კევლარის, ნახშირბადის და მინის ბოჭკოს უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები

გამაგრებითი ბოჭკოვანი მასალების დანერგვა.

შუშის ბოჭკოვანი, ნახშირბადის ბოჭკოვანი და არამიდის ბოჭკოვანი ამჟამად ფართოდ გამოიყენება გამაგრების მასალა.

გამაგრების ბოჭკოვანი მასალის თვისებები PK

1 დაჭიმვის სიძლიერე

დაჭიმვის სიმტკიცე არის მაქსიმალური დაძაბულობა, რომელსაც მასალას შეუძლია გაუძლოს გაჭიმვამდე. ზოგიერთი არამყიფე მასალა დეფორმირდება გატეხამდე, მაგრამ კევლარის ® (არამიდური) ბოჭკოები, ნახშირბადის ბოჭკოები და E-მინის ბოჭკოები მყიფეა და იშლება მცირე დეფორმაციით. დაჭიმვის სიძლიერე იზომება ძალის სახით ერთეულ ფართობზე (Pa ან პასკალები).

სტრესი არის ძალა და დაძაბულობა არის გადახრა სტრესის გამო. ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს შედარებას სამი ხშირად გამოყენებული გამამაგრებელი ბოჭკოს: ნახშირბადის ბოჭკოვანი, არამიდის ბოჭკოვანი, მინის ბოჭკო და ეპოქსიდური ფისი. აღსანიშნავია, რომ ეს მაჩვენებლები მხოლოდ შედარებისთვისაა და ისინი შეიძლება განსხვავდებოდეს წარმოების პროცესის, ეპოქსიდური ფისის შემადგენლობის, არამიდის ფორმულირების, ნახშირბადის ბოჭკოს წინამორბედის ბოჭკოს და ა.შ. და გამოხატულია MPa-ში.

 

2. სიმკვრივისა და სიძლიერის თანაფარდობა წონასთან

სამი მასალის სიმკვრივის შედარებისას, მნიშვნელოვანი განსხვავებები ჩანს სამ ბოჭკოს შორის. თუ ზუსტად იგივე ზომისა და წონის სამი ნიმუში დამზადდება, სწრაფად ცხადი ხდება, რომ Kevlar® ბოჭკოები გაცილებით მსუბუქია, ნახშირბადის ბოჭკოები მეორე ადგილზეა, ხოლო E-მინის ბოჭკოები ყველაზე მძიმე. ამიტომ, კომპოზიციის იგივე წონისთვის, უფრო მაღალი სიძლიერის მიღება შესაძლებელია ნახშირბადის ბოჭკოს ან Kevlar®-ით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ნახშირბადის ბოჭკოს ან Kevlar® კომპოზიტებისგან დამზადებული ნებისმიერი სტრუქტურა, რომელიც მოითხოვს მოცემულ სიმტკიცეს, უფრო მცირეა ან თხელი ვიდრე მინის ბოჭკოსგან დამზადებული. ნიმუშების დამზადებისა და ტესტირების შემდეგ, აღმოჩნდება, რომ მინის ბოჭკოვანი კომპოზიტები იწონის თითქმის ორჯერ მეტს, ვიდრე Kevlar® ან ნახშირბადის ბოჭკოვანი ლამინატი. ეს ნიშნავს, რომ ბევრი წონის დაზოგვა შესაძლებელია Kevlar® ან ნახშირბადის ბოჭკოების გამოყენებით. ამ თვისებას ეწოდება სიძლიერე-წონის თანაფარდობა.

 

3. Young's Modulus Young's Modulus

იანგის მოდული არის ელასტიური მასალის სიხისტის საზომი და წარმოადგენს მასალის აღწერის საშუალებას. იგი განისაზღვრება, როგორც ცალღერძიანი (ერთი მიმართულებით) დაძაბულობის თანაფარდობა ცალღერძულ დაძაბულობასთან (დეფორმაცია იმავე მიმართულებით). იანგის მოდული = სტრესი/დაძაბულობა, რაც ნიშნავს, რომ იანგის მაღალი მოდულის მქონე მასალები უფრო ხისტია, ვიდრე იანგის დაბალი მოდულის მქონე მასალები.

ნახშირბადის ბოჭკოს, Kevlar® და მინის ბოჭკოს სიმტკიცე მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ნახშირბადის ბოჭკოვანი დაახლოებით ორჯერ უფრო ხისტია ვიდრე არამიდის ბოჭკო და ხუთჯერ უფრო მკაცრი ვიდრე მინის ბოჭკო. ნახშირბადის ბოჭკოს შესანიშნავი სიხისტის მინუსი არის ის, რომ ის უფრო მყიფეა. როდესაც ის ვერ ხერხდება, ის არ აჩვენებს დიდ დაძაბულობას ან დეფორმაციას.

 

4. აალებადი და თერმული ახსნა

ორივე Kevlar® და ნახშირბადის ბოჭკოვანი მდგრადია მაღალი ტემპერატურის მიმართ და არცერთს არ აქვს დნობის წერტილი. ორივე მასალა გამოყენებულია დამცავ ტანსაცმელში და ცეცხლგამძლე ქსოვილებში. შუშის ბოჭკოვანი საბოლოოდ დნება, მაგრამ ასევე ძალიან მდგრადია მაღალი ტემპერატურის მიმართ. რა თქმა უნდა, შენობებში გამოყენებული ყინვაგამძლე მინის ბოჭკოებს ასევე შეუძლიათ გაზარდონ ცეცხლის წინააღმდეგობა.

ნახშირბადის ბოჭკოვანი და Kevlar® გამოიყენება დამცავი ხანძარსაწინააღმდეგო ან შესადუღებელი საბნების ან ტანსაცმლის დასამზადებლად. კევლარის ხელთათმანები ხშირად გამოიყენება ხორცის მრეწველობაში დანების გამოყენებისას ხელების დასაცავად. მატრიცის სითბოს წინააღმდეგობა (ჩვეულებრივ ეპოქსიდური) ასევე მნიშვნელოვანია, რადგან ბოჭკოები იშვიათად გამოიყენება დამოუკიდებლად. სიცხის ზემოქმედებისას ეპოქსიდური ფისი სწრაფად რბილდება.

5. ელექტრული გამტარობა, გამტარობა

ნახშირბადის ბოჭკო ატარებს ელექტროენერგიას, მაგრამ Kevlar® და მინის ბოჭკო არა. მიუხედავად იმისა, რომ ის არ ატარებს ელექტროენერგიას, ის შთანთქავს წყალს და წყალი ატარებს ელექტროენერგიას. ამიტომ, ასეთ აპლიკაციებში კევლარზე წყალგაუმტარი საფარი უნდა იყოს გამოყენებული.

იმის გამო, რომ ნახშირბადის ბოჭკოს შეუძლია ელექტროენერგიის გატარება, გალვანური შეერთების კოროზია პრობლემად იქცევა, როდესაც ის სხვა მეტალის ნაწილებთან შეხებაში მოდის.

6. UV დეგრადაცია

არამიდის ბოჭკოები იშლება მზის შუქზე და მაღალი UV გარემოში. ნახშირბადის ან მინის ბოჭკოები არ არის ძალიან მგრძნობიარე ულტრაიისფერი გამოსხივების მიმართ. თუმცა, ზოგიერთი ხშირად გამოყენებული მატრიცა, როგორიცაა ეპოქსიდური ფისები, ინახება მზის შუქზე, სადაც ის გათეთრდება და დაკარგავს თავის ძალას. პოლიესტერი და ვინილის ესტერი ფისები უფრო მდგრადია ულტრაიისფერი სხივების მიმართ, მაგრამ უფრო სუსტი ვიდრე ეპოქსიდური ფისები.

7. დაღლილობის წინააღმდეგობა

თუ ნაწილი რამდენჯერმე მოხრილი და გასწორებულია, ის საბოლოოდ ჩაიშლება დაღლილობის გამო. ნახშირბადის ბოჭკოვანი გარკვეულწილად მგრძნობიარეა დაღლილობის მიმართ და მიდრეკილია კატასტროფულად წარუმატებლობისკენ, ხოლო Kevlar® უფრო მდგრადია დაღლილობის მიმართ. შუშის ბოჭკოვანი არის სადღაც შორის.

8. აბრაზიას წინააღმდეგობა

Kevlar® ძალიან მდგრადია აბრაზიასთან, რაც ართულებს ჭრას. Kevlar®-ის ერთ-ერთი გავრცელებული გამოყენებაა, როგორც დამცავი ხელთათმანები იმ ადგილებში, სადაც ხელები შეიძლება დაიჭრას მინით ან სადაც გამოიყენება ბასრი პირები. ნახშირბადის და მინის ბოჭკოები ნაკლებად მდგრადია.

 

9. ქიმიური წინააღმდეგობა 

არამიდის ბოჭკოები მგრძნობიარეა ძლიერი მჟავების, ტუტეების და გარკვეული ჟანგვის აგენტების მიმართ (მაგ. ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი), რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ბოჭკოების დეგრადაცია. ჩვეულებრივი ქლორის გაუფერულება (მაგ. Clorox®) და წყალბადის ზეჟანგი არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას Kevlar®-თან ერთად. ჟანგბადის გაუფერულება (მაგ. ნატრიუმის პერბორატი) შეიძლება გამოყენებულ იქნას არამიდური ბოჭკოების დაზიანების გარეშე.

ნახშირბადის ბოჭკოები ძალიან სტაბილურია და არ მგრძნობიარეა ქიმიური დეგრადაციის მიმართ. თუმცა, ეპოქსიდური მატრიცა იშლება.

10. სხეულის შემაკავშირებელი თვისებები 

იმისათვის, რომ ნახშირბადის ბოჭკოებმა, Kevlar®-მა და მინამ ოპტიმალურად იმუშაონ, ისინი უნდა იყოს დამაგრებული მატრიცაში (ჩვეულებრივ ეპოქსიდური ფისი). ამიტომ, ეპოქსიდური ფისის უნარი შეაერთოს სხვადასხვა ბოჭკოებს.

როგორც ნახშირბადის, ასევე მინის ბოჭკოები ადვილად ეკვრება ეპოქსიდს, მაგრამ არამიდის ბოჭკოვანი-ეპოქსიდური ბმა არ არის ისეთი ძლიერი, როგორც სასურველია და ეს შემცირებული ადჰეზია იძლევა წყლის შეღწევის საშუალებას. შედეგად, არამიდის ბოჭკოებს წყლის შთანთქმის სიმარტივე, ეპოქსიდთან არასასურველ ადჰეზიასთან ერთად, ნიშნავს, რომ თუ კევლარის® კომპოზიტის ზედაპირი დაზიანებულია და წყალი შეიძლება შევიდეს, მაშინ Kevlar®-მა შეიძლება შეიწოვოს წყალი ბოჭკოების გასწვრივ და დაასუსტოს კომპოზიტი.

11. შეღებვა და ქსოვა

არამიდი ბუნებრივ მდგომარეობაში ღია ოქროსფერია, ის შეიძლება იყოს შეღებილი და ახლა ბევრ ლამაზ ფერებში მოდის. შუშის ბოჭკოვანი ასევე ხელმისაწვდომია ფერადი ვერსიით. ნახშირბადის ბოჭკო ყოველთვის შავია და შეიძლება შერეული იყოს ფერად არამიდთან, მაგრამ მისი შეღებვა შეუძლებელია.

როგორ ავირჩიოთ გამაგრების ბოჭკოვანი მასალები?

ზემოაღნიშნული 11 ელემენტის შედარების შემდეგ, ჩვენ მივიღეთ სამი მასალის წინასწარი გაგება.

მასალის კონკრეტული არჩევანი დამოკიდებული იქნება კონკრეტულ გამოყენებასა და ეკონომიკურ მოსაზრებებზე, რათა მივიდეთ დამაკმაყოფილებელ გადაწყვეტამდე.

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვები, გთხოვთ, დაუკავშირდეთ JLON-ის გუნდს, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს პროფესიონალური ტექნიკური მხარდაჭერა, რათა დაგეხმაროთ ხარჯების ოპტიმიზაციაში და დაზოგოთ დრო და ძალისხმევა.