفتي پلاستيك را بهبود مي دهند اما در صورت نیاز می توان از الياف تقويت كننده ديگر (Woven Fabric ) استفاده کرد. شكل زير نشان مي دهد كه چگونه سفتي و استحكام به نسبت حجم و نحوه قرارگيري الياف تغيير مي كنند.

عوامل تعیین کننده در خواص ساختاري كامپوزيت هاي GRP عبارتند از:

1- خواص نسبي الياف و رزین
2- طول واحد اجزاء تشکیل دهنده الياف
3- نسبت وزنی رزین به الياف
4- نظم هندسي مکان های قرار گيري الياف در كامپوزيت

عوامل تعیین کننده در مقاومت كامپوزيت هاي فايبرگلاس در برابر محیط های خورنده عبارتند از:

1- نوع رزين به كار رفته
2- نسبت وزنی رزين به الياف و نزديكي الياف به سطح كامپوزيت

كامپوزيت هاي اپوكسي تقويت شده با الیاف شیشه دارای مقاومت شيميايي و استحکام میکانیکی بسیار خوب ، سهولت در اجرا می باشند و از توانايي پوشش دهي فوق العاده سوراخ ها و ناهمواریهای سطحي برخوردارمي باشند. جهت پوشش دهي سوراخ هاي سطحي ،پوشش دولايه می تواند بهترين گزینه باشد.
اما اجراي پوشش چندلايه ممكن است باعث بالا رفتن قيمت تمام شده گردد. به طور خلاصه ، پوشش دولايه از كامپوزيت اپوكسي تقويت شده با الياف Woven Fabric مي تواند بالاترين دوام و بهترين رفتار را در پوشش دادن سوراخ هاي سطح از خود ارائه دهد.

نحوه اجراي پوشش های فایبر گلاس یا GRP:

 افتخار دارد تا ضمن ارائه خدمات مشاوره خوردگی مجری پوشش های کامپوزیتی به دو روش زیر باشد:
1. سطح به رزين آغشته شده ، سپس نوارهاي الياف (حصیری و Woven Fabric) به صورت منظم دركنار هم قرار مي گيرند . نوارهای الیاف باید به نحوی در کنار هم قرار گیرند که لبه های آنها با فاصله استاندارد بر روي هم قرار گیرند. سپس بر روي سطح غلتك كشيده مي شود تا ضمن آنكه حباب هاي هواي درون الياف خارج شود ، الياف به طور كامل به رزين آغشته شوند.
2. ذرات الياف (Chopped, Flake) با رزين آغشته شده و با اسپري بر سطح پاشيده مي شوند و پس از پاشش مجدد رزين با غلتك سطح را صاف مي كنند.