0°/90° vs. ±45° Biaxiální sklolaminátová tkanina: Rozdíly a jak si vybrat

Výběr správné orientace výztuže je zásadní při navrhování laminátu ze skleněných vláken. I když 0°/90° a ±45° dvouosé tkaniny ze skelných vláken mohou používat stejná E-skleněná vlákna a mají podobnou celkovou hmotnost, vyztužují kompozitní strukturu v různých směrech a reagují odlišně na tahové, ohybové, smykové a torzní zatížení.

Volba tedy není jen o tom, která biaxiální tkanina je pevnější. Záleží na směru zatížení, tvaru součásti, výrobním procesu a celkovém provedení laminátu.

Jako profesionál Dodavatel tkanin ze skelných vláken Jlon poskytuje 0°/90° biaxiální tkaninu ze skelných vláken, ±45° biaxiální tkaninu ze skelných vláken a multiaxiální tkaniny ze skelných vláken v různých hmotnostech, šířkách a konstrukcích. Tato příručka vysvětluje jejich hlavní rozdíly a pomáhá výrobcům kompozitů vybrat správnou výztuž ze skelných vláken pro námořní, větrnou energii, dopravu, stavebnictví a průmyslové aplikace.

Co je to biaxiální tkanina ze skleněných vláken?

Biaxiální tkanina ze skleněných vláken je typ nekadeřované tkaniny, běžně nazývané NCF, vyráběné umístěním kontinuálních pramenů ze skleněných vláken ve dvou hlavních směrech. Vrstvy vláken jsou drženy pohromadě lehkým polyesterovým prošíváním místo toho, aby byly propleteny jako konvenční tkaná tkanina ze skleněných vláken.

Dvě nejběžnější konstrukce jsou:

·  0°/90° biaxiální tkanina ze skelných vláken

·  +45°/-45° biaxiální tkanina ze skelných vláken

Protože hlavní výztužná vlákna zůstávají relativně rovná, poskytuje dvouosá tkanina ze skelných vláken obvykle lepší mechanickou účinnost než tkanina podobné hmotnosti. Vlákna jsou méně zkadeřená, což umožňuje přímější přenos zatížení ve směrech vláken.

Mezi klíčové vlastnosti biaxiální tkaniny ze skleněných vláken patří:

·  Vysoká směrová pevnost

·  Nízká krimpovací vlákna

·  Dobrá impregnace pryskyřicí

·  Efektivní vytváření tloušťky laminátu

·  Kompatibilita s polyesterovými, vinylesterovými a epoxidovými pryskyřicemi

·  Vhodnost pro ruční pokládání, vakuové balení a infuzi pryskyřice

·  Dostupnost s nebo bez rohože ze sekaných pramenů

Termín 'biaxiální' popisuje tkaninu se dvěma směry vyztužení. Orientace těchto vláken však určuje výkon hotového laminátu.

Co je 0°/90° biaxiální sklolaminátová tkanina?

A 0°/90° dvouosá tkanina ze skleněných vláken obsahuje kontinuální prameny ze skleněných vláken uspořádané ve dvou na sebe kolmých směrech.

Vlákna 0° obvykle probíhají podél délky role, zatímco vlákna 90° probíhají přes šířku role. V závislosti na specifikaci produktu a označení výrobce mohou být tato vlákna také popsána jako podélná a příčná vlákna.

Tato konstrukce je určena především k vyztužení laminátu v jeho hlavním podélném a příčném směru.

Hlavní vlastnosti tkaniny ze skelných vláken 0°/90°

Tkanina ze skelných vláken 0°/90° obecně nabízí:

·  Vysoká pevnost v tahu v podélném i příčném směru

·  Dobrý ohybový výkon při vyrovnání s hlavním konstrukčním zatížením

·  Vylepšená rozměrová stabilita ve dvou na sebe kolmých směrech

·  Efektivní vyztužení plochých a jemně zakřivených panelů

·  Předvídatelné mechanické vlastnosti podél hlavních os součásti

·  Rychlé nahromadění laminátu při použití středně nebo těžkých tkanin

Protože jsou vlákna umístěna podél hlavních geometrických směrů, běžně se používá 0°/90° biaxiální sklolaminátová tkanina tam, kde jsou zatížení přenášena po délce a šířce panelu.

Typické aplikace

Mezi běžné aplikace 0°/90° biaxiální tkaniny ze skleněných vláken patří:

·  Boky trupu a spodní panely

·  Námořní paluby a přepážky

·  Kompozitní sendvičové panely

·  Plášť lopatek větrných turbín

·  Panely nákladních a užitkových vozidel

·  Stavební panely a profily

·  Vodní nádrže a skladovací nádoby

·  Ploché plechy a pultrudované komponenty

·  Průmyslové kryty a kryty

·  Tvarované sklolaminátové struktury

Například u dlouhého kompozitního panelu mohou vlákna 0° posílit primární směr zatížení, zatímco vlákna 90° pomáhají stabilizovat panel po jeho šířce a rozložit příčné zatížení.

Co je ±45° biaxiální sklolaminátová tkanina?

Biaxiální tkanina ze skleněných vláken ±45° se skládá ze dvou vrstev skelných vláken orientovaných v úhlu +45° a -45° vzhledem k délce role nebo definované referenční ose součásti.

Namísto vyztužení pouze přímých podélných a příčných směrů jsou diagonální vlákna zvláště účinná při přenášení smykových a torzních zatížení v rovině.

Hlavní vlastnosti tkaniny ze skelných vláken ±45°

Tkanina ze skelných vláken ±45° obecně poskytuje:

·  Dobrá pevnost ve smyku v rovině

·  Vylepšená odolnost proti kroucení a kroucení

·  Efektivní přenos zatížení mezi podélným a příčným směrem

·  Dobré vyztužení kolem rohů a zakřivených ploch

·  Lepší přizpůsobení některým složitým geometriím forem

·  Snížené riziko rozštěpení v jednom hlavním směru

·  Vyvážené diagonální vyztužení

Když se kompozitní struktura zkroutí nebo dojde ke smyku, zatížení působí diagonálně přes laminát. Vlákna umístěná při +45° a -45° jsou proto dobře vyrovnána, aby odolávala této deformaci.

Typické aplikace

Mezi běžné aplikace ±45° biaxiální tkaniny ze skleněných vláken patří:

·  Zakřivené trupy lodí

·  Spojení mezi trupem a palubou

·  Výztuha výztuhy a rámu

·  Trubky, trubky a válcové díly

·  Střižné stojiny lopatek větrné turbíny

·  Kompozitní rohy a spoje

·  Automobilové a dopravní komponenty

·  Strukturální opravné lamináty

·  Nádrže a konstrukce související s tlakem

·  Součásti vystavené kroucení nebo vícesměrnému zatížení

Například při stavbě lodí se často používá ±45° biaxiální tkanina ze skleněných vláken kolem křivek trupu, konstrukčních spojů, hřbetů, výztuh a oblastí vystavených nárazovému nebo torznímu zatížení.

0°/90° vs. ±45° Biaxiální sklolaminátová tkanina

Hlavním rozdílem je směr, ve kterém výztužná vlákna přenášejí zatížení.

Žádná látka není univerzálně lepší. Každý z nich funguje nejlépe, když jeho orientace vlákna odpovídá očekávané dráze zatížení.

Zatížení v tahu a ohybu

Sklolaminátové kompozity jsou nejpevnější, když se výztužná vlákna vyrovnají s aplikovaným zatížením.

Pokud je panel primárně tažen po své délce, vlákna ve směru 0° účinně přenášejí toto tahové zatížení. Pokud panel vyžaduje také pevnost v celé své šířce, 90° vlákna poskytují příčné vyztužení.

Z tohoto důvodu se biaxiální sklolaminátová tkanina 0°/90° často volí pro:

·  Dlouhé ploché panely

·  Strukturální povrchy

·  Paluby a podlahy

·  Stěnové panely

·  Mušle nožů

·  Díly vystavené podélnému ohybu

Ohýbání vytváří napětí na jedné straně laminátu a stlačení na druhé straně. Správně umístěná 0° výztuha může výrazně zvýšit ohybovou tuhost a pevnost dlouhého kompozitního panelu.

Výkon ohýbání však nezávisí pouze na orientaci tkaniny. Velký vliv má také tloušťka laminátu, obsah vláken, pryskyřičný systém, materiál jádra a vzdálenost mezi pláštěm sendvičového panelu.

Smykové a torzní zatížení

Ke smyku dochází, když se síly snaží přimět jednu část konstrukce k posunutí vzhledem k druhé. Torze nastává, když je konstrukce zkroucena kolem své osy.

Vlákna umístěná v úhlu ±45° jsou v těchto podmínkách zvláště účinná, protože diagonální směry úzce odpovídají hlavnímu napětí a tlaku generovanému smykem.

±45° biaxiální tkanina ze skleněných vláken se proto běžně volí pro:

·  Trubky a válcové konstrukce

·  Zakřivené části trupu

·  Konstrukční spoje

·  Rohy a přechody

·  Střižné stojiny větrných turbín

·  Díly vystavené kroucení

·  Vyztužení kolem otvorů

·  Opravy laminátů

Laminát obsahující pouze 0°/90° vlákna může mít dobrou přímou pevnost v tahu, ale nedostatečnou odolnost proti smykovému praskání nebo kroucení. Přidání ±45° vrstev vytváří vyváženější strukturu.

Přizpůsobivost na zakřivených plochách

Přizpůsobivost tkaniny závisí na několika faktorech, včetně:

·  Orientace vláken

·  Hmotnost látky

·  Vzor stehu

·  Konstrukce vrstev

·  Přítomnost rohože z nasekaných vláken

·  Zakřivení formy

·  Směr tažení

±45° biaxiální tkanina ze skleněných vláken se často snadněji přizpůsobí zakřiveným nebo složeným povrchům, protože diagonální uspořádání vláken se může přizpůsobit tvarovým změnám účinněji než tuhé podélné a příčné uspořádání.

Díky tomu je tkanina ze skelných vláken ±45° užitečná pro obrysy trupu lodi, zaoblené rohy, trubky a složité lisované součásti.

Těžká dvouosá tkanina však stále může překlenout úzké poloměry nebo se na komplikovaných formách zvrásnit. Při práci s hlubokými křivkami nebo malými rohy může být nutné, aby výrobci místo jedné těžké vrstvy použili lehčí látku, užší střih nebo více vrstev.

Před zahájením sériové výroby se doporučuje praktická zkouška materiálu.

Měly by se látky 0°/90° a ±45° používat společně?

V mnoha konstrukčních kompozitních aplikacích je nejlepším řešením kombinace obou konstrukcí.

Vyvážený laminát může obsahovat:

·  0° vlákna pro podélnou pevnost

·  90° vlákna pro příčnou pevnost

·  +45°/−45° vlákna pro pevnost ve smyku a krutu

Například laminát může používat kombinaci jako:

1. 0°/90°

2. +45°/-45°

3. Materiál jádra

4. +45°/-45°

5. 0°/90°

Přesné pořadí závisí na konstrukci součásti, stavu zatížení a výrobním procesu. Vrstvy umístěné dále od neutrální osy laminátu mají obecně větší vliv na tuhost v ohybu, zatímco vnitřní vrstvy mohou přispívat k přenosu smyku a strukturální rovnováze.

Triaxiální a čtyřosé tkaniny ze skelných vláken mohou také kombinovat několik směrů v jedné šité výztuži:

·  Triaxiální tkanina: 0°/+45°/−45°

·  Triaxiální tkanina: +45°/90°/−45°

·  Čtyřosá tkanina: 0°/+45°/90°/−45°

Tyto víceosé tkaniny ze skelných vláken mohou snížit počet samostatných vrstev a zlepšit efektivitu výroby. Samostatné dvouosé vrstvy však poskytují větší flexibilitu, když inženýři potřebují přesnou kontrolu nad orientací vláken a umístěním vrstev.

Biaxiální tkanina ze skelného vlákna s nebo bez rohože

Biaxiální tkaniny 0°/90° i ±45° lze dodat s přídavnou vrstvou rohože ze sekaných pramenů. Produkty mohou být popsány pomocí označení jako biaxiální tkanina ze skelných vláken s rohoží, kombi rohož nebo prošívaná tkanina ze skelných vláken s CSM.

Vrstva rohože může poskytovat:

·  Lepší spojení mezi vrstvami laminátu

·  Zlepšená tvorba povrchu bohatého na pryskyřici

·  Zvýšená tloušťka na vrstvu

·  Lepší kompatibilita s některými procesy ručního pokládání

·  Vylepšené ovládání tisku v určitých aplikacích

Rohož ze sekaných pramenů však zvyšuje spotřebu pryskyřice a hmotnost laminátu. Nemusí to být nutné v každém epoxidovém nebo pryskyřičném laminátu.

Tkanina bez rohože je často vybírána, když výrobce chce:

·  Vyšší poměr vláken k pryskyřici

·  Nižší spotřeba pryskyřice

·  Lepší hmotnostní účinnost

·  Kontrolovaná tloušťka laminátu

·  Použití čističe ve vakuové infuzi

·  Kompatibilita s aplikacemi, kde není nutná matná vrstva

Správná konstrukce by měla být vybrána podle systému pryskyřice, cílového obsahu skla, požadavků na povrch a způsobu výroby.

Jak vybrat správnou biaxiální tkaninu ze skleněných vláken

1. Určete primární směr zatížení

Určete, zda je díl vystaven hlavně:

·  Podélné napětí nebo stlačení

·  Příčné zatížení

·  Ohýbání

·  Smyk v rovině

·  Torze

·  Dopad

·  Vícesměrné zatížení

Vyberte tkaninu ze skelných vláken 0°/90°, když hlavní zatížení působí podél délky a šířky součásti. Pokud je důležitější přenos zatížení ve smyku, kroucení nebo diagonálním zatížení, zvolte tkaninu ze skleněných vláken ±45°.

U složitých konstrukčních dílů je obvykle vyžadována kombinace.

2. Vyhodnoťte tvar formy

Ploché a jemně zakřivené panely mohou často efektivně používat těžší 0°/90° biaxiální sklolaminátovou tkaninu.

Pro složené křivky, úzké poloměry a složité přechody může tkanina ±45° nebo lehčí výztuhy nabídnout lepší splývavost. Je třeba vzít v úvahu také hmotnost látky a šití, protože samotná orientace neurčuje přizpůsobivost.

3. Vyberte vhodnou hmotnost tkaniny

Biaxiální tkanina ze skelného vlákna je k dispozici v široké škále plošných hmotností. Běžné váhy mohou zahrnovat přibližně:

·  300 g/m²

•  400 g/m²

·  450 g/m²

·  600 g/m²

·  800 g/m²

·  1000 g/m²

·  1200 g/m² nebo vyšší

Správná hmotnost závisí na požadované tloušťce laminátu, počtu vrstev, geometrii povrchu a výrobním procesu.

Těžká tkanina ze skelných vláken rychle nabývá tloušťky a může snížit pracnost, ale může být obtížnější ji navlhčit a přizpůsobit se úzkým křivkám. Lehčí tkanina poskytuje přesnější ovládání laminátu, ale vyžaduje více vrstev.

4. Zvažte výrobní proces

Biaxiální tkaniny ze skleněných vláken Jlon lze vybrat pro procesy, jako jsou:

·  Položení rukou

·  Nástřik kombinovaný s prošitou výztuhou

·  Vakuové balení

·  Vakuová infuze

·  Lisování pryskyřice

·  Lisování lisováním

·  Pultruze

·  Vinutí vlákna pro vhodné konstrukce

U infuze pryskyřice je třeba vzít v úvahu propustnost a průtok pryskyřice. Velmi hustá výztuha může zpomalit pohyb pryskyřice a zvýšit riziko suchých oblastí.

Při ručním pokládání by mělo být možné látku snadno navlhčit bez nadměrného hromadění pryskyřice. Obsluha musí také zajistit odstranění vzduchu mezi vrstvami.

5. Spojte látku se systémem pryskyřice

Biaxiální tkanina ze skelných vláken by měla mít velikost kompatibilní s určenou pryskyřicí. Mezi běžné pryskyřicové systémy patří:

·  Nenasycená polyesterová pryskyřice

·  Vinylesterová pryskyřice

·  Epoxidová pryskyřice

·  Ostatní termosetové kompozitní pryskyřice

Pryskyřičný systém ovlivňuje chování při smáčení, interlaminární lepení, chemickou odolnost, teplotu zpracování a konečný mechanický výkon.

Před výrobou ověřte kompatibilitu pryskyřice u dodavatele tkaniny ze skleněných vláken.

6. Prohlédněte si kompletní návrh laminátu

Výběr výztuže ze skelných vláken by neměl být založen na jedné vrstvě tkaniny.

Kompletní návrh může zahrnovat:

·  Gelcoat nebo povrchová vrstva

·  Sklolaminátové vrstvy kůže

·  Místní zesílení

·  Materiál jádra

·  Lepidlo nebo spojovací pasta

·  Pryskyřičný systém

·  Vložky a upevňovací oblasti

U sendvičových konstrukcí využívajících jádro z PVC pěny, jádro z PET pěny, PMI pěnu nebo voštinu přenášejí pláště ze skelných vláken tahové a tlakové zatížení, zatímco jádro odděluje pláště a přenáší smyk.

Orientace tkaniny ze skelných vláken proto musí doplňovat jak vnější zatížení, tak vlastnosti materiálu jádra.

Časté chyby při výběru

Výběr podle hmotnosti látky

Dvě látky se stejnou celkovou hmotností mohou fungovat velmi odlišně, pokud se jejich orientace vláken liší. Vždy zvažte, jak jsou vlákna rozdělena mezi dva směry.

Za předpokladu, že ±45° Tkanina se používá pouze pro flexibilitu

±45° biaxiální tkanina ze skelných vláken není jen pružnější výztuha. Jeho hlavním konstrukčním účelem je odolávat smykovému a torznímu zatížení.

Použití pouze 0°/90° tkaniny v kroucené struktuře

Konstrukce může mít dobrou podélnou pevnost, ale přesto selže v důsledku smykových trhlin, poškození spojů nebo torzní deformace. Může být požadováno vyztužení ±45°.

Ignorování distribuce vláken

Některé biaxiální tkaniny rozdělují celkovou hmotnost vlákna rovnoměrně mezi dva směry, zatímco jiné používají nevyváženou konstrukci. Například může být umístěno více vláken ve směru 0°, když je potřeba větší podélná pevnost.

Místo toho, abyste se spoléhali pouze na celkový g/m², zkontrolujte úplnou specifikaci tkaniny.

Ignorování procesních požadavků

Mechanicky vhodná tkanina může stále způsobovat výrobní problémy, pokud správně nenavlhčí, nezakryje nebo nenasákne. Výběr materiálu musí brát v úvahu jak konstrukční vlastnosti, tak výrobní podmínky.

Proč si vybrat tkaninu z biaxiálního skleněného vlákna Jlon?

Jlon dodává výztužné materiály ze skelných vláken pro výrobce kompozitů v námořní dopravě, větrné energii, dopravě, stavebnictví a obecných průmyslových trzích.

Náš sortiment tkanin ze skleněných vláken zahrnuje:

·  0°/90° biaxiální tkanina ze skelných vláken

·  +45°/−45° biaxiální tkanina ze skelných vláken

·  Biaxiální tkanina ze skelných vláken s rohoží ze sekaných pramenů

·  Triaxiální tkanina ze skelných vláken

·  Čtyřosá tkanina ze skelných vláken

·  Tkaný roving

·  Tkanina ze skleněných vláken

·  Rohož ze sekaných vláken

·  Přizpůsobená výztuž ze skelných vláken

Jlon může poskytnout různé gramáže látek, šířky, délky rolí, rozložení vláken a šicí konstrukce dle požadavků zákazníka.

Při žádosti o doporučení by zákazníci měli poskytnout:

·  Aplikace

·  Rozměry dílu

·  Směr zatížení

·  Požadovaná hmotnost tkaniny

·  Šířka role

·  Typ pryskyřice

·  Výrobní proces

·  Látka s nebo bez rohože

·  Cílová tloušťka laminátu

·  Roční nebo projektové množství

S těmito informacemi může Jlon pomoci identifikovat vhodnou konstrukci biaxiální tkaniny ze skelných vláken pro testování a kvalifikaci.

Často kladené otázky

Je 0°/90° biaxiální tkanina silnější než ±45° tkanina?

Ne nutně. Pevnost závisí na směru působícího zatížení. Tkanina 0°/90° je normálně pevnější podél svých podélných a příčných směrů vláken, zatímco tkanina ±45° je účinnější pro smykové a torzní zatížení v rovině.

Která biaxiální tkanina ze skelného vlákna je lepší pro stavbu lodí?

Oba jsou široce používány v námořních kompozitech. Tkanina 0°/90° je vhodná pro podélné a příčné vyztužení trupů, palub a panelů. Tkanina ±45° se běžně používá pro křivky trupu, výztuhy, spoje, hřebeny a oblasti vystavené smyku nebo kroucení. Strukturální námořní lamináty často kombinují obojí.

Je biaxiální tkanina ze skleněných vláken vhodná pro vakuovou infuzi?

Ano. Biaxiální a víceosé tkaniny ze skelných vláken jsou široce používány ve vakuové infuzi. Pro dosažení úplné impregnace je třeba vzít v úvahu hmotnost tkaniny, tloušťku stohu, propustnost a strategii toku pryskyřice.

Jaký je rozdíl mezi biaxiální tkaninou a tkaným rovingem?

Tkaný roving se vyrábí prokládáním osnovních a útkových rovingů, čímž se vytváří zkadeření vláken v místech křížení. Biaxiální tkanina ze skelných vláken používá samostatné vrstvy rovných vláken, které drží pohromadě prošíváním. Jeho spodní krimpování může zlepšit směrovou mechanickou účinnost.

Může být biaxiální tkanina ze skelných vláken dodávána s rohoží ze sekaných pramenů?

Ano. Jlon může dodat biaxiální tkaninu ze skelných vláken s nebo bez vrstvy rohože se sekanými prameny. Nejlepší volba závisí na pryskyřici, výrobním procesu, požadavcích na lepení a vlastnostech cílového laminátu.

Může Jlon přizpůsobit váhu vlákna v každém směru?

Ano. Kromě vyvážených biaxiálních tkanin mohou přizpůsobené konstrukce přidělit různé hmotnosti vláken do různých směrů. To je užitečné, když komponent vyžaduje více vyztužení podél jedné hlavní osy.

Závěr

Volba mezi 0°/90° a ±45° biaxiální tkaninou ze skleněných vláken by měla být založena spíše na směru zatížení než na samotné hmotnosti tkaniny.

Použijte 0°/90° biaxiální tkanina ze skelných vláken , když konstrukce potřebuje účinnou podélnou a příčnou tahovou nebo ohybovou výztuž. Pokud je důležitější odolnost ve smyku, torzní výkon a přenos diagonálního zatížení, použijte biaxiální tkaninu ze skleněných vláken ±45°.

U mnoha konstrukčních kompozitních dílů nejúčinnější laminát kombinuje vyztužení 0°, 90° a ±45°. To vytváří vyváženější konstrukci schopnou nést zatížení ve více směrech.

Jlon dodává biaxiální sklolaminátovou tkaninu a multiaxiální sklolaminátovou výztuž v přizpůsobených hmotnostech, šířkách a konstrukcích. Kontaktujte Jlon s vaší aplikací, pryskyřičným systémem, výrobním procesem a požadovanými specifikacemi a prodiskutujte nejvhodnější tkaninu ze skelných vláken pro váš kompozitní projekt.