Tecido de fibra de vidro biaxial 0°/90° vs. ±45°: diferenças e como escolher

A escolha da orientação correta do reforço é essencial ao projetar um laminado composto de fibra de vidro. Embora 0°/90° e ±45° biaxial os tecidos de fibra de vidro podem usar as mesmas fibras de vidro E e ter peso total semelhante, reforçam uma estrutura composta em direções diferentes e respondem de maneira diferente às cargas de tração, flexão, cisalhamento e torção.

A escolha não é, portanto, simplesmente sobre qual tecido biaxial é mais resistente. Depende da direção da carga, formato do componente, processo de fabricação e design geral do laminado.

Como profissional Fornecedor de tecido de fibra de vidro , Jlon fornece tecido de fibra de vidro biaxial de 0°/90°, tecido de fibra de vidro biaxial de ±45° e tecidos de fibra de vidro multiaxial em diferentes pesos, larguras e construções. Este guia explica suas principais diferenças e ajuda os fabricantes de compósitos a selecionar o reforço de fibra de vidro correto para aplicações marítimas, de energia eólica, de transporte, de construção e industriais.

O que é tecido de fibra de vidro biaxial?

O tecido de fibra de vidro biaxial é um tipo de tecido sem crimpagem, comumente chamado de NCF, feito pela colocação de mechas contínuas de fibra de vidro em duas direções principais. As camadas de fibra são unidas por costuras leves de poliéster, em vez de serem entrelaçadas como o tecido convencional de fibra de vidro.

As duas construções mais comuns são:

·  Tecido de fibra de vidro biaxial 0°/90°

·  Tecido de fibra de vidro biaxial +45°/-45°

Como as principais fibras de reforço permanecem relativamente retas, o tecido de fibra de vidro biaxial normalmente proporciona melhor eficiência mecânica do que um tecido de peso semelhante. As fibras têm menos ondulação, permitindo que as cargas sejam transferidas mais diretamente ao longo das direções das fibras.

As principais características do tecido de fibra de vidro biaxial incluem:

·  Alta resistência direcional

·  Crimpagem de baixa fibra

·  Boa impregnação de resina

·  Acúmulo eficiente de espessura de laminado

·  Compatibilidade com resinas de poliéster, éster vinílico e epóxi

·  Adequação para colocação manual, ensacamento a vácuo e infusão de resina

·  Disponibilidade com ou sem tapete de fios cortados

O termo “biaxial” descreve um tecido com duas direções de reforço. No entanto, a orientação destas fibras determina o desempenho do laminado acabado.

O que é tecido de fibra de vidro biaxial 0°/90°?

A 0°/90° o tecido de fibra de vidro biaxial contém mechas contínuas de fibra de vidro dispostas em duas direções perpendiculares.

As fibras de 0° normalmente correm ao longo do comprimento do rolo, enquanto as fibras de 90° correm ao longo da largura do rolo. Dependendo da especificação do produto e da notação do fabricante, estas também podem ser descritas como fibras longitudinais e transversais.

Esta construção é concebida principalmente para reforçar um laminado nas suas principais direções longitudinal e transversal.

Principais propriedades do tecido de fibra de vidro 0°/90°

Um tecido de fibra de vidro de 0°/90° geralmente oferece:

·  Alta resistência à tração nas direções longitudinal e transversal

·  Bom desempenho de flexão quando alinhado com as principais cargas estruturais

·  Melhor estabilidade dimensional em duas direções perpendiculares

·  Reforço eficiente de painéis planos e suavemente curvados

·  Propriedades mecânicas previsíveis ao longo dos eixos principais do componente

·  Acúmulo rápido de laminado ao usar tecidos de gramatura média ou pesada

Como as fibras são posicionadas ao longo das direções geométricas principais, o tecido de fibra de vidro biaxial de 0°/90° é comumente usado onde as cargas são transportadas ao longo do comprimento e largura de um painel.

Aplicações Típicas

As aplicações comuns de tecido de fibra de vidro biaxial de 0°/90° incluem:

·  Laterais do casco do barco e painéis inferiores

·  Convés e anteparas marítimas

·  Painéis sanduíche compostos

·  Carcaças de pás de turbinas eólicas

·  Painéis para caminhões e veículos comerciais

·  Construção de painéis e perfis

·  Tanques de água e recipientes de armazenamento

·  Chapas planas e componentes pultrudados

·  Coberturas e gabinetes industriais

·  Estruturas moldadas em fibra de vidro

Por exemplo, num painel compósito longo, as fibras de 0° podem reforçar a direção da carga primária, enquanto as fibras de 90° ajudam a estabilizar o painel em toda a sua largura e a distribuir as cargas transversais.

O que é tecido de fibra de vidro biaxial de ±45°?

Um tecido de fibra de vidro biaxial de ±45° consiste em duas camadas de fibra de vidro orientadas a +45° e -45° em relação ao comprimento do rolo ou ao eixo de referência definido do componente.

Em vez de reforçar apenas as direções longitudinais e transversais diretas, as fibras diagonais são particularmente eficazes no transporte de cargas de cisalhamento e torção no plano.

Principais propriedades do tecido de fibra de vidro ±45°

Um tecido de fibra de vidro de ±45° geralmente fornece:

·  Boa resistência ao cisalhamento no plano

·  Maior resistência à torção e torção

·  Transferência eficiente de carga entre direções longitudinais e transversais

·  Bom reforço em cantos e superfícies curvas

·  Melhor conformidade com algumas geometrias de molde complexas

·  Risco reduzido de divisão em uma única direção principal

·  Reforço diagonal equilibrado

Quando uma estrutura composta torce ou sofre cisalhamento, a carga atua diagonalmente através do laminado. As fibras posicionadas a +45° e -45° estão, portanto, bem alinhadas para resistir a esta deformação.

Aplicações Típicas

As aplicações comuns de tecido de fibra de vidro biaxial de ±45° incluem:

·  Cascos de barco curvos

·  Conexões casco-convés

·  Longarina e reforço da estrutura

·  Canos, tubos e peças cilíndricas

·  Teias de cisalhamento de pás de turbinas eólicas

·  Cantos e juntas compostas

·  Componentes automotivos e de transporte

·  Laminados de reparação estrutural

·  Tanques e estruturas relacionadas à pressão

·  Componentes expostos a cargas de torção ou multidirecionais

Na construção naval, por exemplo, o tecido de fibra de vidro biaxial de ±45° é frequentemente usado em torno de curvas do casco, juntas estruturais, lombadas, longarinas e áreas sujeitas a impactos ou cargas de torção.

Tecido de fibra de vidro biaxial 0°/90° vs. ±45°

A principal diferença é a direção em que as fibras de reforço suportam as cargas.

Nenhum dos tecidos é universalmente melhor. Cada um tem melhor desempenho quando a orientação da fibra corresponde ao caminho de carga esperado.

Cargas de tração e flexão

Os compósitos de fibra de vidro são mais fortes quando as fibras de reforço se alinham com a carga aplicada.

Se um painel for puxado principalmente ao longo de seu comprimento, as fibras na direção 0° suportam eficientemente essa carga de tração. Se o painel também exigir resistência em toda a sua largura, as fibras de 90° fornecem reforço transversal.

Por esta razão, o tecido de fibra de vidro biaxial 0°/90° é frequentemente selecionado para:

·  Painéis planos longos

·  Peles estruturais

·  Decks e pisos

·  Painéis de parede

·  Conchas de lâmina

·  Componentes sujeitos a flexão longitudinal

A flexão produz tensão em um lado do laminado e compressão no outro. Um reforço de 0° posicionado corretamente pode aumentar significativamente a rigidez e a resistência à flexão de um painel composto longo.

Contudo, o desempenho de dobra não depende apenas da orientação do tecido. A espessura do laminado, o teor de fibra, o sistema de resina, o material do núcleo e a distância entre as películas de um painel sanduíche também têm grande influência.

Cargas de cisalhamento e torção

O cisalhamento ocorre quando forças tentam fazer uma parte de uma estrutura deslizar em relação a outra. A torção ocorre quando uma estrutura é torcida em torno de seu eixo.

As fibras colocadas a ±45° são particularmente eficazes nestas condições porque as direções diagonais correspondem estreitamente à tensão principal e à compressão gerada pelo cisalhamento.

O tecido de fibra de vidro biaxial de ±45° é, portanto, comumente escolhido para:

·  Tubos e estruturas cilíndricas

·  Seções curvas do casco

·  Juntas estruturais

·  Cantos e transições

·  Teias de cisalhamento de turbinas eólicas

·  Peças expostas a torção

·  Reforço em torno de aberturas

·  Reparar laminados

Um laminado contendo apenas fibras de 0°/90° pode ter boa resistência à tração direta, mas resistência insuficiente à fissuração ou torção. Adicionar camadas de ±45° cria uma estrutura mais equilibrada.

Conformabilidade em superfícies curvas

A conformabilidade do tecido depende de vários fatores, incluindo:

·  Orientação da fibra

·  Peso do tecido

·  Padrão de ponto

·  Construção de camadas

·  Presença de esteira de fios picados

·  Curvatura do molde

·  Direção do drapeado

O tecido de fibra de vidro biaxial de ±45° geralmente se adapta mais facilmente a superfícies curvas ou compostas porque o arranjo diagonal da fibra pode acomodar mudanças de forma de forma mais eficaz do que um layout longitudinal e transversal rígido.

Isso torna o tecido de fibra de vidro de ±45° útil para contornos de cascos de barcos, cantos arredondados, tubos e componentes moldados complexos.

No entanto, o tecido biaxial pesado ainda pode ultrapassar raios estreitos ou enrugar em moldes complicados. Ao trabalhar com curvas profundas ou cantos pequenos, os fabricantes podem precisar usar tecidos mais leves, peças cortadas mais estreitas ou múltiplas camadas em vez de uma camada pesada.

Recomenda-se um teste prático do material antes de iniciar a produção em grande escala.

Os tecidos de 0°/90° e ±45° devem ser usados ​​juntos?

Em muitas aplicações de compósitos estruturais, a melhor solução é combinar ambas as construções.

Um laminado balanceado pode incluir:

·  Fibras de 0° para resistência longitudinal

·  Fibras de 90° para resistência transversal

·  Fibras de +45°/−45° para resistência ao cisalhamento e torção

Por exemplo, um laminado pode usar uma combinação como:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Material principal

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

A sequência exata depende do projeto da peça, das condições de carregamento e do processo de fabricação. As camadas posicionadas mais distantes do eixo neutro do laminado geralmente têm maior influência na rigidez à flexão, enquanto as camadas internas podem contribuir para a transferência de cisalhamento e o equilíbrio estrutural.

Os tecidos de fibra de vidro triaxiais e quadriaxiais também podem combinar várias direções em um reforço costurado:

·  Tecido triaxial: 0°/+45°/−45°

·  Tecido triaxial: +45°/90°/−45°

·  Tecido quadriaxial: 0°/+45°/90°/−45°

Esses tecidos multiaxiais de fibra de vidro podem reduzir o número de camadas separadas e melhorar a eficiência da produção. No entanto, camadas biaxiais separadas proporcionam maior flexibilidade quando os engenheiros precisam de controle preciso sobre a orientação das fibras e o posicionamento das camadas.

Tecido de fibra de vidro biaxial com ou sem tapete

Tanto os tecidos biaxiais de 0°/90° quanto de ±45° podem ser fornecidos com uma camada adicional de tapete de fios cortados. Os produtos podem ser descritos usando designações como tecido de fibra de vidro biaxial com tapete, tapete combinado ou tecido de fibra de vidro costurado com CSM.

A camada mate pode fornecer:

·  Melhor ligação entre camadas laminadas

·  Melhor formação de superfície rica em resina

·  Maior espessura por camada

·  Melhor compatibilidade com alguns processos de disposição manual

·  Melhor controle de impressão em determinadas aplicações

No entanto, a manta de fios picados aumenta o consumo de resina e o peso do laminado. Pode não ser necessário em todos os laminados de infusão de epóxi ou resina.

O tecido sem tapete é frequentemente selecionado quando o fabricante deseja:

·  Uma maior proporção de fibra para resina

·  Menor consumo de resina

·  Melhor eficiência de peso

·  Espessura controlada do laminado

·  Uso mais limpo em infusão a vácuo

·  Compatibilidade com aplicações onde uma camada mate é desnecessária

A construção correta deve ser selecionada de acordo com o sistema de resina, conteúdo de vidro alvo, requisitos de superfície e método de produção.

Como escolher o tecido de fibra de vidro biaxial correto

1. Identifique a direção da carga primária

Determine se a peça está sujeita principalmente a:

·  Tensão ou compressão longitudinal

·  Carregamento transversal

·  Flexão

·  Cisalhamento no plano

·  Torção

·  Impacto

·  Carregamento multidirecional

Escolha tecido de fibra de vidro de 0°/90° quando as cargas principais atuam ao longo do comprimento e largura do componente. Escolha tecido de fibra de vidro de ±45° quando cisalhamento, torção ou transferência de carga diagonal for mais importante.

Para peças estruturais complexas, geralmente é necessária uma combinação.

2. Avalie o formato do molde

Painéis planos e suavemente curvados muitas vezes podem usar tecido de fibra de vidro biaxial mais pesado de 0°/90° com eficiência.

Para curvas compostas, raios estreitos e transições complexas, tecido de ±45° ou reforços mais leves podem oferecer melhor adaptabilidade. O peso do tecido e a costura também devem ser considerados porque a orientação por si só não determina a conformabilidade.

3. Selecione o peso apropriado do tecido

O tecido de fibra de vidro biaxial está disponível em uma ampla variedade de gramaturas reais. Os pesos comuns podem incluir aproximadamente:

·  300g/m²

·  400g/m²

·  450g/m²

·  600g/m²

·  800g/m²

·  1.000 g/m²

·  1.200 g/m² ou superior

O peso correto depende da espessura necessária do laminado, do número de camadas, da geometria da superfície e do processo de fabricação.

O tecido pesado de fibra de vidro aumenta a espessura rapidamente e pode reduzir o trabalho, mas pode ser mais difícil de molhar e se adaptar em curvas apertadas. Tecido mais leve proporciona controle laminado mais preciso, mas requer mais camadas.

4. Considere o processo de fabricação

Os tecidos biaxiais de fibra de vidro Jlon podem ser selecionados para processos como:

·  Colocação de mãos

·  Spray-up combinado com reforço costurado

·  Ensacamento a vácuo

·  Infusão a vácuo

·  Moldagem por transferência de resina

·  Moldagem por compressão

·  Pultrusão

·  Enrolamento de filamento para construções adequadas

Para infusão de resina, a permeabilidade e o fluxo da resina devem ser considerados. Uma pilha de reforço muito densa pode retardar o movimento da resina e aumentar o risco de áreas secas.

Para aplicação manual, o tecido deve ser fácil de molhar, sem acúmulo excessivo de resina. O operador também deve garantir que o ar seja removido entre as camadas.

5. Combine o tecido com o sistema de resina

O tecido de fibra de vidro biaxial deverá ter uma colagem compatível com a resina pretendida. Os sistemas de resina comuns incluem:

·  Resina de poliéster insaturada

·  Resina éster vinílica

·  Resina epóxi

·  Outras resinas compostas termofixas

O sistema de resina afeta o comportamento de molhamento, a ligação interlaminar, a resistência química, a temperatura de processamento e o desempenho mecânico final.

Antes da produção, confirme a compatibilidade da resina com o fornecedor do tecido de fibra de vidro.

6. Revise o design completo do laminado

A seleção do reforço de fibra de vidro não deve ser baseada em uma única camada de tecido.

O design completo pode incluir:

·  Gelcoat ou camada superficial

·  Camadas de pele de fibra de vidro

·  Reforço local

·  Material principal

·  Adesivo ou pasta de ligação

·  Sistema de resina

·  Inserções e áreas de fixação

Para estruturas sanduíche usando núcleo de espuma de PVC, núcleo de espuma PET, espuma PMI ou favo de mel, as películas de fibra de vidro suportam cargas de tração e compressão enquanto o núcleo separa as películas e transfere cisalhamento.

A orientação do tecido de fibra de vidro deve, portanto, complementar tanto as cargas externas como as propriedades do material do núcleo.

Erros comuns de seleção

Escolhendo apenas pelo peso do tecido

Dois tecidos com o mesmo peso total podem ter um desempenho muito diferente se as orientações das fibras forem diferentes. Sempre considere como as fibras estão distribuídas entre as duas direções.

Supondo que o tecido de ±45° seja usado apenas para flexibilidade

O tecido de fibra de vidro biaxial de ±45° não é simplesmente um reforço mais flexível. Sua principal finalidade estrutural é resistir a cargas de cisalhamento e torção.

Usando apenas tecido de 0°/90° em uma estrutura torcida

Uma estrutura pode ter boa resistência longitudinal, mas ainda assim falhar devido a fissuras por cisalhamento, danos nas juntas ou deformação por torção. Pode ser necessário um reforço de ±45°.

Ignorando a distribuição de fibra

Alguns tecidos biaxiais dividem o peso total da fibra igualmente entre as duas direções, enquanto outros utilizam uma construção desequilibrada. Por exemplo, mais fibra pode ser colocada na direção 0° quando for necessária maior resistência longitudinal.

Verifique a especificação completa do tecido em vez de confiar apenas no total de g/m².

Ignorando os requisitos do processo

Um tecido mecanicamente adequado ainda pode causar problemas de produção se não molhar, cobrir ou infundir adequadamente. A seleção do material deve considerar o desempenho estrutural e as condições de fabricação.

Por que escolher o tecido de fibra de vidro biaxial Jlon?

A Jlon fornece materiais de reforço de fibra de vidro para fabricantes de compósitos nos mercados marítimo, de energia eólica, de transporte, de construção e industrial em geral.

Nossa linha de tecidos de fibra de vidro inclui:

·  Tecido de fibra de vidro biaxial 0°/90°

·  Tecido de fibra de vidro biaxial +45°/−45°

·  Tecido de fibra de vidro biaxial com tapete de fios picados

·  Tecido de fibra de vidro triaxial

·  Tecido quadriaxial de fibra de vidro

·  Mecha tecida

·  Pano de fibra de vidro

·  Tapete de fios picados

·  Reforço de fibra de vidro costurado personalizado

Jlon pode fornecer diferentes pesos de tecido, larguras, comprimentos de rolo, distribuições de fibras e construções de costura de acordo com as necessidades do cliente.

Ao solicitar uma recomendação, os clientes devem fornecer:

·  Aplicativo

·  Dimensões da peça

·  Direção de carga

·  Peso necessário do tecido

·  Largura do rolo

·  Tipo de resina

·  Processo de fabricação

·  Tecido com ou sem tapete

·  Espessura alvo do laminado

·  Quantidade anual ou de projeto

Com essas informações, Jlon pode ajudar a identificar uma construção de tecido de fibra de vidro biaxial apropriada para testes e qualificação.

Perguntas frequentes

O tecido biaxial de 0°/90° é mais forte que o tecido de ±45°?

Não necessariamente. A resistência depende da direção da carga aplicada. Um tecido de 0°/90° é normalmente mais forte ao longo das direções longitudinais e transversais da fibra, enquanto um tecido de ±45° é mais eficaz para cisalhamento no plano e cargas de torção.

Qual tecido de fibra de vidro biaxial é melhor para a construção naval?

Ambos são amplamente utilizados em compósitos marinhos. O tecido 0°/90° é adequado para reforço longitudinal e transversal de cascos, conveses e painéis. O tecido de ±45° é comumente usado para curvas do casco, longarinas, juntas, quinas e áreas expostas a cisalhamento ou torção. Os laminados marinhos estruturais geralmente combinam ambos.

O tecido biaxial de fibra de vidro é adequado para infusão a vácuo?

Sim. Tecidos de fibra de vidro biaxiais e multiaxiais são amplamente utilizados em infusão a vácuo. O peso do tecido, a espessura da pilha, a permeabilidade e a estratégia de fluxo de resina devem ser considerados para alcançar a impregnação completa.

Qual é a diferença entre tecido biaxial e mecha tecida?

A mecha tecida é produzida entrelaçando mechas de urdidura e trama, criando crimpagem de fibra nos pontos de cruzamento. O tecido de fibra de vidro biaxial usa camadas retas separadas de fibra unidas por costura. Sua crimpagem inferior pode melhorar a eficiência mecânica direcional.

O tecido biaxial de fibra de vidro pode ser fornecido com tapete de fio picado?

Sim. Jlon pode fornecer tecido de fibra de vidro biaxial com ou sem camada de tapete de fio picado. A melhor opção depende da resina, do processo de fabricação, dos requisitos de adesão e das propriedades desejadas do laminado.

Jlon pode personalizar o peso da fibra em cada direção?

Sim. Além dos tecidos biaxiais balanceados, as construções personalizadas podem alocar diferentes pesos de fibra em diferentes direções. Isto é útil quando um componente requer mais reforço ao longo de um eixo principal.

Conclusão

A escolha entre tecido de fibra de vidro biaxial de 0°/90° e ±45° deve ser baseada na direção da carga e não apenas no peso do tecido.

Usar 0°/90° tecido biaxial de fibra de vidro quando a estrutura necessita de reforço eficiente de tração ou flexão longitudinal e transversal. Use tecido de fibra de vidro biaxial de ±45° quando a resistência ao cisalhamento, o desempenho de torção e a transferência de carga diagonal forem mais importantes.

Para muitas peças estruturais compostas, o laminado mais eficaz combina reforço de 0°, 90° e ±45°. Isso cria uma estrutura mais equilibrada, capaz de transportar cargas em múltiplas direções.

A Jlon fornece tecido de fibra de vidro biaxial e reforço de fibra de vidro multiaxial em pesos, larguras e construções personalizadas. Entre em contato com Jlon com sua aplicação, sistema de resina, processo de produção e especificações necessárias para discutir o tecido de fibra de vidro mais adequado para seu projeto de compósito.