0°/90° vs. ±45° Biaxiaal glasvezeldoek: verschillen en hoe te kiezen

Het kiezen van de juiste richting van de versterking is essentieel bij het ontwerpen van een glasvezelcomposietlaminaat. Hoewel biaxiale glasvezelweefsels van 0°/90° en ±45° dezelfde E-glasvezels kunnen gebruiken en een vergelijkbaar totaalgewicht hebben, versterken ze een composietstructuur in verschillende richtingen en reageren ze verschillend op trek-, buig-, schuif- en torsiebelastingen.

De keuze gaat dus niet alleen over welk biaxiaal weefsel sterker is. Het hangt af van de belastingsrichting, de vorm van het onderdeel, het productieproces en het algehele laminaatontwerp.

Als professionele leverancier van glasvezeldoeken levert Jlon 0°/90° biaxiaal glasvezeldoek, ±45° biaxiaal glasvezeldoek en multiaxiale glasvezeldoeken in verschillende gewichten, breedtes en constructies. Deze gids legt de belangrijkste verschillen uit en helpt composietfabrikanten bij het selecteren van de juiste glasvezelversterking voor maritieme, windenergie-, transport-, bouw- en industriële toepassingen.

Wat is biaxiaal glasvezelweefsel?

Biaxiaal glasvezelweefsel is een soort niet-krimpweefsel, gewoonlijk NCF genoemd, gemaakt door continue glasvezelrovings in twee hoofdrichtingen te plaatsen. De vezellagen worden bij elkaar gehouden door lichtgewicht polyester stiksels in plaats van verweven te zijn zoals conventioneel geweven glasvezeldoek.

De twee meest voorkomende constructies zijn:

·  0°/90° biaxiaal glasvezelweefsel

·  +45°/-45° biaxiaal glasvezelweefsel

Omdat de hoofdversterkingsvezels relatief recht blijven, biedt biaxiaal glasvezelweefsel normaal gesproken een betere mechanische efficiëntie dan een geweven weefsel met een vergelijkbaar gewicht. De vezels krimpen minder, waardoor belastingen directer langs de vezelrichtingen kunnen worden overgedragen.

De belangrijkste kenmerken van biaxiaal glasvezelweefsel zijn onder meer:

·  Hoge richtingssterkte

·  Lage vezelkrimp

·  Goede harsimpregnering

·  Efficiënte opbouw van de laminaatdikte

·  Compatibiliteit met polyester-, vinylester- en epoxyharsen

·  Geschikt voor handoplegging, vacuümverpakken en harsinfusie

·  Verkrijgbaar met of zonder gehakte strengmat

De term 'biaxiaal' beschrijft een stof met twee verstevigingsrichtingen. De oriëntatie van deze vezels bepaalt echter hoe het uiteindelijke laminaat presteert.

Wat is 0°/90° biaxiaal glasvezelweefsel?

Een biaxiaal glasvezelweefsel van 0°/90° bevat doorlopende glasvezelrovings die in twee loodrechte richtingen zijn gerangschikt.

De 0°-vezels lopen doorgaans langs de rollengte, terwijl de 90°-vezels over de rolbreedte lopen. Afhankelijk van de productspecificatie en de aanduiding van de fabrikant kunnen deze ook worden omschreven als longitudinale en transversale vezels.

Deze constructie is in de eerste plaats ontworpen om een ​​laminaat in zijn voornaamste lengte- en dwarsrichtingen te versterken.

Belangrijkste eigenschappen van 0°/90° glasvezelstof

Een 0°/90° glasvezeldoek biedt over het algemeen:

·  Hoge treksterkte in de lengte- en dwarsrichting

·  Goede buigprestaties wanneer uitgelijnd met de belangrijkste structurele belastingen

·  Verbeterde maatvastheid in twee loodrechte richtingen

·  Efficiënte versteviging van vlakke en licht gebogen panelen

·  Voorspelbare mechanische eigenschappen langs de hoofdassen van het onderdeel

·  Snelle opbouw van laminaat bij gebruik van middelzware of zware stoffen

Omdat de vezels langs de belangrijkste geometrische richtingen zijn gepositioneerd, wordt biaxiaal glasvezelweefsel van 0°/90° doorgaans gebruikt waar belastingen over de lengte en breedte van een paneel worden gedragen.

Typische toepassingen

Veel voorkomende toepassingen van 0°/90° biaxiaal glasvezelweefsel zijn onder meer:

·  Zij- en bodempanelen van de scheepsromp

·  Maritieme dekken en schotten

·  Composiet sandwichpanelen

·  Windturbinebladen

·  Vrachtwagen- en bedrijfswagenpanelen

·  Bouwpanelen en profielen

·  Watertanks en opslagvaten

·  Vlakke platen en gepultrudeerde componenten

·  Industriële afdekkingen en behuizingen

·  Gegoten glasvezelstructuren

In een lang composietpaneel kunnen de 0°-vezels bijvoorbeeld de primaire belastingsrichting versterken, terwijl de 90°-vezels helpen het paneel over de breedte te stabiliseren en de dwarsbelastingen te verdelen.

Wat is ±45° biaxiaal glasvezelweefsel?

Een biaxiaal glasvezeldoek van ±45° bestaat uit twee glasvezellagen die op +45° en −45° zijn georiënteerd ten opzichte van de rollengte of de gedefinieerde referentieas van het onderdeel.

In plaats van alleen de directe longitudinale en transversale richtingen te versterken, zijn de diagonale vezels bijzonder effectief bij het dragen van schuif- en torsiebelastingen in het vlak.

Belangrijkste eigenschappen van ±45° glasvezelstof

Een glasvezeldoek van ±45° biedt over het algemeen:

·  Goede schuifsterkte in het vlak

·  Verbeterde weerstand tegen draaien en torsie

·  Efficiënte lastoverdracht tussen lengte- en dwarsrichting

·  Goede versteviging rond hoeken en gebogen oppervlakken

·  Betere conformiteit met sommige complexe matrijsgeometrieën

·  Verminderd risico op splitsing langs één hoofdrichting

·  Evenwichtige diagonale versteviging

Wanneer een composietstructuur tordeert of schuift, werkt de belasting diagonaal over het laminaat. Vezels die op +45° en −45° zijn geplaatst, zijn daarom goed uitgelijnd om deze vervorming te weerstaan.

Typische toepassingen

Veel voorkomende toepassingen van ±45° biaxiaal glasvezelweefsel zijn onder meer:

·  Gebogen scheepsrompen

·  Romp-dekverbindingen

·  Stringer- en frameversterking

·  Buizen, buizen en cilindrische onderdelen

·  Schaarbladen voor windturbineschoepen

·  Composiet hoeken en verbindingen

·  Auto- en transportcomponenten

·  Structurele reparatielaminaten

·  Tanks en drukgerelateerde constructies

·  Onderdelen blootgesteld aan torsie- of multidirectionele belastingen

In de botenbouw wordt bijvoorbeeld vaak ±45° biaxiaal glasvezelweefsel gebruikt rond rompbochten, structurele verbindingen, ruggen, stringers en gebieden die worden blootgesteld aan klap- of torsiebelastingen.

0°/90° vs. ±45° biaxiaal glasvezelweefsel

Het belangrijkste verschil is de richting waarin de versterkingsvezels belastingen dragen.

Geen van beide stoffen is universeel beter. Ze presteren allemaal het beste als de vezeloriëntatie overeenkomt met het verwachte belastingspad.

Trek- en buigbelastingen

Glasvezelcomposieten zijn het sterkst wanneer de versterkingsvezels op één lijn liggen met de uitgeoefende belasting.

Als een paneel voornamelijk over de lengte wordt getrokken, dragen vezels in de 0°-richting die trekbelasting efficiënt. Als het paneel ook over de breedte sterkte nodig heeft, zorgen 90°-vezels voor dwarsversterking.

Om deze reden wordt vaak gekozen voor 0°/90° biaxiaal glasvezeldoek voor:

·  Lange platte panelen

·  Structurele huiden

·  Dekken en vloeren

·  Wandpanelen

·  Messchalen

·  Componenten die onderworpen zijn aan buiging in de lengterichting

Buigen veroorzaakt spanning aan de ene kant van een laminaat en compressie aan de andere kant. Een goed geplaatste 0° wapening kan de buigstijfheid en sterkte van een lang composietpaneel aanzienlijk vergroten.

De buigprestaties zijn echter niet alleen afhankelijk van de oriëntatie van het weefsel. Ook de laminaatdikte, het vezelgehalte, het harssysteem, het kernmateriaal en de afstand tussen de huiden van een sandwichpaneel hebben een grote invloed.

Afschuif- en torsiebelastingen

Afschuiving treedt op wanneer krachten proberen het ene deel van een constructie ten opzichte van het andere te laten verschuiven. Torsie treedt op wanneer een constructie om zijn as wordt gedraaid.

Vezels die op ±45° zijn geplaatst, zijn onder deze omstandigheden bijzonder effectief omdat de diagonale richtingen nauw overeenkomen met de hoofdspanning en compressie die door afschuiving worden gegenereerd.

±45° biaxiaal glasvezeldoek wordt daarom vaak gekozen voor:

·  Buizen en cilindrische structuren

·  Gebogen rompdelen

·  Structurele verbindingen

·  Hoeken en overgangen

·  Schaarlijven voor windturbines

·  Delen die blootgesteld zijn aan torsie

·  Versteviging rond openingen

·  Laminaat repareren

Een laminaat dat slechts 0°/90°-vezels bevat, kan een goede directe treksterkte hebben, maar onvoldoende weerstand tegen schuifscheuren of torsie. Door lagen van ±45° toe te voegen ontstaat een evenwichtiger structuur.

Vervormbaarheid op gebogen oppervlakken

De conformiteit van stoffen is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder:

·  Vezeloriëntatie

·  Gewicht van de stof

·  Steekpatroon

·  Laagconstructie

·  Aanwezigheid van gehakte strengmat

·  Vormkromming

·  Draperrichting

±45° biaxiaal glasvezelweefsel past zich vaak gemakkelijker aan aan gebogen of samengestelde oppervlakken, omdat de diagonale vezelopstelling vormveranderingen effectiever kan accommoderen dan een stijve longitudinale en transversale lay-out.

Dit maakt glasvezelweefsel van ±45° bruikbaar voor de contouren van de bootromp, afgeronde hoeken, pijpen en complexe gegoten componenten.

Zwaar biaxiaal weefsel kan echter nog steeds krappe radiussen of kreukels op ingewikkelde mallen overbruggen. Bij het werken met diepe rondingen of kleine hoeken moeten fabrikanten mogelijk lichtere stof, smaller gesneden stukken of meerdere lagen gebruiken in plaats van één zware laag.

Een praktische materiaalproef wordt aanbevolen voordat met de productie op volledige schaal wordt begonnen.

Moeten 0°/90° en ±45° stoffen samen worden gebruikt?

Bij veel structurele composiettoepassingen is de beste oplossing het combineren van beide constructies.

Een uitgebalanceerd laminaat kan het volgende omvatten:

·  0° vezels voor longitudinale sterkte

·  90° vezels voor dwarssterkte

·  +45°/−45° vezels voor schuif- en torsiesterkte

Een laminaat kan bijvoorbeeld een combinatie gebruiken zoals:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Kernmateriaal

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

De exacte volgorde is afhankelijk van het onderdeelontwerp, de beladingstoestand en het productieproces. Lagen die verder van de neutrale as van het laminaat zijn geplaatst, hebben over het algemeen een grotere invloed op de buigstijfheid, terwijl binnenlagen kunnen bijdragen aan schuifoverdracht en structurele balans.

Triaxiale en quadriaaxiale glasvezelweefsels kunnen ook verschillende richtingen combineren in één gestikte versterking:

·  Triaxiaal weefsel: 0°/+45°/−45°

·  Triaxiaal weefsel: +45°/90°/−45°

·  Vierassig doek: 0°/+45°/90°/−45°

Deze multiaxiale glasvezelstoffen kunnen het aantal afzonderlijke lagen verminderen en de productie-efficiëntie verbeteren. Afzonderlijke biaxiale lagen bieden echter een grotere flexibiliteit wanneer ingenieurs nauwkeurige controle nodig hebben over de vezeloriëntatie en de plaatsing van de lagen.

Biaxiaal glasvezeldoek met of zonder mat

Zowel 0°/90° als ±45° biaxiale stoffen kunnen worden geleverd met een extra matlaag met gehakte strengen. Producten kunnen worden omschreven met aanduidingen als biaxiaal glasvezeldoek met mat, combimat of gestikt glasvezeldoek met CSM.

De matlaag kan zorgen voor:

·  Betere hechting tussen laminaatlagen

·  Verbeterde harsrijke oppervlaktevorming

·  Verhoogde dikte per laag

·  Betere compatibiliteit met sommige handopmaakprocessen

·  Verbeterde doordrukcontrole in bepaalde toepassingen

Een mat met gehakte strengen verhoogt echter het harsverbruik en het gewicht van het laminaat. Het is misschien niet nodig bij elk epoxy- of harsinfusielaminaat.

Stof zonder mat wordt vaak gekozen wanneer de fabrikant wil:

·  Een hogere vezel-harsverhouding

·  Lager harsverbruik

·  Betere gewichtsefficiëntie

·  Gecontroleerde laminaatdikte

·  Schonergebruik bij vacuüminfusie

·  Compatibiliteit met toepassingen waarbij een matte laag niet nodig is

De juiste constructie moet worden geselecteerd op basis van het harssysteem, het beoogde glasgehalte, de oppervlaktevereisten en de productiemethode.

Hoe u de juiste biaxiale glasvezelstof kiest

1. Identificeer de primaire belastingsrichting

Bepaal of het onderdeel voornamelijk wordt onderworpen aan:

·  Longitudinale spanning of compressie

·  Dwarsbelasting

·  Buigen

·  Afschuiving in het vlak

·  Torsie

·  Invloed

·  Multidirectioneel laden

Kies glasvezeldoek 0°/90° wanneer de hoofdbelastingen inwerken op de lengte en breedte van het onderdeel. Kies voor ±45° glasvezeldoek als schuif-, torsie- of diagonale lastoverdracht belangrijker is.

Voor complexe structurele onderdelen is meestal een combinatie vereist.

2. Evalueer de vorm van de mal

Bij platte en licht gebogen panelen kan vaak efficiënter gebruik worden gemaakt van zwaarder 0°/90° biaxiaal glasvezelweefsel.

Voor samengestelde rondingen, smalle radiussen en complexe overgangen kunnen ±45° stof of lichtere verstevigingen een betere drapeerbaarheid bieden. Er moet ook rekening worden gehouden met het gewicht van de stof en het stiksel, omdat de oriëntatie alleen de vervormbaarheid niet bepaalt.

3. Selecteer het juiste stofgewicht

Biaxiaal glasvezeldoek is verkrijgbaar in een breed scala aan oppervlaktegewichten. Veel voorkomende gewichten kunnen ongeveer het volgende omvatten:

·  300 g/m²

·  400 g/m²

·  450 g/m²

·  600 g/m²

·  800 g/m²

·  1.000 g/m²

·  1.200 g/m² of hoger

Het juiste gewicht is afhankelijk van de gewenste laminaatdikte, het aantal lagen, de oppervlaktegeometrie en het productieproces.

Zware glasvezelstof bouwt snel dikte op en kan de arbeid verminderen, maar het kan moeilijker zijn om nat te worden en zich aan te passen aan krappe bochten. Lichtere stof zorgt voor een nauwkeurigere laminaatcontrole, maar vereist meer lagen.

4. Denk aan het productieproces

Jlon biaxiale glasvezelstoffen kunnen worden geselecteerd voor processen zoals:

·  Handoplegging

·  Opspuiten gecombineerd met gestikte versteviging

·  Vacuümzakken

·  Vacuüminfusie

·  Harsoverdrachtgieten

·  Compressiegieten

·  Pultrusie

·  Filamentwikkeling voor geschikte constructies

Bij harsinfusie moet rekening worden gehouden met de permeabiliteit en de harsstroom. Een zeer dichte wapeningsstapel kan de beweging van de hars vertragen en het risico op droge plekken vergroten.

Bij het met de hand leggen moet de stof gemakkelijk te bevochtigen zijn zonder overmatige ophoping van hars. De operator moet er ook voor zorgen dat lucht tussen de lagen wordt verwijderd.

5. Match de stof met het harssysteem

Biaxiaal glasvezelweefsel moet een maatvoering hebben die compatibel is met de beoogde hars. Veel voorkomende harssystemen zijn onder meer:

·  Onverzadigde polyesterhars

·  Vinylesterhars

·  Epoxyhars

·  Andere thermohardende composietharsen

Het harssysteem beïnvloedt het bevochtigingsgedrag, de interlaminaire binding, de chemische weerstand, de verwerkingstemperatuur en de uiteindelijke mechanische prestaties.

Bevestig vóór de productie de harscompatibiliteit met de leverancier van glasvezelweefsel.

6. Bekijk het volledige laminaatontwerp

Het selecteren van glasvezelversterking mag niet gebaseerd zijn op een enkele weefsellaag.

Het volledige ontwerp kan bestaan ​​uit:

·  Gelcoat of oppervlaktelaag

·  Glasvezel huidlagen

·  Lokale versterking

·  Kernmateriaal

·  Lijm- of hechtpasta

·  Harssysteem

·  Inzetstukken en bevestigingsgebieden

Voor sandwichconstructies met een kern van PVC-schuim, PET-schuimkern, PMI-schuim of honingraat dragen de glasvezelhuiden trek- en drukbelastingen, terwijl de kern de huiden scheidt en schuifkracht overbrengt.

De oriëntatie van het glasvezeldoek moet daarom zowel de externe belastingen als de eigenschappen van het kernmateriaal aanvullen.

Veel voorkomende selectiefouten

Alleen al op stofgewicht kiezen

Twee stoffen met hetzelfde totale gewicht kunnen heel verschillend presteren als hun vezeloriëntaties verschillend zijn. Houd altijd rekening met hoe de vezels tussen de twee richtingen zijn verdeeld.

Ervan uitgaande dat ±45° stof alleen wordt gebruikt voor flexibiliteit

±45° biaxiaal glasvezelweefsel is niet alleen maar een flexibelere versterking. Het belangrijkste structurele doel is het weerstaan ​​van schuif- en torsiebelastingen.

Gebruik alleen 0°/90°-stof in een draaiende structuur

Een constructie kan een goede longitudinale sterkte hebben, maar toch bezwijken door schuifscheuren, gewrichtsschade of torsievervorming. Er kan een versterking van ±45° nodig zijn.

Het negeren van glasvezeldistributie

Sommige biaxiale stoffen verdelen het totale vezelgewicht gelijkmatig over de twee richtingen, terwijl andere een onevenwichtige constructie gebruiken. Er kunnen bijvoorbeeld meer vezels in de 0°-richting worden geplaatst wanneer een grotere longitudinale sterkte nodig is.

Controleer de volledige stofspecificatie in plaats van alleen te vertrouwen op de totale g/m².

Procesvereisten negeren

Een mechanisch geschikte stof kan nog steeds productieproblemen veroorzaken als deze niet goed wordt bevochtigd, gedrapeerd of doordrenkt. Bij de materiaalkeuze moet rekening worden gehouden met zowel structurele prestaties als productieomstandigheden.

Waarom kiezen voor Jlon biaxiale glasvezelstof?

Jlon levert glasvezelversterkingsmaterialen voor composietfabrikanten in de maritieme, windenergie-, transport-, bouw- en algemene industriële markten.

Ons assortiment glasvezelstoffen omvat:

·  0°/90° biaxiaal glasvezelweefsel

·  +45°/−45° biaxiaal glasvezelweefsel

·  Biaxiaal glasvezelweefsel met mat van gehakte strengen

·  Triaxiaal glasvezelweefsel

·  Vierassig glasvezelweefsel

·  Geweven roving

·  Glasvezeldoek

·  Gehakte strengmat

·  Op maat gestikte glasvezelversterking

Jlon kan verschillende doekgewichten, breedtes, rollengtes, vezelverdelingen en stikconstructies leveren volgens de wensen van de klant.

Wanneer klanten om een ​​aanbeveling verzoeken, moeten zij het volgende verstrekken:

·  Sollicitatie

·  Onderdeelafmetingen

·  Laadrichting

·  Vereist doekgewicht

·  Rolbreedte

·  Harstype

·  Productieproces

·  Stof met of zonder mat

·  Doellaminaatdikte

·  Jaarlijkse of projecthoeveelheid

Met deze informatie kan Jlon helpen bij het identificeren van een geschikte biaxiale glasvezelconstructie voor testen en kwalificatie.

Veelgestelde vragen

Is biaxiale stof van 0°/90° sterker dan stof van ±45°?

Niet noodzakelijkerwijs. De sterkte hangt af van de richting van de uitgeoefende belasting. Een 0°/90°-weefsel is normaal gesproken sterker langs de longitudinale en transversale vezelrichtingen, terwijl een ±45°-weefsel effectiever is voor schuif- en torsiebelastingen in het vlak.

Welk biaxiaal glasvezelweefsel is beter voor de scheepsbouw?

Beide worden veel gebruikt in mariene composieten. 0°/90° weefsel is geschikt voor longitudinale en transversale versteviging van rompen, dekken en panelen. ±45°-stof wordt vaak gebruikt voor rompbochten, stringers, verbindingen, ruggengraat en gebieden die worden blootgesteld aan afschuiving of torsie. Structurele maritieme laminaten combineren vaak beide.

Is biaxiaal glasvezelweefsel geschikt voor vacuüminfusie?

Ja. Biaxiale en multiaxiale glasvezelweefsels worden veel gebruikt bij vacuüminfusie. Het gewicht van de stof, de dikte van de stapel, de permeabiliteit en de harsstroomstrategie moeten in aanmerking worden genomen om volledige impregnering te bereiken.

Wat is het verschil tussen biaxiale stof en geweven roving?

Geweven roving wordt geproduceerd door schering- en inslagrovings met elkaar te verweven, waardoor vezelkromming ontstaat op de kruispunten. Biaxiaal glasvezelweefsel maakt gebruik van afzonderlijke rechte vezellagen die door stiksels bij elkaar worden gehouden. De lagere krimp kan de directionele mechanische efficiëntie verbeteren.

Kan biaxiaal glasvezeldoek worden geleverd met een gehakte strengmat?

Ja. Jlon kan biaxiaal glasvezeldoek leveren met of zonder een laag met gehakte strengenmatten. De beste optie hangt af van de hars, het productieproces, de lijmvereisten en de beoogde laminaateigenschappen.

Kan Jlon het vezelgewicht in elke richting aanpassen?

Ja. Naast uitgebalanceerde biaxiale stoffen kunnen op maat gemaakte constructies verschillende vezelgewichten aan verschillende richtingen toewijzen. Dit is handig wanneer een onderdeel meer versterking langs één hoofdas nodig heeft.

Conclusie

De keuze tussen 0°/90° en ±45° biaxiaal glasvezeldoek moet gebaseerd zijn op de belastingsrichting en niet alleen op het gewicht van het doek.

Gebruik biaxiaal glasvezelweefsel van 0°/90° wanneer de structuur efficiënte longitudinale en transversale trek- of buigversterking nodig heeft. Gebruik ±45° biaxiaal glasvezelweefsel wanneer schuifweerstand, torsieprestaties en diagonale belastingoverdracht belangrijker zijn.

Voor veel structurele composietonderdelen combineert het meest effectieve laminaat versterkingen van 0°, 90° en ±45°. Hierdoor ontstaat een meer gebalanceerde structuur die ladingen in meerdere richtingen kan dragen.

Jlon levert biaxiaal glasvezeldoek en multiaxiale glasvezelversterking in aangepaste gewichten, breedtes en constructies. Neem contact op met Jlon met uw toepassing, harssysteem, productieproces en benodigde specificaties om het meest geschikte glasvezeldoek voor uw composietproject te bespreken.