0°/90° vs. ±45° biaksialt glassfiberstoff: forskjeller og hvordan man velger

Å velge riktig armeringsorientering er avgjørende når du designer et glassfiberkomposittlaminat. Selv om 0°/90° og ±45° biaksial Glassfiberstoffer kan bruke de samme E-glassfibrene og ha tilsvarende totalvekt, de forsterker en komposittstruktur i forskjellige retninger og reagerer ulikt på strekk-, bøye-, skjær- og vridningsbelastninger.

Valget handler derfor ikke bare om hvilket biaksialt stoff som er sterkest. Det avhenger av belastningsretningen, komponentformen, produksjonsprosessen og den generelle laminatdesignen.

Som en profesjonell leverandør av glassfiberstoff , Jlon leverer 0°/90° biaksialt glassfiberstoff, ±45° biaksialt glassfiberstoff og multiaksialt glassfiberstoff i forskjellige vekter, bredder og konstruksjoner. Denne guiden forklarer hovedforskjellene deres og hjelper komposittprodusenter å velge riktig glassfiberarmering for marine, vindenergi, transport, konstruksjon og industrielle applikasjoner.

Hva er biaksialt glassfiberstoff?

Biaksialt glassfiberstoff er en type ikke-krympende stoff, ofte kalt NCF, laget ved å plassere kontinuerlige glassfiberforgarn i to hovedretninger. Fiberlagene holdes sammen av lett polyestersøm i stedet for å flettes sammen som vanlig vevd glassfiberduk.

De to vanligste konstruksjonene er:

·  0°/90° biaksialt glassfiberstoff

·  +45°/-45° biaksialt glassfiberstoff

Fordi hovedarmeringsfibrene forblir relativt rette, gir biaksialt glassfiberstoff normalt bedre mekanisk effektivitet enn et vevd stoff med tilsvarende vekt. Fibrene har mindre krymping, slik at belastninger kan overføres mer direkte langs fiberretningene.

Nøkkelegenskapene til biaksialt glassfiberstoff inkluderer:

·  Høy retningsstyrke

·  Krympe med lavt fiberinnhold

·  God harpiksimpregnering

·  Effektiv oppbygging av laminattykkelse

·  Kompatibilitet med polyester, vinylester og epoksyharpikser

·  Egnethet for håndopplegging, vakuumposing og harpiksinfusjon

·  Tilgjengelighet med eller uten kuttet trådmatte

Begrepet 'biaksial' beskriver et stoff med to forsterkningsretninger. Imidlertid bestemmer orienteringen til disse fibrene hvordan det ferdige laminatet yter.

Hva er 0°/90° biaksialt glassfiberstoff?

A 0°/90° biaksialt glassfiberstoff inneholder kontinuerlige glassfiberrovinger arrangert i to vinkelrette retninger.

0°-fibrene løper typisk langs rullelengden, mens 90°-fibrene løper over rullebredden. Avhengig av produktspesifikasjonen og produsentens notasjon, kan disse også beskrives som langsgående og tverrgående fibre.

Denne konstruksjonen er først og fremst designet for å forsterke et laminat i dets hovedlengde og på tvers.

Hovedegenskaper for 0°/90° glassfiberstoff

Et 0°/90° glassfiberstoff tilbyr vanligvis:

·  Høy strekkfasthet i langsgående og tverrgående retning

·  God bøyeytelse når den er på linje med de viktigste strukturelle belastningene

·  Forbedret dimensjonsstabilitet i to vinkelrette retninger

·  Effektiv forsterkning av flate og lett buede paneler

·  Forutsigbare mekaniske egenskaper langs komponentens hovedakser

·  Rask oppbygging av laminat ved bruk av middels eller tunge stoffer

Fordi fibrene er plassert langs de geometriske hovedretningene, brukes 0°/90° biaksialt glassfiberstoff ofte der belastninger bæres langs lengden og bredden av et panel.

Typiske applikasjoner

Vanlige bruksområder for 0°/90° biaksialt glassfiberstoff inkluderer:

·  Båtskrogsider og bunnpaneler

·  Marinedekk og skott

·  Sammensatte sandwichpaneler

·  Vindturbinbladskall

·  Lastebil- og nyttekjøretøypaneler

·  Byggeplater og profiler

·  Vanntanker og lagerbeholdere

·  Flate plater og pultruderte komponenter

·  Industrielle deksler og kapslinger

·  Støpte glassfiberstrukturer

For eksempel, i et langt komposittpanel, kan 0°-fibrene forsterke den primære belastningsretningen, mens 90°-fibrene hjelper til med å stabilisere panelet over bredden og fordele tverrgående belastninger.

Hva er ±45° biaksialt glassfiberstoff?

Et ±45° biaksialt glassfiberstoff består av to glassfiberlag orientert ved +45° og −45° i forhold til rullelengden eller den definerte referanseaksen til komponenten.

I stedet for å bare forsterke de direkte langsgående og tverrgående retningene, er de diagonale fibrene spesielt effektive til å bære skjær- og torsjonsbelastninger i planet.

Hovedegenskapene til ±45° glassfiberstoff

Et ±45° glassfiberstoff gir vanligvis:

·  God skjærstyrke i planet

·  Forbedret motstand mot vridning og vridning

·  Effektiv lastoverføring mellom langsgående og tverrgående retninger

·  God forsterkning rundt hjørner og buede flater

·  Bedre samsvar med noen komplekse formgeometrier

·  Redusert risiko for splitting langs en enkelt hovedretning

·  Balansert diagonalarmering

Når en komposittstruktur vrir seg eller opplever skjærkraft, virker lasten diagonalt over laminatet. Fibre plassert ved +45° og -45° er derfor godt justert for å motstå denne deformasjonen.

Typiske applikasjoner

Vanlige bruksområder for ±45° biaksialt glassfiberstoff inkluderer:

·  Buede båtskrog

·  Skrog-til-dekk-koblinger

·  Stringer og rammeforsterkning

·  Rør, rør og sylindriske deler

·  Vindturbinbladskjærebaner

·  Sammensatte hjørner og skjøter

·  Bil- og transportkomponenter

·  Strukturelle reparasjonslaminater

·  Tanker og trykkrelaterte konstruksjoner

·  Komponenter utsatt for vridning eller flerveisbelastning

I båtbygging, for eksempel, brukes ±45° biaksialt glassfiberstoff ofte rundt skrogkurver, strukturelle skjøter, kiler, stringers og områder utsatt for smelle- eller torsjonsbelastninger.

0°/90° vs. ±45° biaksialt glassfiberstoff

Hovedforskjellen er retningen som armeringsfibrene bærer belastninger i.

Ingen av stoffene er universelt bedre. Hver av dem yter best når fiberorienteringen samsvarer med den forventede belastningsbanen.

Strekk- og bøyelaster

Glassfiberkompositter er sterkest når armeringsfibrene er på linje med den påførte belastningen.

Hvis et panel primært trekkes langs lengden, bærer fibrene i 0°-retningen effektivt den strekkbelastningen. Hvis panelet også krever styrke over bredden, gir 90° fibre tverrforsterkning.

Av denne grunn velges ofte 0°/90° biaksialt glassfiberstoff for:

·  Lange flate paneler

·  Strukturelle skinn

·  Dekk og gulv

·  Veggpaneler

·  Bladskjell

·  Komponenter utsatt for langsgående bøyning

Bøying gir spenning på den ene siden av et laminat og kompresjon på den andre. En riktig plassert 0° forsterkning kan øke bøyestivheten og styrken til et langt komposittpanel betydelig.

Imidlertid avhenger bøyeytelsen ikke bare av stoffets orientering. Laminattykkelsen, fiberinnholdet, harpikssystemet, kjernematerialet og avstanden mellom skinnene på et sandwichpanel har også stor innflytelse.

Skjær- og torsjonsbelastninger

Skjæring oppstår når krefter prøver å få en del av en struktur til å gli i forhold til en annen. Torsjon oppstår når en struktur er vridd rundt sin akse.

Fibre plassert ved ±45° er spesielt effektive under disse forholdene fordi diagonalretningene samsvarer tett med hovedspenningen og kompresjonen som genereres av skjærkraft.

±45° biaksialt glassfiberstoff er derfor ofte valgt for:

·  Rør og sylindriske strukturer

·  Buede skrogseksjoner

·  Strukturelle skjøter

·  Hjørner og overganger

·  Vindturbinskjærvever

·  Deler utsatt for vridning

·  Forsterkning rundt åpninger

·  Reparer laminater

Et laminat som inneholder bare 0°/90° fibre kan ha god direkte strekkfasthet, men utilstrekkelig motstand mot skjærsprekker eller vridning. Å legge til ±45° lag skaper en mer balansert struktur.

Konformitet på buede overflater

Stoffets tilpasningsevne avhenger av flere faktorer, inkludert:

·  Fiberorientering

·  Stoffvekt

·  Stingmønster

·  Lagkonstruksjon

·  Tilstedeværelse av kuttet trådmatte

·  Muggkrumning

·  Draperingsretning

±45° biaksialt glassfiberstoff tilpasser seg ofte lettere til buede eller sammensatte overflater fordi det diagonale fiberarrangementet kan imøtekomme formendringer mer effektivt enn en stiv langsgående og tverrgående layout.

Dette gjør ±45° glassfiberstoff nyttig for båtskrogkonturer, avrundede hjørner, rør og komplekse støpte komponenter.

Imidlertid kan tungt biaksialt stoff fortsatt bygge bro over stramme radier eller rynke på kompliserte former. Når du arbeider med dype kurver eller små hjørner, kan det hende produsenter må bruke lettere stoff, smalere kuttede stykker eller flere lag i stedet for ett tungt lag.

En praktisk materialprøve anbefales før fullskala produksjon starter.

Bør 0°/90° og ±45° stoffer brukes sammen?

I mange strukturelle komposittapplikasjoner er den beste løsningen å kombinere begge konstruksjonene.

Et balansert laminat kan omfatte:

·  0° fibre for langsgående styrke

·  90° fibre for tverrstyrke

·  +45°/−45° fibre for skjær- og torsjonsstyrke

For eksempel kan et laminat bruke en kombinasjon som:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Kjernemateriale

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

Den nøyaktige rekkefølgen avhenger av delens design, lastetilstand og produksjonsprosess. Lag plassert lenger fra laminatets nøytrale akse har generelt større innflytelse på bøyestivhet, mens indre lag kan bidra til skjæroverføring og strukturell balanse.

Triaksiale og kvadriaksiale glassfiberstoffer kan også kombinere flere retninger i en sydd forsterkning:

·  Triaksialt stoff: 0°/+45°/−45°

·  Triaksialt stoff: +45°/90°/−45°

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

Disse multiaksiale glassfiberstoffene kan redusere antall separate lag og forbedre produksjonseffektiviteten. Imidlertid gir separate biaksiale lag større fleksibilitet når ingeniører trenger presis kontroll over fiberorientering og lagplassering.

Biaksialt glassfiberstoff med eller uten matte

Både 0°/90° og ±45° biaksiale stoffer kan leveres med et ekstra lag med kuttet trådmatte. Produktene kan beskrives med betegnelser som biaksialt glassfiberstoff med matte, kombimatte eller sammensydd glassfiberstoff med CSM.

Mattelaget kan gi:

·  Bedre binding mellom laminatlag

·  Forbedret harpiksrik overflateformasjon

·  Økt tykkelse per lag

·  Bedre kompatibilitet med enkelte håndoppleggsprosesser

·  Forbedret utskriftskontroll i visse applikasjoner

Imidlertid øker kuttet trådmatte harpiksforbruket og laminatvekten. Det er kanskje ikke nødvendig i alle epoksy- eller harpiksinfusjonslaminater.

Stoff uten matte velges ofte når produsenten ønsker:

·  Et høyere fiber-til-harpiks-forhold

·  Lavere harpiksforbruk

·  Bedre vekteffektivitet

·  Kontrollert laminattykkelse

·  Renere bruk i vakuuminfusjon

·  Kompatibilitet med applikasjoner der et mattelag er unødvendig

Riktig konstruksjon bør velges i henhold til harpikssystemet, målglassinnhold, overflatekrav og produksjonsmetode.

Hvordan velge riktig biaksialt glassfiberstoff

1. Identifiser den primære lastretningen

Bestem om delen hovedsakelig er utsatt for:

·  Langsgående spenning eller kompresjon

·  Tverrgående belastning

·  Bøyning

·  Skjæring i planet

·  Torsjon

·  Påvirkning

·  Flerveis lasting

Velg 0°/90° glassfiberduk når hovedbelastningene virker langs komponentens lengde og bredde. Velg ±45° glassfiberstoff når skjæring, vridning eller diagonal lastoverføring er viktigere.

For komplekse strukturelle deler kreves vanligvis en kombinasjon.

2. Vurder formen på formen

Flate og lett buede paneler kan ofte bruke tyngre 0°/90° biaksialt glassfiberstoff effektivt.

For sammensatte kurver, smale radier og komplekse overganger, kan ±45° stoff eller lettere forsterkninger gi bedre draperbarhet. Stoffvekt og søm bør også vurderes fordi orientering alene ikke bestemmer tilpasningsevnen.

3. Velg passende stoffvekt

Biaksialt glassfiberstoff er tilgjengelig i et bredt spekter av arealvekter. Vanlige vekter kan omfatte omtrent:

·  300 g/m²

·  400 g/m²

·  450 g/m²

·  600 g/m²

·  800 g/m²

·  1000 g/m²

·  1200 g/m² eller høyere

Riktig vekt avhenger av nødvendig laminattykkelse, antall lag, overflategeometri og produksjonsprosess.

Tungt glassfiberstoff bygger tykkelse raskt og kan redusere arbeidskraft, men det kan være vanskeligere å fukte ut og tilpasse seg trange kurver. Lettere stoff gir mer presis laminatkontroll, men krever flere lag.

4. Vurder produksjonsprosessen

Jlon biaksiale glassfiberstoffer kan velges for prosesser som:

·  Håndopplegg

·  Spray-up kombinert med sydd forsterkning

·  Vakuumposing

·  Vakuuminfusjon

·  Harpiksoverføringsstøping

·  Kompresjonsstøping

·  Pultrusjon

·  Filamentvikling for passende konstruksjoner

For harpiksinfusjon må permeabilitet og harpiksstrøm vurderes. En svært tett armeringsstabel kan bremse harpiksbevegelsen og øke risikoen for tørre områder.

For håndopplegging skal stoffet være lett å fukte ut uten for mye harpiksansamling. Operatøren skal også sørge for at luft fjernes mellom lagene.

5. Match stoffet med harpikssystemet

Biaksialt glassfiberstoff bør ha en dimensjon som er kompatibel med den tiltenkte harpiksen. Vanlige harpikssystemer inkluderer:

·  Umettet polyesterharpiks

·  Vinylesterharpiks

·  Epoksyharpiks

·  Andre varmeherdende komposittharpikser

Harpikssystemet påvirker utfuktingsadferd, interlaminær binding, kjemisk motstand, prosesseringstemperatur og endelig mekanisk ytelse.

Før produksjon, bekreft harpikskompatibilitet med leverandøren av glassfiberstoff.

6. Gjennomgå det komplette laminatdesignet

Valg av glassfiberarmering bør ikke baseres på et enkelt stofflag.

Det komplette designet kan omfatte:

·  Gelcoat eller overflatelag

·  Glassfiber hudlag

·  Lokal forsterkning

·  Kjernemateriale

·  Lim- eller bindepasta

·  Harpikssystem

·  Innsatser og festeområder

For sandwichstrukturer som bruker PVC-skumkjerne, PET-skumkjerne, PMI-skum eller honeycomb, bærer glassfiberskinnene strekk- og trykkbelastninger mens kjernen skiller skinnene og overfører skjærkraft.

Orienteringen av glassfiberstoffet må derfor komplementere både de ytre belastningene og egenskapene til kjernematerialet.

Vanlige utvalgsfeil

Velge etter stoffvekt alene

To stoffer med samme totalvekt kan yte svært forskjellig hvis fiberorienteringen er forskjellig. Tenk alltid på hvordan fibrene er fordelt mellom de to retningene.

Forutsatt at ±45° stoff kun brukes for fleksibilitet

±45° biaksialt glassfiberstoff er ikke bare en mer fleksibel forsterkning. Dens viktigste strukturelle formål er å motstå skjær- og torsjonsbelastninger.

Bruker kun 0°/90° stoff i en vridningsstruktur

En struktur kan ha god langsgående styrke, men likevel svikte på grunn av skjærsprekker, skjøteskader eller torsjonsdeformasjon. ±45° forsterkning kan være nødvendig.

Ignorerer fiberdistribusjon

Noen biaksiale stoffer deler den totale fibervekten likt mellom de to retningene, mens andre bruker en ubalansert konstruksjon. For eksempel kan mer fiber plasseres i 0°-retningen når større langsgående styrke er nødvendig.

Sjekk den fullstendige stoffspesifikasjonen i stedet for kun å stole på den totale g/m².

Ignorerer prosesskrav

Et mekanisk egnet stoff kan fortsatt forårsake produksjonsproblemer hvis det ikke fuktes ut, draperes eller trekkes skikkelig. Materialvalg må ta hensyn til både strukturell ytelse og produksjonsforhold.

Hvorfor velge Jlon biaksialt glassfiberstoff?

Jlon leverer glassfiberarmeringsmaterialer til komposittprodusenter innen marine, vindenergi, transport, konstruksjon og generelle industrielle markeder.

Vårt utvalg av glassfiberstoff inkluderer:

·  0°/90° biaksialt glassfiberstoff

·  +45°/−45° biaksialt glassfiberstoff

·  Biaksialt glassfiberstoff med kuttet trådmatte

·  Triaksialt glassfiberstoff

·  Quadriaksialt glassfiberstoff

·  Vevd roving

·  Glassfiberduk

·  Hakket trådmatte

·  Tilpasset sydd glassfiberforsterkning

Jlon kan tilby ulike stoffvekter, bredder, rullelengder, fiberfordelinger og sømkonstruksjoner i henhold til kundens krav.

Når du ber om en anbefaling, bør kundene oppgi:

·  Søknad

·  Delmål

·  Lastretning

·  Nødvendig stoffvekt

·  Rullebredde

·  Harpikstype

·  Produksjonsprosess

·  Stoff med eller uten matte

·  Mål laminattykkelse

·  Årlig eller prosjektantal

Med denne informasjonen kan Jlon hjelpe med å identifisere en passende biaksial konstruksjon av glassfiberstoff for testing og kvalifisering.

Ofte stilte spørsmål

Er 0°/90° biaksialt stoff sterkere enn ±45° stoff?

Ikke nødvendigvis. Styrken avhenger av retningen til den påførte belastningen. Et 0°/90° stoff er normalt sterkere langs dens langsgående og tverrgående fiberretninger, mens et ±45° stoff er mer effektivt for skjær- og torsjonsbelastninger i planet.

Hvilket biaksialt glassfiberstoff er bedre for båtbygging?

Begge er mye brukt i marine kompositter. 0°/90° stoff er egnet for langsgående og tverrgående forsterkning av skrog, dekk og paneler. ±45° stoff brukes ofte til skrogkurver, stringers, skjøter, chines og områder utsatt for skjæring eller vridning. Strukturelle marine laminater kombinerer ofte begge deler.

Er biaksialt glassfiberstoff egnet for vakuuminfusjon?

Ja. Biaksiale og multiaksiale glassfiberstoffer er mye brukt i vakuuminfusjon. Stoffvekt, stabeltykkelse, permeabilitet og harpiksflytstrategi må vurderes for å oppnå fullstendig impregnering.

Hva er forskjellen mellom biaksialt stoff og vevd roving?

Vevd roving produseres ved å sammenflette varp- og veftrovings, og skaper fiberkrymping ved krysspunktene. Biaksialt glassfiberstoff bruker separate rette fiberlag holdt sammen ved søm. Den nedre krympen kan forbedre retningsbestemt mekanisk effektivitet.

Kan biaksialt glassfiberstoff leveres med kuttet strandmatte?

Ja. Jlon kan levere biaksialt glassfiberstoff med eller uten et lag med kuttet trådmatte. Det beste alternativet avhenger av harpiksen, produksjonsprosessen, bindekravene og mållaminategenskaper.

Kan Jlon tilpasse fibervekten i hver retning?

Ja. I tillegg til balanserte biaksiale stoffer, kan tilpassede konstruksjoner tildele forskjellige fibervekter til forskjellige retninger. Dette er nyttig når en komponent krever mer forsterkning langs en hovedakse.

Konklusjon

Valget mellom 0°/90° og ±45° biaksialt glassfiberstoff bør baseres på belastningsretningen i stedet for stoffets vekt alene.

Bruk 0°/90° biaksialt glassfiberstoff når strukturen trenger effektiv langsgående og tverrgående strekk- eller bøyearmering. Bruk ±45° biaksialt glassfiberstoff når skjærmotstand, torsjonsytelse og diagonal lastoverføring er viktigere.

For mange strukturelle komposittdeler kombinerer det mest effektive laminatet 0°, 90° og ±45° forsterkning. Dette skaper en mer balansert struktur som er i stand til å bære last i flere retninger.

Jlon leverer biaksialt glassfiberstoff og multiaksialt glassfiberarmering i tilpassede vekter, bredder og konstruksjoner. Kontakt Jlon med din søknad, harpikssystem, produksjonsprosess og nødvendige spesifikasjoner for å diskutere det best egnede glassfiberstoffet for ditt komposittprosjekt.