EN
مقاومت در برابر ضربه و رفتار شکست
انعطاف انرژیگیر پلیکربنات تحت بار ناگهانی
چه چیزی پلیکربنات را در برابر ضربهها به این میزان مقاوم کرده است؟ خب، این ماده انعطافپذیری مولکولی شگفتانگیزی دارد که به آن اجازه میدهد هنگام برخورد شدید چیزی، مقدار زیادی انرژی جذب کند؛ مثلاً مثل برفک که از روی پنجره منعکس میشود یا شاخههای درختی که در طوفان میافتد. به جای ترک خوردن و شکستن، این ماده خم میشود و کش میآید و نیروی ضربه را پراکنده میکند تا به طور ایمن متلاشی شود. راز این موضوع در نحوه قرارگیری زنجیرههای بلند پلیمری در سطح میکروسکوپی است که اجازه میدهد تحت فشار حرکت کنند بدون اینکه ساختار کلی از هم پاشیده شود. این را با مواد شکنندهای که در تماس میشکنند مقایسه کنید. حتی اگر پلیکربنات در طول زمان خراش بخورد، همچنان به خوبی ساختار خود را حفظ میکند و همین باعث میشود در مناطقی که شرایط آبوهوایی سخت رایج است، بهطور گسترده استفاده شود. آزمایشها نشان دادهاند که پلیکربنات میتواند ضربههایی حدود ۲۵۰ برابر قویتر از شیشه معمولی را تحمل کند بدون اینکه به تکههای خطرناکی بشکند. و این هم بدانید: عملکرد آن در دماهای بسیار پایینتر از نقطه انجماد یا بسیار بالاتر از نقطه جوش هم عالی است. این سطح از عملکرد در مکانهایی معقول است که آبوهواى نامنظم بخشی از زندگی روزمره است.
شیشه لایهای و مقاوم: شکست کنترلشده در مقابل خطر تکهتکه شدن
شیشه لایهدار شامل یک لایه میانی PVB است که پس از شکستن، تراشهها را به هم متصل نگه میدارد و این موضوع خطر برشها را کاهش میدهد. با این حال، بخشهای بزرگ ممکن است در اثر فشار مداوم در طول زمان واقعاً از جای خود کنده شوند. وقتی شیشه سختشده میشکند، به دانههای ریز خرد میشود نه تکههای تیز، بنابراین آسیبها کمتر اتفاق میافتد اما تمیز کردن آن به دلیل پراکندن آشغال در سراسر کف و سطوح، به ویژه در بیمارستانها یا مکانهای شلوغی مانند مراکز خرید، بسیار مشکلزا میشود. هر دو نوع شیشه مطابق با استانداردهای تعیینشده در AS 1288 برای انتخاب و نصب شیشه سازهها هستند، اما به دلیل برخی ضعفها هیچیک کاملاً ایمن نیستند. اشیاء تیز هنوز میتوانند از آنها عبور کنند و شیشه سختشده گاهی بدون هشدار ترک میخورد به دلیل ذرات سولفید نیکل درون آن. شیشههای لایهدار نیز در طول سالها به دلیل آسیب ناشی از تابش UV دچار تخریب تدریجی لایه داخلی میشوند. برای ساختمانهای واقع در نزدیکی مناطق آتشفشانی، باید لایههای مقاوم در برابر آتش به شیشه لایهدار اضافه شود تا در دمای بالای 120 درجه سانتیگراد ذوب نشود. با این حال، بازرسیهای دورهای کاملاً ضروری است تا نشانههای اولیه ترکهای تنشی را قبل از وقوع شکست سازهای در جایی غیرمنتظره شناسایی کنند.
هماهنگی با مقررات ایمنی برای محیطهای تجاری و مستعد خطر
نیازمندیهای AS 1288، AS 3959 و مناطق آتشسوزی برای نورگیرهای پلیکربناتی و شیشهای
مقررات ساختمانی در مناطقی که در معرض آتشسوزی جنگل هستند، الزام میکنند که سازهها در برابر ذرات مشتعل پرنده در هوا، گرمای شدید به میزان حدود 40 کیلووات بر متر مربع و آسیبهای ناشی از اشیاء پرتابشده توسط بادهای شدید عملکرد مناسبی داشته باشند. استانداردهایی مانند AS 1288 و AS 3959 که به طور خاص به ساختوساز در مناطق آتشسوزی میپردازند، الزامات مشخصی را برای سقفهای شیشهای (skylights) تعیین میکنند تا در شرایط شدید این چنینی ساختار خود را حفظ کنند. ماده پلیکربنات به راحتی شکسته نمیشود و حتی در دماهای بالای 120 درجه سانتیگراد نیز پایدار میماند؛ بنابراین بدون نیاز به تغییرات خاصی، عملکرد مناسبی در شرایط BAL-40 دارد. اما شیشه لایهای برای دستیابی به رتبههای ایمنی مشابه، نیاز به لایههای اضافی مقاوم در برابر آتش دارد. تولیدکنندگان هر دو گزینه را از نظر میزان عبور حرارت، امکان نفوذ ذرات مشتعل به داخل و توانایی تحمل وزن پس از ضربههای شدید که باعث آسیب میشوند، مورد آزمایش قرار میدهند. این آزمایشها به اطمینان از این موضوع کمک میکنند که ساختمانها در شرایط اضطراری افراد را محافظت کنند.
استانداردهای پرتابش بادی مصالح OSHA، NFPA و ASTM E1886/E1996
برای ساختمانهای تجاری که در مناطق مستعد طوفانهای هوریکین قرار دارند، رعایت قوانین حفاظت در برابر سقوط OSHA همراه با دستورالعملهای ایمنی NFPA 5000 کاملاً ضروری است. آزمونهای ASTM E1886 و E1996 در واقع پدیدهای را که در طول طوفانها رخ میدهد، شبیهسازی میکنند؛ بهطوری که پرتابههای چوبی ۹ پوندی با سرعت حدود ۵۰ مایل در ساعت به سطوح شلیک میشوند. مواد پلیکربنات به دلیل انعطافپذیری مولکولی خود در سطح میکروسکوپی، معمولاً در برابر ضربههای بزرگ مقاومت بسیار خوبی نشان میدهند و نمیشکنند. شیشه مقاوم به روش دیگری عمل میکند و برای جلوگیری از پراکندن تراشهها در هنگام برخورد، به لایههای ویژهای لایهدار نیاز دارد. معیار اصلی برای عبور از این آزمونها شامل چند شاخص عملکرد حیاتی است که تعیین میکنند آیا مواد مورد نظر با استانداردهای ایمنی برای شرایط آب و هوایی شدید سازگار هستند یا نه.
| استاندارد | تمرکز آزمون | آستانه موفقیت |
|---|---|---|
| ASTM E1886 | بارگذاری فشار چرخهای | ≤۱۵٪ نشت هوا |
| ASTM E1996 | برخورد مصالح پرتابشی بادی | بدون نفوذ، سوراخ ≤۳ اینچ |
| NFPA 101 | یکپارچگی خروج اضطرالی | مقاومت در برابر آتش به مدت ۹۰ دقیقه |
نورگیرهای نصبشده در مناطق طوفان با دستهبندی ۳ تا ۵ نیازمند مدارک معتبر هستند که انطباق با این استانداردها را تأیید کنند.
سلامت بلندمدت: تخریب، نگهداری و عملکرد در دنیای واقعی
پایداری در برابر پرتوهای ماوراء بنفش، مقاومت در برابر خراش و زرد شدن در پلیکربنات در مقابل ترکخوردگی ناشی از تنش حرارتی در شیشه
مشکلات اصلی نورگیرهای پلیکربناتی در طول زمان عمدتاً شامل زرد شدن به دلیل قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش و خراشیدگی سطحی است. صفحات بدون پوشش پس از ده سال، در شرایط آزمون مقاومت در برابر عوامل جوی، حدود ۴۰ درصد کمتر نور را عبور میدهند. این ماده همچنین سختی چندانی ندارد، بنابراین حتی تمیز کردن معمولی نیز میتواند باعث ایجاد خراشهای ریز شود. این خراشها در ابتدا ممکن است چندان مهم به نظر نرسند، اما بر شفافیت شیشه تأثیر میگذارند و در صورت نادیده گرفته شدن، ممکن است مواد را زودتر شکننده کنند. نورگیرهای شیشهای نیز مشکلات خاص خود را دارند. این نوع نورگیرها در برابر آسیب ناشی از اشعه ماوراء بنفش مقاومت خوبی دارند، اما ترک خوردگی ناشی از تنش حرارتی همچنان یک نگرانی است. وقتی بخشهایی از شیشه سایه بوده و بخشهای دیگر در معرض نور خورشید قرار داشته باشند، اختلاف دمایی ایجاد میشود که گاهی اوقات بیش از ۳۵ درجه سانتیگراد یا ۹۵ درجه فارنهایت میتواند باشد. این تغییرات میتوانند باعث ایجاد ترکهای کوچک در شیشه لامینه شوند که در نهایت به شکستگیهای قابل توجه تبدیل میشوند، بهویژه در مناطقی که در طول روز میزان تابش خورشید متغیر است.
| متریال | خطر تخریب اولیه | نیازمندی نگهداری | اثر بر عملکرد |
|---|---|---|---|
| پلیکاربونات | زرد شدن ناشی از اشعه ماورای بنفش و خش بر روی سطح | اعمال سالانه پوشش | کاهش نفوذ نور |
| شیشه | ترک ناشی از تنش حرارتی | بازرسی فصلی درزهای لبه | از دست دادن ناگهانی یکپارچگی |
نگهداری منظم بسیار مهم است هنگام کار کردن با این مواد. پلیکربنات نیاز دارد که پوشش ضد اشعه ماورای بنفش آن بهطور دورهای تمیز شود تا انعطافپذیری خود را حفظ کند، در حالی که نصبهای شیشهای نیازمند بررسی نحوه مقابله با تغییرات دما و اطمینان از حفظ سلامت درزها در طول زمان هستند. آزمایشهای میدانی نیز چیزی جالب نشان میدهند: پلیکربنات مراقبتشده حتی پس از پانزده سال هنوز در برابر ضربه بهتر از شیشه معمولی مقاومت دارد. اما بیایید صادق باشیم، اگر کاملاً از هر یک از این مواد غافل کنیم، سریعتر شروع به تخریب میکنند. به همین دلیل پایبندی به یک برنامه منظم نگهداری نه تنها یک عمل خوب است، بلکه در بلندمدت پول و هزینهها را کاهش میدهد و ایمنی همه را تضمین میکند.
سوالات متداول
- چه چیزی باعث مقاومت ضربهای پلیکربنات میشود؟ پلیکربنات دارای انعطافپذیری مولکولی است که به آن اجازه میدهد در هنگام برخورد انرژی را جذب کند و از شکستن آن مانند مواد شکننده جلوگیری کند.
- شیشه لایهای چگونه با شیشه سختشده تفاوت دارد؟ شیشه لایهای پس از شکستن، تکهها را با یک لایه بینی PVB به هم متصل نگه میدارد و خطر برشهای عمیق را کاهش میدهد، در حالی که شیشه سختشده به صورت دانههای ریز خرد میشود.
- آیا نورگیرهای پلیکربناتی برای مناطق آتشسوزی مناسب هستند؟ بله، نورگیرهای پلیکربناتی حتی در دماهای بالای ۱۲۰ درجه سانتیگراد نیز پایدار هستند و برای مناطق آتشسوزی BAL-40 مناسب میباشند.
- نورگیرهای پلیکربناتی چه نوع نگهداریای نیاز دارند؟ نورگیرهای پلیکربناتی نیاز به پوششهای سالانه دارند تا از زرد شدن ناشی از UV و خراشیدگی سطح جلوگیری شود.
- نورگیرهای شیشهای چند وقت یک بار باید بازرسی شوند؟ نورگیرهای شیشهای باید هر شش ماه یک بار از نظر آببندی لبه بازرسی شوند تا از ترکخوردگی ناشی از تنش حرارتی جلوگیری شود.