Zašto prah staklenih vlakana povećava tvrdoću materijala?

Prah od staklenih vlakananije samo punilo; on ojačava fizičkim ispreplitanjem na mikro razini. Nakon taljenja i ekstruzije na visokoj temperaturi te naknadnog mljevenja na niskoj temperaturi, prah staklenih vlakana bez alkalija (E-staklo) i dalje održava visok omjer stranica i inertan je na površini. Ima oštre rubove, ali su nereaktivni i stvaraju mrežu potpore u matricama smole, cementa ili morta. Raspodjela veličine čestica od 150 mesh do 400 mesh nudi kompromis između lakog raspršivanja i sile sidrenja, pregrube će rezultirati taloženjem, a prefine će oslabiti nosivost. Primjene koje su prikladnije za visokosjajne premaze ili precizno zalijevanje su ultrafine vrste, kao što je prah staklenih vlakana 1250.

Značajno poboljšanje tvrdoće podloge i otpornosti na habanje staklenim prahom proizlazi iz njegovih inherentnih fizikalno-kemijskih svojstava i mikromehanizama unutar materijalnih sustava. Ovo ojačanje se događa prvenstveno kroz dva puta: „fizičko ojačanje punjenjem“ i „optimizacija međupovršinskog lijepljenja“, sa sljedećim specifičnim principima:

Učinak fizičkog punjenja putem visoke intrinzične tvrdoće

Stakleni prah prvenstveno se sastoji od anorganskih spojeva poput silicija i borata. Nakon taljenja i hlađenja na visokoj temperaturi, formira amorfne čestice s Mohsovom tvrdoćom od 6-7, što daleko premašuje tvrdoću osnovnih materijala poput plastike, smola i konvencionalnih premaza (obično 2-4). Kada se jednoliko rasprši unutar matrice,stakleni prahugrađuje bezbrojne „mikro-tvrde čestice“ u cijeli materijal:

Ove tvrde točke izravno podnose vanjski pritisak i trenje, smanjujući naprezanje i trošenje samog osnovnog materijala, djelujući kao „kostur otporan na habanje“;

Prisutnost tvrdih vrhova sprječava plastičnu deformaciju na površini materijala. Kada vanjski predmet grebe po površini, čestice staklenog praha opiru se stvaranju ogrebotina, čime se povećava ukupna tvrdoća i otpornost na ogrebotine.

Zgusnuta struktura smanjuje putove trošenja

Čestice staklenog praha imaju fine dimenzije (obično mikrometarske do nanometarske skale) i izvrsnu disperzibilnost, ravnomjerno ispunjavajući mikroskopske pore u matričnom materijalu i tvoreći gustu kompozitnu strukturu:

Tijekom taljenja ili stvrdnjavanja, stakleni prah formira kontinuiranu fazu s matricom, uklanjajući međufazne praznine i smanjujući lokalizirano trošenje uzrokovano koncentracijom naprezanja. To rezultira ujednačenijom i otpornijom površinom materijala.

Međupovršinsko lijepljenje poboljšava učinkovitost prijenosa opterećenja

Stakleni prah pokazuje izvrsnu kompatibilnost s matričnim materijalima poput smola i plastike. Neki površinski modificirani stakleni prahovi mogu se kemijski vezati s matricom, stvarajući čvrste međupovršinske veze.

Kemijska stabilnost otporna je na koroziju u okolišu

Stakleni prahpokazuje izvanrednu kemijsku inertnost, otporan na kiseline, lužine, oksidaciju i starenje. Održava stabilne performanse u složenim okruženjima (npr. na otvorenom, u kemijskim uvjetima):

Sprječava oštećenja površinske strukture od kemijske korozije, čuvajući tvrdoću i otpornost na habanje;

Posebno kod premaza i tinti, otpornost staklenog praha na UV zračenje i starenje uzrokovano vlagom i toplinom usporava degradaciju matrice, produžujući vijek trajanja materijala.