طرح توجیهی توليد قايق فايبرگلاس (سال 1400) + word و pdf

طرح توجیهی توليد قايق فايبرگلاس (سال 1400)
فايبرگلاس ماده مركبی است كه به جهت دارا بودن خواص ويژه كاربردهای فراوانی در صنعت از جمله تولید قايق و کشتی دارد. فايبرگلاس در واقع يک نوع كامپوزيت است كه در آن پليمر مصرفی رزين پلی استر غير اشباع و تقويت كننده پشم شيشه می باشد. در فايبرگلاس هر كدام از دو مورد رزين و پشم شيشه نقش مهمی دارند كه ذيلاً به نقش هر يک از آنها اشاره می شود.

نقش رزين به سه صورت است:

1. پشم شيشه ها را در كنار هم نگه می دارد و از پراكندگی آنها جلوگيری می كند. وقتی فشاری به رزين وارد می شود فشار به پشم شيشه منتقل و باعث می شود كه خود رزين نشكند.
2. پشم شيشه را در مقابل عوامل شيميايی مثل اسيد و بازها و آب محافظت می كند.
3. پشم شيشه، خواص مكانيكی رزين را بهبود می بخشد. اساساً فايبرگلاس ماده ای است سبک، بادوام، بسيار سخت و برای مصارف مختلف و در اینجا جهت تولید قايق قابل انعطاف می باشد.

مزايای فايبرگلاس را بر فلزات و آلياژها به صورت زير می توان برشمرد :

• مقاومت شيميايی بالاتر از فلزات و آلياژها
• نسبت مقاومت مكانيكی / وزن مشابه با فلز است كه اين امر به سبكی فايبرگلاس مربوط می شود.
• سهولت شكل دهی و تنوع محصولاتی كه می توان با آن ساخت
• سرعت بالاتر از نظر توليد محصول، عملياتی مثل شكل دهی، خم كاری، برشكاری و …
• قيمت پايين تر در مقايسه با يک قطعه فلزی مشابه
• هزينه تعمير و نگهداری كمتر ، اين مزايا سبب شده است تا فايبرگلاس جايگزين محصولات فلزی گردد.

در صنعت شناورسازی از قايق های دو متری تا قايق های بزرگ مسافربری، ناوچه های جنگی و مين روبهای عظيم با فايبرگلاس ساخته می شود. در گذشته اكثر شناورهای توليد شده و مورد استفاده در ايران از جنس چوب ساخته می شدند.

چوب سه نقطه ضعف مهم برای ساخت شناور دارد و امروزه شاهد آن هستيم كه به همين دلايل، چوب از صنعت شناورسازی دنيا در حال خارج شدن است. نخست آنكه عمر چندان زيادی در مقايسه با محصولات جديد ندارد.

ثانياً ساخت شناور چوبی بسيار زمان بر و پرهزينه است و عامل سوم اين است كه امروزه با توجه به مسائل زيست محيطی و لزوم توجه به حفظ منابع جنگلی، سياست جهانی در جهت كاهش ميزان مصرف چوب است.

چوب تنها در كشورهای توسعه نيافته كه سطح تكنولوژی شناورسازی آنها پايين است مورد استفاده قرار می گيرند و در كشورهای صنعتی تنها در ساخت قايق های بادبانی تفريحی در مقياس محدود به كار می روند.

كد آیسیک قايق فايبرگلاس

نام محصول موردنظر در اين گزارش قايق های فايبرگلاس با كد آیسیک 35121124 می باشد که جهت مصارف تفريحی، نظامی، تحقيقاتی و ماهيگيری كاربرد دارند. محصولی که در اين طرح مورد بررسی قرار گرفته است، قايق 105 کيلوگرمی با مشخصات فنی ذيل می باشد:

• 105 کیلوگرم وزن ، 3/5 متر طول ، 1/4 متر عرض ، توانایی حمل 1340 کیلوگرم بار ، دارای موتور 2 سیلندر با قدرت 5 اسب بخار.

شماره تعرفه گمركی

قايق های فايبرگلاس تحت دو تعرفه مشخص به كشور وارد و يا صادر می گردند. اين تعرفه ها عبارتند از:

• قايق های تفريحی عمومی تحت تعرفه 89011010
• قايق های تفريحی ورزشی تحت تعرفه  89039210

موارد مصرف و كاربرد

عمده ترين كاربرد قايق های فايبرگلاس در مصارف تفريحی ، نظامی ، تحقيقاتی و ماهيگيری ميباشد. سبكی ، مقاوم بودن در برابر خوردگی ، انعطاف پذيری بالا در طراحی از مزايای محصولات كامپوزيتی برای كاربردهای دريايی می باشد.

بدنه قايق های کوچک نظير قايق های تفريحی، شنا،ماهيگيری ، پارويی، موتوری، گشت و پليس بدنه جت اسکی صندلی قايق های بزرگ قطعات تزيينی ماژولار داخل کشتی و قايق های بزرگ ضربه گير کنار اسکله.

بررسی كالاهای جايگزين

قايق های ساخته شده از فلز، پلاستيک و چوب می توانند بعنوان كالای جايگزين قايق فايبرگلاس در نظر گرفته شوند. ولی با توجه به مزيت های بارز این محصول ، سهم قابل توجه ای از قايقهای تفريحی و حتی نظامی از جنس فايبرگلاس ساخته ميشوند.

اهميت استراتژيكی محصول

امروزه اهميت و نقش اساسی حمل و نقل دريايی در تجارت بين المللی و برنامه های توسعه اقتصادی بويژه افزايش صادرات از طريق مرزهای دريايی بر كسی پوشيده نيست. علاوه بر اينها حضور شناورهای تفريحی می تواند باعث رونق گردشگری و جذب توريست در يک كشور شود.

كشورها و شركتهای دارای تكنولوژی خط توليد

از آنجاییكه مناسب ترين روش برای ساخت قايق فايبرگلاس روش قالبگيری دستی Hand lay up می باشد و امكانات و سطح تكنولوژی برای ساخت این شناورها در بسياری از كشورها موجود است، بنابراين نياز به خريد تكنولوژی نمی باشد و كشورهای متعددی از جمله كشورهای حوزه خليج فارس توليدكننده و مصرف كننده اين محصول می باشند.

تکنولوژی و روش های توليد و عرضه محصول

ساخت قايق های فايبرگلاس به روش قالبگيری دستی انجام می گيرد. اين فرآيند شامل تميزكاری قالب، واكس زدن سطح قالب، اعمال فيلم جداكننده، اعمال لایه ژلی ، عمليات مسلح سازی (مصرف لايه هايی از رزين و رشته های تقويت كننده)، جدا كردن كار از قالب و مونتاژ قطعات می باشد. در ادامه به بررسی اين روش پرداخته می شود.

روش لايه گذاری دستی

روش لايه گذاری دستی (Hand lay-up) ساده ترين و اصلی ترين روش توليد قايق فايبرگلاس (قطعات کامپوزيتی) است. اين روش برای ساخت تعداد قطعات کم طراحی شده است اما اينک برای ساخت انبوه نيز بکار می رود. توليد قطعات بسيار بزرگ بدون اين روش غير قابل ممکن می باشند.

مراحل مختلف روش لايه گذاری دستی شامل، واکس زدن سطح قالب، اعمال فيلم جدا کننده، اعمال لايه ژلی، قرار دادن يک لايه الياف تيشو جهت تقويت لايه ژلی (گاها” از آن استفاده می شود)، اعمال رزين و قرار دادن لايه ها به ميزان موردنياز و در صورت نياز اعمال لايه رويی (top-coat) می گردد.

دو مرحله اولیه واکس زدن و اعمال فيلم جهت نچسبيدن قطعه به قالب و راحت جدا شدن آن می باشد. فیلم یا عامل جداکننده (Release agent) غالبا يک محلول پلی وينيل الکل در آب يا حلال، سيليکون و يا روغن های معمولی است که بصورت رنگی يا بی رنگ عرضه می شود.

به کمک يک پارچه، ابر، قلم مو يا اسپری، فيلم را روی سطح قالب که با واکس کاملا پوشش داده شده است قرار می دهند. بعد از هر عمل قالب گيری، بايد واکس زدن و فيلم زدن را انجام داد. بعد از اعمال فيلم، بايد صبر کرد که فيلم کاملا خشک شود و بعد لايه گذاری را آغاز کرد.

قالب

در روش لايه گذاری دستی فقط به يک قسمت قالب، نری يا مادگی نياز است که اين بستگی به قطعه مورد نظر دارد. جنس قالبها می تواند کامپوزيتی (فايبر گلاس)، گچی، فومی، چوبی يا فلزی باشند. قالب های فايبر گلاس بقدر کافی مستحکم، سبک و نسبتا” انعطاف پذيرند.

با يک قالب فايبرگلاس، چند صد قطعه را می توان توليد کرد بدون اينکه نياز به تعمير داشته باشد. در صورت نياز ميتوان قسمت های حساس قالب را به کمک فلز يا چوب تقويت کرد. جهت ساخت قايق فايبرگلاس ميتوان از رزين های پلی استر، اپوکسی و يا وينيل استر استفاده کرد،

که با توجه به قيمت و خواص اين رزين ها و دقت ابعادی موردنياز قطعه و تعداد قطعات موردنياز، رزين مناسب را می توان انتخاب کرد. قالب های ساخته شده از رزين های اپوکسی بيشترين دوام را دارند و گرانتر هم می باشند.

جهت ساخت يک قالب می توان از يک مدل يا خود قطعه مورد نظر در صورت موجود بودن استفاده کرد. مدل را می توان از گچ، چوب، فلز و غيره تهيه کرد. سطح مدل را بايد کاملا ” تمیز کرد و پوليش داد. اين کار تاثير بسزايی در سطح قالب خواهد داشت که بعدا تهيه می شود.

اگر از گچ يا مواد متخلخل ديگر استفاده شود، تخلخل های آن بايد به کمک موادی نظير استات سلولز کاملا  قبل از واکس زدن و پوليش کاری گرفته شود. ضخامت لايه ژلی قالب بايد حدود 0/5 – 0/6 میلی متر باشد.

اين ضخامت معمولا  از ضخامت لايه ژلی قطعات (0/4 میلیمتر) بيشتر است اما از آنجا که لازم است بعدها هم در طی استفاده قالب را پوليش داد، اين مقدار ضخامت نیاز است. گاهی اوقات نياز است قالب را چند تکه ساخت تا بعدا بتوان قطعه را از آن به راحتی جدا کرد.

قالب را حداقل بايد به مدت دو هفته در دمای محيط قرار داد تا کاملا سخت شود. در اين فاصله زمانی،اگر سوراخ کاری نياز است می توان انجام داد. بعد از انجام کليه کارها بايد قالب را از مدل جدا کرد.

نقص های سطح قالب را بايد برطرف کرد و به کمک کاغذ سنباده ريز و ديگر وسايل پوليش کاری، بايد قسمت اصلاح شده را کاملا پرداخت نمود. نگهداری صحيح قالب بسيار حائز اهميت است و بايد بدور از گرد و غبار و رطوبت قالب ها را نگهداری نمود. از تماس ابزار تيز با سطح قالب بايد جدا اجتناب کرد.

لايه ژلی (Gel coat) 

دوام يک قطعه در قايق فايبرگلاس بستگی به سطحی از آن دارد که در تماس با محيط است. همچنين بايد از نزديک شدن الياف به سطح قالب جلوگيری کرد. رطوبت تاثير قابل توجهی بر الياف می گذارد. لذا به يک لايه غنی از رزين روی سطح قطعه نياز است و اين لايه، لايه ژلی ناميده می شود.

اعمال لايه ژلی يکی از مهمترين مراحل لايه گذاری است لذا توجهی خاص بايد به فرمولاسيون و نحوه اعمال آن داشت. لايه ژلی را معمولا بکمک چرتکه (قلم مو)، يک تکه ابر يا اسپری (در قطعات بزرگ) روی سطح اعمال می نمايد. ضخامت لايه ژلی بايد 0/4-0/5 میلیمتر در نظر گرفته شود.

معمولا ( g/m)  600-450  از مواد لایه ژلی اين ضخامت لازم را ايجاد می نمايد. اگر لايه ژلی ضخيم باشد ممکن است ترک بر دارد و حساس به ضربه خواهد بود، بويژه هنگامی که ضربه از طرف پشت قطعه وارد شود. ضخامت غير يکنواخت لايه ژلی، به جهت پخت با سرعت های مختلف،

تنش های داخلی را در آن ايجاد می نمايد و سبب ايجاد ترکهای ريز (crazing) در آن می شود. برای سطوح عمودی جهت جلوگيری از شره، بايد از آميزه ويژه استفاده کرد. در اين آميزه ها غالبا” مو اد تيکسو تروپيک (مواد افزاينده ويسکوزيته ظاهری رزين) به رزين اضافه می نمايند.

زمان سخت شدن لايه ژلی را بکمک حرارت تا دمای (30-35 درجه سانتی گراد) می توان کاهش داد لکن بايد قبل از لايه گذاری سرد شود. در قالبهای عميق (با عمق زياد) بخارات استايرن از پخت لايه ژلی جلوگيری می کنند لذا بايد آنها را از محيط دور کرد.

لايه ژلی را می توان به کمک الياف سنتزی يا به کمک تيشو تقويت کرد در اين موارد صافی سطح قطعه چندان خوب نيست ولی برای بسياری از کاربردها مناسب است.

تيشو که به نام های ديگر veil و mat نيز ناميده می شود به يک پارچه نازک نمدی ساخته شده از الياف بسيار نازکی که به صورت اتفاقی توزيع گرديده اند، اطلاق می گردد. آنها به منظور تقويت ناحيه غنی از رزين قطعات کامپوزيتی (فايبرگلاس) و همچنين بهبود صافی سطح آنها طراحی گرديده اند.

نوع مشابه ديگری از آنها وجود دارد که نمدهای چند لايه (overlay mat) ناميده شده و فقط مقداری ضخيمتر هستند. تيشو ها در ضخامت های مختلف از 0/08 تا 0/34 میلیمتر با وزن واحد سطحی از 30 تا 60 گرم بر مترمربع به بازار عرضه می شوند.

آنها از شيشه يا الياف سنتزی نظير پلی آکريلونيتريل يا پلی استر (پلی اتيلن ترفتالات) ساخته می شوند. تيشوهای الياف شيشه غالبا” از الياف شيشه نوع C (نوع مقاوم در برابر مواد شيميايی) تهيه می گردند.

مزايای استفاده از تيشوها را می توان به شرح ذيل خلاصه نمود:

1. ايجاد ناحيه غنی از رزين با مقاومت شيميايی و محيطی بهتر.
2. دستيابی به اطمينان لازم از پيوند مناسب بين لايه غنی از رزين و ديگر لايه ها.
3. کمک به جلوگيری از تشکيل ترکهای ريز در ناحيه لايه ژلی.
4. کمک به پنهان کردن الگوی الياف شيشه تقويت کننده لايه های زيرين.
5. افزايش الاستيسيته لايه سطحی و در نتيجه بهبود مقاومت ضربه و مقاومت در برابر سايش آن.

زمانی که از نمد چند لايه (overlay mat) در لایه رویی (top coat) استفاده شود از نمایان شدن الياف جلوگيری به عمل خواهد آمد. در صورت نمايان شدن الياف، رطوبت به راحتی جذب قطعه شده و در نتيجه باعث افت خواص آن می گردد.

از اين لايه ها همچنين جهت تنظيم وزن قطعه نيز استفاده می شود. الگوها، اسامی تجارتی و همچنين طراحی هايی را ميتوان به صورت چاپ شده روی تيشوها ايجاد کرد. در اين صورت با استفاده از يک لايه ژلی شفاف ميتوان آن حالت چاپ شده را مشاهده کرد.

لایه گذاری

پس از سخت شدن لايه ژلی به مقدار لازم، لايه گذاری می تواند شروع شود. اين را می توان بکمک لمس لايه ژلی با انگشت تشخيص داد. اگر لايه ژلی چسبنده باشد ولی رزين به انگشت نچسبد زمان مناسبی برای لايه گذاری است. لايه گذاری حداکثر در طی پنج ساعت بعد بايد شروع شود.

جهت لايه گذاری، بهتر است الياف را قبل از آن در ابعاد مورد نظر بريد و آماده نمود. مقدار رزين لازم را با وزن کردن دقيق می توان مشخص کرد. نسبت وزنی رزين به الياف سوزنی (CSM) معمولا 2/5 به 1 یا 2 به 1 است. به عبارت دیگر در روش لايه گذاری دستی در ساخت قايق فايبرگلاس معمولا کسر وزنی الياف حدود 29-33 درصد است.

لايه ای يکنواخت از رزين روی لايه ژلی اعمال می شود و سپس الياف روی آن خوابانده شده و بکمک غلطک دستی الياف فشار داده می شوند. رزين بالا آمده و بايندر الياف را حل کرده و الياف سوزنی حالت پارچه ای خود را از دست داده و الياف حالت کاملا  اتفاقی (random) به خود می گیرند.

نبايد تا قبل از آغشته شدن کامل الياف به رزين، رزين ديگری به آن اضافه کرد. اين ممکن است سبب حبس حباب های هوا بين لايه ژلی و لايه اول شود. در صورت حبس حباب های هوا، اگر قطعه در معرض گرما قرار گيرد سبب تاول زدن آن خواهد شد.

لايه های بعدی نيز به همين صو رت اعمال می شود تا ضخامت مورد نظر بدست آيد. اگر ضخامت زياد مورد نياز است بايد بعد از اعمال چهار لايه رزين و چهار لايه الياف صبر کرد تا رزين تا حدودی ژل يا سخت شود و سپس لايه های بعدی را اعمال کرد.

اين به خاطر جلوگيری از حرارت زياد ناشی از واکنش های پخت است که ممکن است اثرات نامطلوبی را به وجود آورد (تغيير رنگ، تنش های داخلی، جد ا شدن زودتر قطعه از قالب و غيره) همچنين بايد از فاصله انداختن زياد بين لايه گذاری ها اجتناب کرد.

اگر صاف بودن سطح ديگر قطعه نيز مهم باشد، می توان در آخرين مرحله از يک لايه تيشوی شيشه استفاده کرد. جهت جدا کردن قطعه از قالب غالبا از هوای فشرده يا آب (در قطعات بسيار بزرگ نظير قايق ها) استفاده می شود.

پرداخت کاری

پرداخت کاری قطعه (trimming) يا بريدن اضافه های اطراف قطعه بهتر است پس از ژل شدن رزِين صورت گيرد. اگر قطعه کاملا سخت شود اين کار مشکل است و بيشتر تيغه ها کند می شوند و ممکن است به قطعه نيز صدمه زده شود.

پس از جدا کردن قطعه از قالب بايد آنرا کاملا” تميز نمود. فيلم را بايد کاملا جدا کرد بويژه اگر رنگ آميزی قطعه درنظر است انجام شود. قبل از رنگ آميزی بايد مطمئن شد که فيلم و واکس کاملا” جدا شده اند. فيلم پليی وينيل الکل را ميتوان با آب گرم و مواد شوينده جدا کرد.

گاهی ممکن است نياز باشد از کاغذ های پوليش کاری استفاده کرد تا بتوان بطور کامل واکس يا فيلم های سيليکونی را جدا کرد. اگر قطعه در نظر است رنگ شود بايد از ابتدا به اين نکته توجه داشت و از فيلم های سيليکونی و يا واکس زياد استفاده نکرد.

شرایط کارگاه فایبرگلاس

به جهت نشر منومر استايرن در محيط و ديگر بخارات مواد شيميايی تخليه خوب هوای کارگاه ضروری است. همچنين ارتفاع کارگاه نيز بايد زياد انتخاب شود. به جهت داشتن روند خوب در جريان کارها، در کارگاه فضای لازم برای کارهای مختلف بايد وجود داشته باشد.

بهتر است فضای کارگاه را به بخش های مختلف تقسيم کرد. اين بخش ها ميتوانند شامل قسمت های آماده کردن الياف، اختلاط رزين، بخش قالبگيری و بخش پرداخت کاری نهايی باشند. اختلاط رزين بايد در قسمت خاصی صورت پذيرد. توزين دقيق ضروری است و اختلاط کامل آنها لازم است.

بايد توجه کرد که هيچگاه نبايد کاتاليزور و شتاب دهنده را با هم مخلوط کرد زيرا واکنش های آنها انفجاری است. کارگاه بايد از انعطاف پذيری مناسبی در قسمت قالبگيری برخوردار باشد تا بتوان قطعاتی در ابعاد مختلف ساخت.

مشابه تمامی خطوط توليد بهتر است افراد در محل کاری خود ثابت باشند و در يک خط توليد قالب و قطعه را جابجا کرد يعنی هر فرد مسئول يک نوع کار باشد. رزين و عوامل پخت را بايد خارج کارگاه در يک مکان سرد نگهداری نمود. در جابجايی کاتاليستهای پراکسيدی بايد دقت لازم را نمود.

الياف را بايد در مکان جداگانه ای در محيط خشک و عاری از گرد و غبار نگهداری کرد. دمای کارگاه ساخت قايق فايبرگلاس بايد در محدوده ی 15-25 درجه سانتی گراد باشد. تخليه خوب هوا ضروری است اما از جريانهای شديد هوا و تغييرات زياد دمايی بايد اجتناب کرد.

از در و پنجره نبايد برای تخليه هوا استفاده کرد. نورگير بودن کارگاه خوب است اما بايد از تابش مستقيم نور به مواد و قطعه جلوگيری کرد . استفاده از لامپ های فلورسنت(مهتابی) مناسب است اما آنها راهم بايد با فاصله زياد تا قطعه در نظر گرفت.

در قسمت پرداخت کاری بايد از وسيله مناسب جهت جمع آوری گرد و غبار استفاده کرد. تميز کردن منظم کارگاه از نظر بهداشتی و هم باقيمانده بقايای رزين بر روی کف کارگاه ضروری است. شتشوی کامل وسايل (قيچی، مخلوط کننده، قلم موها و …) به کمک استون در پايان کار لازم است.

آخرين مرحله ساخت قايق های فايبرگلاس شامل خريداری موتور و مونتاژ قطعات می باشد و در بخش بسته بندی كناره ها و جاهايی كه در حمل و نقل احتمال آسيب پذيری دارند، كارتن 5 لا گذاشته و با تسمه بسته بندی می گردد.

تعيين نقاط قوت و ضعف

توليد كامپوزيت به روش قالب های باز، شامل طيف وسيعی از شيوه های توليد قايق فايبرگلاس می باشد كه نيروی انسانی در آن نقش زيادی دارد. روش های لايه چينی دستی، اسپری الياف و ريخته گری رزين و فيلر از روش قالب های باز هستند.

كه نياز به تجهيزات چندانی برای توليد محصول ندارند و برای ساخت قطعات با تيراژ كم و يا دارای اشكال پيچيده مورد استفاده قرار می گيرند.سرمايه گذاری اندک، امكان اتصال قطعات بعد از ساخت و عدم وجود محدوديت اندازه از جمله مزايای اين روش می باشد.

از جمله معايب روش قالبگيری دستی در تولید قايق ها می توان به مواردی نظير وابستگی به مهارت كارگر، سرعت توليد پايين، ضعف در كنترل وزن و ضخامت، كيفيت سطح فقط در يک طرف قطعه و باز بودن قالب و آلودگی محیط زیست اشاره نمود.

ارائه جمع بندی و پيشنهاد نهایی

قايق فايبرگلاس به دليل اينكه دارای كاربردهای فراوانی در مكانهای تفريحی ، تحقيقاتی و نظامی می باشد، بسيار مورد توجه قرار گرفته و قابليت های خوب آن باعث رشد روند مصرف آن گرديده است.

از طرفی چون صنايع مختلفی مرتبط با صنعت توليد قايق می باشند زمينه برای ساخت اين كالا مهياتر هستند. كم بودن ظرفيت توليد داخلی و حمايت های دولتی نيز باعث شده اند كه ساخت اين محصول در داخل كشور توجيه پذير باشد.

مناسب ترين روش برای ساخت آن روش قالب گيری دستی می باشد و امكانات و سطح تكنولوژی برای ساخت این محصول در داخل كشور موجود است. بنابراين با توجه به بررسی های انجام شده به نظر می رسد سرمايه گذاری برای ساخت شناورهای فایبرگلاس جهت بازار داخلی جذاب و مقرون به صرفه باشد.