طول عمر لمبه كوبي های GeoDeck در چوب پلاست

طول عمر لمبه كوبي هاي GeoDeck در چوب پلاست

با آنتي اكسيدان هاي سطح منحني در مناطق مختلف ايالات متحده

طول عمر لمبه كوبي در چوب پلاست به عوامل مختلفی بستگی دارد. همان گونه كه در زير با جزئيات توضيح داده مي شود، تخته هاي چوب پلاست GeoDeck با يك مقدار ناكافي از يك آنتي اكسيدان از آوريل 2002 تا سپتامبر 2003 براي بيشتر از يك سال ساخته شده بودند. مقدار تخته هاي لمبه كوبي كامپوزيتي، كه در طول اين 17 ماه ساخته مي شوند، براي تخمين 11000 لمبه كوبي كافي بود. در سپتامبر 2003 برخي از اين لمبه كوبي ها شروع كردند به اينكه نشانه هايي از تخريب اكسيدي  فرآيندي را نشان مي دادند، كه در اين صورت خرد مي شدند. سه سال بعد، در سپتامبر 2006، مقدار لمبه كوبي خرد شده در يادداشت ها، با ضبط درخواست هاي ضمانتي، به 1707 ( جدول 15.28 ) رسيد.

البته، همه ي اين 11000 لمبه كوبي خرد نخواهد شد. تعداد زيادي از اين ها پوشش داده مي شوند، تعداد زيادي در سايه ي محافظت مي شوند، و تعداد زيادي دانسيته ي به اندازه ي كافي بالاي ماده را دارد كه ايشان را در مقابل خرد شدن مقاوم مي كند.

بنابراين، اين 1707 لمبه كوبي عملاً در همه وضعيت هاي سرتاسر كشور نصب شده بودند كه تحليل تحركات خرد شدن در مبناي درخواست هاي ضمانتي به ما فرصتي استثنايي را ارائه مي دهند تا در خصوص حوادث تخريب اكسيدي ماده WPC در شرايط جوي مختلف ياد بگيريم. ما هر درخواست ضمانتي را به عنوان يك نقطه ي تجربي انفرادي بررسي مي كنيم كه در آزمايشگاه همراه اندازه اي از كل كشور به دست آمد است.

در رابطه با طول عمر لمبه كوبي در چوب پلاست مشاهدات تجربي چندگانه نشان داده اند كه تخته هاي لمبه كوبي GeoDeck وقتي كه بدون آنتي اكسيدان افزوده شده هستند خرد شدن را در منطقه ي فونیکس بعد از24-4 ماه آغاز كرده اند كه به دانسيته ي تخته، موقعيت ( تمام يا بخشي از آن در معرض نور مستقيم خورشيد باشد) ، و ظاهراً در شرايط ساخت تخته ( سرعت اکستروژن، گرما دهي زياد ممكن در طول فرآيند، دوام تيمار گرمايي ساخت تير ) وابسته مي شود.

دقيقا درست خواهد بود تا بگوييم كه در بدترين حالت فيلمنامه ( دانسيته ي پايين تخته ها، مثلا    1.08-1.06 ) و نور مستقيم خورشيد در بيشتر اوقات روز، تخته هاي  GeoDeck كه بدون آنتي اكسيدان هاي افزوده شده هستند، خرد شدن را بعد از حدود 6 ماه در منطقه ي فونیکس آغاز مي كنند. OIT آن تخته ها در ⁰C190 نوعاً در دامنه ي 0.3-0.2 دقیقه هستند. بنابراين براي اين تخته ها اختلاف بين OIT و طول عمر متوسط شان حدود 1.3-0.8 ميليون بار است.

جدول 15.28   تعداد در خواست هاي ضمانتي در مورد خرد شدن تخته هاي GeoDeck در 2006-2004

ايالت	تعداد
MO	136
AZ	127
MD	100
PA	98
CA	80
CT, KS	71 هر كدام
TX	70
NC	69
IL	68
NJ	66
KY	63
FL	58
NY	57
IN	56
OH, VA	52 هر كدام
NM	50
MI	46
WI	42
TN	40
MN	32
SC	31
MA	28
CO	ادامه دارد 26
GA, LA	20 هر كدام
OR	15
WA	12
NE	11
AR	10
VT	6
NV, DE, WY, RI	4 هر كدام
NH	3
IA, OK	2 هر كدام
MS	1
ME, DC, WV, ND, SD	ندارد
	1707

در رابطه با طول عمر لمبه كوبي در چوب پلاست طول عمر مي تواند به عنوان يك دوره ي زماني تعريف شود كه بعد از آن خرد شدن تقريباً قابل توجه مي شود و يك مالك با يك احتمال خوب در خواست ضمانتي خوبي را ثبت مي كند.

اختلاف در تخريب اكسيدي 1.3-0.8 ميليون برابر بين ⁰C 190 وتقريباً ⁰C40 مي توان با ضريب 2.6-2.5 توضيح داده شود كه در اين صورت، به اندازه ي كافي به 2.7 نزديك مي شود، كه در بالا و بر مبناي بسياري از مقدمات متفاوت محاسبه شد.

چنين تناسب خوبي با حساب يك برآورد در چنين دامنه ي دمايي وسيع (⁰c40 – ⁰190) وتعدادي فرضيات تقريبا شگفت انگيز است. در هر نسبتي، آن نشان مي دهد كه چنين روشي براي تخريبي اكسيدي مواد كامپوزيتي بر مبناي OIT و مشاهده ي خرد شدن يك درك و حساسيتي را مي سازد.

اين مورد ما را به سمت درخواست هاي ضمانتي مي كند به طوري كه يك ابزار در تعيين درجه بندي نسبي   تخته ها به دليل خرد شدن در مناطق مختلف ايالات متحده (جدول 15.28 ) عجز مي ماند.

به خودي خود، اين ها اطلاعات زيادي را به ما نمي گويند. به طور آشكاري، تعداد درخواست ها در برخي   ايالت ها از آن هايي كه در ايالت هاي ديگر هستند بسيار فراتر است، اما شايد در آنجا دقيقا چند لمبه كوبي GeoDeck در آن ايالت هاي ديگر در جاي ديگر هستند. کارولینای جنوبی لمبه كوبي هاي خرد شده كمتري کانکتیکات دارد، اما شايد لمبه كوبي هاي بيشتري در کانکتیکات هستند.

در رابطه با طول عمر لمبه كوبي در چوب پلاست براي تعميم اين اطلاعات با توجه به كميت هاي لمبه كوبي ها در آن مناطق، مقدار فروش ها در آن مناطق در2003 (وقتي كه اكثريت لمبه كوبي ها ناقص فروخته شده بودند ) بررسي شده بود. خاك زمين ايالات متحده ي قاره اي به 10 منطقه تقسيم شده بود كه به طور ضروري نسبت هاي توزيع GeoDeck را در ايالات متحده منعكس مي كند و نسبت هاي در خواست هاي ضمانتي هر يك از فروش ها در جدول 15.29 نشان داده مي شوند.

جدول 15.29   تعداد درخواست هاي ضمانتي به دليل خرد شدن تخته ي كامپوزيتي ( در 2006-2004 ) و تعداد درخواست ها در هر 100000 دلار از فروش ها در 2003 (R)

ايالات	تعداد درخواست هاي ضمانتي، خرد شدگي	R
AZ	127	25.1
TX, NM	120	23.0
AR, MO, IA	148	19.0
FL	58	16.9
CA, NV, CO, WA, OR, WY	141	15.8
KY, TN, NC, SC, GA, LA, MS	244	14.5
PA, MD, VA, NJ, DE	320	11.8
KS, OK, NE	84	9.1
NY, MA, VT, NH, CT, ME	169	6.1
MN, WI, IL, IN, MI, OH	296	5.0
كل	1707

كل فروش ها در 2003 برابر با 17058000 دلار  بود (جدول هاي 1.3 و 9.5 را ببينيد).

در رابطه با طول عمر لمبه كوبي در چوب پلاست هم اكنون، جدول 15.29 به طور آشكاري نشان مي دهد كه ايالت هاي جنوبي در خواست هاي ضمانتي بسيار بيشتري را به دليل خرد شدگي، در مقايسه با ايالت هاي گریت لاکز و نیو انگلند (غیر از نیویورک) توليد كردند. آيا ما بر مبناي اطلاعات جدول 15.29 مي توانيم بگوييم كه خرد شدگي در آريزونا پنج برابر سريع تر از ايالت هاي گريت لاك است؟

نسبتا نه. اين مورد درجه ي خرد شدگي را توصيف نمي كند بلكه تقريبا تعدادي از در خواست هاي ضمانتي را در يك نقطه ي زماني مفرد يعني اواخر 2006 توصيف مي كند.  در واقعيت تحركات خرد شدگي از يك منحني با زمان عايق كاري اوليه پيروي مي كند ( شكل 15.27 ).

هر منحني از ديگري در دو پارامتر متفاوت است; زمان عايق كاري[1] و بخشي از منحني كه وضعيت يكنواخت دارد. خصوصيت ديگر نقصان در خواست هاي ضمانتي كه ظاهرا به دليل تهي شدن فهرست موجودي است. اين عملا براي منحني هاي آریزونا و فلوریدا  قابل توجه است. نمايش فصلي ( دوره هاي زمستان ) در خواست هاي ضمانتي هم چنين قابل توجه هستند. يك زمان عايق كاري  تهي شدن آنتي اكسيدان را از كامپوزيت منعكس مي كند و سپس آن مي سوزد، كامپوزيت بي پناه[2]  شروع مي كند به اكسيد شدن و در نهايت خرد مي شود. در برخي نقاط، مالك در خواست ضمانتي را ثبت مي كند; از اين رو يك نقطه در شكل 15.27 مشخص است.

تحركات در خواست هاي ضمانتي كه 2006-2003 در هفت منطقه جمع شدند – ايالات جنوبي: AZ ; TX و NM ; FL ; KY ، TN ، NC  ، SC ، LA ، GA  ; ايالات واقع در ساحل اقيانوس آرام: CA ، WA ،  OR  ،  CO ،NV  ،  WY ;  ايالات واقع در ساحل اقيانوس اطلس: DE ,VA ,NJ ,MD ,PA   ; ايلات شمالي: OH , MI , IN , IL ; WI , MN نيو انگلند وNY .  در آن فرض شده بود كه در دوره هاي فروش ها (جدول 15.29 ) يك لمبه كوبي با ارزش متوسط 3500 دلار است. شكل هاي واقعي اين فرض را تصديق مي كنند.

بنابراين اطلاعات ستون آخر در جدول 15.29 تركيبي از هر سه خصوصيت را ارائه مي دهد: زمان عايق كاري، دوره ي با وضعيت يكنواخت و ناقص ( اگر مشاهده بشود ).

اين نوع جنبش ها، همان طور كه در شكل 15.27 نشان داده شده است، توسط معادله ي زير توضيح داده مي شود:

P = At-B (1-e^-kt)

در اينجا (در اين حالت خاص )

P = تعداد لمبه كوبي هاي خرد شونده بعد از يك دوره ي زماني معين ( t ) ،

A = ثابت درجه ي خرد شدن براي كامپوزيت در منطقه ي جغرافيايي داده شده ( شكل 15.27 را ببينيد ) ، وقتي آنتي اكسيدان كاملا تهي شده است. ثابت A با بخش خطي منحني مورد نظر متناسب مي شود،

B = ثابت، تقريبا برابر با 1000/400 در اين وضعيت (شكل 15.27 )،

K = ثابت درجه بندي كه تهي شدن آنتي اكسيدان را در دور اول تخريب اكسيدي توضيح مي دهد.

وقتي كه زمان (t ) به اندازه ي كافي طولاني است ،   e^-kt خيلي كمتر از 1 مي شود; در اين حالت خاص وقتي كه (t) بيشتر از يك سال است، معادله فوق به صورت زير تغيير مي كند:

P=At

و خرد شدن با فاصله ي زماني است. اين مورد با بخش خطي منحني در شكل 15.27 متناسب مي شود.

جدول 15.30    درجه بندي نسبي خرد شده گي تخته هاي كامپوزيتي در برخي مناطق جغرافيايي در ايالات متحده

ايالات	نرخ نسبي خرد شدگي تخته ي كامپوزيتي
AZ	4.5
TX, NM	3.8
FL	3.4
CA, NV, CO, WA, OR, WY	2.8
KY, TN, NC, SC, GA, LA, MS	2.7
PA, MD, VA, NJ, DE	2.4
NY, MA, VT, NH, CT, ME	1.0
MN, WI, IL, IN, MI, OH	1.0

اين اطلاعات با بخش هاي خطي، وضعيت يكنواخت منحني در شكل 15.27 متناسب مي شوند، وقتي كه آنتي اكسيدان كاملا تهي مي شود و تخته ها در مقابل تخريب اكسيدي بي پناه مي شوند.

در رابطه با طول عمر لمبه كوبي در چوب پلاست دوباره، بخش خطي درجه بندي خرد شدگي تخته ها را وقتي كه همه ي آنتي اكسيدان ها تهي شده اند توضيح  مي دهد (جدول 15.30).در دوره هاي خرد شدن، 1 سال در فلوريدا برابر با 3.4 سال در نيو انگلند است، اما فقط وقتي كه همه ي آنتي اكسيدان ها از تخته پاك بشود و به وضعيت يكنواخت رسانده شود. هر چه فاصله ي زماني از نصب لمبه كوبي كوتاه تر باشد، نسبت فوق بيشتر خواهد بود. وقتي كه ما فقط مشاهده ي خرد شدگي را توسط شمارش اولين دسته هاي درخواست هاي ضمانتي شروع كرديم، نسبت درخواست هاي خرد شدگي در فلوريدا و   نيو انگلند 51 بود. نصف يك سال بعد اين نسبت به 29 كاهش يافت. اين مورد هنوز يك مرحله ي زماني زمان عايق كاري  براي تهي شدن آنتي اكسيدان ها بود. اين مثال نشان مي دهد كه به كار بردن اين نسبت ها بدون بررسي اينكه مرحله ي توسعه ي خرد شدگي تحليل مي شود مي تواند گمراه كننده باشد.

چه منطقي وراي داده هاي ارائه شده در جدول 15.30 وجود دارد؟

به طور آشكاري، اختلاف بين درجه بندي هاي خرد شدگي بايستي توسط اختلافات در شرايط جوي در مناطق مورد نظر توضيح داده شود. پارامتر هاي اساسي اين شرايط ظاهري دماي هوا، تشعشع خورشيدي، و رسوبات هستند. هر يك از اين پارامتر ها در تخريب اكسيدي تخته ها، هر چند در يك وضعيت قابل پيش بيني نا منظم و تهي، هستند. اين پارامتر ها با فراواني هاي بالا بين يك روز داغ و يك شب سرو، آسمان ابر آلود و بي ابر، فصل تابستان و زمستان و دوره هاي باراني و خشك تغيير داده مي شوند.

در نظر اول، الگوي اين فاكتور ها هم چنين با تلاش براي تشخيص هر توضيح با معني از تحريكات مشاهده شده ي خرد شدن تخته پيچيده مي شود. وليكن، اين موانع پيچيده شده و روی هم قرار دادن این ها فاكتور هاي مختلف به وجود اين در الگو هاي قابل توليد متحرك هاي يك تخريب اكسيدي تخته در هر منطقه ي داده شده ناشي مي شود (شكل 15.27).

معقول است پيشنهاد كنيم كه دما يكي از مهم ترين پارامتر هاي تعيين تحركات خرد شدن تخته است. وليكن، كدام دما بررسي شود؟ يك دماي ساليانه ي متوسط؟ به سختي، زيرا تخريب اكسيدي به طور شاخصي به دما وابسته است و بايد طول فصل زمستان در مقايسه با گرماي تابستان و روز هاي آفتابي ناچيز باشد. از اين رو، آن حساسيتي را براي يررسي دماي بالاي متوسط تقريبا در ژولاي، در يك تعدادي از سال ها به وجود مي آورد. جدول 15.31 اطلاعات قابل دسترسي را نشان مي دهد. اين اطلاعات نوعا در طول حداقل يك دوره ي 30 ساله جمع شده است و به عنوان يك متوسط آماري معمول شده است.

جدول 15.31 دماي بالاي متوسط ژولاي

منطقه	دماي بالاي متوسط ژولاي (0F)
فونيكس	106
لاس وگاس	105
دالاس	98
فرسنو	98
اوكلاهوما سيتي	94
آلبوكوركيو	93
سالت لاك سيتي	93
اورلاندو	92
هاتيسبورگ	92
پاين بلاف	92
گرينزبرو	92
بالتيمور	92
نيو اورلينز	91
توپكا	90
ناش ويل	90
جروم	ادامه دارد 90
لينكولن	90
پاديوكاه	89
ميامي	89
ديورهام	89
كارلستون	89
وانس ويل	89
اس تي لويس	89
رالي	88
لويستون	88
دنور	88
آتلانتا	88
واشينگتون	88
كاربونديل	88
داور	88
نورفولك	87
كاسپر	87
هونولوليو	87
دس موينس	86
سيوكس فالز	86
نيو برونس ويك	86
فيلادلفيا	86
نيو يورك	85
بيسمارك	84
آتلانتيك سيتي	84
بوخانون	84
هلنا	84
ماديزون	83
آلباني	83
پروويدنس	83
شيكاگو	83
اسپوكين	83
هانوور	83
دترويت	ادامه دارد 83
ميني پوليس	83
لس آنجلس	82
كلولند	82
بورلينگتون	82
بدفورد	81
گرين باي	81
پورتلند	80
هارتفورد	80
بوفالو	80
كاريبو	76
سان ديگو	76
سيتل	75
سان فرانسيسكو	71
آنچوريچ	65

بر طبق اطلاعات جدول 15.31، اختلاف دمايي بالاي متوسط بين فونيكس و بدفورد ⁰F25 (⁰C13.9) است. آيا آن براي توضيح درجات واقعي خرد شدگي تخته هاي كامپوزيتي در اين دو منطقه كافي است؟

براي محاسبات بخش 510.P را ببينيد. اگر ضريب دمايي 2.7 ( در هر ⁰C10) باشد، اختلاف دمايي ⁰F25 منجر به يك اختلاف چهار برابري در درجه ي تخريب اكسيدي خواهد شد. جدول 15.30 اختلاف 4.5 برابر را نشان مي دهد. به اندازه ي كافي نزديك است. وليكن، دماي واقعي كه ما بايد بررسي كنيم دماي هوايي كه در جدول 15.31 ثبت شده است، نيست، بلكه دماي سطح لمبه كوبي است. همان گونه كه در بالا توضيح داده شده است، دماي سطحي لمبه كوبي كامپوزيتي واقعي ⁰F50 بيشتر از دماي هواي در آريزونا و ⁰F40 بيشتر از ماساچوست است. بنابراين، اختلاف دماي واقعي بين لمبه كوبي ها در فونيكس وبدفورد يك روز آفتابي داغ ، وقتي كه سريع ترين اكسيد يافت مي شود، ⁰F25 نخواهد بود، بلكه ⁰F35 (⁰C 19.4) است. در اين اختلاف دما و فاكتور دماي 2.7 ، نسبت خرد شدگي كامپوزيت در بدفوردو فونيكس 6.9 خواهد بود (بخش 563.P را ببينيد ).

بنابراين، براي ضريب دمايي 2.7، اختلاف در درجه ي خرد شدگي بين بدفورد و فونيكس مي تواند بين 4.0 و 6.9 اختلاف دمايي به ترتيب ⁰C13.9 و ⁰C19.4 باشد. در واقعيت اين اختلاف برابر با 4.5 است ( جدول 15.30) .

اين محاسبات نشان مي دهد كه حتي دما هم به تنهايي مي تواند اختلافات را در درجه ي خرد شدگي در سرتاسر ايالات متحده توضيح بدهد. ما در اينجا متوجه اعداد دقيق نمي شويم; ما دقيقا امكان اساسي براي درك اتفاق خرد شدگي را در دوره هاي كمي يا حداقل نيمه كمي نشان مي دهيم.

در واقع، اختلاف 4.5 در درجات خرد شدگي بين فونيكس و بدفورد مي تواند به آساني با فرض ضريب دمايي 2.7 و اختلاف دمايي⁰C15.1 توضيح داده شود كه در اين صورت، فقط ⁰1.2 بيشتر از مقدار نشان داده شده در جدول 15.31 است. آن نسبتا واقع بينانه است.

به طور مشابه، اختلاف بين درجات خرد شدگي در تگزاس وn ( 3.8 برابر ، جدول 15.30 را ببينيد) مي تواند با استفاده از دماهاي هواي بالاي متوسط مورد نظر در D (⁰C36.7 = ⁰F98 ) و D (⁰C27.0 = ⁰F81 ) توضيح داده شود. براي اختلاف دماي هواي ⁰C9.5 و ضريب دمايي 2.7 ، اختلاف محاسبه شده در درجات خرد شدگي فقط 2.6 است. وليكن، براي دماي سطحي تخته هاي كامپوزيتي ⁰F50 بالاتر در دالاس و ⁰F40 بالاتر در بدفورد اختلاف دمايي بين ⁰C15 است و نسبت درجات خرد شدگي بايستي 4.4 برابر باشد. در واقعيت اين مقدار 3.8 برابر است. آن مي توان به طور كامل توضيح داده شود اگر اختلاف دمايي سطوح تخته ⁰C15 باشد نه⁰C 13.5 ، در اين صورت فقط ⁰C1.5 پايين تر است. دوباره، آن نسبتا واقع بينانه است.

شيوه ي بالا اجازه مي دهد به ما تا طول عمر متوسط تخته هاي لمبه كوبي كامپوزيتي را عملا در هر منطقه از ايالات متحده ، بر اساس اطلاعات خرد شدگي براي هر منطقه ي ديگر تخمين بزنيم. نمودار نشان داده شده درشكل 15.27 مي تواند به عنوان نمونه اي براي تخته هاي DeckGeo يا تخته هاي كامپوزيتي ديگر كه داراي همان   جنبش هاي تخريب اكسيدي هستند ارائه شود. شيب براي هر منطقه جغرافيايي مي تواند از جدول 15.31 محاسبه شود كه اختلاف دماي بالاي متوسط را تقريبا فونيكس و اين شهر بازرگاني سودمند و همانگونه كه در بالا نشان داده شده بود، معرفي يك افزايش دماي اضافي براي سطح تخته (نوعا ⁰F 40+ براي شمال و ⁰F ‍‍50± براي جنوب يك افزايش تحريف شده براي مناطق مركزي) محاسبه مي كند.

با انجام اين، نيمه ي عمر تخته هاي كامپوزيتي مي تواند محاسبه شود و( به طور آزمايشي) پيش بيني شود. در شكل 15.27، نيمه ي عمر تخته هاي كامپوزيتي مطابق است با دوره ي زماني كه 500 لمبه كوبي از 1000 مورد نصب شده خرد مي شوند ( محور عمودي ).

جدول 15.32    زمان نيمه عمر متوسط براي تخته هاي   GeoDeck WPCكه بدون آنتي اكسيدان افزوده شده ساخته شده اند.

ايالات	زمان نيمه عمر لمبه كوبي (سال)
AZ	1.8
TX. NM	2.2
FL	2.7
CA, NV, CO, WA, OR, WY	2.8
KY, TN, NC, SC, GA, LA, MS	3.0
PA, MD, VA, NJ, DE	3.4
NY, MA, VT, NH, CT, ME	6.2
MN, WI, IL, IN, MI, OH	6.2

اطلاعات واقعي براي شش سطر اول و اطلاعات برآورد شده براي دو سطر آخر

براي تخته هاي GeoDeck بدون آنتي اكسيدان هاي افزوده شده (ساخته شده بين آوريل 2002 و سپتامبر2003) زمان هاي نيمه عمر براي مناطق جغرافيايي مختلف در جدول 15.32 نشان داده شده است.

تخته هاي  GeoDeck   جاري مقادير OIT بيشتر از 40 برابر بالاتر در مقايسه با تخته هاي توضيح داده شده در جدول 15.32 دارند. انتظار مي رود كه زمان سرويس براي تخته هاي  GeoDeck   كه اخيرا ساخته شده اند حتي بيشتر از 40 برابر افزايش مي يابد.

[1] . lag-time

[2] .defenseless