کولار(پلی پارافنیلن ترفتالامید) قسمت سوم
..........اين هم مثالي بود از حل يك مشكل در يك سيستم پيچيده شيميايي با استفاده از مهارتهاي مهندسي ،برنامه براي پيدا كردن حلال جايگزين حدود 40 سال تلاش تكنيكي مصرف نمود.
-توليد و توسعه كامل صنعتي كولار
تا اينجا مراحل نياز ، فاز اكتشاف وفرايند توسعه در مقياس صنعتي توضيح داده شدند. چالش بزرگ بعدي معرفي پتانسيل بازار كولار بود. در واقع در بين اين معرفي لازم بود كه مرحله نهايي فرايند نوآوري و توليد تمام عيار صنعتي كه نياز به سرمايه گذاري كلان داشت توجيه پذير شود.در اين مرحله نياز به توجيه وتضمين كافي بود كه الياف كولار در مقايسه با ديگر انواع الياف نظير نايلون؛ الياف شيشه و كربن ميتواند داراي برتري هايي باشد.
- روشهاي دستيابي به كاربرد كولار
در ابتداي اين تلاش روشن شد كه الياف كولار اليافي بي رقيب و ممتاز است كه بصورت اتوماتيك در سيستمهاي كاربرد عادي و معمولي قرار نمي گيرد ما در مهندسي يك سيستم مثلثي براي پيدا كردن موارد مصرف يك محصول داريم به اين شكل كه يك راس مثلث ساختار
شيميايي به عنوان مثال تركيب يك پليمر ، يك راس ديگر ساختار فيزيكي به عنوان مثال كريستاليتي و نهايتا راس سوم نماينده خواص الياف است مثل مقاومت كششي و غيره. برخورد بين اين سه گوش فرايند مهندسي را تشكيل مي دهند.
براي درك بهتر اين سيستم يك مثال ميزنيم:
عامل اصلي استفاده از كولار در تهيه طنابها و كابلها مقاومت زياد آنها در واحد وزن، كشساني كم و خزش كم آنها ميباشد. مثلا در هوا و خشكي مقاومت آنها 7 برابر فولاد و در دريا مقاومت مخصوص آنها 20 برابر فولاد ميباشد. در طولهاي زياد كه وزن سيمهاي فولادي مشكل آفرين مي شوند. كولار نقش موثرتري ايفا ميكند.
در شكل زير منحني انعطاف تنش كرنش مواد پيشرفته مورد بررسي قرار گرفته است.
مثال بعدي استفاده از كولار در هواپيماهاي كامپوزيتي است. مواد اوليه مورد استفاده، كولار، الياف كربن و رزين اپوكسي است. انگيزه بكارگيري مقاومت زياد كششي و چقرمگي آنها است. تكنولوژي مورد استفاده شامل تركيبي از
كولار و الياف كربن و رزين اپوكسي است تا بهترين حالت تعادل خواص
مكانيكي و تولرانس صدماتي (Damage tolerance) بدست آيد. ساختار قطعات هواپيما نه تنها به خواص خوب و كامل مكانيكي نياز دارد بلكه به تولرانس صدماتي نيز نيازمند است. يعني توان تحمل تولرانس كاربردي و فشارهاي خمشي Catastrophic را داشته باشد. الياف كربن اما داراي چقرمگي زياد و مقاومت فشاري زياد هستند. بهرحال بخاطر ساختار حلقهاي زنجيري صفحه مانند آن الياف كربن شكننده خواهند بود. در اين صورت قادر نخواهند بود كه Catastrophic impact را تحمل كنند.
كولار از طرف ديگر ساختاري دارد كه به علت Ductile compressive failure باعث تولرانس تخريبي خوب آن ميشود.
اين موضوع به علت buckling فشاري زنجيرهاي PPD-T اتفاق ميافتد در واقع اين bucking انتقالي خواهد بود از شكل ترانس به شكل سيس. نتيجه اين تغيير فرم تحمل استرس وارده بدون شكست پيوندي خواهد بود. اين تغيير فرم و بهم ريختگي فرمولي بسيار شبيه آكاردئون در اثر خمش ميباشد.
كامپوزيتهاي هيبريدي از كولار و الياف كربن در هواپيماهاي تجاري بوئينگ 767-777 يا ايرباس 340A-380A و نيز در ساختار هليكوپترها و ساير
وسايل پرنده مورد استفاده قرار ميگيرد.
از ديگر زمينههاي كاربرد اين مواد كه در حال توسعه ميباشد و بصورت رشته
پيچي مورد استفاده قرار ميگيرد به عنوان مثال ميتوان به استفاده از آنها در پوسته موشهاي تريدنت trident و ظروف تحت فشار اشاره كرد.
جالب است بدانيد كه در نيمه دهه هفتاد كولار در 50 كاربرد استفاده مي شد ولي امروزه متجاوز از 200 كاربرد براي آن پيدا شده است.
ابتدا در ريچموند يك پلنت mmlb45 ساخته شد. سپس در سال 1988 دومين پلنت در ايرلند شمالي شروع بكاركرد سومي در ژاپن و ... رشد كولار كماكان ادامه دارد.
اين داستان تلاشي خستگي ناپذير از زنان و مرداني بود كه ثابت كردند در تحقيق و پژوهش صبر و استقامت حرف اول را مي زند و شروع كننده اين تلاش نيز در زمره زنان بزرگ دنياي علم قرار گرفت.
اين مطلب به خانم كولك تقديم مي شود.
با تشكر از همكاريهاي صميمانه پدرم.
پايان
مراجع و منابع
1- داستان كولار، مثالي از تحقيق و نوآوري، دكتر مهدي باريكاني، مركز تحقيقات پليمر ايران- 1373.
2- تهيه الياف كولار « گزارش پروژه»، دكتر مهدي باريكاني، مژگان ميرزاطاهري 1375.
3- H. H. yang- Kevlar Aramid Fiber- John Wiley & Sons- 1993.
4- Kwolek S. L, US Patent Re-issue 30, 352 (to Du Pont 1980).
5- سايتهاي مختلف اينترنتي
مطالبی در مورد الیاف کولار
پاسخ با نقل قول
ثبت اين صفحه