لماذا يتم التعبير عن قوة الشد ومعامل الألياف الزجاجية بدلالة قوة ومعامل الخيوط المغموسة؟
ومع تشديد ضوابط التصدير مؤخراالألياف الزجاجية، الجدل الدائرالألياف الزجاجيةعادت طرق اختبار الشد إلى الظهور في الصناعة. الأسباب الرئيسية وراء استخدام الصناعة باستمرار لمعامل قوة الخيوط المغموسة لتمثيل خصائص الشدالألياف الزجاجيةهي كما يلي:
1. يعكس أداء التطبيق الفعلي
في التطبيقات العملية (مثل المواد المركبة)،الألياف الزجاجيةوعادة ما يستخدم جنبا إلى جنب مع مصفوفة راتنجية، وليس بمفردها. يحاكي اختبار الخيوط المغموسة حالة الألياف داخل مصفوفة الراتنج ويمثل بشكل أفضل خصائصها الميكانيكية الحقيقية في المواد المركبة.
يمكن أن يؤدي اختبار قوة الألياف الجافة وحدها إلى قيم أقل بسبب عيوب السطح أو العوامل البيئية (مثل الرطوبة والاحتكاك). ومع ذلك، فإن الخيوط المغموسة تحمي سطح الألياف، مما يقلل من التداخل أثناء الاختبار.
2. تجنب أخطاء الاختبار
الألياف الزجاجيةناعم جدًا (قطره عادة 5-24 ميكرون) وهش. يمكن أن يؤدي الاختبار المباشر بسهولة إلى الكسر بسبب تلف التثبيت أو تركيز الضغط، بدلاً من كسر الشد. علاوة على ذلك، عندما تتعرض الحزم للتوتر، غالبًا ما يحدث كسر غير متزامن أو انزلاق المشبك، مما يؤدي في النهاية إلى نتائج اختبار أقل وتباين كبير.
تجمع طريقة الغزل المغموس بين ألياف متعددة في حزمة (على سبيل المثال، عن طريق تشريبها ومعالجتها براتنج الإيبوكسي)، مما يؤدي إلى إنشاء عينة على شكل قضيب - بقطر محدد. وهذا يسهل التثبيت، ويقلل من تركيز الإجهاد المحلي، ويحسن موثوقية وتكرار بيانات الاختبار. طبعا هذه الطريقة...
3. التقييس وقابلية المقارنة
تستخدم المعايير الدولية والمحلية (مثل GB/T 20310 وASTM D2343 وISO 9163) عادة طريقة الغزل المغموس لاختبار خصائص الشدالألياف الزجاجية(بما في ذلك قوة الشد والمعامل والاستطالة، مع التعبير عن القوة والمعامل بوحدة MPa أو GPa). تعمل هذه الطريقة على توحيد ظروف الاختبار (مثل نوع المادة اللاصقة، وعملية المعالجة، وحجم العينة)، مما يجعل البيانات من مختلف الشركات المصنعة أو المؤسسات البحثية قابلة للمقارنة.
توجد أيضًا معايير حالية لاختبار الألياف الجافة (GB/T 7690.3 وISO 3341). تعبر هذه المعايير عن القوة بـ N أو N/tex، وتتأثر النتائج بسهولة بعوامل مثل معدات الاختبار والبيئة (خاصة الرطوبة). ومع ذلك، فإن هذه الطريقة سهلة القياس نسبيًا، وبالتالي فهي أكثر استخدامًا لمراقبة الجودة.
4. يعكس تأثير الترابط بين الوجه
في اختبار الغزل المغموس، يؤثر الترابط السطحي بين الراتنج والألياف على الأداء العام. في حين يتم تحديد المعامل بشكل أساسي بواسطة الألياف نفسها، إلا أن قوة الشد قد تتأثر قليلاً بخصائص السطح البيني. يعكس هذا الاختبار بشكل أوثق حالة الحمل الفعلية-للألياف الموجودة في المركب.
5. التاريخ وممارسة الصناعة
تم اكتشاف طريقة الغزل المغموس في وقت مبكر من القرن العشرينالألياف الزجاجيةالصناعة لسهولة التشغيل والبيانات المستقرة. أصبحت هذه الطريقة تدريجيًا هي الطريقة القياسية في الصناعة ولا تزال تُستخدم حتى اليوم.
تجدر الإشارة إلى أن الجدل الدائر حول طريقة الاختبار هذه داخل الصناعة ينبع من حقيقة أن القوة النظرية لـالألياف الزجاجيةأعلى بكثير من جميع بيانات الاختبار المتاحة حاليًا. على سبيل المثال، يمكن أن تصل القوة النظرية للألياف الزجاجية E- إلى 3-4 جيجا باسكال. ومع ذلك، في الاختبار الفعلي، يتم تضخيم العيوب السطحية وأضرار الاختبار، مما يجعل من المستحيل قياس القيمة النظرية. عادة، تقع قوة الغزل المغمورة بين القوة النظرية للألياف الجافة وقوة المواد المركبة.
اختبار المعامل: المعامل هو خاصية مادية متأصلة وهو أقل تأثراً بطريقة الاختبار. ومع ذلك، فإن طريقة الغزل المغموس توفر ظروف قياس إجهاد أكثر استقرارًا، وبالتالي فإن القيمة المقاسة تكون أقرب إلى القيمة النظرية.
باختصار، تحقق طريقة الغزل المغموس توازنًا بين التطبيق العملي الهندسي ودقة الاختبار، لتصبح الطريقة المعترف بها لتوصيف الخواص الميكانيكية للألياف الزجاجية.
وبطبيعة الحال، كلا الطريقتين لهما مزايا وعيوب، وينبغي اختيار طريقة الاختبار المناسبة بناء على أهداف الاختبار.
على سبيل المثال، يمكن استخدام طريقة الغزل الجاف لتقييم اتساق دفعات الألياف بسرعة؛ يمكن استخدام طريقة الخيوط المغموسة للتحقق من الخصائص المصممة للمواد المركبة باستخدام راتنج متوافق مع التصميم.
