Kokią įtaką stiklo pluošto cheminis stabilumas turi stiklo pluošto žvejybos laivų ilgaamžiškumui?
Taikantstiklo pluoštosustiprintų kompozitų (GFRP), ypač atšiaurioje jūros aplinkoje, pvz., gaminant GFRP žvejybos laivus, stiklo pluošto cheminis stabilumas yra pagrindinis veiksnys, lemiantis ilgalaikį produktų patvarumą ir saugą. Cheminis stabilumas reiškia stiklo pluošto gebėjimą atsispirti korozijai nuo terpių, tokių kaip vanduo, rūgštys ir šarmai. Žvejybos laivams, kurie dažnai panardinami į ežerus, upes ar jūros vandenį arba su jais liečiasi (visa neutrali arba silpnai šarminė terpė), atsparumas vandens korozijai yra ypač svarbus, nes tai tiesiogiai veikia korpuso tarnavimo laiką.
Cheminio stabilumo vertinimo rodikliai: Stiklo pluošto korozijos laipsnis terpėmis paprastai matuojamas šiais rodikliais
1. Svorio netekimo greitis: pluošto masės pokytis prieš ir po korozijos.
2. Eksudato analizė: šarminių metalų jonų (tokių kaip Na⁺, K⁺) arba kitų stiklo komponentų kiekis koroziniame tirpale.
3. Stiprumo praradimo laipsnis: pluošto mechaninių savybių (pvz., atsparumo tempimui) sumažėjimo laipsnis po korozijos.
4. Pluošto skersmens pokytis: pluošto skersmens sumažėjimas po korozijos.
Stiklo pluošto vandens erozijos mechanizmas: Stiklo vandens erozija (ypač kaitinant) yra sudėtingas fizikinis ir cheminis procesas, kurio esmė yra jonų mainai ir tirpimas tinkle:
1. Jonų mainai (de-šarminiai):
Šarminių metalų jonai (pvz., Na⁺) stiklo tinkle keičiasi su H⁺ vandenyje:
`≡Si-O-Na + H₂O → ≡Si-OH + Na⁺ + OH⁻`
Rezultatas: H⁺ vandenyje mažėja, OH⁻ didėja ir tirpalas palaipsniui tampa šarminis.
2. Tinklo dezintegracija (hidrolizė):
Susidaręs OH⁻ yra labai agresyvus, naikinantis silicio -deguonies karkasą (≡Si-O-Si≡):
`≡Si-O-Si≡ + OH⁻ → ≡Si-OH + ≡Si-O⁻`
Naujai sukurtas ≡Si{0}}O⁻ toliau reaguoja su vandeniu, kad išlaikytų valentingumo pusiausvyrą:
`≡Si-O⁻ + H₂O → ≡Si-OH + OH⁻`
Šis procesas kartojasi nuolat, todėl stiklo tinklas nuolat sunaikinamas ir tirpsta (silikato hidrolizė).
3. Didelės-silicio dioksido plėvelės formavimas:
Nuolat tirpstant lengvai tirpstantiems jonams (Na⁺ ir kt.), ant stiklo paviršiaus pamažu susidaro akytas, daug silicio -turintis (SiO₂) „išplovimo sluoksnis“.
Šios plėvelės tirpimo greitis kartu su korozinės terpės prasiskverbimo į vidų greitis ir reakcijos produktų difuzijos į išorę greitis kartu lemia bendrą stiklo atsparumą vandeniui.
Puikus šarminio -stiklo pluošto (E stiklo) atsparumas vandeniui: eksperimentiniai duomenys rodo (5000 cm² paviršiaus ploto stiklo pluošto mėginys buvo virinamas 250 ml distiliuoto vandens 3 valandas):
1. Atsparumo vandeniui reitingas: šarminis-stiklo pluoštas (E stiklas) > Vidutinis-šarminis stiklo pluoštas (C stiklas) > Didelis-šarminis stiklo pluoštas (A stiklas).
2. Hidrolizės laipsnio klasifikacija:
E stiklas: I klasės hidrolizės laipsnis (geriausias atsparumas vandeniui). Itin mažas svorio kritimas ir didelis jėgos išlaikymas.
C stiklas: II klasės hidrolizės laipsnis (vidutinis atsparumas vandeniui).
A stiklas: III hidrolizės klasės (blogas atsparumas vandeniui).
3. Pagrindinė priežastis: E-stiklas turi labai mažai šarminių metalų oksidų (paprastai<0.8%),
žymiai sumažina jonų šaltinius, kuriuos gali ištirpdyti vanduo, veiksmingai slopina jonų mainus ir vėlesnius tinklo hidrolizės procesus ir žymiai pagerina jo stabilumą ilgai{0}}naudojant vandenyje.
Pagrindiniai stiklo pluošto žvejybos valties medžiagos pasirinkimo reikalavimai: remiantis griežtais eksploatavimo trukmės ir saugos reikalavimais: kaip sutvirtinanti medžiaga turi būti naudojamas -šarmų neturintis stiklo pluoštas (E-stiklas). Puikus E-stiklo atsparumas vandeniui veiksmingai atsispiria erozijai, kurią sukelia ilgalaikis panardinimas į ežerus, upes ir jūros vandenį, užtikrinant, kad stiklo pluošto korpuso pagrindo (pluošto) mechaninės savybės išliks stabilios dešimtmečius, užkertant kelią tokioms problemoms kaip sumažėjęs korpuso stiprumas, atsisluoksniavimas ir vandens prasiskverbimas dėl pluošto gedimo.
Kiti didelio našumo{0}}pluošto taikymai laivų statyboje: be E-stiklo pluošto, aukštos-laidos laivų statyboje taip pat naudojami didelio našumo pluoštai, tokie kaip anglies pluoštas ir aramidas:
1. Aramido pluoštas (pvz., kevlaras):
Privalumai: Ypatingai didelis specifinis stiprumas, puikus kietumas ir puikus atsparumas smūgiams bei balistinės savybės. Tinka valčių komponentams, kuriems keliami itin aukšti tempimo stiprumo, atsparumo smūgiams ir lengvumo reikalavimai (pvz., neperšaunamos kai kurių lenktyninių ir patrulinių valčių pertvaros).
Trūkumai: santykinai mažas gniuždymo ir lenkimo stiprumas, linkęs į mikro{0}}sulenkimus; didelė kaina. Netinka pagrindinėms korpuso konstrukcijoms, patiriančioms dideles gniuždymo / lenkimo apkrovas, o tai riboja jo naudojimą (didelės-našumo mažos valtys su griežtais svorio apribojimais).
2. Anglies pluoštas:
Privalumai: didžiausias specifinis stiprumas ir specifinis modulis (stangrumas) tarp dažniausiai naudojamų armuojančių pluoštų, puikus atsparumas nuovargiui ir našumas aukštoje{0}}temperatūroje. Idealiai tinka itin lengvam svoriui ir ypač-dideliui standumui pasiekti.
Trūkumai: Itin didelė kaina.
Programos
Pirmiausia naudojamas kai kuriose arba visose didelio našumo{0}}laivų konstrukcijose, pvz., aukščiausios-pakopos lenktyninėse burlaiviuose, jachtose ir kariniuose greitaeigiuose Didelė kaina riboja jo didelio masto-naudojimą įprastuose žvejybos laivuose.
Apibendrinant galima pasakyti, kad stiklo pluošto žvejybos laivams-didelio masto-naudojimo sritis, jautri ilgalaikiam-patikimumui ir sąnaudoms-šarmų-be stiklo pluošto (E-stiklo) yra nepakeičiama šerdį sutvirtinanti medžiaga dėl savo aukščiausios atsparumo vandeniui (I klasės hidrolizės savybių ir santykinai puikių mechaninių savybių, puikios kainos). Gilus vandens erozijos mechanizmų ir E-glass atsparumo korozijai pranašumų supratimas yra mokslinis pagrindas, leidžiantis užtikrinti saugų stiklo pluošto žvejybos laivų tarnavimo laiką dešimtmečius ir atsparumą jūros aplinkos korozijai. Tuo tarpu didelio našumo -pluoštas, pvz., anglies pluoštas ir aramidas, atlieka papildomą vaidmenį specializuotose laivų statybos programose, kurios siekia didžiausio našumo.
