Prečo prášok zo sklenených vlákien zvyšuje tvrdosť materiálu?

Prášok zo sklenených vlákienNie je to len plnivo; spevňuje fyzikálnym prepojením na mikroúrovni. Po roztavení a extrúzii pri vysokej teplote a následnom mletí pri nízkej teplote si prášok zo sklenených vlákien bez alkálií (E-sklo) stále zachováva vysoký pomer strán a je na povrchu inertný. Má ostré hrany, ale sú nereaktívne a vytvárajú sieť podpory v živicových, cementových alebo maltových matriciach. Distribúcia veľkosti častíc od 150 mesh do 400 mesh ponúka kompromis medzi ľahkou disperziou a kotviacou silou, príliš hrubé častice budú mať za následok usadzovanie a príliš jemné častice oslabia nosnosť. Aplikácie, ktoré sú vhodnejšie na vysoko lesklé nátery alebo presné zalievanie, sú ultrajemné triedy, ako napríklad prášok zo sklenených vlákien 1250.

Významné zvýšenie tvrdosti substrátu a odolnosti voči opotrebeniu skleneným práškom pramení z jeho inherentných fyzikálno-chemických vlastností a mikromechanizmov v materiálových systémoch. Toto vystuženie prebieha predovšetkým dvoma cestami: „fyzikálnym vystužením výplňou“ a „optimalizáciou medzifázových spojov“ s nasledujúcimi špecifickými princípmi:

Fyzikálny plniaci efekt prostredníctvom vnútornej vysokej tvrdosti

Sklenený prášok pozostáva prevažne z anorganických zlúčenín, ako je oxid kremičitý a boritany. Po roztavení a ochladení pri vysokej teplote tvorí amorfné častice s Mohsovou tvrdosťou 6 – 7, čo výrazne prevyšuje tvrdosť základných materiálov, ako sú plasty, živice a konvenčné nátery (zvyčajne 2 – 4). Keď je rovnomerne rozptýlený v matrici,sklenený prášokvkladá do materiálu nespočetné množstvo „mikrotvrdých častíc“:

Tieto tvrdé body priamo znášajú vonkajší tlak a trenie, čím znižujú namáhanie a opotrebovanie samotného základného materiálu a pôsobia ako „kostra odolná voči opotrebeniu“;

Prítomnosť tvrdých hrotov zabraňuje plastickej deformácii povrchu materiálu. Keď sa vonkajší predmet poškriabe po povrchu, častice skleneného prášku odolávajú tvorbe škrabancov, čím sa zvyšuje celková tvrdosť a odolnosť voči poškriabaniu.

Zhutnená štruktúra znižuje opotrebovanie

Častice skleneného prášku sa vyznačujú jemnými rozmermi (zvyčajne v rozsahu mikrometrov až nanometrov) a vynikajúcou dispergovateľnosťou, pričom rovnomerne vypĺňajú mikroskopické póry v matričnom materiáli a vytvárajú hustú kompozitnú štruktúru:

Počas tavenia alebo vytvrdzovania tvorí sklenený prášok s matricou súvislú fázu, čím sa eliminujú medzifázové medzery a znižuje sa lokálne opotrebenie spôsobené koncentráciou napätia. Výsledkom je rovnomernejší a odolnejší povrch materiálu voči opotrebeniu.

Medzifázové spájanie zvyšuje účinnosť prenosu zaťaženia

Sklenený prášok vykazuje vynikajúcu kompatibilitu s matricovými materiálmi, ako sú živice a plasty. Niektoré povrchovo modifikované sklenené prášky sa dokážu chemicky viazať s matricou a vytvárať tak pevné medzifázové spojenia.

Chemická stabilita odoláva korózii v prostredí

Sklenený prášokVykazuje vynikajúcu chemickú inertnosť, odoláva kyselinám, zásadám, oxidácii a starnutiu. Udržiava stabilný výkon v zložitých prostrediach (napr. vonkajšie prostredie, chemické prostredie):

Zabraňuje poškodeniu povrchovej štruktúry chemickou koróziou, pričom zachováva tvrdosť a odolnosť voči opotrebovaniu;

Najmä v náteroch a tlačiarenských farbách odolnosť skleneného prášku voči UV žiareniu a starnutiu vlhkosťou a teplom spomaľuje degradáciu matrice, čím predlžuje životnosť materiálu.