الیاف پلی پروپیلن از جدیدترین الیاف های شیمیایی تولید شده در جهان است که برای اولین بار به وسیله گروهی از مهندسین آمریکا و در سال 1965 به منظور ساختن بتن مقاوم در مقابل انفجار تولید شده و مورد استفاده قرار گرفت. با گذر زمان، استفاده از این الیاف هم افزایش یافت و هم اکنون به یکی از محبوب‌ترین الیاف‌ها تبدیل شده است که دارای کاربردهای بسیاری است.
الیاف پلی پروپیلن تشکیل شده از رشته‌های پلیمری با ضخامت ناچیز است. این الیاف طی فرآیند پلیمریزاسیون به صورت پلیمرهای خطی ساخته و تولید میشود. از این الیاف برای ملات های گچی و مواد میکروتسلیح برای بتن استفاده می‌گردد. الیاف پروپلین به شکل غیر‌یکنواخت در بتن پخش می شود و این ماده را در کل نقاط تقویت می کنند، به همین دلیل می‌توانند جایگزینی بسیار مناسب برای آرماتورهای استفاده شده در بتن باشند که فقط قابلیت تقویت بتن را در دو جهت عرضی و طولی دارند.
هنگامی که در یک بتن ترک ایجاد میشود، الیاف پلی پروپیلن، با ایجاد یک پل روی ترک و اتصال دادن ماتریس سیمانی ناحیه‌های اطراف آن، انتقال نیرو را انجام می‌دهند و به این شکل می‌توان ترک‌ها را کنترل کرد. بصورت کلی می‌توان گفت که بکار بردن الیاف پلی پروپیلن، در بتن باعث افزایش یافن خاصیت شکل‌پذیری و بهبود تحمل تنش‌ها در بتن می شود.
ویژگی های الیاف پلی پروپیلن
- رنگ ظاهری: سفید ، سیاه ، سبز
- وزن مخصوص: gr/cm3 0.91
- مقاومت کششی: N/mm2400
- مدول الاستیک: GPa 2.7
- دمای ذوب: °C165
- مقاومت در برابر قلیاها و اسیدها: بالا
- غوطه وری در آب: Sec3-5
الیاف پلی پروپیلین بر اساس مواد خام منتخب و در شرایط کنترل شده ساخته و تولید میشود، تا محصولی با کیفیت و یک دست به وجود بیاید. این نوع الیاف، در برابر گرما مقاومت زیادی دارد. از خصوصیات دیگر آن می‌توان به آنتی استاتیک و نارسانا بودن الکتریکی اشاره کرد. از دیگر ویژگی های این الیاف آن است که بدون بو است و سازگاری زیادی هم با محیط زیست دارد. علت محبوبیت این الیاف، کمک به کاهش دادن ترک‌های انقباضی و ویژگی اقتصادی آن است.
این الیاف در دو اندازه زیر موجود است:
- الیاف 12 میلی متری
- الیاف 6 میلی متری
الیاف 12 میلی متری: برای ترکیب‌های بتنی با ریزدانه‌هایی که بزرگتر از 5 میلیمتر است.
الیاف 6 میلی متری: برای ملات‌ها بکار می‌رود.
مزایای الیاف پلی پروپیلن
- بالا بردن مقاومت در مقابل چرخه‌های ذوب و یخ
- ارزان بودن قیمت الیاف پلی پروپیلن
- مقاومت در مواجه شدن با گرد و غبار
- مقاوم بودن در برابر بازها
- استفاده از این الیاف ایمن و راحت است.
- روشی است مقرون به صرفه برای رسیدن به مقاومت بالا
- سازگار بودن با انواع تکنیک‌های عمل‌آوری
- این الیاف خیلی سبک هستند ولی در عین حال دارای مقاومت و استحکام بالایی هستند که این خصوصیات آن‌ها را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌نمایند.
- الیاف پلی پروپیلن در مقابل شرایط محیطی همچون نور خورشید، دمای بالا و رطوبت، بسیار پایدار هستند و خواص‌شان را حفظ می‌کنند.
- جلوگیری از ایجاد ترک‌های ناشی از جمع‌شدگی در بتن مسلح.
- کاهش یافتن جدایش سنگدانه‌ها در هنگام اختلاط با ملات‌های ساختمانی.
- تقویت بتن در مقابل بارهای ضربه ای و بهبود یافتن مقاومت کششی،سایشی، برشی و خمشی بتن.
- کمتر شدن نفوذپذیری و پیشگیری از ورقه شدن بتن سخت شده و خرد شدن.
- افزایش شکل‌پذیری و مقاومت در برابر خستگی و کاهش فراوان آب‌انداختگی روی سطح بتن.
- الیاف پلی پروپیلن بسیار مقرون به صرفه است و به عنوان یک ضد ترک، جایگزینی مناسب برای شبکه آرماتورها به شمار می‌رود.
- مصرف آن به زمان اجرا نیروی کار کمتری نیاز دارد.
- از بوجود آمدن ترک های ذاتی در بتن پیشگیری می‌کند. خصوصیات دوام بتن و یک پرداخت نهایی را بهبود می‌بخشد و مثل یک ضد زنگ کار می‌کند.
- پخش یکنواخت در مخلوط بتن و عدم زنگ زدگی
خواص شیمیایی الیاف پلی پروپیلن
الیاف پلی پروپیلن از پلیمری به نام پلی پروپیلن تشکیل شده‌اند که مونومر پایه آن پروپن است. این پلیمر به صورت زنجیره‌ای طولانی از مولکول‌های پروپن پیوند خورده تشکیل میشود.
- پیوندهای شیمیایی
- مقاومت در برابر حرارت
- مقاومت شیمیایی
- جذب رطوبت
پیوندهای شیمیایی: پلی پروپیلن دارای پیوندهای کووالانسی قوی بین اتم‌های کربن و هیدروژن است که باعث میشود این ماده مقاومت بالایی در برابر شکستن و تخریب داشته باشد.
مقاومت در برابر حرارت: الیاف پلی پروپیلن دارای نقطه ذوب بالایی است که باعث میشود در دماهای بالا تغییر شکل ندهد و خواص خود را حفظ کند.
مقاومت شیمیایی: این الیاف مقاومت بسیار خوبی در برابر مواد شیمیایی مختلف دارند. آن‌ها در برابر اسیدها، بازها و حلال‌های آلی بسیار پایدار هستند.
جذب رطوبت: الیاف پلی پروپیلن تقریباً هیچ‌گونه رطوبتی را جذب نمی‌کنند که این ویژگی آن‌ها را برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر آب و رطوبت دارند، مناسب می‌سازد.
کاربردهای الیاف پلی پروپیلن
الیاف پلی پروپیلن کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارند که این صنایع به شرح زیر هستند:
صنعت بتن
کاربرد عمده‌ی الیاف پلی پروپیلن در ارتباط با بتن و مسلح و تقویت کردن آن است که به کمک افزایش مقاومت خمشی، برشی، کششی و سایش در بتن ایجاد می‌گردد. بعلاوه، این الیاف جمع شدگی بوجود آمده از تنش‌های حرارتی را کاهش می‌دهند و کنترل کردن توسعه ترک‌های عرضی را بر عهده دارند.
صنعت نساجی
نیازهای مشتریان و توسعه یافتن استانداردها در زمینه نساجی باعث شده است تا از نوآوری در این حوزه استقبال گردد. الیاف پلی پروپیلن در واقع یک ایده جدید و مدرن در صنعت نساجی به شمار می‌آید که در مقابل ساییدگی مقاوم است. همچنین برعکس الیاف‌های دیگر مثل پشم یا پنبه جاذب عرق و رطوبت بدن ورزشکاران نیست. علاوه بر کاربردهای بسیار نایلون در صنعت، استفاده از الیاف پلی پروپیلن در نساجی، علی الخصوص در لباس ورزشکاران راحتی فراوانی ایجاد کرده است.
در نتیجه از این الیاف در صنعت نساجی و برای بهبود و توسعه لباس ورزشکاران نیز استفاده میشود. بعلاوه از این الیاف برای تولید کفپوش‌‌هایي از نوع نخ خامه قالی، تافتينگ، الياف کفپوش‌‌های نمدی، فرش، نخ‌های BCF و پارچه های ژئوتکستایل استفاده می‌گردد.
صنعت شیلات
از الیاف پلی پروپیلین جهت تولید طناب صیادی، تورهای ماهیگیری و غیره استفاده می‌گردد.
صنعت کشاورزی
از الیاف پلی پروپیلین برای تولید نخ کشاورزی، نایلون کشاورزی، طناب پلی پروپیلن و نخ گلخانه استفاده میشود.
صنعت بسته بندی
الیاف پلی پروپیلین ماده اولیه‌ای است برای تولید محصولاتی مانند توری بسته بندی، نایلون بسته بندی صنعتی، نخ بیلر، نخ یونجه، کیسه توری، نخ دروگر، توری محافظ، توری پیازی و غیره است.
روش های تولید الیاف پلی پروپیلن
با به هم پیوستن پلیمرهای پلی پروپیلن و در شرایط با رطوبت و فشار ملایم، به روش ذوب ریسی، این الیاف ساخته می‌شوند. کاتالیست زیگلر-ناتا، در واقع پلیمری ایزوتاکتیک است و تقریبا تا 90 درصد متبلور میشود و در تولید این الیاف به کار برده می‌شوند. این پلیمر گرمانرم، در یک گستره خاص از مصارف و کاربردها، قرار دارد. ساختار شیمیایی پلی پروپیلن نامتقارن است و به همین علت هم پروسه پلیمریزاسیون آن میتواند به سه نوع توالی در ساختار پلیمر بدست آمده، منجر گردد.
عمر مفید الیاف پلی پروپیلن
بسته به شرایط محیطی و نوع کاربرد، الیاف پلی پروپیلن می‌توانند از چند سال تا چند دهه دوام داشته باشند.
عوامل موثر بر عمر مفید الیاف پلی پروپیلن
- شرایط محیطی
- نوع کاربرد
- روش نگهداری
روش نگهداری: شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و نور خورشید می‌توانند تاثیر زیادی بر عمر مفید الیاف پلی پروپیلن داشته باشند. الیاف در معرض شرایط سخت محیطی، سریع‌تر خراب می‌شوند.
نوع کاربرد: نوع کاربرد و میزان استفاده از الیاف پلی پروپیلن نیز میتواند بر عمر مفید آن‌ها تاثیرگذار باشد. الیاف مورد استفاده در محیط‌های پرتنش و با فشار بالا معمولاً زودتر از کار می‌افتند.
روش نگهداری: نگهداری صحیح از الیاف پلی پروپیلن میتواند عمر مفید آن‌ها را افزایش دهد. استفاده از روش‌های مناسب برای نگهداری و جلوگیری از آسیب‌های مکانیکی و شیمیایی ضروری است.
آزمایش‌های مرتبط با عمر مفید الیاف پلی پروپیلن
- تست‌های مکانیکی
- تست‌های شیمیایی
تست‌های مکانیکی: تست‌های مکانیکی برای سنجش مقاومت کششی و خمشی الیاف پلی پروپیلن انجام میشود. این تست‌ها نشان می‌دهند که الیاف تا چه حد می‌توانند تحت فشار و تنش قرار گیرند.
تست‌های شیمیایی: تست‌های شیمیایی به منظور بررسی مقاومت الیاف در برابر مواد شیمیایی مختلف انجام میشود. این تست‌ها نشان‌دهنده پایداری الیاف در محیط‌های شیمیایی هستند.
عمر مفید الیاف پلی پروپیلن در کاربردهای مختلف
- در صنعت نساجی
- در صنایع ساختمانی
- در صنایع خودروسازی
در صنعت نساجی: عمر مفید الیاف پلی پروپیلن بستگی به میزان استفاده و شرایط نگهداری آن دارد. معمولاً این الیاف تا چندین سال دوام می‌آورند.
در صنایع ساختمانی: الیاف پلی پروپیلن مورد استفاده در صنایع ساختمانی معمولاً دارای عمر مفید بالایی هستند و می‌توانند تا ده‌ها سال به خوبی عمل کنند.
در صنایع خودروسازی: در صنایع خودروسازی نیز عمر مفید الیاف پلی پروپیلن بستگی به نوع کاربرد و شرایط نگهداری دارد. این الیاف اغلب تا چندین سال دوام دارند.
انتخاب طول مناسب الیاف بتن پروپیلن
سایز الیاف پلی پروپیلن، به طور معمول قطری برابر 30 میکرومتر و طول ۶ ، ۱۲ یا ۱۸ میلیمتر دارد. الیاف ریز مخصوص بتن و ملات است. در نتیجه این الیاف در طول‌های متفاوت تولید میشود که شش و 12 میلی متر از پرکاربردترین آن‌ها محسوب میشود. طول 6 مناسب گچ، ملات و پلاستر است که به معنای بتن با دانه‌های کوچک شن است.
طول 12 اکثرا برای بتن کاربرد دارد و علی‌الخصوص هنگامی که دانه‌های شن بزرگتر باشند. در نتیجه با توجه به نوع شن از آن استفاده می‌گردد و نوع ملات و بتن بایستی طول این الیاف را مشخص کند. انتخاب صحیح طول این الیاف باعث ایجاد ساختاری یک دست و یکپارچه در بتن میشود.
روش مصرف الیاف پلی پروپیلن در بتن چگونه است؟
الیاف پلی پروپیلن را در هر زمانی می‌توان به بتن افزود. بیشتر اوقات این الیاف را نخست با سنگ دانه‌ها ترکیب می‌کنند و سپس آب را به آن اضافه می‌کنند. می‌توان الیاف پلی پروپیلن را با آب طرح اختلاط ترکیب کرد و بعد این آب را به مـلات خشک اضافه نمود. در این حالت بایستی برای رسیدن به مخلوطی همگن و یکنواخت 3 الی 4 دقیقه، هم زدن آن ادامه پیدا کند.
اگر از این الیاف در بتن آماده استفاده گردد؛ می‌توان الیاف را کم کم داخل میکسر ریخت و هم زدن با دور تند بایستی به حدی ادامه پیدا یابد که از پخش شدن کامل الیاف درون بتن، اطمینان حاصل گردد. این نکته را در نظر داشته باشید که الیاف پلی پروپیلن بتن آب گریز است و در نتیجه احتیاجی به افزودن آب اضافه برای روان شدن بیشتر بتن نیست. بهتر است استفاده همزمان انواع روان‌کننده‌های بتن برای افزایش کارایی و روان شدن بتن صورت گیرد. برای خرید محصولاتی مانند نایلون عریض و نوار خطر به صفحه محصولات ما بروید.
مقدار مصرف الیاف پلی پروپیلن به چه عواملی بستگی دارد؟
مقدار مصرف این الیاف به نوع بتن و سایز الیاف بستگی دارد. بر این مبنا، مقدار مصرف آن میتواند در بازه ۰٫۵ کیلوگرم الی ۳ کیلوگرم قرار گیرد.
میزان مصرف الیاف پلی پروپیلن در بتن چقدر است؟
میزان متوسط مصرف الیاف بتن بسته به عملکرد موردنظر از 1 الی 2 کیلوگرم در هر مترمکعب متغیر خواهد بود.
میزان مصرف الیاف پلی پروپیلن (برای نمونه در دال‌ها) تقریبا یک کیلوگرم در مترمکعب است.
در قطعات پیش ساخته به کمک سیستم دوغاب تزریقی از مقدار بیشتری الیاف بایستی استفاده گردد تا بتوان به مقاومت خمشی موردنظر رسید.
بتن الیافی (FRC) چیست؟
بتن الیافی (FRC)، ترکیبی همگن از سیمان، آب، سنگدانه، رشته های کوتاه، مواد افزودنی و پر مقاومت و تکه تکه شده است که به طور یکنواخت در مخلوط ملات یا بتن پخش می‌شوند. این الیاف‌ها انواع مختلفی دارند که هر یک از این‌ها، معایب و مزایای مخصوص خود را دارند. ولی به این نکته مهم توجه کنید که نمی‌توان از پارچه‌های بافته شده، مش های پیوسته و رشته‌های فلزی بلند به صورت الیاف در بتن‌های الیافی استفاده نمود.
استانداردهای بتن الیافی و الیاف پلی پروپیلن کدام است؟
ASTM C1116 این استاندارد، در واقع معیاری است برای بتن الیافی که چهار نوع بتن الیافی با الیاف شیشه‌ای، فولادی، طبیعی و پلیمری را شامل میشود این استاندارد اطلاعاتی مفصل و کامل در مورد آزمایش استفاده از الیاف را ارائه می‌دهد.
نکاتی که قبل از خرید الیاف پلی پروپیلن باید بدانید
همان‌طور که در متن اشاره شد؛ درخواست بالای این ماده و بازار رقابتی‌اش موجب شده است که تعدادی از افراد بدون رعایت کردن استانداردهای لازم و حتی بدون وجود آزمایشگاه در کارگاه تولیدی‌شان و تنها با استفاده از فرمولی ثابت برای تولید و عرضه‌اش به بازار الیاف پلی پروپیلن اقدام نمایند.
بنابراین برای خرید مطمئن الیاف پلی پروپیلن، بهتر است قبل از خرید نخست مواردی همچون شماره ثبت کارگاهی، شماره ثبت و وجود آزمایشگاه را در کنار خط تولید شرکت سازنده را به دقت بررسی نمایید.
بعلاوه شما می‌توانید اگر امکان آن وجود داشته باشد، از خط تولید پلی پروپیلن و امکانات آن بازدید کنید. همین طور، شما می‌توانید رزومه شرکت تولید کننده را ارزیابی کنید و سپس اقدام به خرید نمایید. در حقیقت داشتن رزومه و همکاری شرکت تولید‌کننده الیاف پلی پروپیلن با شرکت‌‌های بزرگ دیگر میتواند نشانه مناسبی برای همکاری با آن‌ها باشد.
با این وجود سازمان ملی استاندارد و وزارت صنعت و معدن و تجارت، اقدام به دادن مجوز به واحدهای تولید کننده الیاف پلی پروپیلن کرده‌اند. پس کار دیگری که پیش از خرید می‌توانید انجام دهید این است که قبل از خرید پلی پروپیلن این مجوز را نیز بررسی کنید. به شما پیشنهاد می‌کنیم برای تهیه محصولاتی دیگر همچون نایلون حبابدار ضربه گیر و نایلون بسته بندی صنعتی به صفحه محصولات ما بروید.
نکات مهم نگهداری و بسته بندی پلی پروپیلن
الیاف پلی پروپیلن، بایستی به دور از اشعه مستقیم نور آفتاب نگهداری شوند و دمای مناسب و مورد نیاز در هنگام نگهداری این الیاف بین ۵ الی 35 درجه سانتی گراد است. رعایت کردن نکات ایمنی زیر هم در حین استفاده از آن بسیار ضروری است:
- در زمان استفاده از الیاف پلی پروپیلن از ماسک، دستکش و عینک ایمنی استفاده کنید. (این ماده به هیچ وجه نباید در تماس با چشم قرار گیرد.)
- در صورت بلعیدن این ماده به نزدیک‌‌ترین پزشک مراجعه کنید. (این ماده را اصلا نباید بلعید)
- در صورتی که وارد چشم‌ها شود، به سرعت چشم‌‌هایتان را شستشو دهید و بعد از آن برای بررسی‌‌های بیشتر به پزشک مراجعه کنید.
نتیجه گیری
الیاف پلی پروپیلن، نوعی از مواد افزودنی است که برای کنترل کردن ترک‌ها به ترکیب بتنی اضافه می‌گردد. از این الیاف با هدف پیشگیری از تشکیل ترک‌های ریز به دلیل انقباض، نوسانات زود هنگام دما و خشک شدن زودرس استفاده میشود.
الیاف پلی پروپیلن، بسته به نوع ساختار آن ویژگی های فراوانی همچون مقاومت در برابر کشش و ضربه داشته که این امر باعث شده است تا کاربرد بسیاری در صنعت داشته باشد. الیاف پلی پروپیلن، رشته های پلیمری با ضخامت ناچیز هستند که طی پروسه پلیمریزاسیون به شکل پلیمرهای خطی تولید می‌گردد. از این الیاف به عنوان مواد میکروتسلیح برای ملات‌های گچی و به ویژه بتن استفاده میشود.
الیاف پلی پروپیلین بر مبنای مواد خام منتخب و تحت شرایطی کاملا کنترل شده تولید میشود تا محصولی با کیفیت و یکدست به وجود آید.