0°/90° vs. ±45° biaxiellt glasfibertyg: skillnader och hur man väljer

Att välja rätt förstärkningsorientering är viktigt när man designar ett glasfiberkompositlaminat. Även 0°/90° och ±45° biaxiell Glasfibertyger kan använda samma E-glasfibrer och ha en liknande totalvikt, de förstärker en kompositstruktur i olika riktningar och svarar olika på drag-, böj-, skjuv- och vridbelastningar.

Valet handlar därför inte bara om vilket biaxialt tyg som är starkare. Det beror på lastriktning, komponentform, tillverkningsprocess och övergripande laminatdesign.

Som proffs leverantör av glasfibertyg , Jlon tillhandahåller 0°/90° biaxiellt glasfibertyg, ±45° biaxiellt glasfibertyg och multiaxialt glasfibertyg i olika vikter, bredder och konstruktioner. Den här guiden förklarar deras huvudsakliga skillnader och hjälper komposittillverkare att välja rätt glasfiberarmering för marin, vindenergi, transport, konstruktion och industriella tillämpningar.

Vad är biaxiellt glasfibertyg?

Biaxialt glasfibertyg är en typ av icke-krympt tyg, vanligtvis kallat NCF, tillverkat genom att placera kontinuerliga glasfiberförgarn i två huvudsakliga riktningar. Fiberskikten hålls samman av lätta polyestersömmar istället för att vara sammanflätade som konventionella vävda glasfiberdukar.

De två vanligaste konstruktionerna är:

·  0°/90° biaxiell glasfiberväv

·  +45°/-45° biaxiell glasfiberväv

Eftersom huvudförstärkningsfibrerna förblir relativt raka ger biaxiell glasfiberväv normalt bättre mekanisk effektivitet än ett vävt tyg med liknande vikt. Fibrerna har mindre krusning, vilket gör att belastningar kan överföras mer direkt längs fiberriktningarna.

Viktiga egenskaper hos biaxiellt glasfibertyg inkluderar:

·  Hög riktningshållfasthet

·  Lågfiberkrympning

·  Bra hartsimpregnering

·  Effektiv uppbyggnad av laminattjocklek

·  Kompatibilitet med polyester, vinylester och epoxihartser

·  Lämplighet för handuppläggning, vakuumpåsar och hartsinfusion

·  Tillgänglighet med eller utan hackad trådmatta

Termen 'biaxiell' beskriver ett tyg med två förstärkningsriktningar. Orienteringen av dessa fibrer avgör dock hur det färdiga laminatet presterar.

Vad är 0°/90° biaxiellt glasfibertyg?

A 0°/90° biaxialt glasfibertyg innehåller kontinuerliga glasfiberförgarn arrangerade i två vinkelräta riktningar.

0°-fibrerna löper typiskt längs valsens längd, medan 90°-fibrerna löper över valsens bredd. Beroende på produktspecifikationen och tillverkarens beteckning kan dessa även beskrivas som längsgående och tvärgående fibrer.

Denna konstruktion är i första hand utformad för att förstärka ett laminat i dess huvudsakliga längd- och tvärriktningar.

Huvudegenskaper hos 0°/90° glasfibertyg

Ett 0°/90° glasfibertyg erbjuder vanligtvis:

·  Hög draghållfasthet i längsgående och tvärgående riktningar

·  Bra böjningsprestanda när den är i linje med de huvudsakliga strukturella belastningarna

·  Förbättrad dimensionsstabilitet i två vinkelräta riktningar

·  Effektiv förstärkning av plana och mjukt böjda paneler

·  Förutsägbara mekaniska egenskaper längs komponentens huvudaxlar

·  Snabb laminatuppbyggnad vid användning av medel- eller tunga tyger

Eftersom fibrerna är placerade längs de huvudsakliga geometriska riktningarna, används vanligen 0°/90° biaxiell glasfiberväv där belastningar bärs längs med en panels längd och bredd.

Typiska applikationer

Vanliga applikationer av 0°/90° biaxiellt glasfibertyg inkluderar:

·  Båtskrovssidor och bottenpaneler

·  Marint däck och skott

·  Komposit sandwichpaneler

·  Vindkraftverksbladskal

·  Paneler för lastbilar och kommersiella fordon

·  Bygga paneler och profiler

·  Vattentankar och lagringskärl

·  Platta plåtar och pultruderade komponenter

·  Industriella lock och kapslingar

·  Gjutna glasfiberstrukturer

Till exempel, i en lång kompositpanel kan 0°-fibrerna förstärka den primära belastningsriktningen, medan 90°-fibrerna hjälper till att stabilisera panelen över dess bredd och fördela tvärgående belastningar.

Vad är ±45° biaxiellt glasfibertyg?

En ±45° biaxiell glasfiberväv består av två glasfiberskikt orienterade vid +45° och −45° i förhållande till rulllängden eller den definierade referensaxeln för komponenten.

Istället för att bara förstärka de direkta längd- och tvärriktningarna är de diagonala fibrerna särskilt effektiva för att bära skjuv- och torsionsbelastningar i planet.

Huvudegenskaper hos ±45° glasfibertyg

Ett ±45° glasfibertyg ger vanligtvis:

·  Bra skjuvhållfasthet i planet

·  Förbättrat motstånd mot vridning och vridning

·  Effektiv lastöverföring mellan längsgående och tvärgående riktningar

·  Bra förstärkning runt hörn och böjda ytor

·  Bättre överensstämmelse med vissa komplexa formgeometrier

·  Minskad risk för splittring i en huvudriktning

·  Balanserad diagonalförstärkning

När en kompositstruktur vrids eller utsätts för skjuvning, verkar lasten diagonalt över laminatet. Fibrer placerade vid +45° och −45° är därför väl inriktade för att motstå denna deformation.

Typiska applikationer

Vanliga tillämpningar av ±45° biaxiell glasfiberväv inkluderar:

·  Böjda båtskrov

·  Skrov-till-däck anslutningar

·  Stringer och ramförstärkning

·  Rör, rör och cylindriska delar

·  Skärbanor för vindkraftverk

·  Sammansatta hörn och fogar

·  Bil- och transportkomponenter

·  Strukturella reparationslaminat

·  Tankar och tryckrelaterade konstruktioner

·  Komponenter som utsätts för vridning eller belastningar i flera riktningar

Inom båtbyggeri, till exempel, används ±45° biaxiell glasfiberväv ofta runt skrovkurvor, strukturella fogar, spetsar, stringers och områden som utsätts för smäll- eller vridbelastningar.

0°/90° vs. ±45° biaxiellt glasfibertyg

Den största skillnaden är i vilken riktning armeringsfibrerna bär laster.

Inget tyg är allmänt sett bättre. Var och en presterar bäst när dess fiberorientering matchar den förväntade lastvägen.

Drag- och böjbelastningar

Glasfiberkompositer är starkast när förstärkningsfibrerna är i linje med den applicerade belastningen.

Om en panel huvudsakligen dras längs sin längd, bär fibrer i 0°-riktningen effektivt den dragbelastningen. Om panelen dessutom kräver styrka över sin bredd ger 90° fibrer tvärförstärkning.

Av denna anledning väljs ofta 0°/90° biaxiellt glasfibertyg för:

·  Långa platta paneler

·  Strukturella skinn

·  Däck och golv

·  Väggpaneler

·  Bladskal

·  Komponenter som utsätts för längsgående böjning

Böjning ger spänning på ena sidan av ett laminat och kompression på den andra. En korrekt placerad 0° förstärkning kan avsevärt öka böjstyvheten och styrkan hos en lång kompositpanel.

Böjningsprestanda beror dock inte bara på tygets orientering. Laminattjockleken, fiberinnehållet, hartssystemet, kärnmaterialet och avståndet mellan skinnen på en sandwichpanel har också stor inverkan.

Skjuv- och vridbelastningar

Skjuvning uppstår när krafter försöker få en del av en struktur att glida i förhållande till en annan. Torsion uppstår när en struktur vrids runt sin axel.

Fibrer placerade vid ±45° är särskilt effektiva under dessa förhållanden eftersom de diagonala riktningarna nära motsvarar den huvudsakliga spänningen och kompressionen som genereras av skjuvning.

±45° biaxiellt glasfibertyg väljs därför vanligtvis för:

·  Rör och cylindriska strukturer

·  Böjda skrovsektioner

·  Strukturella fogar

·  Hörn och övergångar

·  Skärbanor för vindkraftverk

·  Delar som utsätts för vridning

·  Förstärkning runt öppningar

·  Reparera laminat

Ett laminat som endast innehåller 0°/90° fibrer kan ha god direkt draghållfasthet men otillräcklig motståndskraft mot skjuvsprickbildning eller vridning. Att lägga till ±45° lager skapar en mer balanserad struktur.

Anpassbarhet på krökta ytor

Tygets formbarhet beror på flera faktorer, inklusive:

·  Fiberorientering

·  Tygvikt

·  Symönster

·  Skiktkonstruktion

·  Förekomst av hackad trådmatta

·  Mögelkrökning

·  Draperingsriktning

±45° biaxiell glasfiberväv anpassar sig ofta lättare efter krökta eller sammansatta ytor eftersom det diagonala fiberarrangemanget kan hantera formförändringar mer effektivt än en styv longitudinell och tvärgående layout.

Detta gör ±45° glasfibertyg användbart för båtskrovskonturer, rundade hörn, rör och komplexa gjutna komponenter.

Men tungt biaxiellt tyg kan fortfarande överbrygga snäva radier eller skrynkla på komplicerade formar. När du arbetar med djupa kurvor eller små hörn kan tillverkare behöva använda lättare tyg, smalare skurna bitar eller flera lager istället för ett tungt lager.

En praktisk materialprövning rekommenderas innan fullskalig produktion påbörjas.

Bör 0°/90° och ±45° tyger användas tillsammans?

I många strukturella kompositapplikationer är den bästa lösningen att kombinera båda konstruktionerna.

Ett balanserat laminat kan innehålla:

·  0° fibrer för längdhållfasthet

·  90° fibrer för tvärhållfasthet

·  +45°/−45° fibrer för skjuv- och vridhållfasthet

Till exempel kan ett laminat använda en kombination som:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Kärnmaterial

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

Den exakta sekvensen beror på delens design, laddningsskick och tillverkningsprocess. Lager placerade längre från laminatets neutrala axel har generellt sett större inverkan på böjstyvheten, medan inre lager kan bidra till skjuvöverföring och strukturell balans.

Triaxiala och fyraxliga glasfibertyger kan också kombinera flera riktningar i en sydd förstärkning:

·  Triaxialt tyg: 0°/+45°/−45°

·  Triaxialt tyg: +45°/90°/−45°

·  Fyraxligt tyg: 0°/+45°/90°/−45°

Dessa fleraxliga glasfibertyger kan minska antalet separata lager och förbättra produktionseffektiviteten. Separata biaxiala lager ger dock större flexibilitet när ingenjörer behöver exakt kontroll över fiberorientering och skiktplacering.

Biaxialt glasfibertyg med eller utan matta

Både 0°/90° och ±45° biaxiala tyger kan levereras med ett extra lager av hackad tråd. Produkterna kan beskrivas med beteckningar som biaxiell glasfiberväv med matta, kombimatta eller sydd glasfiberväv med CSM.

Mattlagret kan ge:

·  Bättre vidhäftning mellan laminatskikt

·  Förbättrad hartsrik ytbildning

·  Ökad tjocklek per lager

·  Bättre kompatibilitet med vissa handuppläggningsprocesser

·  Förbättrad utskriftskontroll i vissa applikationer

Men hackad trådmatta ökar hartsförbrukningen och laminatets vikt. Det kanske inte är nödvändigt i alla epoxi- eller hartsinfusionslaminat.

Tyg utan matta väljs ofta när tillverkaren vill ha:

·  Ett högre förhållande mellan fiber och harts

·  Lägre hartsförbrukning

·  Bättre vikteffektivitet

·  Kontrollerad laminattjocklek

·  Renare användning vid vakuuminfusion

·  Kompatibilitet med applikationer där ett mattskikt är onödigt

Den korrekta konstruktionen bör väljas enligt hartssystem, målglashalt, ytkrav och produktionsmetod.

Hur man väljer rätt biaxiellt glasfibertyg

1. Identifiera den primära lastriktningen

Bestäm om delen huvudsakligen utsätts för:

·  Longitudinell spänning eller kompression

·  Tvärlast

·  Böjning

·  Skjuvning i planet

·  Torsion

·  Inverkan

·  Flervägsbelastning

Välj 0°/90° glasfiberväv när huvudbelastningarna verkar längs med komponentens längd och bredd. Välj ±45° glasfibertyg när klippning, vridning eller diagonal lastöverföring är viktigare.

För komplexa konstruktionsdelar krävs vanligtvis en kombination.

2. Utvärdera formen på formen

Platta och mjukt böjda paneler kan ofta använda tyngre 0°/90° biaxiellt glasfibertyg effektivt.

För sammansatta kurvor, smala radier och komplexa övergångar kan ±45° tyg eller lättare förstärkningar erbjuda bättre draperbarhet. Tygets vikt och sömmar bör också beaktas eftersom orienteringen ensam inte avgör formbarheten.

3. Välj lämplig tygvikt

Biaxialt glasfibertyg finns i ett brett utbud av ytvikter. Vanliga vikter kan inkludera ungefär:

·  300 g/m²

·  400 g/m²

·  450 g/m²

·  600 g/m²

·  800 g/m²

·  1 000 g/m²

·  1 200 g/m² eller högre

Den korrekta vikten beror på önskad laminattjocklek, antal lager, ytgeometri och tillverkningsprocess.

Tungt glasfibertyg bygger tjockleken snabbt och kan minska arbetet, men det kan vara svårare att blöta ut och anpassa sig runt snäva kurvor. Lättare tyg ger mer exakt laminatkontroll men kräver fler lager.

4. Tänk på tillverkningsprocessen

Jlon biaxiala glasfibertyger kan väljas för processer som:

·  Handuppläggning

·  Spray-up kombinerat med sydd förstärkning

·  Vakuumpåsar

·  Vakuuminfusion

·  Hartsöverföringsgjutning

·  Formpressning

·  Pultrusion

·  Filamentlindning för lämpliga konstruktioner

För hartsinfusion måste permeabilitet och hartsflöde beaktas. En mycket tät armeringsstapel kan bromsa hartsrörelsen och öka risken för torra områden.

För handuppläggning ska tyget vara lätt att väta ut utan överdriven hartsansamling. Operatören måste också se till att luft avlägsnas mellan lagren.

5. Matcha tyget med hartssystemet

Biaxialt glasfibertyg bör ha en storlek som är kompatibel med det avsedda hartset. Vanliga hartssystem inkluderar:

·  Omättad polyesterharts

·  Vinylesterharts

·  Epoxiharts

·  Andra värmehärdande komposithartser

Hartssystemet påverkar vätningsbeteendet, interlaminär bindning, kemisk beständighet, bearbetningstemperatur och slutlig mekanisk prestanda.

Före produktion, bekräfta hartskompatibilitet med leverantören av glasfibertyg.

6. Granska den kompletta laminatdesignen

Att välja glasfiberarmering bör inte baseras på ett enda tyglager.

Den kompletta designen kan innehålla:

·  Gelcoat eller ytskikt

·  Hudlager av glasfiber

·  Lokal förstärkning

·  Kärnmaterial

·  Självhäftande eller bindande pasta

·  Hartssystem

·  Insatser och fästområden

För sandwichstrukturer som använder PVC-skumkärna, PET-skumkärna, PMI-skum eller bikakestruktur, bär glasfiberskalen drag- och tryckbelastningar medan kärnan separerar skinnen och överför skjuvning.

Orienteringen av glasfiberväven måste därför komplettera både de yttre belastningarna och egenskaperna hos kärnmaterialet.

Vanliga urvalsmisstag

Välj enbart efter tygvikt

Två tyger med samma totalvikt kan prestera väldigt olika om deras fiberorientering är olika. Tänk alltid på hur fibrerna är fördelade mellan de två riktningarna.

Förutsatt att ±45° tyg endast används för flexibilitet

±45° biaxiell glasfiberväv är inte bara en mer flexibel förstärkning. Dess huvudsakliga strukturella syfte är att motstå skjuv- och vridbelastningar.

Använder endast 0°/90° tyg i en vridningsstruktur

En struktur kan ha god longitudinell hållfasthet men ändå misslyckas genom skjuvsprickor, fogskador eller vridningsdeformationer. ±45° förstärkning kan behövas.

Ignorerar fiberdistribution

Vissa biaxiala tyger delar den totala fibervikten lika mellan de två riktningarna, medan andra använder en obalanserad konstruktion. Till exempel kan mer fiber placeras i riktningen 0° när större längdhållfasthet behövs.

Kontrollera den fullständiga tygspecifikationen istället för att bara lita på den totala g/m².

Ignorera processkrav

Ett mekaniskt lämpligt tyg kan fortfarande orsaka produktionsproblem om det inte väter ut, draperar eller infunderar ordentligt. Materialvalet måste ta hänsyn till både strukturell prestanda och tillverkningsförhållanden.

Varför välja Jlon Biaxial glasfibertyg?

Jlon levererar glasfiberarmeringsmaterial till komposittillverkare inom marin-, vindenergi-, transport-, bygg- och allmänna industrimarknader.

Vårt sortiment av glasfibertyger inkluderar:

·  0°/90° biaxiell glasfiberväv

·  +45°/−45° biaxiell glasfiberväv

·  Biaxiellt glasfibertyg med hackad trådmatta

·  Triaxiell glasfiberväv

·  Fyraxligt glasfibertyg

·  Vävd roving

·  Glasfiberduk

·  Hackad trådmatta

·  Skräddarsydd sydd glasfiberförstärkning

Jlon kan tillhandahålla olika tygvikter, bredder, rulllängder, fiberfördelningar och stygnkonstruktioner efter kundens önskemål.

När du begär en rekommendation bör kunderna ange:

·  Ansökan

·  Delmått

·  Lastriktning

·  Erforderlig tygvikt

·  Rullbredd

·  Hartstyp

·  Tillverkningsprocess

·  Tyg med eller utan matta

·  Mål laminattjocklek

·  Årlig eller projektmängd

Med denna information kan Jlon hjälpa till att identifiera en lämplig biaxiell konstruktion av glasfibertyg för testning och kvalificering.

Vanliga frågor

Är 0°/90° biaxiellt tyg starkare än ±45° tyg?

Inte nödvändigtvis. Styrkan beror på riktningen för den applicerade belastningen. Ett 0°/90° tyg är normalt starkare längs dess längsgående och tvärgående fiberriktningar, medan ett ±45° tyg är mer effektivt för skjuv- och torsionsbelastningar i planet.

Vilket biaxiellt glasfibertyg är bättre för båtbygge?

Båda används ofta i marina kompositer. 0°/90° tyg är lämpligt för längsgående och tvärgående förstärkning av skrov, däck och paneler. ±45° tyg används vanligtvis för skrovkurvor, stringers, fogar, chines och områden som är utsatta för skjuvning eller vridning. Strukturella marina laminat kombinerar ofta båda.

Är biaxiellt glasfibertyg lämpligt för vakuuminfusion?

Ja. Biaxiala och multiaxliga glasfibertyger används ofta i vakuuminfusion. Tygvikt, stapeltjocklek, permeabilitet och hartsflödesstrategi måste beaktas för att uppnå fullständig impregnering.

Vad är skillnaden mellan biaxiellt tyg och vävd roving?

Vävd roving produceras genom att sammanfläta varp- och inslagsrovings, vilket skapar fiberkrympning vid korsningspunkterna. Biaxialt glasfibertyg använder separata raka fiberlager som hålls samman genom sömmar. Dess lägre krympning kan förbättra den riktade mekaniska effektiviteten.

Kan biaxiellt glasfibertyg levereras med hackad trådmatta?

Ja. Jlon kan leverera biaxiellt glasfibertyg med eller utan ett lager av hackad tråd. Det bästa alternativet beror på hartset, tillverkningsprocessen, bindningskraven och mållaminatets egenskaper.

Kan Jlon anpassa fibervikten i varje riktning?

Ja. Förutom balanserade biaxiala tyger kan skräddarsydda konstruktioner tilldela olika fibervikter i olika riktningar. Detta är användbart när en komponent kräver mer förstärkning längs en huvudaxel.

Slutsats

Valet mellan 0°/90° och ±45° biaxiellt glasfibertyg bör baseras på belastningsriktningen snarare än tygets vikt.

Använd 0°/90° biaxiell glasfiberväv när strukturen behöver effektiv längsgående och tvärgående drag- eller böjförstärkning. Använd ±45° biaxiell glasfiberväv när skjuvmotstånd, vridningsprestanda och diagonal lastöverföring är viktigare.

För många strukturella kompositdelar kombinerar det mest effektiva laminatet 0°, 90° och ±45° förstärkning. Detta skapar en mer balanserad struktur som kan bära laster i flera riktningar.

Jlon levererar biaxiell glasfiberväv och multiaxiell glasfiberarmering i kundanpassade vikter, bredder och konstruktioner. Kontakta Jlon med din applikation, hartssystem, produktionsprocess och nödvändiga specifikationer för att diskutera det mest lämpliga glasfibertyget för ditt kompositprojekt.