Tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90° vs. ±45°: differenze e come scegliere

La scelta del corretto orientamento del rinforzo è essenziale quando si progetta un laminato composito in fibra di vetro. Anche se 0°/90° e ±45° biassiale i tessuti in fibra di vetro possono utilizzare le stesse fibre di vetro E e avere un peso totale simile, rinforzano una struttura composita in direzioni diverse e rispondono in modo diverso ai carichi di trazione, flessione, taglio e torsione.

La scelta quindi non riguarda semplicemente quale tessuto biassiale sia più resistente. Dipende dalla direzione del carico, dalla forma del componente, dal processo di produzione e dal design complessivo del laminato.

Come professionista fornitore di tessuto in fibra di vetro , Jlon fornisce tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90°, tessuto in fibra di vetro biassiale ±45° e tessuti multiassiali in fibra di vetro in diversi pesi, larghezze e costruzioni. Questa guida spiega le principali differenze e aiuta i produttori di compositi a selezionare il giusto rinforzo in fibra di vetro per applicazioni marine, di energia eolica, di trasporto, di costruzione e industriali.

Cos'è il tessuto in fibra di vetro biassiale?

Il tessuto in fibra di vetro biassiale è un tipo di tessuto non ondulato, comunemente chiamato NCF, realizzato posizionando stoppini continui in fibra di vetro in due direzioni principali. Gli strati di fibra sono tenuti insieme da cuciture in poliestere leggero invece di essere intrecciati come i tradizionali tessuti in fibra di vetro.

Le due costruzioni più comuni sono:

·  Tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90°

·  Tessuto in fibra di vetro biassiale +45°/-45°

Poiché le fibre di rinforzo principali rimangono relativamente diritte, il tessuto in fibra di vetro biassiale fornisce normalmente una migliore efficienza meccanica rispetto a un tessuto di peso simile. Le fibre hanno meno crimpature, consentendo un trasferimento dei carichi più diretto lungo le direzioni delle fibre.

Le caratteristiche chiave del tessuto in fibra di vetro biassiale includono:

·  Elevata forza direzionale

·  Bassa ondulazione della fibra

·  Buona impregnazione della resina

·  Efficiente accumulo dello spessore del laminato

·  Compatibilità con resine poliestere, vinilestere ed epossidiche

·  Idoneità alla laminazione manuale, al confezionamento sottovuoto e all'infusione di resina

·  Disponibilità con o senza materassino a fili tagliati

Il termine 'biassiale' descrive un tessuto con due direzioni di rinforzo. Tuttavia, l'orientamento di queste fibre determina le prestazioni del laminato finito.

Cos'è il tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90°?

A 0°/90° Il tessuto in fibra di vetro biassiale contiene stoppini continui in fibra di vetro disposti in due direzioni perpendicolari.

Le fibre a 0° corrono tipicamente lungo la lunghezza del rotolo, mentre le fibre a 90° corrono lungo la larghezza del rotolo. A seconda delle specifiche del prodotto e delle indicazioni del produttore, queste possono essere descritte anche come fibre longitudinali e trasversali.

Questa costruzione è progettata principalmente per rinforzare un laminato nelle sue principali direzioni longitudinali e trasversali.

Principali proprietà del tessuto in fibra di vetro 0°/90°

Un tessuto in fibra di vetro 0°/90° offre generalmente:

·  Elevata resistenza alla trazione nelle direzioni longitudinale e trasversale

·  Buone prestazioni a flessione se allineato ai principali carichi strutturali

·  Stabilità dimensionale migliorata in due direzioni perpendicolari

·  Rinforzo efficiente di pannelli piani e leggermente curvi

·  Proprietà meccaniche prevedibili lungo gli assi principali del componente

·  Rapido accumulo di laminato quando si utilizzano tessuti di peso medio o pesante

Poiché le fibre sono posizionate lungo le direzioni geometriche principali, il tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90° viene comunemente utilizzato dove i carichi vengono trasportati lungo la lunghezza e la larghezza di un pannello.

Applicazioni tipiche

Le applicazioni comuni del tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90° includono:

·  Fianchi e pannelli del fondo dello scafo della barca

·  Ponti e paratie marine

·  Pannelli sandwich compositi

·  Gusci delle pale delle turbine eoliche

·  Pannelli per camion e veicoli commerciali

·  Pannelli e profili per l'edilizia

·  Serbatoi d'acqua e recipienti di stoccaggio

·  Lamiere piane e componenti pultrusi

·  Coperture e involucri industriali

·  Strutture in fibra di vetro stampate

Ad esempio, in un pannello composito lungo, le fibre a 0° possono rinforzare la direzione primaria del carico, mentre le fibre a 90° aiutano a stabilizzare il pannello lungo la sua larghezza e a distribuire i carichi trasversali.

Cos'è il tessuto in fibra di vetro biassiale ±45°?

Un tessuto in fibra di vetro biassiale di ±45° è costituito da due strati di fibra di vetro orientati a +45° e −45° rispetto alla lunghezza del rotolo o all'asse di riferimento definito del componente.

Invece di rinforzare solo le direzioni longitudinali e trasversali dirette, le fibre diagonali sono particolarmente efficaci nel sopportare carichi di taglio e di torsione nel piano.

Proprietà principali del tessuto in fibra di vetro ±45°

Un tessuto in fibra di vetro ±45° fornisce generalmente:

·  Buona resistenza al taglio nel piano

·  Migliore resistenza alla torsione e alla torsione

·  Trasferimento efficiente del carico tra le direzioni longitudinale e trasversale

·  Buon rinforzo intorno agli angoli e alle superfici curve

·  Migliore conformità ad alcune geometrie complesse dello stampo

·  Riduzione del rischio di scissione lungo un'unica direzione principale

·  Rinforzo diagonale bilanciato

Quando una struttura composita si torce o subisce un taglio, il carico agisce diagonalmente attraverso il laminato. Le fibre posizionate a +45° e −45° sono quindi ben allineate per resistere a questa deformazione.

Applicazioni tipiche

Le applicazioni comuni del tessuto in fibra di vetro biassiale ±45° includono:

·  Scafi di barche curvi

·  Collegamenti scafo-coperta

·  Rinforzo del longherone e del telaio

·  Tubi, tubi e parti cilindriche

·  Nastri di taglio delle pale delle turbine eoliche

·  Angoli e giunti compositi

·  Componenti automobilistici e di trasporto

·  Laminati per riparazioni strutturali

·  Serbatoi e strutture legate alla pressione

·  Componenti esposti a torsioni o carichi multidirezionali

Nella costruzione navale, ad esempio, il tessuto in fibra di vetro biassiale di ±45° viene spesso utilizzato attorno alle curve dello scafo, ai giunti strutturali, agli spigoli, ai longheroni e alle aree soggette a carichi di sbattimento o torsione.

Tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90° rispetto a ±45°

La differenza principale è la direzione in cui le fibre di rinforzo trasportano i carichi.

Nessuno dei due tessuti è universalmente migliore. Ciascuno funziona meglio quando l'orientamento della fibra corrisponde al percorso di carico previsto.

Carichi di trazione e flessione

I compositi in fibra di vetro sono più resistenti quando le fibre di rinforzo si allineano con il carico applicato.

Se un pannello viene tirato principalmente lungo la sua lunghezza, le fibre nella direzione di 0° sopportano efficacemente il carico di trazione. Se il pannello richiede resistenza anche su tutta la sua larghezza, le fibre a 90° forniscono un rinforzo trasversale.

Per questo motivo, il tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90° viene spesso selezionato per:

·  Pannelli piatti lunghi

·  Pelli strutturali

·  Coperte e pavimenti

·  Pannelli murali

·  Gusci delle lame

·  Componenti soggetti a flessione longitudinale

La flessione produce tensione su un lato del laminato e compressione sull'altro. Un rinforzo a 0° posizionato correttamente può aumentare significativamente la rigidità alla flessione e la resistenza di un lungo pannello composito.

Tuttavia, le prestazioni di piegatura non dipendono solo dall’orientamento del tessuto. Anche lo spessore del laminato, il contenuto di fibre, il sistema di resina, il materiale del nucleo e la distanza tra i rivestimenti di un pannello sandwich hanno una grande influenza.

Carichi di taglio e torsione

Il taglio si verifica quando le forze cercano di far scorrere una parte di una struttura rispetto ad un'altra. La torsione si verifica quando una struttura viene ruotata attorno al proprio asse.

Le fibre disposte a ±45° sono particolarmente efficaci in queste condizioni perché le direzioni diagonali corrispondono strettamente alla tensione e compressione principale generata dal taglio.

Il tessuto in fibra di vetro biassiale ±45° è quindi comunemente scelto per:

·  Tubi e strutture cilindriche

·  Sezioni dello scafo curve

·  Giunti strutturali

·  Angoli e transizioni

·  Nastri di taglio delle turbine eoliche

·  Parti esposte a torsione

·  Rinforzo intorno alle aperture

·  Riparazione laminati

Un laminato contenente solo fibre 0°/90° può avere una buona resistenza alla trazione diretta ma una resistenza insufficiente alla rottura o alla torsione. L'aggiunta di strati di ±45° crea una struttura più equilibrata.

Conformabilità su superfici curve

La conformabilità del tessuto dipende da diversi fattori, tra cui:

·  Orientamento delle fibre

·  Peso del tessuto

·  Schema di cucitura

·  Costruzione a strati

·  Presenza di tappeto di fili tagliati

·  Curvatura dello stampo

·  Direzione del drappeggio

Il tessuto in fibra di vetro biassiale a ±45° spesso si adatta più facilmente alle superfici curve o composte perché la disposizione diagonale delle fibre può adattarsi ai cambiamenti di forma in modo più efficace rispetto a una disposizione longitudinale e trasversale rigida.

Ciò rende il tessuto in fibra di vetro di ±45° utile per i contorni dello scafo delle barche, gli angoli arrotondati, i tubi e i componenti stampati complessi.

Tuttavia, il tessuto biassiale pesante può comunque creare ponti su raggi stretti o raggrinzirsi su stampi complicati. Quando si lavora con curve profonde o piccoli angoli, i produttori potrebbero dover utilizzare tessuti più leggeri, pezzi tagliati più stretti o più strati invece di uno strato pesante.

Si consiglia una prova pratica del materiale prima di iniziare la produzione su vasta scala.

È opportuno utilizzare insieme i tessuti 0°/90° e ±45°?

In molte applicazioni strutturali composite, la soluzione migliore è combinare entrambe le costruzioni.

Un laminato bilanciato può includere:

·  Fibre a 0° per resistenza longitudinale

·  Fibre a 90° per resistenza trasversale

·  Fibre +45°/−45° per resistenza a taglio e torsione

Ad esempio, un laminato potrebbe utilizzare una combinazione come:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Materiale centrale

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

La sequenza esatta dipende dalla progettazione della parte, dalle condizioni di carico e dal processo di produzione. Gli strati posizionati più lontano dall'asse neutro del laminato generalmente hanno una maggiore influenza sulla rigidità alla flessione, mentre gli strati interni possono contribuire al trasferimento di taglio e all'equilibrio strutturale.

I tessuti in fibra di vetro triassiali e quadriassiali possono anche combinare più direzioni in un unico rinforzo cucito:

·  Tessuto triassiale: 0°/+45°/−45°

·  Tessuto triassiale: +45°/90°/−45°

·  Tessuto quadriassiale: 0°/+45°/90°/−45°

Questi tessuti multiassiali in fibra di vetro possono ridurre il numero di tele separate e migliorare l'efficienza produttiva. Tuttavia, gli strati biassiali separati offrono una maggiore flessibilità quando gli ingegneri necessitano di un controllo preciso sull'orientamento delle fibre e sul posizionamento degli strati.

Tessuto in fibra di vetro biassiale con o senza tappetino

Entrambi i tessuti biassiali 0°/90° e ±45° possono essere forniti con uno strato aggiuntivo di materassino a fili tagliati. I prodotti possono essere descritti utilizzando denominazioni come tessuto in fibra di vetro biassiale con tappetino, tappetino combinato o tessuto in fibra di vetro cucito con CSM.

Lo strato di materassino può fornire:

·  Migliore adesione tra gli strati di laminato

·  Migliore formazione della superficie ricca di resina

·  Aumento dello spessore per strato

·  Migliore compatibilità con alcuni processi di laminazione manuale

·  Miglioramento del controllo della stampa in alcune applicazioni

Tuttavia, il materassino a fili tagliati aumenta il consumo di resina e il peso del laminato. Potrebbe non essere necessario in tutti i laminati epossidici o con infusione di resina.

Il tessuto senza tappetino viene spesso selezionato quando il produttore desidera:

·  Un rapporto fibra/resina più elevato

·  Minore consumo di resina

·  Migliore efficienza in termini di peso

·  Spessore laminato controllato

·  Utilizzo più pulito nell'infusione sotto vuoto

·  Compatibilità con applicazioni in cui non è necessario uno strato opaco

La costruzione corretta deve essere selezionata in base al sistema di resina, al contenuto di vetro target, ai requisiti della superficie e al metodo di produzione.

Come scegliere il giusto tessuto in fibra di vetro biassiale

1. Identificare la direzione primaria del carico

Determinare se la parte è soggetta principalmente a:

·  Tensione o compressione longitudinale

·  Carico trasversale

·  Piegatura

·  Taglio nel piano

·  Torsione

·  Impatto

·  Caricamento multidirezionale

Scegliere il tessuto in fibra di vetro 0°/90° quando i carichi principali agiscono lungo la lunghezza e la larghezza del componente. Scegli il tessuto in fibra di vetro ±45° quando il taglio, la torsione o il trasferimento del carico diagonale sono più importanti.

Per le parti strutturali complesse, solitamente è necessaria una combinazione.

2. Valutare la forma dello stampo

I pannelli piatti e leggermente curvi possono spesso utilizzare in modo efficiente il tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90° più pesante.

Per curve composte, raggi stretti e transizioni complesse, il tessuto ±45° o rinforzi più leggeri possono offrire una migliore drappeggiabilità. Dovrebbero essere presi in considerazione anche il peso del tessuto e le cuciture perché l'orientamento da solo non determina la conformabilità.

3. Selezionare il peso del tessuto appropriato

Il tessuto in fibra di vetro biassiale è disponibile in un'ampia gamma di pesi areali. I pesi comuni possono includere approssimativamente:

·  300 g/m²;

·  400 g/m²;

·  450 g/m²;

·  600 g/m²;

·  800 g/m²;

·  1.000 g/m²

·  1.200 g/m² o superiore

Il peso corretto dipende dallo spessore del laminato richiesto, dal numero di strati, dalla geometria della superficie e dal processo di produzione.

Il tessuto pesante in fibra di vetro aumenta rapidamente lo spessore e può ridurre la manodopera, ma potrebbe essere più difficile da bagnare e adattarsi alle curve strette. Il tessuto più leggero fornisce un controllo del laminato più preciso ma richiede più strati.

4. Considera il processo di produzione

I tessuti in fibra di vetro biassiale Jlon possono essere selezionati per lavorazioni quali:

·  Lay-up manuale

·  Spray-up combinato con rinforzo cucito

·  Insacco sottovuoto

·  Infusione sotto vuoto

·  Stampaggio a trasferimento di resina

·  Stampaggio a compressione

·  Pultrusione

·  Avvolgimento di filamenti per costruzioni adeguate

Per l'infusione della resina è necessario considerare la permeabilità e il flusso della resina. Una pila di rinforzi molto densa può rallentare il movimento della resina e aumentare il rischio di aree secche.

Per la stesura manuale, il tessuto deve essere facile da bagnare senza eccessivo accumulo di resina. L'operatore deve inoltre garantire che l'aria venga rimossa tra gli strati.

5. Abbina il tessuto al sistema di resinatura

Il tessuto in fibra di vetro biassiale deve avere un dimensionamento compatibile con la resina prevista. I sistemi di resina comuni includono:

·  Resina poliestere insatura

·  Resina vinilestere

·  Resina epossidica

·  Altre resine composite termoindurenti

Il sistema di resina influisce sul comportamento di bagnatura, sul legame interlaminare, sulla resistenza chimica, sulla temperatura di lavorazione e sulle prestazioni meccaniche finali.

Prima della produzione, verificare la compatibilità della resina con il fornitore del tessuto in fibra di vetro.

6. Esaminare il progetto laminato completo

La scelta del rinforzo in fibra di vetro non dovrebbe basarsi su un singolo strato di tessuto.

Il progetto completo può includere:

·  Gelcoat o strato superficiale

·  Strati di pelle in fibra di vetro

·  Rinforzo locale

·  Materiale del nucleo

·  Pasta adesiva o legante

·  Sistema in resina

·  Inserti e zone di fissaggio

Per le strutture sandwich che utilizzano anima in schiuma di PVC, anima in schiuma PET, schiuma PMI o nido d'ape, le pelli in fibra di vetro sopportano carichi di trazione e compressione mentre il nucleo separa le pelli e trasferisce il taglio.

L'orientamento del tessuto in fibra di vetro deve quindi integrare sia i carichi esterni che le proprietà del materiale del nucleo.

Errori comuni di selezione

Scelta in base al solo peso del tessuto

Due tessuti con lo stesso peso totale possono funzionare in modo molto diverso se l'orientamento delle loro fibre è diverso. Considerare sempre come sono distribuite le fibre tra le due direzioni.

Supponendo che il tessuto ±45° venga utilizzato solo per la flessibilità

Il tessuto in fibra di vetro biassiale ±45° non è semplicemente un rinforzo più flessibile. Il suo scopo strutturale principale è resistere ai carichi di taglio e torsione.

Utilizzando Solo Tessuto 0°/90° In Una Struttura Torcente

Una struttura può avere una buona resistenza longitudinale ma comunque cedere a causa di fessurazioni di taglio, danni articolari o deformazioni torsionali. Potrebbe essere necessario un rinforzo di ±45°.

Ignorare la distribuzione delle fibre

Alcuni tessuti biassiali dividono equamente il peso totale delle fibre tra le due direzioni, mentre altri utilizzano una costruzione sbilanciata. Ad esempio, è possibile posizionare più fibre nella direzione 0° quando è necessaria una maggiore resistenza longitudinale.

Controlla le specifiche complete del tessuto invece di fare affidamento solo sul totale g/m².

Ignorare i requisiti del processo

Un tessuto meccanicamente idoneo può comunque causare problemi di produzione se non si bagna, non si drappeggia o non si infondona correttamente. La selezione dei materiali deve considerare sia le prestazioni strutturali che le condizioni di produzione.

Perché scegliere il tessuto in fibra di vetro biassiale Jlon?

Jlon fornisce materiali di rinforzo in fibra di vetro per produttori di compositi nei mercati marittimo, dell'energia eolica, dei trasporti, dell'edilizia e dell'industria generale.

La nostra gamma di tessuti in fibra di vetro comprende:

·  Tessuto in fibra di vetro biassiale 0°/90°

·  Tessuto in fibra di vetro biassiale +45°/−45°

·  Tessuto in fibra di vetro biassiale con materassino a fili tagliati

·  Tessuto triassiale in fibra di vetro

·  Tessuto quadriassiale in fibra di vetro

·  Stoppino tessuto

·  Panno in fibra di vetro

·  Tappetino in filo tagliato

·  Rinforzo in fibra di vetro cucito personalizzato

Jlon può fornire tessuti di diverso peso, larghezza, lunghezza del rotolo, distribuzione delle fibre e costruzioni di cuciture in base alle esigenze del cliente.

Quando richiedono una raccomandazione, i clienti devono fornire:

·  Applicazione

·  Dimensioni della parte

·  Direzione del carico

·  Peso del tessuto richiesto

·  Larghezza del rotolo

·  Tipo di resina

·  Processo di produzione

·  Tessuto con o senza materassino

·  Spessore target del laminato

·  Quantità annuale o di progetto

Con queste informazioni, Jlon può aiutare a identificare una costruzione di tessuto in fibra di vetro biassiale appropriata per test e qualificazioni.

Domande frequenti

Il tessuto biassiale da 0°/90° è più resistente del tessuto da ±45°?

Non necessariamente. La resistenza dipende dalla direzione del carico applicato. Un tessuto da 0°/90° è normalmente più resistente lungo le direzioni longitudinali e trasversali delle fibre, mentre un tessuto da ±45° è più efficace per carichi di taglio e di torsione nel piano.

Quale tessuto biassiale in fibra di vetro è migliore per la costruzione navale?

Entrambi sono ampiamente utilizzati nei compositi marini. Il tessuto 0°/90° è adatto per il rinforzo longitudinale e trasversale di scafi, coperte e pannelli. Il tessuto ±45° è comunemente utilizzato per curve dello scafo, traverse, giunti, spigoli e aree esposte a taglio o torsione. I laminati marini strutturali spesso combinano entrambi.

Il tessuto in fibra di vetro biassiale è adatto per l'infusione sotto vuoto?

SÌ. I tessuti in fibra di vetro biassiale e multiassiale sono ampiamente utilizzati nell'infusione sotto vuoto. Per ottenere un'impregnazione completa è necessario considerare il peso del tessuto, lo spessore della pila, la permeabilità e la strategia di flusso della resina.

Qual è la differenza tra tessuto biassiale e roving tessuto?

Lo stoppino tessuto viene prodotto intrecciando gli stoppini di ordito e di trama, creando l'arricciatura della fibra nei punti di incrocio. Il tessuto in fibra di vetro biassiale utilizza strati di fibra diritta separati tenuti insieme tramite cuciture. La sua crimpatura inferiore può migliorare l'efficienza meccanica direzionale.

Il tessuto in fibra di vetro biassiale può essere fornito con tappetino a filo tagliato?

SÌ. Jlon può fornire tessuto in fibra di vetro biassiale con o senza uno strato di tessuto a fili tagliati. L'opzione migliore dipende dalla resina, dal processo di produzione, dai requisiti di incollaggio e dalle proprietà del laminato target.

Jlon può personalizzare il peso della fibra in ciascuna direzione?

SÌ. Oltre ai tessuti biassiali bilanciati, le costruzioni personalizzate possono allocare pesi di fibra diversi in direzioni diverse. Ciò è utile quando un componente richiede più armature lungo un asse principale.

Conclusione

La scelta tra il tessuto in fibra di vetro biassiale da 0°/90° e ±45° dovrebbe basarsi sulla direzione del carico piuttosto che sul solo peso del tessuto.

Utilizzare 0°/90° tessuto in fibra di vetro biassiale quando la struttura necessita di un efficace rinforzo longitudinale e trasversale a trazione o flessione. Utilizzare il tessuto in fibra di vetro biassiale ±45° quando la resistenza al taglio, le prestazioni torsionali e il trasferimento del carico diagonale sono più importanti.

Per molte parti strutturali composite, il laminato più efficace combina rinforzi a 0°, 90° e ±45°. Ciò crea una struttura più equilibrata in grado di trasportare carichi in più direzioni.

Jlon fornisce tessuto in fibra di vetro biassiale e rinforzi multiassiali in fibra di vetro in pesi, larghezze e costruzioni personalizzate. Contatta Jlon con la tua applicazione, sistema di resina, processo di produzione e specifiche richieste per discutere il tessuto in fibra di vetro più adatto per il tuo progetto composito.