0°/90° vs. ±45° biaksialt glasfiberstof: forskelle og hvordan man vælger

Det er vigtigt at vælge den korrekte forstærkningsorientering, når man designer et glasfiberkompositlaminat. Selvom 0°/90° og ±45° biaksiale glasfiberstoffer kan bruge de samme E-glasfibre og har en lignende totalvægt, forstærker de en kompositstruktur i forskellige retninger og reagerer forskelligt på træk-, bøjnings-, forskydnings- og vridningsbelastninger.

Valget handler derfor ikke kun om, hvilket biaksialt stof der er stærkest. Det afhænger af belastningsretningen, komponentformen, fremstillingsprocessen og det overordnede laminatdesign.

Som professionel leverandør af glasfiberstof leverer Jlon 0°/90° biaksialt glasfiberstof, ±45° biaksialt glasfiberstof og multiaksialt glasfiberstof i forskellige vægte, bredder og konstruktioner. Denne guide forklarer deres vigtigste forskelle og hjælper kompositproducenter med at vælge den rigtige glasfiberarmering til marine, vindenergi, transport, byggeri og industrielle applikationer.

Hvad er biaksialt glasfiberstof?

Biaksialt glasfiberstof er en type ikke-krympet stof, almindeligvis kaldet NCF, fremstillet ved at placere kontinuerlige glasfiberrovings i to hovedretninger. Fiberlagene holdes sammen af ​​letvægts polyestersøm i stedet for at være sammenflettet som konventionel vævet glasfiberdug.

De to mest almindelige konstruktioner er:

·  0°/90° biaksialt glasfiberstof

·  +45°/-45° biaksialt glasfiberstof

Fordi de vigtigste forstærkningsfibre forbliver relativt lige, giver biaksialt glasfiberstof normalt bedre mekanisk effektivitet end et vævet stof med en tilsvarende vægt. Fibrene har mindre krympning, hvilket gør det muligt at overføre belastninger mere direkte langs fiberretningerne.

Nøgleegenskaber ved biaksialt glasfiberstof omfatter:

·  Høj retningsstyrke

·  Krympning af lavt fiberindhold

·  God harpiksimprægnering

·  Effektiv opbygning af laminattykkelse

·  Kompatibilitet med polyester, vinylester og epoxyharpikser

·  Egnethed til håndoplægning, vakuumposning og harpiksinfusion

·  Tilgængelig med eller uden hakket trådmåtte

Udtrykket 'biaksial' beskriver et stof med to forstærkningsretninger. Disse fibres orientering bestemmer dog, hvordan det færdige laminat klarer sig.

Hvad er 0°/90° biaksialt glasfiberstof?

Et 0°/90° biaksialt glasfiberstof indeholder kontinuerlige glasfiberrovings arrangeret i to vinkelrette retninger.

0° fibrene løber typisk langs rullelængden, mens 90° fibrene løber på tværs af rullebredden. Afhængigt af produktspecifikationen og producentens notation kan disse også beskrives som langsgående og tværgående fibre.

Denne konstruktion er primært designet til at forstærke et laminat i dets primære længde- og tværretninger.

Hovedegenskaber for 0°/90° glasfiberstof

Et 0°/90° glasfiberstof tilbyder generelt:

·  Høj trækstyrke i langsgående og tværgående retninger

·  God bøjningsydelse, når den er justeret med de vigtigste strukturelle belastninger

·  Forbedret dimensionsstabilitet i to vinkelrette retninger

·  Effektiv forstærkning af flade og let buede paneler

·  Forudsigelige mekaniske egenskaber langs komponentens hovedakser

·  Hurtig laminatopbygning ved brug af mellem- eller tunge stoffer

Fordi fibrene er placeret langs de geometriske hovedretninger, bruges 0°/90° biaksialt glasfiberstof almindeligvis, hvor belastninger bæres langs længden og bredden af ​​et panel.

Typiske applikationer

Almindelige anvendelser af 0°/90° biaksialt glasfiberstof omfatter:

·  Bådskrogesider og bundpaneler

·  Marinedæk og -skotter

·  Komposit sandwichpaneler

·  Vindmølleskaller

·  Paneler til lastbiler og erhvervskøretøjer

·  Byggepaneler og profiler

·  Vandtanke og lagerbeholdere

·  Flade plader og pultruderede komponenter

·  Industrielle dæksler og indkapslinger

·  Støbte glasfiberstrukturer

For eksempel, i et langt kompositpanel kan 0°-fibrene forstærke den primære belastningsretning, mens 90°-fibrene hjælper med at stabilisere panelet på tværs af dets bredde og fordele tværgående belastninger.

Hvad er ±45° biaksialt glasfiberstof?

Et ±45° biaksialt glasfiberstof består af to glasfiberlag orienteret ved +45° og −45° i forhold til rullelængden eller den definerede referenceakse for komponenten.

I stedet for kun at forstærke de direkte langsgående og tværgående retninger, er de diagonale fibre særligt effektive til at bære forskydnings- og torsionsbelastninger i planet.

Hovedegenskaber for ±45° glasfiberstof

Et ±45° glasfiberstof giver generelt:

·  God forskydningsstyrke i planet

·  Forbedret modstand mod vridning og vridning

·  Effektiv lastoverførsel mellem langsgående og tværgående retninger

·  God forstærkning omkring hjørner og buede overflader

·  Bedre overensstemmelse med nogle komplekse formgeometrier

·  Reduceret risiko for spaltning i en enkelt hovedretning

·  Balanceret diagonal forstærkning

Når en kompositstruktur vrider sig eller oplever forskydning, virker belastningen diagonalt på tværs af laminatet. Fibre placeret ved +45° og -45° er derfor godt justeret for at modstå denne deformation.

Typiske applikationer

Almindelige anvendelser af ±45° biaksialt glasfiberstof omfatter:

·  Buede bådskrog

·  Skrog-til-dæk-forbindelser

·  Stringer og rammeforstærkning

·  Rør, rør og cylindriske dele

·  Vindmøllevinges skærebaner

·  Sammensatte hjørner og samlinger

·  Bil- og transportkomponenter

·  Strukturelle reparationslaminater

·  Tanke og trykrelaterede strukturer

·  Komponenter udsat for vridning eller flervejsbelastninger

Inden for bådebyggeri bruges ±45° biaksialt glasfiberstof ofte omkring skrogkurver, strukturelle samlinger, chines, stringers og områder, der udsættes for smække eller vridningsbelastninger.

0°/90° vs. ±45° Biaksialt glasfiberstof

Den største forskel er den retning, hvori forstærkningsfibrene bærer belastninger.

Ingen af ​​stofferne er universelt bedre. Hver enkelt yder bedst, når dens fiberorientering matcher den forventede belastningsvej.

Træk- og bøjningsbelastninger

Glasfiberkompositter er stærkest, når forstærkningsfibrene flugter med den påførte belastning.

Hvis et panel primært trækkes langs dets længde, bærer fibrene i 0°-retningen effektivt denne trækbelastning. Hvis panelet også kræver styrke i dens bredde, giver 90° fibre tværgående forstærkning.

Af denne grund vælges 0°/90° biaksialt glasfiberstof ofte til:

·  Lange flade paneler

·  Strukturelle skind

·  Dæk og gulve

·  Vægpaneler

·  Bladskaller

·  Komponenter udsat for langsgående bøjning

Bøjning producerer spænding på den ene side af et laminat og kompression på den anden. En korrekt placeret 0° forstærkning kan markant øge bøjningsstivheden og styrken af ​​et langt kompositpanel.

Imidlertid afhænger bøjningsydelsen ikke kun af stoffets orientering. Laminattykkelsen, fiberindholdet, harpikssystemet, kernematerialet og afstanden mellem skindene på et sandwichpanel har også stor indflydelse.

Forskydnings- og vridningsbelastninger

Forskydning opstår, når kræfter forsøger at få en del af en struktur til at glide i forhold til en anden. Torsion opstår, når en struktur er snoet rundt om sin akse.

Fibre placeret ved ±45° er særligt effektive under disse forhold, fordi de diagonale retninger svarer tæt til den primære spænding og kompression genereret af forskydning.

±45° biaksialt glasfiberstof er derfor almindeligvis valgt til:

·  Rør og cylindriske strukturer

·  Buede skrogsektioner

·  Strukturelle samlinger

·  Hjørner og overgange

·  Vindmølles forskydningsvæv

·  Dele udsat for vridning

·  Forstærkning omkring åbninger

·  Reparation af laminater

Et laminat, der kun indeholder 0°/90° fibre, kan have god direkte trækstyrke, men utilstrækkelig modstand mod forskydningsrevner eller vridning. Tilføjelse af ±45° lag skaber en mere afbalanceret struktur.

Konformitet på buede overflader

Stoffets tilpasningsevne afhænger af flere faktorer, herunder:

·  Fiberorientering

·  Stofvægt

·  Stingmønster

·  Lagopbygning

·  Tilstedeværelse af hakket trådmåtte

·  Skimmelsvamp krumning

·  Draperingsretning

±45° biaksialt glasfiberstof tilpasser sig ofte lettere til buede eller sammensatte overflader, fordi det diagonale fiberarrangement kan imødekomme formændringer mere effektivt end et stift langsgående og tværgående layout.

Dette gør ±45° glasfiberstof nyttigt til bådskrogskonturer, afrundede hjørner, rør og komplekse støbte komponenter.

Imidlertid kan tungt biaksialt stof stadig bygge bro over snævre radier eller rynke på komplicerede forme. Når du arbejder med dybe kurver eller små hjørner, skal producenterne muligvis bruge lettere stof, smallere stykker eller flere lag i stedet for et tungt lag.

Et praktisk materialeforsøg anbefales, før fuldskalaproduktion påbegyndes.

Skal 0°/90° og ±45° stoffer bruges sammen?

I mange strukturelle kompositapplikationer er den bedste løsning at kombinere begge konstruktioner.

Et afbalanceret laminat kan omfatte:

·  0° fibre for langsgående styrke

·  90° fibre for tværgående styrke

·  +45°/−45° fibre til forskydnings- og vridningsstyrke

For eksempel kan et laminat bruge en kombination som:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Kernemateriale

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

Den nøjagtige rækkefølge afhænger af delens design, belastningstilstand og fremstillingsprocessen. Lag placeret længere fra laminatets neutrale akse har generelt større indflydelse på bøjningsstivheden, mens indvendige lag kan bidrage til forskydningsoverførsel og strukturel balance.

Triaksiale og firaksede glasfiberstoffer kan også kombinere flere retninger i én syet forstærkning:

·  Triaksialt stof: 0°/+45°/−45°

·  Triaksialt stof: +45°/90°/−45°

·  Quadriaksialt stof: 0°/+45°/90°/−45°

Disse multiaksiale glasfiberstoffer kan reducere antallet af separate lag og forbedre produktionseffektiviteten. Imidlertid giver separate biaksiale lag større fleksibilitet, når ingeniører har brug for præcis kontrol over fiberorientering og lagplacering.

Biaksialt glasfiberstof med eller uden måtte

Både 0°/90° og ±45° biaksiale stoffer kan leveres med et ekstra hakket strengmåttelag. Produkter kan beskrives med betegnelser som biaksialt glasfiberstof med måtte, kombimåtte eller syet glasfiberstof med CSM.

Måttelaget kan give:

·  Bedre vedhæftning mellem laminatlag

·  Forbedret harpiksrig overfladedannelse

·  Øget tykkelse pr. lag

·  Bedre kompatibilitet med nogle håndoplægningsprocesser

·  Forbedret print-through-kontrol i visse applikationer

Imidlertid øger måtten med hakket streng harpiksforbruget og laminatets vægt. Det er muligvis ikke nødvendigt i alle epoxy- eller harpiksinfusionslaminater.

Stof uden måtte vælges ofte, når producenten ønsker:

·  Et højere fiber-til-harpiks-forhold

·  Lavere harpiksforbrug

·  Bedre vægteffektivitet

·  Kontrolleret laminattykkelse

·  Renere brug i vakuuminfusion

·  Kompatibilitet med applikationer, hvor et matlag er unødvendigt

Den korrekte konstruktion bør vælges i henhold til harpikssystemet, målglasindhold, overfladekrav og produktionsmetode.

Sådan vælger du det rigtige biaksiale glasfiberstof

1. Identificer den primære belastningsretning

Bestem, om delen hovedsageligt er udsat for:

·  Længdespænding eller kompression

·  Tværgående belastning

·  Bøjning

·  Forskydning i planet

·  Torsion

·  Indvirkning

·  Flervejsbelastning

Vælg 0°/90° glasfiberstof, når hovedbelastningerne virker langs komponentens længde og bredde. Vælg ±45° glasfiberstof, når forskydning, vridning eller diagonal belastningsoverførsel er vigtigere.

For komplekse strukturelle dele er en kombination normalt påkrævet.

2. Evaluer formen på formen

Flade og let buede paneler kan ofte bruge tungere 0°/90° biaksialt glasfiberstof effektivt.

Til sammensatte kurver, smalle radier og komplekse overgange kan ±45° stof eller lettere forstærkninger give bedre drapabilitet. Stofvægt og syning bør også overvejes, fordi orienteringen alene ikke bestemmer tilpasningsevnen.

3. Vælg den passende stofvægt

Biaksialt glasfiberstof fås i en lang række arealvægte. Almindelige vægte kan omfatte cirka:

·  300 g/m²

·  400 g/m²

·  450 g/m²

·  600 g/m²

·  800 g/m²

·  1.000 g/m²

·  1.200 g/m² eller højere

Den korrekte vægt afhænger af den nødvendige laminattykkelse, antal lag, overfladegeometri og fremstillingsproces.

Tungt glasfiberstof opbygger tykkelsen hurtigt og kan reducere arbejdskraft, men det kan være sværere at væde ud og tilpasse sig omkring snævre kurver. Lettere stof giver mere præcis laminatkontrol, men kræver flere lag.

4. Overvej fremstillingsprocessen

Jlon biaksiale glasfiberstoffer kan vælges til processer som:

·  Håndoplægning

·  Spray-up kombineret med syet forstærkning

·  Vakuumopfyldning

·  Vakuuminfusion

·  Harpiks transferstøbning

·  Kompressionsstøbning

·  Pultrusion

·  Filamentvikling til passende konstruktioner

Ved harpiksinfusion skal permeabilitet og harpiksflow tages i betragtning. En meget tæt armeringsstabel kan bremse harpiksbevægelsen og øge risikoen for tørre områder.

Til håndoplægning skal stoffet være let at væde uden overdreven ophobning af harpiks. Operatøren skal også sikre, at luften fjernes mellem lagene.

5. Match stoffet med harpikssystemet

Biaksialt glasfiberstof skal have en størrelse, der er kompatibel med den tilsigtede harpiks. Almindelige harpikssystemer omfatter:

·  Umættet polyesterharpiks

·  Vinylesterharpiks

·  Epoxyharpiks

·  Andre termohærdende kompositharpikser

Harpikssystemet påvirker udfugtningsadfærd, interlaminar binding, kemisk resistens, forarbejdningstemperatur og endelig mekanisk ydeevne.

Før produktion skal du bekræfte harpikskompatibilitet med leverandøren af ​​glasfiberstof.

6. Gennemgå det komplette laminatdesign

Valg af glasfiberarmering bør ikke baseres på et enkelt stoflag.

Det komplette design kan omfatte:

·  Gelcoat eller overfladelag

·  Glasfiber hudlag

·  Lokal forstærkning

·  Kernemateriale

·  Klæbende eller bindende pasta

·  Harpiks system

·  Indsatser og fastgørelsesområder

Til sandwichstrukturer, der anvender PVC-skumkerne, PET-skumkerne, PMI-skum eller honeycomb, bærer glasfiberskindene træk- og trykbelastninger, mens kernen adskiller skindene og overfører forskydning.

Orienteringen af ​​glasfiberstoffet skal derfor komplementere både de ydre belastninger og kernematerialets egenskaber.

Almindelige udvælgelsesfejl

Valg efter stofvægt alene

To stoffer med samme totalvægt kan yde meget forskelligt, hvis deres fiberorientering er forskellig. Overvej altid, hvordan fibrene er fordelt mellem de to retninger.

Forudsat at ±45° stof kun bruges til fleksibilitet

±45° biaksialt glasfiberstof er ikke blot en mere fleksibel forstærkning. Dens vigtigste strukturelle formål er at modstå forskydnings- og vridningsbelastninger.

Bruger kun 0°/90° stof i en snoet struktur

En struktur kan have god langsgående styrke, men stadig svigte på grund af forskydningsrevner, ledskader eller vridningsdeformation. ±45° forstærkning kan være påkrævet.

Ignorerer fiberdistribution

Nogle biaksiale stoffer deler den samlede fibervægt ligeligt mellem de to retninger, mens andre bruger en ubalanceret konstruktion. For eksempel kan flere fibre anbringes i 0°-retningen, når der er behov for større langsgående styrke.

Tjek den komplette stofspecifikation i stedet for kun at stole på den samlede g/m².

Ignorer proceskrav

Et mekanisk egnet stof kan stadig forårsage produktionsproblemer, hvis det ikke våder, draperer eller infunderer ordentligt. Materialevalg skal tage hensyn til både strukturel ydeevne og fremstillingsbetingelser.

Hvorfor vælge Jlon biaksialt glasfiberstof?

Jlon leverer glasfiberforstærkningsmaterialer til kompositproducenter inden for marine-, vindenergi-, transport-, byggeri og generelle industrielle markeder.

Vores sortiment af glasfiberstoffer omfatter:

·  0°/90° biaksialt glasfiberstof

·  +45°/−45° biaksialt glasfiberstof

·  Biaksialt glasfiberstof med hakket trådmåtte

·  Triaksialt glasfiberstof

·  Quadriaksialt glasfiberstof

·  Vævet roving

·  Glasfiberdug

·  Hakket trådmåtte

·  Skræddersyet syet glasfiberforstærkning

Jlon kan levere forskellige stofvægte, bredder, rullelængder, fiberfordelinger og syningskonstruktioner i henhold til kundens krav.

Når kunder anmoder om en anbefaling, skal de give:

·  Ansøgning

·  Del dimensioner

·  Belastningsretning

·  Påkrævet stofvægt

·  Rullebredde

·  Harpiks type

·  Fremstillingsproces

·  Stof med eller uden måtte

·  Mål laminattykkelse

·  Årlig eller projektmængde

Med disse oplysninger kan Jlon hjælpe med at identificere en passende biaksial glasfiberstofkonstruktion til test og kvalificering.

Ofte stillede spørgsmål

Er 0°/90° biaksialt stof stærkere end ±45° stof?

Ikke nødvendigvis. Styrken afhænger af retningen af ​​den påførte belastning. Et 0°/90° stof er normalt stærkere langs dets langsgående og tværgående fiberretninger, mens et ±45° stof er mere effektivt til forskydnings- og torsionsbelastninger i planet.

Hvilket biaksialt glasfiberstof er bedre til bådebygning?

Begge er meget udbredt i marine kompositter. 0°/90° stof er velegnet til langsgående og tværgående forstærkning af skrog, dæk og paneler. ±45° stof bruges almindeligvis til skrogkurver, stringers, samlinger, chines og områder udsat for forskydning eller vridning. Strukturelle marinelaminater kombinerer ofte begge dele.

Er biaksialt glasfiberstof velegnet til vakuuminfusion?

Ja. Biaksiale og multiaksiale glasfiberstoffer bruges i vid udstrækning til vakuuminfusion. Stofvægt, stabeltykkelse, permeabilitet og harpiksstrømningsstrategi skal overvejes for at opnå fuldstændig imprægnering.

Hvad er forskellen mellem biaksialt stof og vævet roving?

Vævet roving fremstilles ved at sammenflette kæde- og skudforgarn, hvilket skaber fiberkrympning ved krydsningspunkterne. Biaksialt glasfiberstof bruger separate lige fiberlag, der holdes sammen ved syning. Dens lavere krympning kan forbedre retningsbestemt mekanisk effektivitet.

Kan biaksialt glasfiberstof leveres med hakket strandmåtte?

Ja. Jlon kan levere biaksialt glasfiberstof med eller uden et hakket strengmåttelag. Den bedste mulighed afhænger af harpiksen, fremstillingsprocessen, bindingskravene og mållaminatets egenskaber.

Kan Jlon tilpasse fibervægten i hver retning?

Ja. Ud over afbalancerede biaksiale stoffer kan tilpassede konstruktioner tildele forskellige fibervægte til forskellige retninger. Dette er nyttigt, når en komponent kræver mere forstærkning langs en hovedakse.

Konklusion

Valget mellem 0°/90° og ±45° biaksialt glasfiberstof bør baseres på belastningsretning frem for stofvægt alene.

Brug 0°/90° biaksialt glasfiberstof, når strukturen har brug for effektiv langsgående og tværgående træk- eller bøjningsforstærkning. Brug ±45° biaksialt glasfiberstof, når forskydningsmodstand, torsionsydelse og diagonal belastningsoverførsel er vigtigere.

For mange strukturelle kompositdele kombinerer det mest effektive laminat 0°, 90° og ±45° forstærkning. Dette skaber en mere afbalanceret struktur, der er i stand til at bære belastninger i flere retninger.

Jlon leverer biaksialt glasfiberstof og multiaksialt glasfiberforstærkning i tilpassede vægte, bredder og konstruktioner. Kontakt Jlon med din ansøgning, harpikssystem, produktionsproces og nødvendige specifikationer for at diskutere det bedst egnede glasfiberstof til dit kompositprojekt.