موضوع مقاله: رشته پیچی (در مواد کامپوزیتی) | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # رشته پیچی (در مواد کامپوزیتی) | مقدمه: رشته پیچی یک روش تولید است که عمدتاً برای ساختارهای سر-باز (سیلندری) یا سازه‌های سر بسته (مخازن تحت فشار یا تانکرها) استفاده می‌شود. | ## بخش 1: رشته پیچی (در مواد کامپوزیتی) | محور چرخان دور (محور ۱ یا X: اسپیندل) چرخانده می‌شود در حالی که یک زاویه تحویل بر روی حامل (محور ۲ یا Y: افقی) به صورت افقی در یک خط با محور چرخان قرار می‌گیرد و فیبرها را در الگو یا زاویه دلخواه قرار می‌دهد. رایج‌ترین فیبرها، فیبرهای شیشه یا کربن هستند و در یک حمام (منبع) با رزین آغشته می‌شوند و همزمان دور محور پیچیده می‌شوند. بسته به سیستم رزین و ویژگی‌های پخت آن، اغلب محور چرخان در یک اجاق قرار می‌گیرد یا تا زمان پخت درون بخاری‌های تابشی قرار می‌گیرد. برای بعضی از محصولات مانند بطری‌های گاز، «محور» بخشی دائمی از محصول نهایی است که برای جلوگیری از نشت گاز یا به عنوان یک مانع برای محافظت از مادهٔ کامپوزیت از مایعات ذخیره شده در آن در محصول نهایی باقی می‌ماند. رشته پیچی جهت اتوماسیون بسیار مناسب است و در کاربردهای بسیاری مانند لوله و مخزنهای فشار کوچک می‌تواند بدون مداخله انسانی رشته پیچی و پخت شود. متغیرهای کنترل‌شونده برای رشته پیچی عبارتند از نوع فیبر یا رشته، محتوای رزین، زاویه پیچش، پهنا و ضخامت دستهٔ فیبر. یک زاویه بزرگ قدرت محوری را فراهم می‌کند، در حالی که الگوهایی با زاویه پایین (قطبی یا مارپیچی) مقاومت کششی طولی یا محوری بیشتری را فراهم می‌کنند. محصولاتی که در حال حاضر با استفاده از این تکنیک تولید می‌شوند شامل لوله‌ها، چوب گلف، محفظه‌های غشایی اوزمسیس معکوس، پارو، چنگال دوچرخه، رینگ‌های دوچرخه، قطب‌های قدرت و انتقال، مخازن تحت فشار برای روکش موشک، بدنه هواپیما و تیرهای چراغ برق و قایق‌های تفریحی می‌شوند. ماشین آلات رشته پیچی ساده‌ترین ماشین‌های رشته پیچ دارای دو محور حرکت، محور چرخان و محور حمال (معمولاً افقی) هستند. برای مخازن تحت فشار مانند منبع‌های LPG یا CNG (به عنوان مثال) طبیعی است که یک دستگاه رشته پیچ چهار محور داشته باشد. ماشین چهار محوره علاوه بر این دو محور دارای یک محور شعاعی (متقاطع) عمود بر محور حمال و دارای یک سر فیبر چرخشی نصب شده روی محور cross-feed است. چرخش سر می‌تواند مانع پیچش باند فیبر شده و باعث تناوب در عرض در حین رشته پیچی گردد. ماشین آلات با بیش از چهار محور می‌توانند برای کاربردهای پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند، دستگاه‌های رشته پیچ شش محور معمولاً ۳ محور خطی و ۳ محور چرخشی دارند. ماشین آلات با بیش از ۲ محور حرکت دارای کنترل کامپیوتری/CNC هستند، با این حال امروزه ماشینهای ۲ محورهٔ جدید عمدتاً کنترل عددی دارند. از یک طول رشته یا فیبر پیوسته / رووینگ (Roving مستقیم انتها سینگل)، یا نوار استفاده می‌شود. | ## بخش 2: رشته پیچی (در مواد کامپوزیتی) | این روند باعث تولید یک پوسته مواد با نسبت بالای قدرت-به-وزن به علت درصد بالای حضور فیبر شیشه در ماتریکس کامپوزیت (۸۰–۷۰٪) می‌گردد. فرایند پیچش پیوسته فرایندهای پیچش پیوسته برای تولید لوله‌های کم فشار، لوله‌های با قطر کوچک یا بزرگ به‌طور مداوم بر روی یک محور تشکیل شده از یک باند نامحدود (معمولاً به عنوان فرایند Drostholm شناخته می‌شود) استفاده می‌شوند. لوله‌های تولید شده از طریق این فرایند عمدتاً برای شبکه‌های انتقال / توزیع (آب، فاضلاب، پساب) مورد استفاده قرار می‌گیرند. ماشین‌های رشته پیچی پیوسته معمولاً ماشین‌های دو محورهٔ قادر به قرار دادن فیبر و پارچه فایبر گلاس در یک الگوی مداوم دورانی هستند. این ماشین‌ها معمولاً با موتورهای ساطوری چندگانه (برای قرار دادن فیبر چند جهته بر روی قطعه) و مخازن شن و ماسه (برای رها کردن شن و ماسه بر روی قطعه و تحویل یک هسته ساختاری تقویت شده) تجهیز شده‌اند. فرایند پیچش ناپیوسته فرایند رشته پیچی ناپیوسته برای ساخت قطعات فشار بالا، لوله‌ها، مخازن تحت فشار و اجزای پیچیده استفاده می‌شود. دیگر تجهیزات رشته پیچی اشباع فایبرگلاس فایبر گلاس‌ها در یک حمام رزین جهت پوشانده شدن با سیستم رزین غوطه ور می‌گردند. هر فیبر در رشته فایبر گلاس با مواد شیمیایی پوشانده و روکاری می‌شود که باند ثانویه بین رشته فایبر گلاس و رزین را فراهم می‌کند. این پوشش یا روکاری می‌تواند سازگار با یک سیستم رزین منحصر به فرد (مانند سازگار با پلی استر یا سازگار با اپوکسی) یا سازگار با چند سیستم (سازگار با پلی استر + اپوکسی + پلی اورتان) باشد. سازگاری پوشش در حصول اطمینان از پیوند بین رزین و فیبر، به جز در مورد سیستم‌های رزین پلی اورتان که در آن رزین به‌طور مستقیم به فایبر گلاس و به همان اندازه به پوشش می‌پیوندد ضروری است. این امر باعث بهبود اشباع و نسبت رزین به فایبر گلاس کنترل شده تری در مقایسه با روش‌های اشباع معمولی می‌شود. سپس دسته فیبرهای اشیاع شده با رزین در اطراف یک محور (هستهٔ قالب) با یک الگوی کنترل شده می‌پیچند تا شکل قطعه را به خود گیرند. این فرایند عمدتاً برای تولید اجزای توخالی با سطح مقطع دایره ای یا بیضوی مانند لوله‌ها و مخازن استفاده می‌شود. این متد با سایر روش‌های کاربردی فیبر مانند لایه چینی یدی، پالتروژن و braiding قابلیت ترکیب شدن دارد. الیاف ممکن است با رزین قبل از رشته پیچی (رشته پیچی خیس)، پیش-اشباع (رشته پیچی خشک) گشته یا پس-اشباع شوند. | ## بخش 3: رشته پیچی (در مواد کامپوزیتی) | رشته پیچی خیس دارای مزایای استفاده از مواد کم هزینهٔ با عمر طولانی و غلظت کم است. قطعات تولید شده با سیستم‌های پیش-اشباع دارای محتوای رزین متداوم تری هستند و اغلب می‌توانند سریعتر پخت شوند. اگر کشش در رشته خیلی کم باشد، ساختار لمینت کامپوزیتی قدرت و عملکرد مکانیکی کمتری خواهد داشت. به دلیل کشش بیش از حد، نسبت رزین به فایبر گلاس در لمینت می‌تواند به فراتر از حد مجاز افزایش یابد که باعث نامناسب گشتن این لمینت‌ها برای حمل مایعات می‌گردد. تنشنرهای فایبر گلاس ممکن است کشش خشک یا مرطوب، بسته به محل آن، قبل یا پس از اشباع، را در رشته‌های فایبرگلاس ایجاد نمایند. مواد گلاس فایبر فیبری است که اغلب برای رشته پیچی استفاده می‌شود، الیاف کربن و آرامید نیز می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. اکثر ساختارهای با قدرت بالا و حساس هوافضا با رزین‌های اپوکسی یا پلی اورتان تولید می‌شوند در حالی که که رزین‌های پلی اورتان یا اپوکسی یا رزین‌های پلی استر ارزان‌تر برای اکثر کاربردهای دیگر انتخاب می‌شوند. توانایی استفاده از تقویت پیوسته بدون هیچ گونه شکست یا اتصالات، مزیت مهمی است که با حدود ۶۰ تا ۸۰ درصد فیبر در حجم قابل دستیابی است. فقط سطح داخلی یک قطعه ساخته شده با متد رشته پیچی صاف خواهد بود مگر اینکه عملیات ثانویه بر روی سطح بیرونی آن انجام شود. رزین‌ها: هر رزینی، به عنوان مثال اپوکسی، پلی اورتان، پلی استر، وینیلستر، فنول ها، فوران‌ها، پلی آمیدها. این فیبرها به‌طور مستقیم از منبع باز شده و به صورت پارچه ای یا بافته شده استفاده نمی‌شوند. خطرات انتشارات نیروی انسانی در فرایند تولید فایبر گلاس با استفاده از سیستم‌های رزین پلی استر و وینیل استر در معرض خطرات متعدد - از جمله دز بالای استایرن هستند. همان‌طور که کنترل و محدودیت انتشار استایرن جدی تر می‌شود، صنعت به آرامی به سمت سیستم‌های رزینی مانند پلی اورتان‌ها که حلال‌های فرار ندارند تمایل می‌یابد. BPA یک مادهٔ خطرناک بوده و استفاده از آن در بسیاری از کشورها در محصولاتی مانند بطری‌های بچه ممنوع است. از آنجائیکه BPA یک سم با قابلیت تولیدی، رشدی و سیستمیک در مطالعات حیوانی است و استروژنیک ضعیف است، در مورد تأثیر بالقوه آن به ویژه در سلامت کودکان و محیط زیست نگرانی‌هایی وجود دارد. | ## جمع‌بندی | مواد سمی و خطرناک مورد استفاده در فرایند پخت MEKP ماده ای مضر برای پوست است و می‌تواند باعث خوردگی یا کوری شود.