השימוש בשמלים טבעיים במוצרי ימי סביבתיים

עלייה Need for Sustainable Materials in Marine Engineering

המגזר הימי העולמי מתמודד עם אתגר קיומי: כיצד לשמור על סטנדרטים ביצועים גבוהים תוך צמצום טביעת הרגל הסביבתית שלה במשך עשרות שנים, סיבים מונעים פלסטיק וסיבים פחמן הם עמוד השדרה של בניית סירות, פרס עבור יחסי כוח יוצא דופן שלהם עד משקל עד משקל ועמידותיר של כלי שיט כבדות כגון פחמן-מקלעים ל- 50 קילו-ג'י-חוסן כבדות, עם זאת, ייצור סיבים סינתטיים אלה הוא אנרגיה-מקלע ל-מ"מ"מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-מ-עשר גבוה יותר ויותר גרוע יותר מ-עשר עבור 50 קילו-חיים עבור סיבים מסוכנים יותר ויותר.

הזן סיבים טבעיים: flax, hemp, Jute, sisal, ו חיזוקים אחרים צמחיים מדרבנים המציעים אלטרנטיבה מתחדשת, פחמן נמוך.חומרים אלה אינם מושג עתידני; הם נמצאים היום במכשולים, סיפון, לוחות צפיפות, לוחות פנימיים, ותשתית ימית כמו Bcomp בשווייץ וספינות ירוקות בגרמניה כבר יש חומרים מבוזרים עבור מרוצי מתכות מורכבות, אך ורק כדי להפעיל את היתרונות של פחמן מגנטיים טהורים, אך ורק על ידי הפעלת כוח מגנטיים טהורים, אך ורק על ידי הפעלת כוח מגנטיים, אך ורק על ידי מגנטיים טהורים, אך ורק על ידי מגנטיים, אך ורק על ידי מגנטיים, רק כדי להפעיל את הביצועים מגנטיים טהורים, רק כדי למנוע ביצועים נמוכים יותר, רק כדי להפעיל את הביצועים מגנטיים, אך ורק על ידי מגנטיים מגנטיים, אך ורק על ידי מגנטיים מגנטיים, אך ורק על ידי מגנטיים, רק כדי למנוע ביצועים מגנטיים טהורים מגנטיים, אך ורק על ידי מגנטיים טהורים, רק כדי למנוע ביצועים מגנטיים טהורים טהורים, אך ורק כדי להפעיל את הביצועים של פחמן.

מאמר זה מספק בדיקה עמוקה ומוכוונת ייצור של סיבים טבעיים המורכבים בסביבות ימיות.We מכסה את המדע מאחורי תכונות סיבים, האתגרים הספציפיים של שימוש בחומרים המבוססים על ביו בתנאים מים מלוחים, את ההסתגלות הייצור הנדרשת, ואת היישומים בעולם האמיתי להוכיח כי אלה מרוכבים יכולים לעמוד בפני-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-e עם חומרים קונבנציונלי. עבור אדריכלים ימיים אדריכלים, מנהלי ספינות, מנהלי, מנהלי ספינות, מנהלי, מנהלי ספינות, מנהלי בתי מלון, וקציני, מנהלי קיימות, וקציני, מנהלי קיימות, נתיב, נתיב, נתיב, נתיב, נתיב, נתיב, נתיב, נתיב, נתיב קיימות, נתיב קדימה, הוא

הבנת היסודות של סיבים טבעיים

סיבים טבעיים הם פילאים מבניים מופקים מצמחים, המורכבים בעיקר מתאים, hemicellulose, lignin, ו pectin. המבנה ה- ⁇ של סיבים אלה - microfibrils אלה משובצים במטריקס lignin-hemulose - נותן להם שילוב ייחודי של נוקשות, עשרות כוח, צפיפות נמוכה או סיבים טבעיים, לעומת 30 גרם גלוקוז.

תהליך החילוץ משתנה על ידי משפחת צמח.ס. סיבי (flax, hemp, Jute, kenaf) מופקים מן ה-phloem של הצמח נובע באמצעות retting - a מבוקר microbial decomposition שמפריד את החבילות הסיבים מן הליבה עץית (שלבת מוסמך, abaca) מתקבלים על ידי מחץ וגרד את איכות הסיבים תלויה בתנאי התזמון, ומניעה היסטורית, אך מעכבת את שרשרת האספקה הזו.

סוגי סיבים טבעיים מרכזיים עבור Marine Composites

לא כל הסיבים הטבעיים נוצרים שווים.בחירת חיזוק המתאים דורש התאמה לנכסים מכניים, עמידות לחות, ועלות ליישום הימי הספציפי.הסיבים הבאים נמצאים בחזית הפיתוח המסובך הימי הנוכחי.

המונחים: the Premium Performance Fiber

פלמקס (ראה:0) לינוטיממדומים מתאימים ל-Alinum® TMLinum usitatissimumumumph מתאים ב- 1:1) נחשב באופן נרחב לסיבים הטבעיים המתאימים ביותר עבור מדפים ימיים בעלי ביצועים גבוהים (החומרים הספציפיים שלו (Stiffness per Unitדחיסות) ו-E-GPSA-Frecereams) אשר נועדו בעיקר ל-Factativesicivesic Systems, אך ורק ל-Factericmate Systemsericmate Systems, כאשר הם מתקדמים יותר.

הסס: עוצמה גבוהה וקיימות

Hemp (ראה:0) Cannabis sativaFLT:1) מציג סיבים רגישים אפילו יותר כוח רב-עוצמה מאשר flax, החל מ-550 עד 1110 MPa בהתאם לעיבוד. סיבי הבאט שלה הם ארוכים, עמידים, ובאופן טבעי עמידים ללחות מיקרוביאליות, הוא דורש חומרי הדברה מינימלית ושקה, מה שהופך אותו לאחד היבולים העמידים ביותר לסביבה לשימוש, בדרך כלל, עם חומרים לא-מדומים, עם חומרים לא-מדומים, עם חומרים מורכבים, אשר מורכבים, עם יונקים, אשר מורכבים, אשר מורכבים, עם 3 שנים, אשר מורכבים של Aoxy, אשר בדרך כלל, עם חומרים מ-מדומים, עם חומרים צמחיים, אשר מורכבים, עם חומרים צמחיים, אשר מורכבים, עם חומרים מ-מדומים, עם חומרים כימיים, עם חומרים כימיים.

תגית: The Cost-Effective Option

Jute (ראה:0Corchorus olitoriusFLT:1 ו- (FLT:2C. capsularisFLT 3) הוא סיבים בבוליים בשפע וסבירים ביותר, גדל בעיקר בבנגלדש והודו. בעוד תכונות מכניות שלה מופחתות מאשר flax או hemp - מגבירות את העוצמה סביב 450-550 MPa ומודולים של 13-25a - למרות צריכת חומצות ספציפיות) הן בעלות טיפול תרופתית (Ric) מורכבת יותר מ-Julating climates) היא מורכבת יותר מ-Julating cildials.

סיסל ואחרים מתעוררים בסיבים

מקורות סיסל (FLT:0) Agave sisalanaFLT 1) מופקים ממרכיבים בולטים של מדינות האיחוד האירופי שגדלו באזורים למחצה-אריים.זה נוקשה במיוחד ומעמיד מים מלוחים, עם תוכן גבוה של Horizonin (10-12%), מרקם קוהר נוקשה הופך אותו אידיאלי עבור מחסנית אספקת מזון, סנדוויפים מבניים, היברידיים, שבו הוא משולב עם סיבים נמוכים יותר (כמו קמול) עם סיבים נמוכים יותר עם מיכלים).

המונחים: a Balanced Assessment

הסביבה הימית היא אחד האתגרים ביותר עבור כל חומר: לחות קבועה, תרסיס מלח, קרינת UV, קיצוניות טמפרטורה, עומסים דינמיים. סיבים טבעיים כבר נבדקו עבור הביצועים שלהם בתנאים אלה, ובזמן שהם לא מחלימים ירידה, הם יכולים לעמוד בדרישות מחמירות עם הנדסה נאותה.

תכונות מכניות ושיקולי משקל

תרכובות flaxional ב-epoxy matrix להגיע לחוזקות של 300-400 MPa ונוקשות של 20-30 GPa. כאשר נורמליזציה על ידי צפיפות (כוח ספציפי ומודולוס ספציפי), ערכים אלה ניגשים לאלה של E-glass laminates. עבור דרישה נתונה, a flax מורכב laminates עשוי להיות מעט עבה יותר, אבל היתרון הדחיסות פירושו משקל מינימלי בבנייה עם ספירת משקל גדול יותר או אפקט מכני הוא מסוגל לספוג יותר מאשר אפקט פחמן מורכב יותר מאשר אפקט פחמן מורכב יותר מאשר אפקט פחמן מורכב יותר מאשר התחממות כדוריות.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

סיבים טבעיים יש יכולת טבועה להפחתת הרטטים המכניים בשל המבנה הפולימריוטי שלהם.עבור יאכטות מירוץ, זה אומר מופחת רעש מבני משפר את יכולת הצוות לשמוע רמזים משולשים; עבור מעבורות מסחריות, רמות רטט נמוכות יותר לשפר את הנוחות של הנוסעים ולהפחית עייפות במבנה ה-hll. Tests להראות כי flaxs יכול להשיג גורם של 0.05-0.06 לעומת 0.02 מנועים בלבד.

אסטרטגיות רגישות ומוטיבציה

האופי ההידרופילי של סיבים צלולוז נשאר האתגר הטכני העיקרי.ללא טיפול, מולקולות מים חודרות לממשק הסיבים-מטריקס, גרימת נפיחות, מיקרו-מצרינג, ואובדן של עד 40% של כוח גמיש לאחר קידוד ממושך.עם זאת, מחקר נרחב זיהה אמצעי נגד יעילים:

• (FLT:0 טיפולים הפיכה:0Chemical Treatment: FLT:1 Alkali (mercerization), סוכני הפיכה סילניים, אצטילציה, וטיפולים אנזים להפחית קבוצות הידרוקסיל ולשפר את הקשר בין-גזעי. מחקרים מראים כי שילוב טיפול אלקאלי וסלילי יכול לחתוך ספיגה על ידי 70% במפרקים קנבוס.
• (FLT:0)Hybridization:FLT:1 אבהההה של 15-25% סיבים סינתטיים (פחמן, ארמד או זכוכית) יוצר מחסום לחות בתוך הלהבה תוך שמירה על לפחות 75% מהתוכן הביולוגי. A flax-carbon יכול להשיג את המודולים העפילים של פחמן תוך שמירה על לחות של flax.
• (FLT:0) ציפויים:FLT:103) מעילים ברורים של פוליאורטן, epoxy חותםers, וג'ליקואטים מספקים מחסום פיזי.החברה האיטלקית קואו מציעה חיזוקים flaxs לפני חסימה קניינית חסימת לחות.
• (FLT:0) בחירת מטריקס: FLT:1 שימוש ביו-resins הידרופובי, כגון אלה המבוססים על פגז אגוזי מזומנים נוזלי (CNSL) או שמן סויה, עוד יותר מקטין מים באגרסיביות.חלקי epoxies המבוססים על ביו חלקית מסיקומבין כבר להציג ערכי ספיגה במים מתחת 1.5% בתנאים רוויים.

יציבות UV ו-UV

סיבים טבעיים מתחילים להתפוגג בטמפרטורות מעל 200 מעלות צלזיוס, הגבלת מחזורי ריפוי שניתן להשתמש בהם - למרות שרוב מערכות epoxy הימיות לרפא היטב מתחת לסף זה.קרינת UV גורמת לנפיחות משטח והתגלמות, אבל ג'לקטים ימיים סטנדרטיים (כולל אפשרויות דחיסה ביולוגית) מספקים הגנה יעילה על התפתחויות בייצוב טבעי שמקורן תרכובות פנו-מנטליות הראו תוצאות מבטיחות להאריך את החיים של RLTFR.

חשבונאות סביבתית: מדוע סיבים טבעיים לנצח

הערכה מקיפה של מחזור חיים (LCA) מגלה את היתרונות הסביבתיים ברורים של סיבים טבעיים המורכבים עבור יישומים ימיים.המחקרים של LCA:02015 2015 מחקר חיקוי FLT:1 השוואת hull flax-reinforceed פוליסטר עם מקבילה מכוס זכוכית נמצאה ירידה של 40-60% בפליטות גזי חממה.

אפשרויות סוף החיים משופרות באופן משמעותי.סיבים טבעיים יכולים להיות ממוחזרים מבחינה מכנית על ידי שחיקה ושימוש בסיבים כמו מילוי בתרמופלסטים. הם יכולים גם להיות מחוסנים עבור התאוששות אנרגיה ללא שאריות רעילות, או כפי שנקבע בתנאים תעשייתיים.גם אם אדמה מלאה, הסיבים biodegrad לאורך זמן, בעוד סיבים זכוכית נשאר לא מאות שנים של בטיחות עבודה הוא גם משופר: סיבים טבעיים: סיבים פחות מטבוליים עם פיראטיות המכילה, כמו גם חומרים מעוגלת חומרים אלה.

הסתגלות לאינטגרציה מוצלחת

מעבר מניסויים במעבדה לייצור דורש הסתגלות זהירה של תהליכי ייצור מורכבים קיימים.סיבים טבעיים מביאים מאפיינים ייחודיים - ניתוח צלבי לא סדיר, רגישות לחות וסובלנות תרמית מוגבלת - הדורשות שינויים.

המונחים: Vacuum Infusion

אלה הם השיטות הנגישות ביותר עבור קטנות עד בינוניות סירות. בדים טבעיים יבשים חייב להיות טרום-דשן תנור ב 50-80 מעלות C במשך 2-4 שעות כדי להסיר לחות מקוטבת ולמנוע רִיק במהלך שרף. Vacuum שקיות הוא סטנדרטי כדי לאחד את הבלוטות הדקות ולהשיג שברירי סיבים של 35-45%.

Rein Transfer מוליד (RTM)

RTM מספק חזרות ממדיות מצוינות לייצור סדרות. preforms יבש מיוצרים על ידי תפרים טבעיים עם כוויות תרמופלסט מופעלים על ידי השרף מוזרק. עובש סגור למנוע פליטה סטיילרן (אם פוליסטר משמש) ומאפשר שליטה מדויקת של אוריינטציה סיבים.RTM הוא מתאים במיוחד עבור כיתות, מושבים, לוחות פנימיים.

« דיכוי מוליד עם Thermoplastics

עבור חלקים פנימיים בעלי שם גבוה, צינורות טבעיים (flax, hemp, Jute) משולבים עם פוליפרופילן או ביו-polyamide matrices ו מעוצבים ב 160-200 מעלות צלזיוס פעמים מתחת 5 דקות להפוך את זה קיימא מבחינה כלכלית עבור אלפי חלקים בשנה.הסיבים יכולים להיות צורך מכווצים כדי ליצור לא זוה מחזיקה את הצורה שלה במהלך השיטה כבר יש שיפור זה כמו לוחות תאים ימיים.

ייצור תוספת

טכנולוגיות מתפתחות כגון הדפסה רציפה סיבים 3D מאפשרות ייצור דיגיטלי ישיר של חלקים מורכבים סיבים טבעיים.החברה ההולנדית סיביר פיתחה ראש הדפסה המסוגל להפקיד מחרוזת flax ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יישומים אמיתיים ברחבי האזור הימי

אימוץ מעשי של סיבים טבעיים מורכב הוא מאיץ, עם פרויקטים מוצלחים החל מיאכטות מרוץ נישה ועד תשתיות בקנה מידה גדול.

אמנות

ה-FLAX 27 ימים של איסלר על ידי סירות ירוקות כבר בייצור מאז 2019, עם יותר מ-50 יחידות נמסר.הההול הוא כריך של בד הפשפשתן של Bcomp על ליבת balsa, מבולבל עם ביו-epoxy.הסיר שוקלת את אותו כמו עמית הזכוכית שלה, יש השפעה מצוינת, וזכה בפרס JEC Innovation.

סוסים מסחריים ופריס

בנורווגיה, חברת המעבורת Norled התקנת לוחות פנימיים על מעבורת חשמלית באמצעות 100% סיבים טבעיים ממוחזרים (מחלקי הסירה של סוף החיים) כחלק מפרויקט EcoComposite במימון האיחוד האירופי.הפאנלים נתקלו בתקני בטיחות אש קפדניים (IMO FTP Code) והפחיתו את משקל הספינה ב -15% בהשוואה ל- plywood.הפרויקט הראה כי חומרים מעגליים יכולים להיות מיוכבים ללא כלי בטיחות מתואמים אלה.

תשתיות ימיות

ג'טס, שבילים ומערכות זיוף המיוצרות מתרכובות סיבים טבעיים נותנות במריינות צרפתיות והולנדיות.נמל דנקירק התקין מסלולי הליכה מאומצים שמתנגדים לתנועה ברגל, UV, ומלח ריסוס במשך יותר מ-5 שנים עם תחזוקה מינימלית. מבנים אלה מציעים משטח לא-חליפ ללא צבעים רעילים, המייצגים צעד משמעותי לקראת פעולות נמל בר-קיימא.

פנים סופר-חושבות

יאכטה השיט 40 מטר (FLT:0) NativaFLT:1 תכלול את כל ההצטרפות הפנימית - תקרות קוביות, לוחות קיר, רהיטים - מתוצרת קנבוס ו flaxs. הבעלים דיווחו על ירידה ב condenation, תחושה קקטוס חם יותר, ואסתטיקה טבעית ייחודית כי לחסל את הצורך עבור veneers. der Valkyard משתמשת hemps עבור צינורות ירוק, היעדרות לא של בנייה ירוקה.

אתגרים נוספים

בעוד הטרקטורי הוא חיובי, יש לטפל כמה מכשולים לאימוץ נרחב.

סטנדרט והסמכת

התעשייה הימית תלויה במאגרי מידע וחומרי סיווג מוכחים בחברה כיום, סיבים טבעיים מורכבים חסרים את העייפות הנרחבת ונתוני בדיקה סביבתית הזמינים לזכוכית ופחמן.יזציות כמו פרויקט תקינה איכות ה-Hemp סיבים באירופה מפתחים מערכות דירוג. ASTM D8010 מספק תקן עבור חיזוקים טבעיים, ותאגידים כגון הרישום של לויד ו- DNV עובדים על אישור זמני, ברגע שהורדתם באופן משמעותי, הם נתיבי הסמכה סופיים.

שרשרת אספקה

השונות בתכונות סיבים עקב מזג אוויר, אדמה, ושיטות התחדשות כבר דאגה.עם זאת, שילוב אנכי של חברות כמו Bcomp, אשר חוזים ישירות עם חקלאים ובקרה בתהליך כולו מקצירת למרק, הוא ייצוב איכות.הרשת נטוורפייר-וורדינרוכוסים לקפה e.V בגרמניה היא בניית שרשרת אספקה אמינה עבור משתמשים תעשייתיים.

אחריות כלכלית

כיום, בד flax באיכות גבוהה יכול לעלות 2-4 פעמים יותר מאשר בד E-glass למטר מרובע.עם זאת, כאשר בהתחשב בעלות הכוללת - עיבוד זמני (ללא גירוי בעור, לא ניטור סטיילר), צריכת רזסין נמוכה יותר (בקיצור drape), עלויות מופחתות של סילוק, וערך מותג חיובי - מחזור החיים יכול להיות נמוך יותר תמריצים ממשלתיים כגון מכסי נמל ירוק ומסים עבור ספינות בר קיימא הם להפחית את דמי משלוחים ידידותיים עבור ".

חינוך והכשרה

על הספינות ללמוד להתמודד עם סיבים טבעיים: יבשה נאותה, טיפול זהיר כדי להימנע אבק, וכלים אחרים של טריזיטים רבים מצאו כי ציוד היתוך קיים פועל עם הסתגלות קטנה.

מגמות של Outlook ותעשייה עתידיים

שוק הסיבים הטבעי מורכב מ- 12 מיליארד דולר ברחבי העולם עד 2030, עם יישומים ימיים אחד המגזרים הצומחים ביותר.כמה מגמות יזרזו אימוץ:

• (FLT:0) פיתוח שרף מבוסס-ביו: FIRLT:1 epoxies מבוסס חלקית ממזומנים פגז אגוזי נוזל (CNSL) ושמן סויה הם מסחריים.
• כלי עיצוב:0 (Digital Design:FLT:1 Finite Factor Analysis Software כמו Abaqus ו- ANSYS כוללים כעת מודלים חומריים אורתאוטרופיים עבור flax ו-Hemp, המאפשרים סימולציה מדויקת וצמצום יתר על פני הפחתת התפוקה.
• אינטגרציה כלכלה מעגלית:0Circular Economy: FLT:1IRSTING טכנולוגיות כגון פיצוץ קיטור יכול להפריד סיבים ממטריקס באופן נקי, ומאפשרת חזרה לתוך להקות חדשות.טייסים באזור הים הבלטי הם מיחזור סירות דיג מקצה-חיים באמצעות שיטה זו.
• (FLT:0) תאומים והנהלת מחזור חיים: חליל 1) חיישנים משובצים בסיבים טבעיים מרוכבים יכולים לפקח על לחות וזן, המאפשר תחזוקה חיזוי להאריך חיי שירות.

השילוב של זנבים רגולטוריים (IMO GHG אסטרטגיה, EU Fit for 55), התקדמות מדעי החומרי, ומופעים מוכחים בעולם האמיתי פירושו מורכב סיבים טבעיים כבר לא ניסוי נישה.הם אלטרנטיבה מעשית ובעלת ביצועים גבוהים שמתאימה לטרפתו של התעשייה הימית לעבר קיימות.חומרי הדור הבא של סירות גדלים בתחומים, לא נעשים בשפע - והשינוי כבר מתקדם.