Czy rozpórki kompozytowe są odpowiednie dla środowiska Extrication?

Na zdjęciu powyżej prototypy kompozytów FRP (polimer wzmocniony włóknem szklanym) firmy Res-Q-Jack. Ze względu na słabe wyniki testów Res-Q-Jack doszedł do wniosku, że ten materiał nie ma racji bytu w środowisku ratowniczym.

Pultrudowane kompozyty FRP mają słabe wyniki, jeśli chodzi o poprzeczne obciążenia udarowe. Są to materiały, których nie należy upuszczać na przedmioty lub zrzucać na nie. W prostym teście, okrągły ciężar o wadze 6 funtów został upuszczony z wysokości pasa na 2,5" kwadratowy kawałek rury z kompozytu FRP o grubości ścianki ¼". Materiał został zniszczony w wyniku uderzenia. Ten sam test przeprowadzony na ocynkowanej rurze stalowej o przekroju kwadratowym 2,25" i ściance o grubości 1/8" dał niewielkie efekty. Kolejnym problemem w świecie kompozytów są połączenia kołkowe. Należy zachować dużą ostrożność przy doborze łączników i projektowaniu połączeń ze względu na niską nośność otworów. Kołki i tym samym otwory muszą mieć dużą średnicę, aby rozłożyć obciążenie nośne na większą powierzchnię ściany. Z drugiej strony stal może wytrzymać znacznie większe obciążenie łożyska łącznika. Sworzeń o średnicy 3/8" przy podwójnym ścinaniu rozerwie boczną ściankę 2" kwadratowej rury kompozytowej FRP z ¼" grubą ścianką przy około 6000 lbs. 2" kwadratowa rura stalowa ze ścianką 1/8" wytrzyma około dwa razy większe obciążenie bez uszkodzenia łożyska otworu.

Jeśli środowisko, w którym są stosowane, wiąże się ze ścieraniem, możesz chcieć uniknąć kompozytów. Rury z kompozytów Pultruded FRP są bardzo podatne na zużycie ścierne. Kontakt ślizgowy pomiędzy tym materiałem a jakimkolwiek materiałem ściernym, takim jak asfalt, beton lub inne materiały, spowoduje uszkodzenie powierzchni rur. Powstałe zarysowania lub wyżłobienia powodują usunięcie warstwy ochronnej, która wspomaga odporność na promieniowanie UV i ochronę włókien. Zużycie może być na tyle znaczące, że wytrzymałość rur będzie wątpliwa. Odnotowano zużycie spowodowane prawdopodobnie przez kontakt wibracyjny pomiędzy mocowaniami rozpórek a kompozytowymi rozpórkami podczas transportu. Zaobserwowane zużycie miało postać poziomego wgłębienia na powierzchni ścianki rury. Głębokość wgłębienia wynosiła około 1/16". To 25% grubości ścianki, jeśli użyto materiału o ściance ¼". Tuleje ochronne podobne do tych stosowanych w kompozytowych butlach SCBA mogą być dobrym rozwiązaniem dla zużycia związanego z przechowywaniem.

Pobrano z: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.165.1163&rep=rep1&type=pdf

Wilgoć może powodować problemy również w przypadku kompozytów. Ciecze takie jak woda, olej, paliwo i płyny ustrojowe są zazwyczaj zabezpieczone przed przedostaniem się do pultrudowanego materiału kompozytowego FRP, gdy wszystkie odsłonięte powierzchnie są uszczelnione i wolne od uszkodzeń. Jednakże, rury kompozytowe używane w rozpórkach stabilizacyjnych mają ścięte, odsłonięte końce, wywiercone poprzeczne otwory, a jeśli są używane w środowisku agresywnym, takim jak wyciągnięcie z wody, najprawdopodobniej mają uszkodzenia spowodowane ścieraniem i/lub uderzeniami. To wszystko są drogi dla wilgoci pochodzącej ze źródła wody lub wilgotnej atmosfery, która może dostać się do matrycy i zająć puste przestrzenie. Wilgoć może prowadzić do pęcznienia materiału kompozytowego. W przypadku ściśle dopasowanych teleskopowych sekcji rurowych może to powodować problemy z możliwością wysuwania. Wilgoć osadzona w rozpórce będzie miała wpływ na wytrzymałość dielektryczną, zmniejszając również zdolność izolacji elektrycznej materiału. W zależności od zasadowości wody i rodzaju włókien, wilgoć może mieć działanie korozyjne na włókna. Wilgoć w kompozytach może być usunięta w piecu suszarniczym.

Pobrano z: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.165.1163&rep=rep1&type=pdf

Kompozyty FRP mogą zawierać dodatki opóźniające efekty związane z promieniowaniem UV. Ten dodatek ochronny powinien zachować się dobrze przez pewien czas, chociaż jego skuteczność z czasem maleje. Jednak uszkodzenie powierzchni usuwa warstwę ochronną, co sprawia, że promieniowanie UV staje się problemem. Jedną z form uszkodzeń spowodowanych promieniowaniem UV jest "rozkwit włókien".

Pobrano z: https://www.wernerco.com/docs/default-source/literature/gm6070-fg-techmanual.pdf?sfvrsn=dda06ff2_2

Wysokie temperatury mogą być problemem w przypadku kompozytów. Nie chodzi nam o temperaturę powietrza, ale o temperaturę asfaltu i temperaturę w pobliżu powierzchni, gdzie mogą być umieszczone rozpórki. Wysokie temperatury mogą obniżyć wytrzymałość kompozytów. Według jednego z producentów rur FRP, temperatura 100°F obniża wytrzymałość o 15%, 125°F obniża wytrzymałość o 30%, a 150°F obniża wytrzymałość o 50%. Jaka jest temperatura nawierzchni drogi w Phoenix, gdy temperatura powietrza wynosi 120°F? Jedno ze źródeł wskazuje, że temperatura powietrza 86°F w bezpośrednim świetle słonecznym może spowodować powstanie nawierzchni o temperaturze 131°F.

Odnośnie wykorzystania kompozytów FRP pultrudowanych jako izolatora elektrycznego: Tak, kompozyty FRP są świetnymi izolatorami elektrycznymi, jeśli materiał jest czysty, suchy i nieuszkodzony. Jak wspomniano powyżej, wilgoć i zanieczyszczenia mogą znacznie zmniejszyć zdolności izolacyjne materiału.

Niezależnie od kwestii, które mogą mieć negatywny wpływ na zdolność izolacyjną, w sytuacji zagrożenia elektrycznego niewiele pomoże posiadanie izolowanej rozpórki z nieizolowaną stalową końcówką, którą strażak trzyma podczas włączania pojazdu.

Właściwości przewodnictwa elektrycznego nie powinny być problemem nie tylko z powodów podanych powyżej, ale z samego powodu, że niedorzeczne byłoby świadome stabilizowanie naładowanego pojazdu. Jeśli ratownik nie wie, że pojazd jest naładowany, to trzymając w rękach nieizolowaną głowicę rozpórki, ma kłopoty. Materiał, z którego wykonana jest rozpórka, nie ma znaczenia. Trzeba jeszcze wziąć pod uwagę wyzwanie, jakim jest przymocowanie podstawy unieruchomienia do pojazdu. Wniosek jest taki, że wytrzymałość dielektryczna rozpórki nie ma znaczenia.

Mając na uwadze powyższe, nie powinno być niespodzianką, że nie zalecamy stosowania pultrudowanych kompozytowych rozpórek FRP w codziennej akcji ratunkowej, ponieważ środowisko jest po prostu zbyt trudne dla tego materiału. Jednakże, te lekkie rozpórki mogą być rozwiązaniem dla innej specyficznej akcji ratunkowej, z którą możesz się spotkać. Przydatne może być posiadanie zestawu dostępnego w sytuacji, gdy rozpórki muszą być przenoszone na dużą odległość, aby dotrzeć do miejsca zdarzenia, jak np. w przypadku dzikiej przyrody.