بازار جهانی لوازم ورزشی و تفریحی فرصت بزرگی برای عرضه مواد كامپوزیتی پیشرفته است. مواد كامپوزیتی در این بازارها خیلی بیگانه نیستند و در بازۀ گسترده ای از تجهیزات ورزشی و تفریحی وجود دارند. چرا؟ چون صرفنظر از نوع الیافی كه در این كامپوزیت ها به كار می رود، واژه های كامپوزیت و گرافیت مترادف با افزایش كارایی هستند. ورزشكاران و علاقمندان به ورزش در تمام دنیا می دانند كه این واژه ها تداعی كننده بهترین در وسایل ورزشی هستند. ویژگیهای مواد كامپوزیتی امروزی، پیشرفت روش های تولید و طراحی آنها باعث ایجاد دگرگونی در وسایل ورزشی شده و به طور پیوسته سطح توقع مصرف كنندگان را در ایجاد لوازم ورزشی نوین و كارآمد بالا می برد. مردم دنیای امروز درك كرده اند كه ورزش یك عامل اساسی در سلامتی بشر است. بنابراین حدود صدها میلیون نفر در سراسر دنیا به طور مرتب ورزش می كنند. بنا به گزارش انجمن ملی وسایل ورزشی، تنها در ایالات متحده حدود 5/26 میلیون نفر به طور مرتب در باشگاه ها ورزش می كنند. افزون برآن، 43 میلیون نفر در خانه هایشان با این لوازم ورزش كرده و 1/26 میلیون نفر پیاده روی می كنند. 5/24 میلیون نفر به طور منظم می دوند و 3/24 میلیون نفر تمرینات بدنی اروبیك انجام می دهند. پس میلیون ها نفر در پیكارهای ورزشی شركت می كنند.
پیشرفت های مواد كامپوزیتی و فناوری تولید، مایۀ ایجاد تغییراتی در ساخت چوب گلف و راكت تنیس در دو دهه اخیر شده است. حتی این مسأله در زمان های طولانی تر چوب ماهیگیری را هم شامل شده است.
امروزه پلاستیك های تقویت شده با كربن و دیگر مواد كامپوزیتی پیشرفته، سهم عمده و در بعضی موارد غالب بازار این تولیدات را به خود اختصاص داده اند. تجهیزات دیگر ورزش ها نیز برای افزایش راحتی و بهبود كارایی در حال كامپوزیتی شدن هستند. ورزش هایی همانند هاكی، قایق رانی تك نفره، موج سواری و بیس بال نیز از گسترش سیستم های مواد باكیفیت، تجهیزات تولید و افزایش شمار طراحان، مهندسان و تولیدكنندگان مواد كامپوزیتی بهره مند شده اند. افزایش تولیدكنندگان منجر به ایجاد كاربردهای نوین و پیچیده ای برای مواد كامپوزیتی شده است.
برتری های CFRP
ورزشكاران ورزش هایی همانند گلف، ماهیگیری و اسكی بر توانایی تجهیزات ورزشی سفارشی ساز، برای برآورده ساختن یك نیاز ویژه یا افزایش كارایی اطمینان دارند. به عنوان مثال قابلیت تغییر سفتی و خمش در طول چوب هاكی یكی از برتری های به كارگیری كامپوزیت های پیشرفته است. قابلیت تركیب رفتار ناهمسانگرد الیاف كربن با زمینه های گوناگون به طراحان و مهندسان تولید اجازه می دهد كه وسایل ورزشی زیبا و نوینی با كارایی های بالا تولید كنند. پیش از این، وسایل ورزشی كامپوزیتی بیشتر دارای الیاف شیشه بودند و به روش لایه چینی تر تولید می شدند. وسایل ورزشی كامپوزیتی به تندی محبوبیت یافتند و به مقدار زیادی در قایق های موتوری، چوب گلف، چوب ماهیگیری و اسكی به كار رفتند. با ورود الیاف كربن و آرامید به بازار، تولیدكنندگان متوجه شدند كه میتوان به كارایی های بالاتر نیز دست یافت.
امروزه بسیاری از تولیدكنندگان وسایل ورزشی برای كاهش هزینه های كارگری، تولید قطعاتی یكپارچه و با كیفیت بالا و افزایش نرخ تولید، به سوی استفاده از الیاف پیش آغشته رفته اند. روش قالبگیری با انتقال رزین(RTM)، به علت تكرارپذیریش و قابلیت تولید لوازم ورزشی با كیفیت بالا با هزینه های كارگری كم، به سرعت روش تولیدی منتخب در بین سازنده ها شد. سیستم های رزین كم ویسكوزیته اصلاح شده و پیشرفت تجهیزات ساخت، تولیدكنندگان وسایل ورزشی را قادر ساخت كه قطعات بزرگ و كوچك بدون تخلخل را بدون نیاز به اتوكلاوهای گران بها تولید كنند.
هاكی
محبوبیت ورزش هاكی در بین مردم در 10 تا 15 سال گذشته رشد سریعی داشته است. بنا به گزارش انجمن ملی لوازم ورزشی، شمار افرادی كه هاكی بازی می كنند در سال 2001 در مقایسه با سال پیش حدود 1/13 درصد افزایش یافته است. این افزایش موجب شد كه بسیاری از شركت های تولیدكننده محصولات ورزشی دیگر، به هاكی روی آورند و از این راه تجارت خود را گسترش دهند. بازار جهانی لوازم و تجهیزات ورزش هاكی حدود 500 تا 600 میلیون دلار در سال تخمین زده می شود. 80 درصد از این فروش مربوط به چوگان هاكی است و آمریكای شمالی 50 درصد از بازار جهانی را در بر گرفته است. چنین برآورد می شود كه سالانه 20 میلیون چوگان هاكی در تمام دنیا به فروش رود كه 20 تا 30 درصد آنها كامپوزیتی هستند. ایستون اسپرتز، هیلریچ و برادزبی، كریستین برادز و بندینگ برانچزاز پیشگامان تولید چوگان كامپوزیتی هاكی در پایان دهه 1980 بودند. چوگان های كامپوزیتی نخستین، یك میله كامپوزیتی تقویت شده با الیاف كربن بودند كه به سرعت در میان مشتریان محبوبیت یافتند. از آن زمان، تولیدكنندگان لوازم ورزشی كامپوزیتی ازجمله آلدیلا، ترو تمپر اسپرتز و اكسل ای وارد رقابت جهانی تولید چوگان هاكی شدند. این شركت ها با به كارگیری گسترده ای از محصولات، از چوگان چوبی تقویت شده با الیاف گرفته تا چوگان تمام كامپوزیتی را گسترش دادند.
مصرف كنندگان، ب سته به هزینه و كارایی مورد نیاز، میتوانند چوگان های چوب/ كامپوزیت برجسته را با بهایی بین 25 تا 30 دلار خریداری كنند. درحالیكه بهای مدل تمام كامپوزیتی صدها دلار است. منحنی رشد این كاربرد، تقریباً موازی منحنی رشد چوب های گلف گرافیت- كربن در آغاز دهه 1990 است و به نظر می رسد كه این رشد در سالهای آینده نیز به طور یكنواخت ادامه یابد.
قایق رانی
ساخت پاروهای قایق های كایاك و كانو كاربرد مفید دیگر كامپوزیت های پیشرفته است. شركت های زوزو پادل، فلگ استف، زاورال و مونت اوپتن بر بازار تمام محصولات مورد استفاده در این ورزش تسلط پیدا كرده اند و این محصولات را با كمترین بها به بازار عرضه كرده اند. برای تولید دستۀ پاروهای كامپوزیتی، اغلب روش پیچش الیاف به كار می رود. بیشتر طرح های ارگونومیك كه دارای منحنی ها و خم های پیچیده هستند، با به كارگیری روش های قالبگیری الاستومری و تزریق رزین تولید می شوند. برای تولید تیغه پارو، اغلب پارچه های پیش آغشته (اپوكسی تقویت شده با كربن، شیشه و آرامید) و بافته های هیبرید به كار می روند.
شركن آنیس ورث پاروی كانو و كایاك را به سبكی كاملاً متفاوت می سازد. این شركت تیغۀ پاروهای گوناگون را با روشی به نام فنآوری قالبگیری الاستومری (فایبرتك) تولید می كند كه اصلاح شدۀ فرآیند قالبگیری تزریقی واكنشی (RIM) است. در این فرآیند پلی یورتان (PU) الاستومر با فشاری حدود 300 مگا پاسكال كامپوزیت به درون قالب تزریق شده، قالب را پر كرده و كامپوزیت چقرمۀ PU با الیاف سیلیكابور، در مدت 5/3 ثانیه تولید می شود. این فرآیند قالبگیری، تیغه پارو را به دسته كامپوزیتی هیبرید شیشه/ كربن از پیش ساخته شده نیز وصل می كند. آنیس ورث بر این باور است كه تیغه هایش در شرایط موردنیاز چقرمگی موردنظر را دارند، در ضمن سبك هستند و همانند چوب شناور می مانند.
چوب بیس بال و سافت بال
بیس بال از حدود قرن نوزدهم به عنوان ورزش مطرح شده است. با گذشت زمان، بسیاری از جنبه های این ورزش ازجمله چوگان تغییر كرده و تغییرات دیگری در این ورزش ایجاد شده است. هم اكنون این ورزش توسط 40 میلیون نفر، در تمام گروه های سنی و در سراسر دنیا انجام می شود. برای زدن ضربه ای شدید به توپ، طراحان مواد به كار رونده در ساخت چوگان طراحی آن را تغییر دادند. در هر حال تا سال 1978 كه نخستین چوگان گرافیتی توسط شركت ایستون تولید شد، این تغییرات عملی نشد. در المپیك سال 2000 سیدنی چوگان های گوناگونی عرضه شدند كه با كامپوزیت تقویت شده بودند. چوگان های كامپوزیتی بسیار خوب ظاهر شدند. نبود محدودیت در به كارگیری این چوگان ها در باشگاه های ورزشی، به همراه افزایش طول عمر و برگشت انرژی آنها، سبب افزایش اعتماد به تقویت كننده های كربنی به طور آهسته و به مقدار قابل قبولی شد.
روش تولید این چوگان ها در تولیدكننده های گوناگون به مقدار قابل ملاحظه ای متغیر است. به عنوان مثال لوییس ویل اسلاگر، چوگان های سافت بال تمام كامپوزیتی خود را از فرآیند RTM و با استفاده از الیاف كربن، شیشه نوع S و آرامید، با یك رزین اپوكسی تولید می كند. روش های پیچش الیاف، روكش كردن نواری و لایه چینی دستی نیز معمولاً برای تقویت چوگان های آلومینیومی و چوبی به كار می روند.
دكل قایق های بادبانی
سازندگان دكل و دیرك افقی بادبان نیز از برتری های مواد كامپوزیتی پیشرفته ازجمله مقاومت به خوردگی، وزن كم و استحكام خوب آنها بهره می برند. شركت هایی همانند سندی، مك لین، اكسل ای و گلاس فرم، دكل را با الیاف شیشه، كربن، آرامید و تركیبات الیاف هیبریدی تولید می كنند. به كارگیری روش های روكش كردن نواری، پیچش الیاف و دیگر روش های مشابه، وسعت عمل زیادی از نظر هزینه و كارایی به تولیدكنندگان هنگام طراحی می دهد. هم اكنون بیشتر دكل ها توسط الیاف شیشه به عنوان تقویت كننده اصلی تولید می شوند. البته در طرح های بسیار سبك و قوی، الیاف كربن و گرافیت به مقدار زیادی به كار می روند.
منبع: نشریه كامپوزیت
پیشرفت های مواد كامپوزیتی و فناوری تولید، مایۀ ایجاد تغییراتی در ساخت چوب گلف و راكت تنیس در دو دهه اخیر شده است. حتی این مسأله در زمان های طولانی تر چوب ماهیگیری را هم شامل شده است.
امروزه پلاستیك های تقویت شده با كربن و دیگر مواد كامپوزیتی پیشرفته، سهم عمده و در بعضی موارد غالب بازار این تولیدات را به خود اختصاص داده اند. تجهیزات دیگر ورزش ها نیز برای افزایش راحتی و بهبود كارایی در حال كامپوزیتی شدن هستند. ورزش هایی همانند هاكی، قایق رانی تك نفره، موج سواری و بیس بال نیز از گسترش سیستم های مواد باكیفیت، تجهیزات تولید و افزایش شمار طراحان، مهندسان و تولیدكنندگان مواد كامپوزیتی بهره مند شده اند. افزایش تولیدكنندگان منجر به ایجاد كاربردهای نوین و پیچیده ای برای مواد كامپوزیتی شده است.
برتری های CFRP
ورزشكاران ورزش هایی همانند گلف، ماهیگیری و اسكی بر توانایی تجهیزات ورزشی سفارشی ساز، برای برآورده ساختن یك نیاز ویژه یا افزایش كارایی اطمینان دارند. به عنوان مثال قابلیت تغییر سفتی و خمش در طول چوب هاكی یكی از برتری های به كارگیری كامپوزیت های پیشرفته است. قابلیت تركیب رفتار ناهمسانگرد الیاف كربن با زمینه های گوناگون به طراحان و مهندسان تولید اجازه می دهد كه وسایل ورزشی زیبا و نوینی با كارایی های بالا تولید كنند. پیش از این، وسایل ورزشی كامپوزیتی بیشتر دارای الیاف شیشه بودند و به روش لایه چینی تر تولید می شدند. وسایل ورزشی كامپوزیتی به تندی محبوبیت یافتند و به مقدار زیادی در قایق های موتوری، چوب گلف، چوب ماهیگیری و اسكی به كار رفتند. با ورود الیاف كربن و آرامید به بازار، تولیدكنندگان متوجه شدند كه میتوان به كارایی های بالاتر نیز دست یافت.
امروزه بسیاری از تولیدكنندگان وسایل ورزشی برای كاهش هزینه های كارگری، تولید قطعاتی یكپارچه و با كیفیت بالا و افزایش نرخ تولید، به سوی استفاده از الیاف پیش آغشته رفته اند. روش قالبگیری با انتقال رزین(RTM)، به علت تكرارپذیریش و قابلیت تولید لوازم ورزشی با كیفیت بالا با هزینه های كارگری كم، به سرعت روش تولیدی منتخب در بین سازنده ها شد. سیستم های رزین كم ویسكوزیته اصلاح شده و پیشرفت تجهیزات ساخت، تولیدكنندگان وسایل ورزشی را قادر ساخت كه قطعات بزرگ و كوچك بدون تخلخل را بدون نیاز به اتوكلاوهای گران بها تولید كنند.
هاكی
محبوبیت ورزش هاكی در بین مردم در 10 تا 15 سال گذشته رشد سریعی داشته است. بنا به گزارش انجمن ملی لوازم ورزشی، شمار افرادی كه هاكی بازی می كنند در سال 2001 در مقایسه با سال پیش حدود 1/13 درصد افزایش یافته است. این افزایش موجب شد كه بسیاری از شركت های تولیدكننده محصولات ورزشی دیگر، به هاكی روی آورند و از این راه تجارت خود را گسترش دهند. بازار جهانی لوازم و تجهیزات ورزش هاكی حدود 500 تا 600 میلیون دلار در سال تخمین زده می شود. 80 درصد از این فروش مربوط به چوگان هاكی است و آمریكای شمالی 50 درصد از بازار جهانی را در بر گرفته است. چنین برآورد می شود كه سالانه 20 میلیون چوگان هاكی در تمام دنیا به فروش رود كه 20 تا 30 درصد آنها كامپوزیتی هستند. ایستون اسپرتز، هیلریچ و برادزبی، كریستین برادز و بندینگ برانچزاز پیشگامان تولید چوگان كامپوزیتی هاكی در پایان دهه 1980 بودند. چوگان های كامپوزیتی نخستین، یك میله كامپوزیتی تقویت شده با الیاف كربن بودند كه به سرعت در میان مشتریان محبوبیت یافتند. از آن زمان، تولیدكنندگان لوازم ورزشی كامپوزیتی ازجمله آلدیلا، ترو تمپر اسپرتز و اكسل ای وارد رقابت جهانی تولید چوگان هاكی شدند. این شركت ها با به كارگیری گسترده ای از محصولات، از چوگان چوبی تقویت شده با الیاف گرفته تا چوگان تمام كامپوزیتی را گسترش دادند.
مصرف كنندگان، ب سته به هزینه و كارایی مورد نیاز، میتوانند چوگان های چوب/ كامپوزیت برجسته را با بهایی بین 25 تا 30 دلار خریداری كنند. درحالیكه بهای مدل تمام كامپوزیتی صدها دلار است. منحنی رشد این كاربرد، تقریباً موازی منحنی رشد چوب های گلف گرافیت- كربن در آغاز دهه 1990 است و به نظر می رسد كه این رشد در سالهای آینده نیز به طور یكنواخت ادامه یابد.
قایق رانی
ساخت پاروهای قایق های كایاك و كانو كاربرد مفید دیگر كامپوزیت های پیشرفته است. شركت های زوزو پادل، فلگ استف، زاورال و مونت اوپتن بر بازار تمام محصولات مورد استفاده در این ورزش تسلط پیدا كرده اند و این محصولات را با كمترین بها به بازار عرضه كرده اند. برای تولید دستۀ پاروهای كامپوزیتی، اغلب روش پیچش الیاف به كار می رود. بیشتر طرح های ارگونومیك كه دارای منحنی ها و خم های پیچیده هستند، با به كارگیری روش های قالبگیری الاستومری و تزریق رزین تولید می شوند. برای تولید تیغه پارو، اغلب پارچه های پیش آغشته (اپوكسی تقویت شده با كربن، شیشه و آرامید) و بافته های هیبرید به كار می روند.
شركن آنیس ورث پاروی كانو و كایاك را به سبكی كاملاً متفاوت می سازد. این شركت تیغۀ پاروهای گوناگون را با روشی به نام فنآوری قالبگیری الاستومری (فایبرتك) تولید می كند كه اصلاح شدۀ فرآیند قالبگیری تزریقی واكنشی (RIM) است. در این فرآیند پلی یورتان (PU) الاستومر با فشاری حدود 300 مگا پاسكال كامپوزیت به درون قالب تزریق شده، قالب را پر كرده و كامپوزیت چقرمۀ PU با الیاف سیلیكابور، در مدت 5/3 ثانیه تولید می شود. این فرآیند قالبگیری، تیغه پارو را به دسته كامپوزیتی هیبرید شیشه/ كربن از پیش ساخته شده نیز وصل می كند. آنیس ورث بر این باور است كه تیغه هایش در شرایط موردنیاز چقرمگی موردنظر را دارند، در ضمن سبك هستند و همانند چوب شناور می مانند.
چوب بیس بال و سافت بال
بیس بال از حدود قرن نوزدهم به عنوان ورزش مطرح شده است. با گذشت زمان، بسیاری از جنبه های این ورزش ازجمله چوگان تغییر كرده و تغییرات دیگری در این ورزش ایجاد شده است. هم اكنون این ورزش توسط 40 میلیون نفر، در تمام گروه های سنی و در سراسر دنیا انجام می شود. برای زدن ضربه ای شدید به توپ، طراحان مواد به كار رونده در ساخت چوگان طراحی آن را تغییر دادند. در هر حال تا سال 1978 كه نخستین چوگان گرافیتی توسط شركت ایستون تولید شد، این تغییرات عملی نشد. در المپیك سال 2000 سیدنی چوگان های گوناگونی عرضه شدند كه با كامپوزیت تقویت شده بودند. چوگان های كامپوزیتی بسیار خوب ظاهر شدند. نبود محدودیت در به كارگیری این چوگان ها در باشگاه های ورزشی، به همراه افزایش طول عمر و برگشت انرژی آنها، سبب افزایش اعتماد به تقویت كننده های كربنی به طور آهسته و به مقدار قابل قبولی شد.
روش تولید این چوگان ها در تولیدكننده های گوناگون به مقدار قابل ملاحظه ای متغیر است. به عنوان مثال لوییس ویل اسلاگر، چوگان های سافت بال تمام كامپوزیتی خود را از فرآیند RTM و با استفاده از الیاف كربن، شیشه نوع S و آرامید، با یك رزین اپوكسی تولید می كند. روش های پیچش الیاف، روكش كردن نواری و لایه چینی دستی نیز معمولاً برای تقویت چوگان های آلومینیومی و چوبی به كار می روند.
دكل قایق های بادبانی
سازندگان دكل و دیرك افقی بادبان نیز از برتری های مواد كامپوزیتی پیشرفته ازجمله مقاومت به خوردگی، وزن كم و استحكام خوب آنها بهره می برند. شركت هایی همانند سندی، مك لین، اكسل ای و گلاس فرم، دكل را با الیاف شیشه، كربن، آرامید و تركیبات الیاف هیبریدی تولید می كنند. به كارگیری روش های روكش كردن نواری، پیچش الیاف و دیگر روش های مشابه، وسعت عمل زیادی از نظر هزینه و كارایی به تولیدكنندگان هنگام طراحی می دهد. هم اكنون بیشتر دكل ها توسط الیاف شیشه به عنوان تقویت كننده اصلی تولید می شوند. البته در طرح های بسیار سبك و قوی، الیاف كربن و گرافیت به مقدار زیادی به كار می روند.
منبع: نشریه كامپوزیت
