Klaaskiudkanga ja klaaskiudmati kasutamise uurimine klaaskiust{0}}korrosioonivastases tehnikas
Klaaskiud ehk lühidalt klaaskiuga tugevdatud plast (GFRP) on tuntud oma suurepärase mehaanilise tugevuse ja korrosioonikindluse poolest ning seda peetakse tellise ja kummi kõrval üheks kolmest peamisest voodrimaterjalist -korrosioonivastases tööstuses. Komposiitmaterjali struktuuri vaatenurgast meenutab GFRP raudbetooni: epoksüvaik, küllastumata polüester ja vinüülestervaigud toimivad "betoonina", samas kui klaaskiudriie ja klaaskiudmatt toimivad tugevdava substraadina, toimides "terasarmatuurina". Üheskoos moodustavad need korrosioonikindlate seadmete, paakide ja keemiabasseinide kaitsebarjääri, leides üha laialdasemat rakendust keemilise korrosioonikaitse valdkonnas.
Nii klaaskiudriie kui ka klaaskiudmatt kasutavad samu tooraineid, peamiselt kvartsliiva, sooda, räbusti ja stabilisaatoreid. Need sulatatakse kõrge-temperatuuriga ahjus, et luua sulaklaas, mis seejärel tõmmatakse läbi šablooni pidevateks klaaskiududeks. Hilisem töötlemine eristab need kahte tüüpi toodeteks. Klaaskiudriie on kootud nendest filamentidest ühes lõimes; Seevastu klaaskiudmatil on need filamendid lõigatud ligikaudu 50 mm lühikesteks kiududeks, ühendatud pulbri või emulsioonsideainetega ning seejärel kuumutatud ja vormitud ahjus. Nende erinevate töötlemismeetodite tulemuseks on erinev toote jõudlus ja kohaldatavad stsenaariumid.
I. Klassifikatsioon ja toimivuskarakteristikudKlaaskiust riie
Klaaskiust kangast on palju erinevaid ja tööstus liigitab selle peamiselt kolme mõõtme järgi: tooraine koostis, kudumisprotsess ja lõnga spetsifikatsioonid.
Klaasi tooraine koostise põhjal võib selle jagada leelise-vabaks E-riideks, keskmise-leelisesisaldusega C-kangaks,-kõrge leelisesisaldusega riideks ja leelise-kindlaks AR-kangaks. Leelis-vaba E--tüüpi klaaskiudriide leelismetallioksiidi sisaldus on alla 0,8%, millel on suurepärased veekindlus, isolatsiooni- ja mehaanilised omadused, mistõttu on see eelistatud tugevdusmaterjal raskete -keemiliste korrosioonikaitseprojektide jaoks. Keskmise -leelise C- tüüpi klaaskiudriide leelismetallioksiidi sisaldus on vahemikus 11,5–12,5%, mis pakub leelisevabade toodetega võrreldes paremat happekindlust ja madalamaid tootmiskulusid, kuid nõrgema tugevuse ja elektriliste omadustega. Seda kasutatakse peamiselt üldiseks korrosioonikaitseks, asfaldi veekindlateks membraanialusteks ja madala kvaliteediga klaaskiudtoodeteks. Kõrge-leelisesisaldusega klaaskiudriide leelismetallioksiidi sisaldus ületab 13%, mis muudab selle vee, hapete ja leelistega kokkupuutel altid korrosioonile ja vananemisele, mille tulemuseks on kiire tugevuse vähenemine. Selle kasutamine korrosioonikaitseprojektides on eeskirjadega selgesõnaliselt keelatud ja seda saab kasutada ainult ajutiste lihtsate ehitiste ja madala kvaliteediga isolatsioonimaterjalide jaoks. Leelisekindel AR--tüüpi tsirkooniumi sisaldav klaaskiudriie peab vastu tugevate leeliste erosioonile tsemendi hüdratatsiooni ajal, muutes selle spetsiaalse substraadi GRC klaaskiudtsemendi komponentidele ja Euroopa -stiilis välisseina kaunistustele.
Kudumistehnikate põhjal on klaaskiudriie saadaval tavalise koe, toimse, satiinkoe ja keeramata heiekangana (võrkkangas). Lihtkoeline kangas on lõime- ja koelõngast üks-üle-ühe põimitud, mille tulemuseks on tihe ja lame struktuur madala deformatsioonikiirusega, mistõttu see sobib lamedate-korrosioonivastaste vooderdiste ja torude väliste korrosioonivastaste{4}}rakenduste jaoks. Twill kangas, mis on kootud kahe-üle-kahe- või kolme-üle-kolme-alusega, pakub suurepärast painduvust ja sobib tihedalt ebakorrapäraste kumerate pindadega, muutes selle tavaliseks materjaliks käsitsi paigaldamisel{12} varustus. Satiinist koematerjalil on pikad hõljuvad lõngad, mille tulemuseks on hea vaigu immutamine ja toote kõrge tugevus, kuid selle kõrge hind piirab selle kasutamist peamiselt kõrgekvaliteedilistes{15}}lennunduses kasutatavates komposiitmaterjalides ja harva korrosioonivastastes rakendustes. Keeramata heiekangas, mida tavaliselt tuntakse ruudukangana, on jäme tavaline koe, suur võrgusilma suurus, tugev koormus{18}}kandevõime ja mõõdukas kulu{19}}tõhusus, mis domineerib raskete -korrosioonivastaste konstruktsioonikihtide materjalide turul.
Lõnga tüübi järgi jaotatakse keeramata heidekangas keerutamata heidekangaks ja peeneks heidekangaks. Keeramata heiekangal on tugev lõng ja suurepärane tõmbetugevus ning seda kasutatakse enam kui 90% korrosioonivastastes-klaaskiudprojektides. Peenel heidikangil on õrn ja sile pind, mida kasutatakse peamiselt elektrooniliste isolatsioonimaterjalide ja klaaskiudpinna kaunistamiseks. Vastavalt riiklikule standardile GB/T 18370-2014 on leelisevaba-kootud kangas tähistatud EWR-i ja keskmise-leelisesisaldusega kootud kangas tähisega CWR, mis hõlbustab tööstuse valikut ja hankimist. Tavaliselt kasutatavate tehniliste spetsifikatsioonide hulka kuuluvad 01, 02, 04, 06 ja 08 kangad. 01 ja 02 kangad on vastavalt ainult 0,1 mm ja 0,2 mm paksused ning neid kasutatakse enamasti kohalikuks remondiks ja õhukese{21}}kihi korrosioonikaitseks. 400g/㎡}korrosioonikaitseks (04) spetsifikatsioonile, samas kui 0,6 mm (600 g/㎡) ja 0,8 mm (800 g/㎡) paksemat kangast kasutatakse seadmete koormust{27}}kandvate kihtide ja tugevate korrosioonikaitsekonstruktsioonide jaoks.
II. Alamkategooriad ja rakendusedKlaaskiust matt
Klaaskiust matid klassifitseeritakse nelja mõõtme järgi: vormimisprotsess, kiu morfoloogia, rakendus ja komposiit struktuur. Vastavalt töötlemistehnoloogiale hõlmavad klaaskiudmatid tükeldatud kiudmatti, õmmeldud-liimitud matti, märjal-laotatud matti ja nõel-stantsitud matti: tükeldatud kiudmatt saadakse lühikeste tükeldatud kiudude juhusliku paigaldamise ja ühendamise teel ning seda on kahte tüüpi: pulberliim ja emulsioonliim; õmblema-liimitud matt põhineb polüesterlõngadel, et kokku õmmelda lühikesi tükeldatud klaaskiust toorikuid; märg-paigutatud matt on laenatud paberitootmise tehnoloogiast, kasutades kiudude tõmbamiseks vett ja spetsiaalset liimi; nõel-augustatud matt moodustub kammimise ja torgatamisega, mille tulemuseks on väga poorne sisemine struktuur. Kiudude morfoloogia järgi jagunevad need pidevaks filamentmatiks (MS) ja tükeldatud kiudmatiks (MC). Pidev hõõgniitmatt on paigutatud joonis-kaheksa mustriga ja liimitud, samal ajal kui tükeldatud kiudmatt kasutab 50 mm lühikesi tükeldatud kiude, mis on paigutatud ja kujundatud juhuslikult vastavalt riiklikele standarditele. keskmine-leeliseline pidev matt.
Vastavalt kasutusstsenaariumidele jagatakse klaaskiudmatid pinnamattideks, katusemattideks ja filtermattideks. Pinnavilt paksusega vaid 0,2 mm ja pinnatihedusega 30{5}}50 g/㎡ optimeerib pärast immutamist klaaskiudpinna tihedust, parandab selle läbilaskvust ja korrosioonikindlust ning silub kanga tekstuuri. SBS ja APP modifitseeritud bituumenrullide ja klaaskiust asfaltsindlite alusena kasutatav katusepapp parandab oluliselt hüdroisolatsioonimaterjalide tõmbe- ja rebenemiskindlust. Õhu filtreerimiseks mõeldud spetsiaalsel klaaskiust lahtisel vildil on hästi-arenenud poorid ja suur tolmuhoidmisvõime, mida kasutatakse laialdaselt tööstuslike heitgaaside ja värske õhu puhastamise filtreerimistööstuses. Komposiitkonstruktsiooniga vilt sisaldab kangast-vildist komposiitvilti, sandwich-core flow-juhtivat vilti ja nõel-stantsitud komposiitvilti. Integreeritud kangas{13}}viltkomposiit optimeerib paigutuse jõudlust ja seda kasutatakse enamasti voolu juhtivates kihtides ja ülitugevas komposiitklaaskiust.
Peamised korrosioonikaitsekonstruktsioonide tükeldatud kiudmati spetsifikatsioonid on 200 g, 300 g, 450 g ja 600 g/㎡: 200 g tükeldatud kiudmatt on õhuke, kuid imav, kasutatakse voodri aluse parandamiseks; 300 g (1,4–1,6 mm) on tööstus{8}}standardmudel; 450 g paksune matt sobib paagi põhjaplaatidele ja raskete{10}}seadmete vundamentidele; 600 g ülisuure-grammmassiga tükeldatud kiudmatt kulutab ehitamise ajal suurel hulgal liimi ja seda kasutatakse enamasti tugevaks{13}}korrosioonikaitseks äärmuslikes töötingimustes.
III. Klaaskiudkanga pealekandmisprotsess-Mati komposiitkonstruktsioon käsitsi paigaldamisel-korrosioonikaitse
Klaaskiust käsitsi paigaldatavas-korrosioonikaitsekonstruktsioonis kasutatakse tööstusharu-standardset klassikalist komposiitkihi struktuuri matt + riie + matt, kusjuures iga kiht täidab oma spetsiifilist funktsiooni, et saavutada tasakaal korrosioonikaitse ja konstruktsiooni terviklikkuse vahel. Alumine kiht on valmistatud tükeldatud kiudmatist, mis tänu oma suurele adhesiivsele imavusele akumuleerib vaiku, moodustades tiheda vaigurikka-kihi, mis takistab söövitava aine läbitungimist. Keskmises kihis on kasutatud keeramata kootud kangast, mille lõime- ja koestruktuur tagab üldise mehaanilise tugevuse, vältides -korrosioonivastase voodri pragunemist pinge all. Pealmine kiht on valmistatud pinnavildist, mis sulgeb kanga poorid, parandab toote välimust ning isoleerib sisemise substraadi happest, leelisest ja niiskusest.
Pikaajaline-ehituspraktika on kokku võtnud praktilise arvutusreegli: ühe klaaskiudmati kihi paksus pärast vaiguga immutamist ja kõvenemist on ligikaudu võrdne toote massi jagatuna 250-ga. Näiteks 300 g/m² tükeldatud kiust mati paksus on ligikaudu 1,2 mm. 5 mm korrosioonivastase voodri projekteerimisel piisab neljast kihist 300 g tükeldatud kiudmatist pluss pinnavildi kiht. Samal ajal on igal kootud kanga spetsifikatsioonil fikseeritud vaigutarbimise vahemik: 300 g kangas tarbib 300–450 g vaiku ruutmeetri kohta, 400 g kangast 400–600 g, 600 g kangast 600–900 g ja 800 g kangast 800–1200 g. Need väärtused kõiguvad olenevalt ehitusoskustest, vaigu tüübist ja ümbritseva õhu temperatuurist ning võivad olla võrdlusaluseks tooraine hankimisel ja kuluarvestusel.
IV. Tehniliste materjalide valikustrateegiate kokkuvõte
Tegelikes projektides ei saa materjali valik tugineda ainult materjali omadustele. See nõuab söövitava keskkonna happesuse/aluselisuse, temperatuuri, kontsentratsiooni ja dünaamilise/staatilise rõhu põhjalikku arvestamist koos projekti eelarve, korrosioonivastase kihi kavandatud paksuse, kihtide arvu ja vaigukuluga. Kergete söövitavate keskkondade jaoks, nagu tavaline reovesi, saab kulude kontrollimiseks valida leelisepõhised tooted; karmides tingimustes, nagu tugevad happed, kõrge temperatuur ja tugevad lahustid, on eelistatud leelisevabad E--seeria kangad, mis on kombineeritud vinüülestervaiguga. Klaaskiust riide ja klaaskiudmati õige kombinatsioon ei taga mitte ainult klaaskiust korrosioonivastaste vooderdiste{7}} kasutusiga, vaid optimeerib ka toorainekulusid ja maksimeerib klaaskiust komposiitmaterjalide tehnilist väärtust.
