Samanburður á áhrifum mismunandi breytingaaðferða á vélræna eiginleika basaltþráða
1. Áhrif breytinga á silan tengiefni á vélræna eiginleika
Silan tengiefni (t.d. KH-550 og KH-570) mynda hvarfgjarna húð á yfirborði basaltþráða í gegnum Efnafræðilegt líming, sem bætir tengifleti trefjanna og undirlagsins og hefur um leið ákveðin áhrif á vélræna eiginleika trefjanna.
KH-550 Breytt:
Kostir: mynda efnatengi á yfirborði trefjarinnar og bæta viðloðunina milli trefjarinnar og undirlagsins án þess að skaða verulega vélræna eiginleika trefjarinnar sjálfrar.
Áhrif: Rannsóknir sýna að eftir KH-550 breytingu helst togstyrkur og teygjanleiki basaltþráða í grundvallaratriðum óbreyttur, en vegna bættra eiginleika tengifletis batna heildarvélrænir eiginleikar samsetta efnisins verulega.
KH-570 breyting:
Kostir: KH-570 gerir yfirborð basaltþráðanna grófari og eykur vélræna festingu þeirra við grunnefnið.
Áhrif: Þó að yfirborðshrjúfleiki geti dregið lítillega úr togstyrk trefjanna, þá eykst heildarstyrkur, seigja og ending samsettu efnisins verulega vegna bættra eiginleika viðmótslímingu.
2. Áhrif breytinga á yfirborðsvirku efni á vélræna eiginleika
Katjónísk yfirborðsefni (t.d. CTAC) mynda húð á yfirborði trefjanna aðallega með líkamlegri aðsogi og aðaltilgangur þeirra er að bæta vatnssækni og dreifanleika trefjanna.
Kostur:Breytingin á yfirborðsefninu hefur nánast engin efnafræðileg áhrif á yfirborð trefjanna, þannig að hún hefur minni áhrif á vélræna eiginleika þeirra.
Áhrif: Togstyrkur og teygjustuðull trefjanna eru í grundvallaratriðum óbreyttir eftir CTAC breytinguna. Breytingin bætir aðallega dreifanleika og vatnssækni trefjanna, þannig að fylliefnið vefur trefjarnar jafnt og bætir þannig óbeint vélræna eiginleika samsetninganna.
3. Áhrif breytinga á nanó-kísilhúðun á vélræna eiginleika
Nanó-kísilhúðun bætir yfirborðsgrófleika og tengieiginleika milli trefja og grunnefnis með því að mynda einsleitt lag af nanóögnum á yfirborði basalttrefja.
Kostur: Nanó-kísil agnirnar virka sem „brú“ á yfirborði trefjarinnar og styrkja tenginguna milli trefjarinnar og fylliefnisins.
Áhrif:Húðun kísilnanóagna getur valdið vægum skemmdum á yfirborði trefjanna, en áhrif hennar á togstyrk trefjanna eru lítil (venjulega minna en 5%). Eftir breytingu er hægt að bæta heildar vélræna eiginleika (t.d. togstyrk, beygjustyrk) samsetta efnisins verulega, allt að 15%-30%.
4. Áhrif breytinga á útfellingu lífræns járns í fljótandi fasa á vélræna eiginleika
Aðferðin með útfellingu lífræns járns í fljótandi fasa er aðallega notuð til að auka lífviðloðunarhæfni basalttrefja, en aukning hennar á vélrænum eiginleikum er óbeinari.
Kostur: Myndun húðunarinnar hefur lítil áhrif á vélræna eiginleika trefjarinnar og eykur aðallega virkni trefjarinnar.
Áhrif:Húðunarlagið gæti aukið stífleika trefjanna lítillega, en áhrifin á tog- eða beygjustyrk eru ekki marktæk. Vélrænir eiginleikar breyttra samsettra efna eru takmarkaðir og þau eru oftar notuð á sviði umhverfisverndar.
5. Áhrif annarra eðlisfræðilegra eða efnafræðilegra breytinga á vélræna eiginleika
Eðlisfræðilegar aðferðir (t.d. hitameðferð):
Hitameðferð getur breytt yfirborðsbyggingu trefjarinnar en getur valdið hitaskemmdum á trefjunni sjálfri sem leiðir til minnkaðrar togstyrks. Viðeigandi hitameðferð hjálpar til við að fjarlægja óhreinindalagið á yfirborði trefjarinnar og bætir þannig óbeint tengieiginleika trefjarinnar og fylliefnisins.
Breyting á efnaetningu:
Efnaetsun (t.d. sýrumeðferð) gerir yfirborð trefjanna hrjúfara og eykur vélræna festingu viðmótsins. Hins vegar getur etsun veikt trefjarnar sjálfar, sem leiðir til taps á togstyrk, sem þarf að vega og meta.
Ítarleg samanburðartafla
| Breytingaraðferðir | Vélrænir eiginleikar hafa bein áhrif á | Bæting á heildar vélrænum eiginleikum samsettra efna | Helsta verkunarháttur |
| Sílan tengiefni (KH-550) | Að mestu óbreytt | Hækka verulega | Efnafræðileg tenging fyrir bætta millifletistengingu |
| Sílan tengiefni (KH-570) | Yfirborðshrjúfleiki leiðir til lítils háttar veikingar trefja | Hækka verulega | Aukin vélræn innfelling |
| CTAC yfirborðsefni | Að mestu óbreytt | Óbein kynning | Bætt dreifing og vatnssækni |
| Nanó kísildíoxíðhúðun | Lítilsháttar veiking á trefjastyrk (ekki meira en 5%) | Hækkun verulega (15%-30%) | Eykur grófleika og eykur samhæfni viðmóts |
| Breyting á lífrænum járnútfellingum | Að mestu óbreytt | Takmörkuð kynning | Aukin líffræðileg viðloðun |
| hitameðferð (t.d. málms) | Getur valdið hitaskemmdum sem leiða til taps á trefjastyrk | Óbein kynning | Fjarlæging á óhreinindalagi á yfirborði og bætt tengieiginleika við yfirborð |
| Breyting á efnaetningu | Hrjúfleiki eykur tengifleti en getur veikt trefjarnar | Takmörkuð kynning | Yfirborðshrjúfing fyrir bætta vélræna innsetningu |
Niðurstaða
- Silan tengiefni og nanó-kísilhúðun eru nú þær breytingaraðferðir sem hafa minnst áhrif á vélræna eiginleika basalttrefja, en um leið bæta þær heildarvélræna eiginleika samsetninganna mest.
- Breyting á yfirborðsefni hefur nánast engin bein áhrif á vélræna eiginleika trefja og hentar vel í aðstæðum þar sem þarf að bæta dreifingu eða vatnssækni trefja.
- Efnaetsun og hitameðferð ætti að fara varlega, því þótt þær geti bætt eiginleika tengifletis geta þær leitt til lækkunar á vélrænum eiginleikum trefjanna.
- Val á aðferð til að breyta efninu ætti að byggjast á kröfum um notkun til að vega og meta afköst trefjarinnar sjálfrar og heildarafköst samsetta efnisins til að bæta áhrifin.
