مخازن کامپوزیتی و انواع آن

مخازن کامپوزیتی (به انگلیسی: Composite Tanks) را می توان بر اساس تکنولوژی ساخت، مواد تشکیل دهنده و کاربرد آنها به سه دسته کلی مخزن SMC، مخزن GRP، مخزن FRP تقسیم کرد. اهمیت مخزن کامپوزیتی با توجه به مزایایی چون مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن سبک، شکل‌ پذیری عالی و قابلیت سفارشی‌ سازی، افزایش عمر مفید تجهیزات، کاهش هزینه‌ های نگهداری و تعمیرات و همچنین سازگاری با محیط زیست نهفته است. مخزن کامپوزیت با توجه به نیازهای خاص هر صنعت اعم از نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، صنایع غذایی و خودرو سازی، می‌ توانند در ابعاد و اشکال مختلف تولید شوند و به عنوان یک راهکار بهینه برای ذخیره سازی طیف وسیعی از مواد شیمیایی، سیالات و حتی مواد غذایی به شمار آیند. در ادامه به معرفی انواع این مخازن کاربرد ها و نحوه ساخت هرکدام می پردازیم.

[wpforms id=”17801″ title=”false” description=”false”]

مخزن کامپوزیتی چیست؟

مخزن کامپوزیتی ساختاری است که از ترکیب یک ماتریس پلیمری (مانند پلی استر یا اپوکسی) و الیاف تقویت‌ کننده (مانند شیشه، کربن یا آرامید) ساخته می‌ شود. این ترکیب منجر به ایجاد محصولی با مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن سبک، شکل‌ پذیری عالی، عایق‌ بندی حرارتی و الکتریکی خوب و قابلیت سفارشی‌ سازی بالا می‌ شود. مخازن کامپوزیتی به دلیل این ویژگی‌ ها، در صنایع مختلفی از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، صنایع غذایی و خودروسازی برای ذخیره و حمل مواد شیمیایی، سیالات و حتی مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

انواع مخازن کامپوزیتی یا فایبر گلاس

• مخزن کامپوزیت GRP
• مخزن کامپوزیت SMC
• مخزن کامپوزیت FRP

مخزن کامپوزیتی GRP

مخزن GRP (به انگلیسی: Glass Reinforced Plastic) یک منبع مدولار یا استوانه‌ ای است که جنس آن از پلاستیک تقویت‌ شده با الیاف شیشه تشکیل شده است. استفاده از پلیمرهای منحصر به‌ فرد با مقاومت شیمیایی فوق‌ العاده قوی، این مخزن را از سایر مخازن در نوع خود متمایز می‌ کند. به همین دلیل مخزن GRP با نام مخازن مواد شیمیایی نیز شناخته می‌ شود. این مخزن‌ ها قابلیت ذخیره‌ سازی سیالات شیمیایی تا ۵۰ درجه سانتی‌ گراد را دارند. این ویژگی سبب شده تا کارخانه‌ های تولید کننده مواد شیمیایی مشتری اصلی این گونه تانک‌ ها یا مخازن باشند. مخازن شیمیایی GRP در ارتفاع ۱ متر تا ۳۰ متر بنا به نیاز مشتری قابل سفارش هستند.

مخازن فایبرگلاس GRP به دو صورت پنلی و یکپارچه تولید می شوند. از ویژگی های مخازن فایبرگلاس میتوان به خاصیت ضد اسیدی و مقاومت در برابر اشعه UV نور خورشید و همچنین مقاوم در برابر خوردگی با انواع مواد شیمیایی و اسیدی و بازی اشاره کرد و در برابر نور خورشید، تغییر دما و خوردگی بسیار مقاوم است و سطح صاف و صیقلی پنل‌ ها از تشکیل جلبک‌ ها و آلاینده‌ ها جلوگیری می‌ کند.

انواع مخازن GRP

1. مخازن مدولار (پنلی): از قطعات پیش‌ ساخته مونتاژ می‌ شوند؛ مناسب برای پروژه‌ های بزرگ و نصب در فضاهای محدود و پروژه‌ های خاص.
2. مخازن استوانه‌ ای: مناسب برای ذخیره آب یا مایعات صنعتی.
3. مخازن ضد شیمیایی: طراحی‌ شده برای ذخیره مواد خورنده.
4. مخازن یکپارچه: بدنه یک‌ تکه و بدون درز؛ برای ذخیره‌ سازی آب و مواد شیمیایی.
5. مخازن هوایی و زمینی: بسته به موقعیت نصب و نیاز پروژه انتخاب می‌ شوند.
6. مخازن چند لایه: دارای لایه داخلی مقاوم به مواد شیمیایی برای کاربردهای خاص.

کاربرد های مخازن کامپوزیت GRP

• با توجه به درجه غذایی و عدم وجود بو و طعم در آب، از این مخازن برای ذخیره آب آشامیدنی استفاده می‌ شود.
• ذخیره آب برای آبیاری فضای سبز و یا مخازن ذخیره آب برای مصارف صنعتی نمونه‌ هایی از ذخیره آب بهداشتی غیر شرب هستند.
• ذخیره و نگهداری سیالات شیمیایی به‌ دلیل عدم واکنش مخزن فایبرگلاس در واکنش با اسید ها و قلیا ها
• مخازن فایبرگلاس برای ذخیره آب بیمارستان‌ ها و مراکز پزشکی و هم‌ چنین ساختمان‌ های اداری، مسکونی و تجاری استفاده می‌ شود.
• از این تانک به عنوان منبع آب در پشت بام ساختمان‌ های بلند استفاده می‌ شود.
• برای نگهداری رنگ‌ ها، روغن‌ ها و مواد شیمیایی
• نگهداری کود های مایع
• ذخیره هر نوع ترکیبی از بنزین، اتانول و متانول
• عایق کردن مخازن اسید در برخی کارخانه ها
• ذخیره آب برای آبیاری فضای سبز و یا مصارف صنعتی
• صنایع نفت و گاز.
• تصفیه آب و فاضلاب

مزایای مخزن کامپوزیت GRP

• مقاومت شیمیایی: مناسب برای ذخیره مواد شیمیایی خورنده.
• وزن سبک: حمل‌ و نقل آسان‌ تر نسبت به مخازن فلزی.
• انعطاف‌پذیری در طراحی: امکان ساخت در ابعاد و اشکال مختلف.
• طول عمر بالا: در برابر شرایط محیطی سخت مقاوم است.

مخزن کامپوزیتی SMC

مخزن SMC (به انگلیسی: Sheet Molding Compound) نوعی مخزن ساخته‌ شده از ورق‌ های قالب‌ گیری‌ شده فشرده است که به صورت ماژولار از پنل های پیش ساخته با ابعاد یک متر در یک متر تشکیل می شود. مزیت اصلی مخازن اس ام سی اجرای سریع و ابعاد بسیار بزرگ می باشد. از این مخزن ها بیشتر برای ذخیره سازی آب در حجم بالا استفاده می شود. مخزن SMC از جنس کامپوزیت با ترکیب بالای الیاف شیشه و خواص مقاوم به خوردگی و شرایط محیطی مختلف و رزین های پلیمری چندین سال است که وارد این صنعت شده است. وجود الیاف بلند تر در SMC باعث خواص با مقاومت بسیار بهتری نسبت به استاندارد های قالب گیری فله BMC می شوند. مخزن SMC یا مخازن مدولار به صورت پیش ساخته بوده و در محل پروژه و در ابعاد خاص نصب می‌ شوند. مخازن GRP یکپارچه تولید شده با استفاده از روش رشته پیچی یا فیلامنت وایندینگ به صورت عمده جهت نگهداری سیالات تحت فشار به کار گرفته می‌شوند که به آن مخازن تحت فشار کامپوزیتی گفته می‌ شود. ترکیب روش‌ های رشته پیچی و لایه گذاری دستی جهت ساخت مخازن نگهداری تا حجم حدود ۶۰ متر مکعب استفاده است.

انواع مخازن SMC

1. مخازن پنلی: مناسب برای فضاهای محدود و نصب در محل پروژه.
2. مخازن پیش‌ ساخته: تولیدشده در کارخانه و آماده نصب.
3. مخازن یکپارچه (Monolithic): بدنه یک‌تکه و مقاوم در برابر فشار.
4. مخازن مدولار: برای نصب آسان و سریع، از قطعات جداگانه ساخته می‌شوند.
5. مخازن ضد اسید: طراحی شده برای ذخیره مواد شیمیایی خورنده.

کاربردهای مخازن کامپوزیت SMC

• ذخیره آب آشامیدنی.
• سیستم‌ های آتش‌ نشانی.
• صنایع شیمیایی و پتروشیمی.
• تصفیه آب و فاضلاب.

مزایای مخزن کامپوزیت SMC

• مقاوم در برابر خوردگی و مواد شیمیایی.
• هزینه تولید پایین‌ تر نسبت به فلزات.
• طول عمر بالا و بهینه‌ شده برای شرایط سخت
• تولید سریع و انبوه با کیفیت یکنواخت.
• مقاومت بالا در برابر خوردگی و فشار.
• سطح صاف و عدم نیاز به رنگ‌آمیزی.

مخزن کامپوزیتی FRP

مخزن FRP (به انگلیسی: Fiber Reinforced Plastic) بیشتر برای ذخیره سیالات خورنده شیمیایی استفاده می‌ شود. تفاوت اصلی این نوع مخزن با سایر مخزن های مشابه استفاده از رزین های خاص با مقاومت شیمیایی بسیار بالا است. در نهایت از مخزن FRP اغلب موارد برای ذخیره سازی آب و سیالات کم خطر استفاده می شود.

انواع مخازن FRP

1. مخزن تک‌ لایه: برای کاربردهای عمومی ذخیره‌ سازی.
2. مخازن دو جداره (Double Wall FRP Tanks): با لایه داخلی مقاوم طراحی‌ شده برای جلوگیری از نشت مواد خطرناک.
3. مخازن ترکیبی: با ترکیب مواد FRP و فلزات برای کاربردهای خاص.
4. مخازن عمودی (Vertical FRP Tanks): مناسب برای ذخیره حجم زیاد در فضای محدود.
5. مخازن افقی (Horizontal FRP Tanks): کاربردی در حمل‌ و نقل مواد و ذخیره سیالات.
6. مخازن زیرزمینی (Underground FRP Tanks): برای دفن در زمین و ذخیره مواد در محیط‌ های بسته.

کاربرد های مخازن کامپوزیت FRP

• ذخیره آب آشامیدنی.
• نگهداری مواد شیمیایی.
• صنایع نفت و گاز.
• تصفیه آب و فاضلاب.
• مخازن فیلتر شنی، فیلتر کربنی و سختیگیر رزینی
• در موتورخانه ساختمان‌ های اداری و تجاری عمده از مخازن کامپوزیت برای تولید منابع اطفاء حریق و مخازن آب آتش‌ نشانی استفاده می‌ شود.
• هم‌چنین به‌ عنوان مخازن تحت فشار در ساخت سخت‌ کننده‌ ها، شن و ماسه و فیلترهای کربنی استفاده می‌ شوند.
• در آب شیرین کن صنعتی بسیار پر کاربرد است.

مزایای مخزن کامپوزیت FRP

• مقاومت شیمیایی بالا: مناسب برای مواد خورنده مانند اسیدها.
• وزن سبک: نصب و حمل آسان.
• عمر طولانی: بیش از 20 سال دوام.
• انعطاف‌پذیری در طراحی: قابلیت تولید در اندازه‌های مختلف.

طراحی مخازن کامپوزیتی

طراحی مخزن کامپوزیت به نیازهای خاص هر پروژه بستگی دارد. طراحی دقیق، که بر اساس ظرفیت، نوع ماده ذخیره‌شده، و شرایط محیطی انجام می‌شود، می‌تواند عمر مفید مخزن را افزایش دهد. این مخازن معمولاً به‌صورت مدولار طراحی می‌شوند تا نصب آسان و امکان جابجایی داشته باشند. طراحی صحیح باعث بهینه‌سازی عملکرد مخزن و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری می‌شود.

ساخت و تولید مخزن کامپوزیت

ساخت مخزن کامپوزیت نیاز به ترکیب مواد پلیمری و الیاف شیشه دارد. این فرآیند به دلیل استفاده از تکنیک‌ های پیشرفته مانند قالب‌ گیری دستی یا اتوماتیک و استفاده از مواد خاص برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، پیچیده است. بسته به نیاز پروژه، می‌توان مخازن کامپوزیت را با ویژگی‌ های مقاومتی مختلف، مثل ضد شیمیایی یا ضد فشار، ساخت.

نحوه ساخت مخازن کامپوزیتی

ساخت مخزن کامپوزیت فرآیندی چند مرحله‌ ای است که شامل ترکیب الیاف شیشه با رزین‌ های پلیمری و شکل‌ دهی به ساختار نهایی می‌ شود. مراحل ساخت مخازن GRP و FRP تقریبا شبیه یکدیگر است. اما ساخت مخازن SMC به روش قالب‌ گیری فشاری (Compression Molding) انجام می‌ شود که فرآیند پیشرفته و دقیق‌ تری نسبت به مخازن دیگر دارد. در کل مراحل ساخت مخازن کامپوزیتی به شرح زیر است:

1. طراحی اولیه و انتخاب مواد:
   • تعیین ابعاد و ساختار مخزن.
   • تعیین نوع رزین (اپوکسی، پلی‌ استر یا وینیل‌ استر) و نوع الیاف (الیاف شیشه یا دیگر تقویت‌ کننده‌ ها).
   • ترکیب SMC شامل الیاف شیشه کوتاه، رزین پلی‌ استر غیر اشباع، پرکننده‌ ها و مواد افزودنی است. این مواد در قالب ورق‌ های فشرده آماده می‌ شوند.
2. آماده‌سازی قالب:
   • قالب فلزی یا کامپوزیتی با دقت بالا طراحی و گرم می‌شود.
   • مواد جداکننده برای جلوگیری از چسبندگی به قالب اعمال می‌ شود.
   • قالب تحت فشار بالا بسته شده و مواد به شکل نهایی مخزن در می‌ آیند.
3. ساخت لایه‌ های اولیه:
   • ایجاد قالب با شکل مورد نظر.
   • اعمال لایه اولیه رزین روی قالب برای ایجاد سطحی صاف و مقاوم.
4. اضافه‌ کردن الیاف شیشه:
   • الیاف شیشه به‌ صورت دستی (Hand Lay-Up) یا ماشینی (Filament Winding) روی قالب قرار می‌ گیرند.
   • رزین به‌ طور هم‌ زمان برای اشباع الیاف اضافه می‌ شود.
5. روش رشته‌ پیچی (Filament Winding):
   • الیاف شیشه به‌ صورت پیوسته و کنترل‌ شده دور قالب پیچیده می‌ شود.
   • رزین به‌ طور همزمان تزریق و اشباع می‌ شود.
6. پخت (Curing):
   • ساختار در دمای محیط یا در کوره تحت فشار در دمای بالا (بین 130-170 درجه سانتی‌ گراد) و گرما سخت می‌ شود.
   • این مرحله باعث استحکام مکانیکی و شیمیایی مخزن می‌ شود.
7. باز کردن قالب:
   • پس از پخت، قالب باز و قطعه جدا می‌شود.
   • سطح مخزن کاملاً یکنواخت و صاف است و نیاز به پرداخت کمتری دارد.
8. پرداخت و مونتاژ:
   • در صورت نیاز، مخزن پرداخت می‌ شود و قطعات اضافی مانند درپوش‌ ها و اتصالات نصب می‌ شوند.
9. آزمایش کیفیت:
   • مخازن از نظر مقاومت مکانیکی، نشت و استحکام تست می‌ شوند تا کیفیت تضمین شود.

مقایسه روش‌های ساخت مخازن FRP، GRP و SMC

کاربرد مخزن کامپوزیتی

از مخازن کامپوزیتی در صنایع گوناگون استفاده می شود. با توجه به نوع صنعت از مخزن متفاوتی استفاده می شود. بیشترین کاربرد این نوع مخزن در ذخیره آب آشامیدنی و آب آتشنشانی در مجتمع ها و پروژه های بزرگ مانند ساختمان های اداری و بیمارستانی، مجتمع های تجاری، پاساژها و واحدهای بزرگ مسکونی میباشد.

وجود کربن در آب می تواند موجب خوردگی فلزات شود و همچنین وجود اکسیژن در آب نیز زنگ زدگی و فرسایش قطعات فلزی را به همراه خواهد داشت. وجود کربنات ها، کلرید ها، سولفات ها و نیترات ها نیز موجب سختی آب و ایجاد رسوب گذاری و خوردگی در مخازن و منابع ذخیره آب میشود. وجود برخی میکروب ها و مواد شیمیایی موجب رشد جلبک ها و باکتری ها میشود.

از کاربرد های دیگر این نوع مخازن استفاده بعنوان منبع ذخیره انواع اسید و سیالات با درجه خورندگی بالا میباشد که عملا در سایر مخازن اعم از فلزی و بتنی و پلاستیکی غیر ممکن است. مخازن ذخیره فایبرگلاس شرکت آب سازه، ضد جلبک بوده و دارای گرید بهداشتی میباشند که مانع از آلوده شدن آب میشود.

جدول مقایسه فنی بین سه مدل مخازن کامپوزیتی FRP، SMC و GRP

مزایای کلی مخازن کامپوزیت

مخازن کامپوزیت مانند FRP، GRP، و SMC مزایای زیادی دارند:

• مقاومت بالا در برابر خوردگی: مناسب برای نگهداری مواد شیمیایی و آب.
• سبک وزن: حمل و نصب آسان.
• عمر طولانی: دوام بیشتر در مقایسه با مخازن فلزی.
• کاهش هزینه‌ های نگهداری: به دلیل عدم نیاز به تعمیرات مکرر.
• انعطاف‌ پذیری در طراحی: امکان ساخت در اشکال و ظرفیت‌ های مختلف.

این ویژگی‌ ها باعث می‌ شوند مخازن کامپوزیت انتخابی اقتصادی و عملی برای صنایع مختلف باشند.

مزایا و معایب انواع مخازن کامپوزیتی نسبت به هم

قیمت مخازن کامپوزیت

قیمت مخازن کامپوزیت تحت تاثیر عواملی چون نوع مخزن (FRP، GRP، SMC)، ظرفیت، و کاربرد قرار دارد. مخازن کامپوزیت به دلیل استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی و فشار، هزینه‌های بالاتری نسبت به مخازن فلزی دارند. همچنین، مواد اولیه با کیفیت بالا و طراحی‌های سفارشی می‌توانند قیمت‌ها را افزایش دهند. برای اطلاع دقیق از قیمت‌ها، بهتر است با تولیدکنندگان یا نمایندگان فروش معتبر تماس بگیرید.

سوالات متداول مخزن کامپوزیتی