كيف تقاوم أرضية القارب المصنوعة من رغوة إيفا تآكل مياه البحر المالحة؟

فهم التحديات البحرية الخاصة بأرضيات القوارب

ما هي أرضيات القوارب من رغوة الإيفا ولماذا تُستخدم في البيئات البحرية؟

أرضيات القوارب المصنوعة من رغوة الإيفا، التي تعني إيثيلين-في닐 أسيتات، هي في الأساس نوع من البوليمرات مغلقة الخلايا تم تصنيعها خصيصًا للتعامل مع الظروف القاسية في البحر. لا تمتص هذه المادة الكثير من الماء على الإطلاق - حوالي نصف بالمئة فقط وفقًا للمواصفات - كما أنها تقاوم الأضرار الناتجة عن مياه البحر المالحة. وهذا يساعد على منع مشاكل مثل تعفن الخشب، وتورم الألواح، والتفاعلات الكهربائية الضارة التي نراها أحيانًا في الأجزاء المعدنية. في الواقع، قام مصنعو القوارب باختبار هذه المادة وفقًا لمعايير ASTM D3575 للقدرة على الطفو، وبالتالي هناك بيانات حقيقية تدعم هذه الادعاءات. بالنسبة لأي شخص يقضي وقتًا في القوارب، فإن هذا الأمر مهم لأن السطوح تتعرض للبلل المستمر ثم التجفاف مرارًا وتكرارًا يوميًا. وهاك نقطة إضافية جديرة بالذكر: حتى عند امتصاص الماء، تحافظ مادة الإيفا على نحو 94٪ من مستويات الجرافة (المتانة) الأصلية. وهذا يعني أن البحارة لن ينزلقوا بسهولة كما قد يحدث مع أنواع أخرى من مواد الأرضيات.

عوامل الإجهاد البيئية الشائعة: مياه البحر المالحة، التعرض للأشعة فوق البنفسجية، والرطوبة

يجب أن تتحمل أرضيات القوارب ثلاث تهديدات بيئية رئيسية:

• المياه المالحة : يُحفز الأكسدة في المعادن ويُسبب تدهور المواد العضوية مثل الخشب من خلال التبادل الأيوني
• الأشعة فوق البنفسجية : يتسبب في فقدان ما يصل إلى 80% من البوليمرات التقليدية لمقاومتها الشدّية خلال 12 شهرًا (مجلة مواد البحار 2022)
• رطوبة عالية : يشجع نمو العفن على الأسطح المسامية

تتميّز رغوة EVA بالمقاومة ضد هذه العوامل الثلاثة بفضل تركيبتها المستقرة ضد الأشعة فوق البنفسجية وهيكلها غير المسامي، مما يمنع حدوث أضرار هيكلية ويقلل من احتياجات الصيانة. على النقيض، تتطلب الأرضيات الخشبية التقليدية من خشب الساج صيانة تفوق بثلاث مرات في الظروف المالحة.

الأساس الكيميائي والهيكلي لمقاومة رغوة EVA للمياه المالحة

التركيب الكيميائي لرغوة EVA وخمولها تجاه أيونات الملح

يحتوي رغوة الإيثيلين فلورو أسيتات عادةً على نسبة تتراوح بين 10 إلى 40 بالمئة من خلات الفينيل، مما يُكوّن بنية جزيئية لا تتفاعل بشكل جيد مع أيونات كلوريد الصوديوم الموجودة في مياه البحر. ونتيجة لهذا التباعد الكيميائي، تبقى مادة EVA ثابتة في مكانها بينما تبدأ مواد أخرى بالتفكك. ولا نلاحظ أي مشكلة في التآكل الغلفاني مثل المشاكل المزعجة التي تؤثر على المكونات المعدنية، ولا نشهد ذلك التدهور التدريجي الذي تصيب العديد من المواد العضوية عند تعرضها لمياه البحر المالحة. وعندما قام الباحثون باختبار مادة EVA في ظروف معملية، وجدوا أنه بعد بقائها في ماء مالح لمدة ثلاثة أشهر متواصلة، حافظت المادة على ما يقارب 98% من كتلتها الأصلية. وبالمقارنة، فإن المركبات المطاطية تستطيع فقط الاحتفاظ بحوالي ثلثي وزنها تحت نفس الظروف. وهذا يجعل مادة EVA أداءً متميزًا حقًا في البيئات البحرية حيث تكون المتانة أمرًا بالغ الأهمية.

كيف تمنع البنية ذات الخلايا المغلقة امتصاص الماء وتكوين الإلكتروليت

مع احتواء رغوة الإيفا على جيوب هوائية مغلقة بنسبة 85–95٪، فإن تصميمها الخلايا المغلقة يحول دون اختراق مياه البحر. بينما تمتص الخشب الرقائقي البحري ما يصل إلى 17٪ من وزنها من مياه البحر (مجلة المواد النautical 2022)، فإن الإيفا تحد من الامتصاص بأقل من 0.5٪ من خلال ثلاث آليات:

1. تطرد السلاسل البوليمرية الكارهة للماء الماء السائل
2. تحرم الجدران الخلوية من الفعل الشعري
3. تُوقف المسام المعزولة هجرة الإلكتروليت

من خلال القضاء على طرق دخول الرطوبة، تمنع الإيفا تكوّن الإلكتروليتات المسببة للتآكل والتي تكون ضرورية للتحلل الكهروكيميائي.

دور الربط العرضي في تعزيز متانة رغوة الإيفا في البيئات البحرية

عندما يُنشئ المصنعون روابط تشعبية أثناء الإنتاج، فإنهم يشكلون شبكات جزيئية ثلاثية الأبعاد تُحسن بشكل كبير من عمر المادة. كما تزداد الكثافة بشكل ملحوظ أيضًا - من حوالي 0.15 جرام لكل سنتيمتر مكعب إلى نحو 0.35 جرام لكل سنتيمتر مكعب. وهذا يعني مقاومة أفضل بشكل عام. وتُظهر الاختبارات أن المواد تحتفظ بنسبة 40٪ تقريبًا أكثر من قوة الشد حتى بعد التعرض لكل من أشعة الشمس فوق البنفسجية ومياه البحر المالحة. بالإضافة إلى ذلك، يكون تسرب الملدنات إلى المناطق المحيطة أقل بكثير. وكل هذه التحسينات تعني أن أرضيات الإيفا يمكنها تحمل أحمال وأضرار أكبر بكثير. وفي ظروف تحاكي مد وجزر المحيط، تستطيع الأنواع المشبكة التحمل ما يقارب ثلاثة أضعاف عدد دورات الانضغاط بالمقارنة مع الرغوات غير المشبكة العادية قبل أن تُظهر علامات التآكل.

مقارنة مع مواد الأرضيات البحرية التقليدية التي تميل إلى التآكل بسبب مياه البحر المالحة

على عكس الألومنيوم أو الألياف الزجاجية، التي تتطلب طلاءات واقية أو أنظمة قطب متعادل، فإن رغوة الإيثيلين فنيل أسيتات (EVA) توفر مقاومة جوهرية للتآكل من خلال تركيبها الاصطناعي غير التفاعلي.

متانة رغوة EVA المثبتة في الظروف البحرية طويلة الأمد

دراسات طويلة الأمد حول غمر رغوة EVA ومقاومتها لمياه البحر والرطوبة

أظهرت دراسات مستقلة أن رغوة EVA تحافظ على سلامتها الهيكلية بعد أكثر من 500 ساعة من الغمر المستمر في ماء مالح، حيث تمتص أقل من 1٪ من الماء— وهو ما يقل كثيرًا عن المطاط (8.3٪) والمركبات البلاستيكية (PVC) (5.1٪). وتنبع هذه الخصائص العازلة من بنيتها ذات الخلايا المغلقة، التي تحجب مسارات الإلكتروليت التي تُسرّع التآكل في المواد الأخرى.

بيانات الأداء: الحفاظ على قوة الشد بعد 6 أشهر في مياه البحر

عند اختبارها في ظروف تحاكي بيئات المحيط المفتوح، تحتفظ رغوة الإيثيلين فلين أسيتات (EVA) بنسبة حوالي 92٪ من قوتها الشدّية الأولية حتى بعد بقائها في مياه البحر لمدة ستة أشهر. لكن خشب الساج البحري يروي قصة مختلفة، إذ يفقد نحو 34٪ من قوته عند الخضوع لنفس الاختبار بسبب تراكم الملح داخل مسام الخشب مع مرور الوقت. وتؤكّد اختبارات المختبر ما يعرفه العديد من القائمين على تشغيل القوارب بالفعل بشكل تجريبي: أن رغوة EVA تتحمل ضرر المياه المالحة بشكل أفضل بكثير مقارنة بالأخشاب التقليدية. واستخدم الباحثون كلًا من اختبارات الإجهاد الميكانيكية القياسية وتقنيات التحليل الطيفي المتقدمة للتحقق من هذه النتائج، مما يزوّد المصنّعين بإثباتات ملموسة لاتخاذ قرارات بشأن اختيار المواد.

دراسة حالة: سفن صيد تجارية تستخدم أرضيات من رغوة EVA لأكثر من 3 سنوات

عندما تحولت 32 قارب صيد تجاري من الألياف الزجاجية إلى أرضيات رغوية من مادة EVA، لاحظوا شيئًا مذهلاً. وعلى الرغم من عمليات الغسل اليومية بالمياه المالحة التي عادة ما تتسبب في أضرار بالمواد، لم يحدث أي تشوه أو تقشر على مر الزمن. كما ارتاح فريق الصيانة أيضًا لأن إصلاحات السطح انخفضت بنسبة تقارب 80٪. والأمر المثير للاهتمام هو أن السطح ظل ذا ملمس خشن يمنع الانزلاق خلال آلاف الساعات في البحر، حيث بقي مستوى الاحتكاك حوالي 0.68 حتى بعد 11000 ساعة تشغيل. ولا ننسَ مشكلة العفن المزعجة في منطقة القعرية. فقد منع التصميم ذو الخليّة المغلقة تطور الكائنات الدقيقة تمامًا، في حين كانت الأرضيات الفلينية القديمة تتعفن باستمرار. ويُصرّ الصيادون الذين قاموا بالتحويل الآن على هذه المزايا.

الخصائص الوقائية التكميلية: الثبات ضد الأشعة فوق البنفسجية ومقاومة العفن

كيف تمنع المواد المستقرة للأشعة فوق البنفسجية التدهور الناتج عن التعرض للشمس

يحتوي رغوة الإيفا على هذه المثبتات الخاصة للأشعة فوق البنفسجية المدمجة مباشرةً بداخلها، والتي تمتص وتشتت الأشعة الضارة فوق البنفسجية قبل أن تؤثر على الروابط البوليمرية. تعمل هذه المادة بشكل فعال جدًا لدرجة أنها تعكس حوالي 97٪ من أطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية الضارة (UV-B/C). وبعد التعرض لأكثر من 2500 ساعة من الاختبارات القاسية في المختبر (وهو ما يعادل تقريبًا التعرض لأشعة الشمس المباشرة على الساحل لمدة ست سنوات متواصلة)، لا تزال المادة تحتفظ بنحو 93٪ من قوتها الشدّية الأصلية. عادةً ما تتحول البلاستيكات العادية إلى اللون الأبيض وتتفتت أو تصبح صلبة وهشة عند التعرض الطويل لأشعة الشمس. لكن مادة الإيفا المستقرة ضد الأشعة فوق البنفسجية تحافظ على ألوانها الجذابة وتظل مرنة حتى بعد هذا التعرض الطويل.

مقاومة فطرية للعفن والعفن الفطري بسبب السطح غير المسامي

تمتص رغوة الإيفا من الدرجة البحرية أقل من 0.5٪ من الرطوبة حتى عند الغمر لفترات طويلة، مما يخلق بيئة غير مناسبة لنمو العفن والعفن الفطري. تُظهر اختبارات غرفة الفطريات وفق المعيار الدولي ISO 846 نتائج تثبيط بنسبة 99.9٪ لنمو الكائنات الدقيقة. أفادت الملاحظات الميدانية من مراسي المناطق الاستوائية بعدم تشكل أي طبقة حيوية على أرضيات الإيفا بعد 18 شهراً من الاستخدام المستمر.

التكامل بين مقاومة تآكل مياه البحر والمتانة البيئية الشاملة

عندما ننظر إلى مدى مقاومة رغوة الإيفا بمرور الوقت، فإن العامل الحاسم هو في الواقع المزيج من مقاومة المياه المالحة، وحماية الأشعة فوق البنفسجية، ومنع تكون العفن. فالسطح المقاوم للأشعة فوق البنفسجية يمنع تشكل الشقوق الصغيرة التي قد تسمح للمياه المالحة بالوصول إلى الطبقات الداخلية. وبما أن مادة الإيفا لا تحتوي على مسام، فهي لا تجمع المواد الحمضية التي تتكون عادةً على مواد أخرى. وقد أظهرت الاختبارات التي أجريت على القوارب الفعلية أيضًا شيئًا مثيرًا للإعجاب. فبعد حوالي خمس سنوات من التعرض للعوامل الجوية، تحافظ أرضيات القوارب المصنوعة من مادة الإيفا على نحو 90٪ من قدرتها على امتصاص الصدمات. وهذا أفضل بكثير من الفينيل البحري التقليدي، الذي يميل إلى التفكك بشكل أسرع بكثير عند التعرض للظروف نفسها.