ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΣΤΙΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥΣ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΣΤΙΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥΣ ΚΟΝΤΟΓΟΥΡΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣ

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Τα σύνθετα υλικά µπορούν να διακριθούν σε τρεις κατηγορίες (Τσούβαλης-1998): Ινώδη σύνθετα, που αποτελούνται από ένα υλικό, τη µήτρα (matrix), µέσα στην οποία βρίσκονται ίνες ενός άλλου υλικού κατανεµηµένες είτε άτακτα, είτε µε ορισµένο προσανατολισµό. Στην περίπτωση αυτή ο ρόλος της µήτρας είναι να σταθεροποιεί, υποστηρίζει και να προστατεύει τις ίνες και να µεταφέρει τις τάσεις µεταξύ των ινών και να τις διασκορπίζει σε µεγάλη περιοχή. Σύνθετα υλικά σωµατιδίων, που αποτελούνται από σωµατίδια ενός ή περισσοτέρων υλικών, άτακτα τοποθετηµένων σε ένα άλλο υλικό, τη µήτρα. Πολύστρωτα σύνθετα υλικά, που αποτελούνται από στρώσεις δύο τουλάχιστον διαφορετικών υλικών (ή και ενός, αλλά µε διαφορετικούς προσανατολισµούς) οι οποίες συνδέονται (κολλιούνται µεταξύ τους). Τα πολύστρωτα σύνθετα, ιδίως αυτά που αποτελούνται από επάλληλες στρώσεις ινωδών σύνθετων υλικών, είναι και τα πλέον χρησιµοποιούµενα, ιδίως στην ναυπηγική. 1α. Ρητίνες Το ρόλο της µήτρας στις ναυπηγικές κατασκευές καλούνται να παίξουν κυρίως οι θερµοσκληρυνόµενες ρητίνες (thermosetting resins) που σκληραίνουν µόνιµα κατά τη διάρκεια του πολυµερισµού και σκλήρυνσής τους (curing). Tέτοιες είναι οι φαινολικές (phenolic), οι εποξειδικές (epoxy), οι βινυλεστερικές (vinylester) και οι πολυεστερικές (polyester) ρητίνες, οι οποίες αποτελούν και τις περισσότερο χρησιµοποιούµενες. Επίσης, χρησιµοποιούνται και οι θερµοπλαστικές ρητίνες (thermoplastic resins), αλλά για εξειδικευµένα τµήµατα των σκαφών. Οι πολυεστερικές ρητίνες που είναι και οι περισσότερο χρησιµοποιούµενες ρητίνες στη ναυπηγική, λόγω της ευκολίας χρήσης τους, του λογικού τους κόστους και της καλή τους συµπεριφοράς στο θαλάσσιο περιβάλλον, διατίθενται σε δύο τύπους, τους ορθοφθαλικούς πολυεστέρες που είναι πιο φθηνοί και χρησιµοποιούνται για µικρές βάρκες κυρίως, και τους ισοφθαλικούς πολυεστέρες που είναι πιο ακριβοί και έχουν καλύτερες ιδιότητες και αντοχή στο νερό.

3 Στον Πίνακα 1.1 δίνονται µερικές από τις ιδιότητες για τις θερµοσκληρυνόµενες ρητίνες. (Smith-1990) Ρητίνη Πίνακας 1.1: Ιδιότητες θερµοσκληρυνόµενων ρητινών. p (g/cm 3 ) Ε (GPa) ν σ ut (MPa) ε t (%) σ uc (MPa) Κόστος * ($/lb) Πολυεστερική (ορθοφθαλική) Πολυεστερική (Ισοφθαλική) Βινυλεστερική Εποξική Φαινολική *τιµές 1995 (SSC ) 1β. Ενισχυτικές Ίνες Οι ενισχυτικές ίνες συνεισφέρουν το µεγαλύτερο µέρος της εφελκυστικής θλιπτικής, καµπτικής και διατµητικής δυσκαµψίας και αντοχής ενός ινώδους πολύστρωτου, από σύνθετα υλικά, αν και είναι ικανές να φέρουν µόνο εφελκυστικό φορτίο υπό µορφή νήµατος µη εµποτισµένου σε ρητίνη. Επίσης, είναι υπεύθυνες για τη µετατροπή µιας ψαθυρής ρητίνης σε ανθεκτικό υλικό. Υπάρχουν πολλών ειδών ίνες, κυριότερες από τις οποίες είναι οι ίνες άνθρακα και γραφίτη, οι ίνες aramid οι οποίες ανήκουν στις πολυµερείς ίνες και περιλαµβάνουν τον τύπο ινών Kevlar 49 και Kevlar 29 και τέλος οι ίνες γυαλιού τύπου S και Ε. Όλες οι προαναφερθείσες ίνες µπορούν να διατεθούν σε ποικίλες µορφές, όπως για παράδειγµα σε µεµονωµένα νήµατα ή σε µορφή υφάσµατος χωρίς πλέξη ή µε διάφορες πλέξεις. Επίσης, τα υφάσµατα διατίθενται και σε διάφορες τιµές επιφανειακού βάρους. Το είδος των ενισχύσεων που προτιµάται στην κατασκευή σκαφών είναι οι ίνες γυαλιού τύπου Ε. Αυτές διατίθενται σε διάφορες µορφές, µε πιο συχνά χρησιµοποιούµενες τη µορφή υαλοπιλήµατος (Chopped Strand Mat, CSM) κατασκευασµένο από νηµάτια γυαλιού κοµµένα σε µήκος 6 έως 50 mm τα οποία συνδέονται µε τη βοήθεια ειδικού συνδετικού (binder) σχηµατίζοντας ένα χαλαρό ύφασµα µε τυχαίο προσανατολισµό ινών (Φωτογραφία 1), τη µορφή υαλοϋφάσµατος (Woven Roving, WR) κατασκευασµένο από µη στριµµένα νήµατα πλεγµένα κάθετα

4 µεταξύ τους δηµιουργώντας ένα τραχύ και χοντροκοµµένο ύφασµα. (Φωτογραφία 2) και τη µορφή µονοαξονικών υφασµάτων (Unidirectional Roving or Clothes, UD) κατασκευασµένα από παράλληλες ίνες που ράβονται ή συγκρατούνται παράλληλα µεταξύ τους µε συνδετικό υλικό, προσανατολισµένες προς µία διεύθυνση. Στον Πίνακα 1.2 παρουσιάζονται µερικές τυπικές ιδιότητες για ορισµένους τύπους ενισχυτικών ινών. (Smith-1990) Πίνακας 1.2: Ιδιότητες µερικών ενισχυτικών ινών Είδος Ίνας p (g/cm 3 ) E (GPa) ν σ ut (MPa) ε t (%) α ( 10-6 / C) Κόστος* ($/lb) Γυαλί-Ε Γυαλί-S2, -R Άνθρακας Υ.Α. ** (Thornell T-40) Άνθρακας Υ.Α. ** (Thornell T-700) Άνθρακας Υ.Α. ** (Fortafil F-5) Άνθρακας Υ.M. *** (P-75S) Άνθρακας Υ.M. *** (P-120) Aramid (Kevlar 49) * Τιµές 1995 (SSC ) ** Υψηλής Αντοχής *** Υψηλού Μέτρου Ελαστικότητας Φωτογραφία 1. Ίνες γυαλιού σε µορφή υαλοπιλήµατος (Chopped Stand Mat CSM).

5 Φωτογραφία 2. Ίνες γυαλιού σε µορφή υαλοϋφάσµατος (Woven Roving WR). 2. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ 2α. Μηχανική Συµπεριφορά Τα σύνθετα υλικά εµφανίζουν κυρίως ανισοτροπική συµπεριφορά, δηλαδή εµφανίζουν ιδιότητες που σε κάθε σηµείο τους είναι διαφορετικές προς όλες τις διευθύνσεις. Τις περισσότερες φορές εµφανίζουν µόνο ορθοτροπικότητα, δηλαδή οι ιδιότητές τους σε κάθε σηµείο τους είναι διαφορετικές σε τρεις κάθετες µεταξύ τους διευθύνσεις και, επιπρόσθετα, έχουν τρία κάθετα µεταξύ τους επίπεδα συµµετρίας. Μόνη εξαίρεση αποτελούν τα σύνθετα µε ενίσχυση από CSM τα οποία εµφανίζουν ισοτροπική συµπεριφορά, λόγω του τυχαίου τρόπου µε τον οποίο είναι τοποθετηµένες οι ίνες εκ κατασκευής. Γενικά η µηχανική συµπεριφορά των σύνθετων είναι αρκετά διαφορετική από αυτή των συµβατικών ισοτροπικών υλικών (π.χ. χάλυβα) Επίσης, και ο τρόπος αστοχίας τους είναι διαφορετικός, αφού στα πολύστρωτα ελάσµατα αστοχεί κάθε φορά και από µία τους στρώση, προκαλώντας στα ενδιάµεσα στάδια αλλαγές στην αντοχή και στη δυσκαµψία, οδηγώντας τελικά σε καταστροφική αστοχία. Η συµπεριφορά τους είναι γενικά ελαστική (στην πλειοψηφία

6 των περιπτώσεων) µέχρι τη θραύση, όπως φαίνεται και στο Σχήµα 2.1 (Eckold-1994), όπου η καµπύλη τάσεων (stress) επιµηκύνσεων (strain), σ-ε, που απεικονίζεται µπορεί να θεωρηθεί γραµµική χωρίς σηµαντικό σφάλµα. Λεπτοµερέστερη ανάλυση απαιτεί τη θεώρηση κάποιας µορφής ελαστικότητας ή/και ιξωδοελαστικότητας. τάση (ΜPa) επιµήκυνση (%) Σχήµα 2.1 Τυπική καµπύλη τάσεων-παραµορφώσεων ενός µονοαξονικού σύνθετου υλικού. Άλλα χαρακτηριστικά γνωρίσµατα των σύνθετων υλικών είναι η µικρότερη δυσκαµψία τους σε σχέση µε τα µεταλλικά υλικά που χρησιµοποιούνται στην ναυπηγική και το γεγονός ότι οι τιµές αντοχής και δυσκαµψίας που παρουσιάζουν είναι διαφορετικές σε συνθήκες εφελκυσµού, θλίψης ή κάµψης. 2β. Κατασκευαστική ιαµόρφωση Το βασικότερο χαρακτηριστικό στοιχείο µιας κατασκευής από σύνθετα υλικά είναι η στρώση (layer, ply, lamina). Η στρώση αποτελεί µια επίπεδη (ορισµένες φορές και καµπύλη) διαµόρφωση ενισχυτικών ινών σε µια µήτρα, οι οποίες µπορούν να έχουν οποιαδήποτε µορφή από αυτές που προαναφέρθηκαν (π.χ. CSM, WR, UD, κ.τ.λ.). Κάθε στρώση χαρακτηρίζεται από τρεις κύριους άξονες τους 1, 2 και 3. Όπως φαίνεται και στο Σχήµα 2.2 (Jones-1975) για δύο στρώσεις µε ενίσχυση από UD και WR αντίστοιχα, οι άξονες 1 και 2, που ονοµάζονται warp και fill αντίστοιχα, βρίσκονται στο επίπεδο της στρώσης και είναι κάθετοι µεταξύ τους. Ο άξονας 1 (warp) αποτελεί τον κύριο άξονα, ο οποίος στην περίπτωση του UD είναι παράλληλος στην διεύθυνση των ινών, ενώ στην περίπτωση του WR αντιστοιχεί στη διεύθυνση που είναι παράλληλη προς την διεύθυνση του µήκους του ρολού της

7 ενίσχυσης, όπως αυτό διατίθεται στο εµπόριο. O τρίτος άξονας 3, βρίσκεται κάθετα στους υπόλοιπους δύο (warp και fill) και κάθετα στο επίπεδο της στρώσης. Σχήµα 2.2 Απεικόνιση κυρίων αξόνων σε στρώσεις µε (α) UD και (β) WR ενίσχυση. Στην περίπτωση της WR ενίσχυσης, παρατηρούνται ελαφρώς αυξηµένες µηχανικές ιδιότητες παράλληλα µε τον άξονα 1 (warp) σε σχέση µε την κάθετη σε αυτόν διεύθυνση 2 (fill) (Σχήµα 2.3) (Scott-1996). Σε ισοσταθµισµένα υαλοϋφάσµατα παρατηρείται µείωση των ιδιοτήτων στην διεύθυνση fill περίπου 20%, ενώ η αντοχή σε γωνία 45 από τις κύριες διευθύνσεις είναι κατά πολύ µειωµένη λόγω της ορθοτροπικότητας του υλικού. Στην περίπτωση των ενισχύσεων από υαλοπίληµα, οι άξονες 1 και 2 µπορούν να έχουν οποιαδήποτε διεύθυνση, αφού οι στρώσεις αυτές είναι πρακτικά ισοτροπικές. Σχήµα 2.3 Μεταβολή της αντοχής συναρτήσει της γωνίας προσανατολισµού των ινών.

8 Μια ακολουθία στρώσεων τοποθετηµένων η µία πάνω στην άλλη δηµιουργεί το πολύστρωτο. Η κάθε στρώση µπορεί να έχει διάφορους προσανατολισµούς των κύριων διευθύνσεων υλικού σε σχέση µε τα γεωµετρικά άκρα του πολύστρωτου και δεν είναι απαραίτητο να είναι προσανατολισµένες συµµετρικά ως προς το µέσο επίπεδο αυτού, ενώ κολλιούνται µεταξύ τους µε το ίδιο υλικό της µήτρας. Τα πολύστρωτα µπορούν να κατασκευαστούν από διαφορετικές µεταξύ τους στρώσεις, συνήθως όµως η διαφορετικότητα συνίσταται σε διαφορετικά είδη ενισχύσεων, παρά σε διαφορετικά υλικά (διαφορετικές ίνες ή/και ρητίνες). Ο κύριος σκοπός της επίστρωσης επάλληλων στρώσεων είναι η ρύθµιση των αντοχών και των δυσκαµψιών στις διάφορες διευθύνσεις έτσι, ώστε να συµπέσουν µε τις διευθύνσεις των φορτίων ενός συγκεκριµένου κατασκευαστικού στοιχείου. Τέλος υπάρχουν και οι κατασκευές sandwich, σκοπός των οποίων είναι η αύξηση της ακαµψίας αυξάνοντας το πάχος της πλάκας, µε µικρή αύξηση του βάρους, το οποίο επιτυγχάνεται χρησιµοποιώντας δύο λεπτά περιβλήµατα (skins, faces) από σύνθετα πολύστρωτα ενισχυµένα µε ίνες, τα οποία κολλιούνται σε ένα πολύ παχύτερο αλλά ελαφρύ πυρήνα (π.χ. αφρός ή ξύλο balsa). 2γ. Πλεονεκτήµατα Μειονεκτήµατα Το µεγαλύτερο πλεονέκτηµα των κατασκευών από σύνθετα υλικά είναι το µικρό τους βάρος, πιστοποιούµενο από τις υψηλές ειδικές ιδιότητες (λόγος τιµής ιδιότητας προς ειδικό βάρος). Η δυνατότητα τοποθέτησης των ενισχυτικών ινών ακριβώς στα σηµεία που χρειάζονται (π.χ. στις διευθύνσεις των επιβαλλόµενων φορτίων.), χρησιµοποιώντας µε αυτόν τον τρόπο το λιγότερο αναγκαίο υλικό περιορίζει το βάρος της κατασκευής. Επίσης, σηµαντική είναι και η αντοχή των υλικών αυτών στη διάβρωση, ιδίως στο θαλασσινό περιβάλλον, αφού τα ινώδη σύνθετα υλικά δε διαβρώνονται, δε σαπίζουν και γενικά δεν αλλοιώνονται µε κανένα τρόπο. Μάλιστα, εµφανίζουν εξαιρετική συµπεριφορά έναντι χηµικών ενώσεων (όπως οξέα, αλκάλια, ενυδατωµένα άλατα, οξειδωτικά µέσα και οργανικές ενώσεις). Ακόµα, παρουσιάζουν µηδενικό συντελεστή θερµικής διαστολής και πολύ χαµηλή θερµική αγωγιµότητα, εξαιρετική αντοχή σε κόπωση (ιδίως για ενίσχυση από ίνες άνθρακα), είναι µονωτές του ηλεκτρισµού, δεν απαιτούνται ραφές και συγκολλήσεις στις κατασκευές από σύνθετα µειώνοντας εποµένως το κόστος, έχουν

9 πολύ καλά χαρακτηριστικά απόσβεσης περιορίζοντας τη µετάδοση ήχων και κραδασµών, σχετικά εύκολη επισκευασιµότητα, µικρή συντήρηση και σχετικά φθηνότερο µηχανολογικό εξοπλισµό για την παραγωγή κατασκευών σε σχέση µε αυτόν που απαιτείται για µεταλλικές κατασκευές. Τέλος, η µικρή δυσκαµψία που παρουσιάζουν (µικρό µέτρο ελαστικότητας) µπορεί να θεωρηθεί άλλοτε ως πλεονέκτηµα, αν επιθυµούµε από το υλικό να απορροφά µεγάλα ποσά ενέργειας χωρίς να αστοχεί, και άλλοτε ως µειονέκτηµα, αν ζητείται σε κάποια σηµεία της κατασκευής µεγάλη δυσκαµψία. Από τα πιο σηµαντικά µειονεκτήµατα είναι η έλλειψη ολκιµότητας, λόγω της µηχανικής συµπεριφοράς τους στην οποία απουσιάζει πλαστική περιοχή. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα να µην υπάρχουν προειδοποιήσεις όταν η κατασκευή κοντεύει να αστοχήσει. Επίσης, κατά την επιθεώρηση µιας κατασκευής από σύνθετα υλικά, πρέπει να επιθεωρείται ολόκληρη η επιφάνειά τους, λόγω των µη σταθερών συνθηκών κατασκευής, µε αποτέλεσµα να απαιτείται µεγάλης έκτασης εργασία. Ακόµα, αρκετά σύνηθες είναι το φαινόµενο του ερπυσµού (ιδίως στα σύνθετα µε ενίσχυση ινών γυαλιού) υπό συνθήκες υψηλής και συνεχούς φόρτισης, η αντοχή σε τριβή είναι γενικά µικρή, η σύνδεση και εγκατάσταση εξαρτηµάτων απαιτεί προσεκτική σχεδίαση των κατασκευαστικών λεπτοµερειών που αυξάνει το κόστος και τις πιθανότητες τοπικών αστοχιών, η ευπάθεια σε φωτιά των σύνθετων υλικών είναι πολύ αυξηµένη και οι µέθοδοι παραγωγής είναι πολύπλοκες (ιδιαίτερα στα σκάφη υψηλών απαιτήσεων), απαιτώντας ελεγχόµενες συνθήκες περιβάλλοντος και έµπειρο και εξειδικευµένο προσωπικό. ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΘΑΛΑΣΣΙΝΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Παρόλο τις παραπάνω ελκυστικές ιδιότητες, αυτά τα υλικά µπορούν να υποστούν υποβάθµιση των µηχανικών τους ιδιοτήτων λόγω: βιολογικής επίθεσης γήρανση λόγω απορρόφησης νερού και µηχανική καταστροφή λόγω στατικής φόρτισης κάτω από υδροστατική πίεση συνδυαζόµενο πολλές φορές από λυγισµό, δυναµική ή κρουστική φόρτιση. Με το πέρασµα του χρόνου οι φυσικοχηµικές και µηχανικές ιδιότητες µπορούν να επηρεαστούν από επίθεση στην ρητίνη, υποβάθµιση στην κοινή επιφάνεια µεταξύ µήτρας και ινών. Έκθεση στο θαλάσσιο περιβάλλον για µεγάλα χρονικά διαστήµατα µπορεί να είναι πολύ δυσµενή, αλλά πολύ λίγες είναι µέχρι τώρα οι µελέτες πού έχουν γίνει

10 πάνω στο συγκεκριµένο επιστηµονικό πεδίο. ιαφορετικές συµπεριφορές µπορούµε να περιµένουµε ανάλογα την φύση της ρητίνης, των ινών και τις ιδιότητες του περιβάλλοντος έκθεσης. βιολογική επίθεση: Σύµφωνα µε µελέτη που έκανε η Γαλλική εταιρεία IFREMER στα πειραµατικά αποτελέσµατα δεν παρουσιάστηκαν φαινόµενα βιολογικής επίθεσης σε όλα τα υπό εξέταση υλικά, εκτός από ένα υλικό polyester-glass-mat laminate, το οποίο παρουσίασε τα παραπάνω φαινόµενα µετά από έκθεση χρονικής διάρκειας 3 ετών και σε βάθος 1000 ποδών. γήρανση λόγω απορρόφησης νερού Τα σύνθετα υλικά είναι συνηθισµένο να παρουσιάζουν το παραπάνω φαινόµενο. Η απορρόφηση του νερού περιγράφεται από τους νόµους της διάχυσης, οι οποίοι ονοµάζονται νόµοι του FICK, προς τιµή του οµώνυµου επιστήµονα, ο οποίος και τις εισήγαγε στην επιστηµονική κοινότητα. Οι νόµοι του FICK συσχετίζουν τον χρόνο έκθεσης στο νερό t µε το ποσό του απορροφηµένου νερού Mt διαιρούµενου µε το ποσό Ms, το οποίο είναι το πόσο του νερού που είναι εναποθετηµένο στην επιφάνεια του υλικού (στρώµα νερού), σύµφωνα µε την παρακάτω φόρµουλα: Για υλικό δύο στρώσεων µε : - πάχος = h - συντελεστή διάχυσης = D t 8 % = 1 Ms Π^2 Μ 00 (2 1 D(2n + 1)^2* Π^2* exp 1)^2 n= 0 n + h^2 t

11 graphic 1,2 1 (Mt/Ms)% 0,8 0,6 0,4 graphic 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 SQRT (D*t)/h Το παραπάνω γράφηµα είναι αποτέλεσµα της έρευνας της προαναφερθείσας Γαλλικής εταιρίας INFREMER Κάθε ρητίνη µπορεί να χαρακτηρισθεί από δύο παραµέτρους Ms και D. Η διάχυση είναι ένα φαινόµενο που ενεργοποιείται µέσω της θερµοκρασίας. Ο νόµος της διάχυσης µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε λείες ρητίνες και στρώσεις. Πρέπει όµως επίσης να ληφθεί υπόψη και η επιφάνεια µεταξύ της ρητίνης και των ινών. Τα κενά περιεχόµενα µπορούν επίσης να επηρεάσουν την τιµή του Ms. Η υδροστατική πίεση µειώνει τον ελεύθερο όγκο και έτσι µειώνεται και η τιµή του Μs. Πειραµατικά αποτελέσµατα έχουν δείξει ότι: για σύνθετα ενισχυµένα µε ίνες: Οι νόµοι του FICK κατά κανόνα ακολουθούνται. Οι τιµές του Ms και D δεν επηρεάζονται άµεσα από την πίεση για συντακτικούς αφρούς οι Ms και D δείχνουν να επηρεάζονται ελαφρά από την πίεση και το επίπεδο γήρανσης.

12 Επιδράσεις της απορρόφησης νερού στις µηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών Σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα της παραπάνω εταιρίας η απορρόφηση νερού µπορεί να προκαλέσει πλαστικοποίηση της ρητίνης, που είναι φαινόµενο αναστρέψιµο και υδρόλυση της ρητίνης ( για θερµοσκληρυνόµενα υλικά), που είναι φαινόµενο µη αναστρέψιµο. Με τον καιρό, όλες οι µηχανικές ιδιότητες µειώνονται, συµπεριλαµβανόµενο το ελαστικό µοντέλο και το όριο αντοχής. Οι µηχανικές ιδιότητες όλου του υλικού δεν µειώνονται µε τον ρυθµό τον αντίστοιχο της ρητίνης, λόγω αντοχής των ινών σε σχέση µε την αντοχή της ρητίνης. Επειδή η ρητίνη είναι βισκοελαστικό (visco-elastic) υλικό η συµπεριφορά των σύνθετων υλικών σε ερπυσµό έχει επίσης χαρακτηρισθεί ως συνάρτηση: του επίπεδου της υδροστατικής πίεσης της µηχανικής φόρτισης (διαφορετική της πίεσης) επίδραση της γήρανσης και διάρκεια της έκθεσης. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΓΗΡΑΝΣΗΣ ΤΩΝ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Τα παρακάτω συµπεράσµατα έχουν βγει από την µελέτη της εταιρίας IFREMER. Χρησιµοποιήθηκε µια µεγάλη DATA υλικών σε διαφορετικές υδροστατικές πιέσεις. Τα συµπεράσµατα είναι πολύ σηµαντικά, αφού όµοια τους δεν βρίσκεις εύκολα στην βιβλιογραφία. συγκεκριµένα υπάρχουν σοβαρά προβλήµατα στην χρήση αυξανόµενων θερµοκρασιών για την επιτάχυνση της γήρανσης των πολυεστερικών σύνθετων υλικών. Σε αντιδιαστολή µια τέτοια προσέγγιση στην συγκεκριµένη εργασία κρίθηκε απαραίτητη. υπήρξε µια µικρή επιρροή των 10 Μρα υδροστατικής πίεσης στο νερό πάνω στα 5 διαφορετικά σύνθετα υλικά που εξετάσθηκαν. Η αύξηση του βάρους των δοκιµίων, µετά από δύο χρόνια έκθεσης, κάτω από πίεση υπήρξε µεγαλύτερη κατά 20%, από την αύξηση βάρους των δοκιµίων που εκτέθηκαν σε συνθήκη ατµοσφαιρικής πίεσης. για τα υλικά που εξετάσθηκαν δεν υπήρξε συσχέτιση ανάµεσα στην αύξηση του βάρους, στην µετάδοση θερµοκρασίας στο γυαλί και στις απώλειες των µηχανικών αντοχών. οι δοκιµές κάµψης που µετράνε επιµηκύνσεις, δεν έδειξαν κάποιο φαινόµενο ισχυρής πίεσης. Σε δοκιµές διάτµησης οι οποίες είναι πιο ευαίσθητες για την συµπεριφορά της µήτρας και την διεπιφάνειας µήτρας-ινών, έδειξαν ότι η πίεση είναι σηµαντική. προκαταρκτικές µελέτες που έγιναν για να εξετασθεί η επίδραση της πίεσης στο όριο αντοχής του πολύστρωτου, στην πίεση των 10 Μρα, δεν έδειξε συσχέτιση. Παρόλο το συγκεκριµένο συµπέρασµα δεν µπορούµε να γενικοποιήσουµε το παραπάνω συµπέρασµα και για πιέσεις µεγαλύτερες της συγκεκριµένης και για να έχουµε καλά συµπεράσµατα θα πρέπει να εξετασθούν και οι συνθήκες µεγαλύτερης τιµής πίεσης.

13 Βιβλιογραφια : 1. ΙΑΒΡΩΣΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΥΛΙΚΩΝ,Π ΒΑΣΙΛΕΙΟΥ(2003 E.M.Π) 2.MATERIAL BEHAVIOUR IN DEEP SEA ENVIRONMENT, IFREMER(1993) 3.MARINE ENVIRONMENT EFFECTS ON FATIGUE CRACK PROPAGATION IN GRP LAMINATES FOR HULL CONSTRUCTION,Robert P. Demchik, John F. Mandell, Frederick J. McGarry (M.I.T 1973) 4. ΝΑΥΠΗΓΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (ΠΑΠΑΖΟΓΛΟΥ Β. Ε.Μ.Π 1995)