0°/90° проти ±45° двовісної склотканини: відмінності та як вибрати

Вибір правильної орієнтації армування є важливим при проектуванні ламінату зі скловолокна. Хоча двовісні склотканини 0°/90° і ±45° можуть використовувати однакові волокна Е-скловолокна та мати однакову загальну вагу, вони зміцнюють композитну структуру в різних напрямках і по-різному реагують на навантаження на розтяг, вигин, зсув і кручення.

Тому вибір залежить не лише від того, яка двовісна тканина міцніша. Це залежить від напрямку навантаження, форми компонента, процесу виробництва та загального дизайну ламінату.

Як професійний постачальник склотканини Jlon пропонує двовісну склотканину 0°/90°, двовісну склотканину ±45° та багатоосьову склотканину різної ваги, ширини та конструкції. Цей посібник пояснює їх основні відмінності та допомагає виробникам композитних матеріалів вибрати правильну арматуру зі скловолокна для морських, вітрових, транспортних, будівельних і промислових застосувань.

Що таке двовісна скловолоконна тканина?

Двоосьова скловолоконна тканина — це тип негнучкої тканини, яка зазвичай називається NCF, виготовлена ​​шляхом розміщення безперервних скловолоконних ровниць у двох основних напрямках. Волокнисті шари утримуються разом завдяки легкому поліефірному шву, а не переплітаються, як звичайна тканина зі скловолокна.

Дві найпоширеніші конструкції:

·  Двовісна склотканина 0°/90°

·  Двовісна склотканина +45°/-45°

Оскільки основні армуючі волокна залишаються відносно прямими, двовісна склотканина зазвичай забезпечує кращу механічну ефективність, ніж ткана тканина подібної ваги. Волокна мають меншу звивистість, що дозволяє передавати навантаження більш безпосередньо вздовж напрямків волокон.

Основні характеристики двовісної склотканини включають:

·  Висока спрямована міцність

·  Низька звивистість волокна

·  Добре просочування смолою

·  Ефективне нарощування товщини ламінату

·  Сумісність з поліефірними, вініловими та епоксидними смолами

·  Придатність для ручного укладання, вакуумної упаковки та інфузії смоли

·  Доступність з матом із рубаного пасма або без нього

Термін «двовісний» описує тканину з двома напрямками зміцнення. Однак орієнтація цих волокон визначає ефективність готового ламінату.

Що таке двовісна склотканина 0°/90°?

Двовісна склотканина 0°/90° містить безперервні ровниці зі скловолокна, розташовані у двох перпендикулярних напрямках.

Волокна 0° зазвичай проходять уздовж довжини рулону, а волокна 90° — поперек ширини рулону. Залежно від специфікації продукту та позначення виробника, вони також можуть бути описані як поздовжні та поперечні волокна.

Ця конструкція призначена в першу чергу для зміцнення ламінату в його головних поздовжніх і поперечних напрямках.

Основні властивості склотканини 0°/90°

Тканина зі скловолокна 0°/90° зазвичай пропонує:

·  Висока міцність на розрив в поздовжньому і поперечному напрямках

·  Хороші показники вигину при вирівнюванні з основними структурними навантаженнями

·  Покращена стабільність розмірів у двох перпендикулярних напрямках

·  Ефективне армування плоских і плавно вигнутих панелей

·  Передбачувані механічні властивості вздовж головних осей компонента

·  Швидке нарощування ламінату при використанні середніх або важких тканин

Оскільки волокна розташовані вздовж основних геометричних напрямків, двовісна склотканина 0°/90° зазвичай використовується там, де навантаження переносяться вздовж довжини та ширини панелі.

Типові програми

Загальні застосування двовісної склотканини 0°/90° включають:

·  Борти та днища корпусу човна

·  Морські палуби та перегородки

·  Композитні сендвіч-панелі

·  Корпуси лопатей вітрових турбін

·  Панелі для вантажних і комерційних автомобілів

·  Будівельні панелі та профілі

·  Резервуари для води та резервуари для зберігання

·  Плоскі листи та пултрузійні компоненти

·  Промислові кришки та корпуси

·  Литі склопластикові конструкції

Наприклад, у довгій композитній панелі волокна під кутом 0° можуть посилити основний напрямок навантаження, тоді як волокна під кутом 90° допомагають стабілізувати панель по ширині та розподілити поперечні навантаження.

Що таке двовісна склотканина ±45°?

Двоосьова склотканина ±45° складається з двох шарів скловолокна, орієнтованих під кутом +45° та −45° відносно довжини рулону або визначеної контрольної осі компонента.

Замість посилення лише прямих поздовжніх і поперечних напрямків, діагональні волокна особливо ефективні для перенесення навантаження на зсув і кручення в площині.

Основні властивості склотканини ±45°

Тканина зі скловолокна ±45° зазвичай забезпечує:

·  Хороша міцність на зсув у площині

·  Покращена стійкість до скручування та скручування

·  Ефективна передача навантаження між поздовжнім і поперечним напрямками

·  Гарне зміцнення навколо кутів і вигнутих поверхонь

·  Краща відповідність деяким складним формам

·  Зменшення ризику розколу в одному основному напрямку

·  Збалансоване діагональне армування

Коли композитна конструкція скручується або зазнає зсуву, навантаження діє по діагоналі ламінату. Тому волокна, розташовані під кутом +45° і −45°, добре вирівняні, щоб протистояти цій деформації.

Типові програми

Загальні застосування двовісної склотканини ±45° включають:

·  Вигнуті корпуси човнів

·  Сполучення між корпусом і палубою

·  Стрінгер і арматура каркаса

·  Труби, трубки та циліндричні деталі

·  Полотна зсуву лопаті вітрової турбіни

·  Збірні кути і з'єднання

·  Автомобільні та транспортні компоненти

·  Структурний ремонт ламінатів

·  Ємності та споруди, що працюють під тиском

·  Компоненти, які зазнають скручування або різноспрямованих навантажень

У будівництві човнів, наприклад, двовісна склотканина ±45° часто використовується навколо вигинів корпусу, структурних з’єднань, стовбурів, стрингерів і ділянок, які піддаються ударним або крутильним навантаженням.

0°/90° проти ±45° Двовісна склотканина

Основна відмінність полягає в тому, в якому напрямку армуючі волокна несуть навантаження.

Жодна тканина не є універсально кращою. Кожен з них працює найкраще, коли його орієнтація волокон відповідає очікуваному шляху навантаження.

Навантаження на розтяг і згин

Склопластикові композити є найміцнішими, коли армуючі волокна вирівнюються з прикладеним навантаженням.

Якщо панель спочатку тягнути уздовж її довжини, волокна в напрямку 0° ефективно переносять це навантаження на розтяг. Якщо панелі також потрібна міцність по всій ширині, волокна 90° забезпечують поперечне посилення.

З цієї причини двовісну склотканину 0°/90° часто вибирають для:

·  Довгі плоскі панелі

·  Конструкційні обшивки

·  Настили та підлоги

·  Стінові панелі

·  Лопаткові раковини

·  Компоненти, що піддаються поздовжньому вигину

Вигин створює напругу з одного боку ламінату та стиснення з іншого. Правильно розташоване посилення 0° може значно збільшити жорсткість на вигин і міцність довгої композитної панелі.

Однак ефективність згинання залежить не тільки від орієнтації тканини. Товщина ламінату, вміст волокон, смоляна система, матеріал серцевини та відстань між оболонками сендвіч-панелі також мають великий вплив.

Навантаження на зсув і кручення

Зсув виникає, коли сили намагаються змусити одну частину конструкції ковзати відносно іншої. Кручення виникає, коли конструкція закручується навколо своєї осі.

Волокна, розташовані під кутом ±45°, є особливо ефективними в цих умовах, оскільки діагональні напрямки точно відповідають основному натягу та стисненню, створюваним зсувом.

±45° двовісна склотканина зазвичай вибирається для:

·  Труби та циліндричні конструкції

·  Вигнуті секції корпусу

·  Конструктивні з'єднання

·  Кути і переходи

·  Полотна вітрової турбіни на зсув

·  Деталі, що піддаються скрученню

·  Армування навколо отворів

·  Ремонт ламінату

Ламінат, що містить лише волокна 0°/90°, може мати гарну міцність на прямий розрив, але недостатню стійкість до розтріскування або скручування при зсуві. Додавання шарів ±45° створює більш збалансовану структуру.

Придатність до вигнутих поверхонь

Придатність тканини залежить від кількох факторів, зокрема:

·  Орієнтація волокна

·  Вага тканини

·  Схема вишивки

·  Побудова шару

·  Наявність рубаного пасма

·  Викривлення цвілі

·  Напрямок драпірування

Двоосьова скловолоконна тканина з кутом нахилу ±45° часто легше адаптується до вигнутих або складних поверхонь, оскільки діагональне розташування волокон може більш ефективно адаптуватись до змін форми, ніж жорстке поздовжнє та поперечне розташування.

Це робить тканину зі скловолокна ±45° корисною для контурів корпусу човна, закруглених кутів, труб і складних формованих компонентів.

Однак важка двовісна тканина все ще може подолати вузькі радіуси або зморшки на складних формах. Працюючи з глибокими кривими або невеликими кутами, виробникам може знадобитися використовувати легшу тканину, вузькі шматки або кілька шарів замість одного важкого шару.

Перед початком повномасштабного виробництва рекомендується провести практичне випробування матеріалу.

Чи слід використовувати тканини 0°/90° та ±45° разом?

У багатьох застосуваннях структурних композитів найкращим рішенням є поєднання обох конструкцій.

Збалансований ламінат може включати:

·  волокна 0° для поздовжньої міцності

·  волокна 90° для поперечної міцності

·  Волокна +45°/−45° для міцності на зсув і кручення

Наприклад, ламінат може використовувати такі комбінації, як:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Основний матеріал

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

Точна послідовність залежить від конструкції деталі, стану завантаження та процесу виробництва. Шари, розташовані далі від нейтральної осі ламінату, зазвичай мають більший вплив на жорсткість на вигин, тоді як внутрішні шари можуть сприяти передачі зсуву та структурному балансу.

Трьохвісні та чотиривісні склотканини також можуть поєднувати кілька напрямків в одному шовному армуванні:

·  Триосьова тканина: 0°/+45°/−45°

·  Тривісна тканина: +45°/90°/−45°

·  Чотириосьова тканина: 0°/+45°/90°/−45°

Ці багатоосьові склотканини можуть зменшити кількість окремих шарів і підвищити ефективність виробництва. Однак окремі двовісні шари забезпечують більшу гнучкість, коли інженерам потрібен точний контроль над орієнтацією волокон і розміщенням шарів.

Двовісна склотканина з матом або без нього

Як двовісні тканини 0°/90°, так і ±45° можуть постачатися з додатковим матовим шаром рубаних ниток. Продукти можуть бути описані за допомогою таких позначень, як двовісна склотканина з матом, комбі-мат або зшита склотканина з CSM.

Матовий шар може забезпечити:

·  Краще зчеплення між шарами ламінату

·  Покращене формування поверхні, насиченої смолою

·  Збільшена товщина шару

·  Краща сумісність з деякими процесами ручного укладання

·  Покращено контроль друку в певних програмах

Однак мат з подрібнених ниток збільшує витрату смоли та вагу ламінату. Це може знадобитися не в кожному ламінаті на основі епоксидної смоли або смоли.

Тканина без мату часто вибирається, коли виробник хоче:

·  Більш високе співвідношення волокна до смоли

·  Менша витрата смоли

·  Краща ефективність ваги

·  Контрольована товщина ламінату

·  Використання очищувача у вакуумній інфузії

·  Сумісність із застосуваннями, де матовий шар непотрібний

Правильну конструкцію слід вибирати відповідно до системи смол, цільового вмісту скла, вимог до поверхні та методу виробництва.

Як правильно вибрати двовісну склотканину

1. Визначте основний напрямок навантаження

Визначте, чи піддається деталь головним чином:

·  Поздовжній розтяг або стиснення

·  Поперечне навантаження

·  Згинання

·  Зсув у площині

·  Кручення

·  Вплив

·  Різностороннє навантаження

Виберіть склотканину 0°/90°, якщо основні навантаження діють уздовж довжини та ширини компонента. Вибирайте склотканину ±45°, якщо більш важливим є зсув, скручування або діагональна передача навантаження.

Для складних структурних частин зазвичай потрібна комбінація.

2. Оцініть форму форми

Плоскі та плавно вигнуті панелі часто можуть ефективно використовувати важчу двовісну склотканину 0°/90°.

Для складних кривих, вузьких радіусів і складних переходів, тканина ±45° або легше посилення можуть запропонувати кращу драпіровку. Також слід враховувати вагу тканини та зшивання, оскільки сама по собі орієнтація не визначає відповідність.

3. Виберіть відповідну вагу тканини

Двовісна склотканина доступна в широкому діапазоні площинної ваги. Загальні ваги можуть включати приблизно:

·  300 г/м⊃2;

·  400 г/м⊃2;

·  450 г/м⊃2;

·  600 г/м⊃2;

·  800 г/м⊃2;

·  1000 г/м⊃2;

·  1200 г/м⊃2; або вище

Правильна вага залежить від необхідної товщини ламінату, кількості шарів, геометрії поверхні та процесу виробництва.

Щільна тканина зі скловолокна швидко набирає товщину і може зменшити трудомісткість, але її може бути важче зволожити та пристосувати до жорстких кривих. Більш легка тканина забезпечує більш точний контроль ламінату, але вимагає більше шарів.

4. Розглянемо виробничий процес

Двовісні склотканини Jlon можна вибрати для таких процесів, як:

·  Укладання рук

·  Напилення в поєднанні з вшитим армуванням

·  Вакуумна упаковка

·  Вакуумна інфузія

·  Формування смолою

·  Компресійне формування

·  Пультрузія

·  Намотування нитки для відповідних конструкцій

Для інфузії смоли слід враховувати проникність і потік смоли. Дуже щільний шар арматури може уповільнити рух смоли та збільшити ризик сухих ділянок.

Для ручного укладання тканина має легко змочуватися без надмірного накопичення смоли. Оператор також повинен забезпечити видалення повітря між шарами.

5. Зіставте тканину з системою смол

Двовісна склотканина повинна мати розмір, сумісний із запланованою смолою. Загальні системи смол включають:

·  Ненасичена поліефірна смола

·  Вінілефірна смола

·  Епоксидна смола

·  Інші термореактивні композитні смоли

Система смол впливає на змочування, міжшарове з’єднання, хімічну стійкість, температуру обробки та кінцеві механічні характеристики.

Перед виробництвом перевірте сумісність смоли з постачальником скловолоконної тканини.

6. Перегляньте повний дизайн ламінату

Вибір склопластикової арматури не повинен базуватися на одному шарі тканини.

Повний дизайн може включати:

·  Гелькоут або поверхневий шар

·  Обшивка зі скловолокна

·  Місцеве підкріплення

·  Основний матеріал

·  Клей або склеювальна паста

·  Система смол

·  Вставки та місця кріплення

Для сендвіч-конструкцій із використанням серцевини з пінопласту з ПВХ, серцевини з пінопласту ПЕТ, пінопласту PMI або стільника оболонки зі скловолокна сприймають навантаження на розтяг і стиск, тоді як серцевина розділяє оболонки та передає зсув.

Тому орієнтація скловолоконної тканини повинна доповнювати як зовнішні навантаження, так і властивості основного матеріалу.

Поширені помилки вибору

Вибір лише за вагою тканини

Дві тканини з однаковою загальною вагою можуть працювати дуже по-різному, якщо їхні волокна мають різну орієнтацію. Завжди враховуйте, як волокна розподіляються між двома напрямками.

Припускаючи, що тканина ±45° використовується лише для гнучкості

±45° двовісна склотканина — це не просто більш гнучка арматура. Його основне конструкційне призначення полягає в тому, щоб протистояти навантаженню на зсув і кручення.

Використання лише тканини 0°/90° у скручуваній структурі

Конструкція може мати хорошу поздовжню міцність, але все ще руйнуватися через розтріскування зсуву, пошкодження з’єднання або деформацію кручення. Може знадобитися посилення ±45°.

Ігнорування розподілу волокон

Деякі двовісні тканини розподіляють загальну вагу волокна порівну між двома напрямками, тоді як інші використовують незбалансовану конструкцію. Наприклад, більше волокон можна розмістити в напрямку 0°, коли потрібна більша поздовжня міцність.

Перевірте повну специфікацію тканини замість того, щоб покладатися лише на загальну кількість г/м⊃2;.

Ігнорування вимог процесу

Механічно придатна тканина все ще може спричинити проблеми з виробництвом, якщо вона не змочується, не драпірується або не настоюється належним чином. Вибір матеріалу повинен враховувати як конструктивні характеристики, так і умови виробництва.

Чому варто вибрати двовісну склотканину Jlon?

Jlon постачає армуючі матеріали зі скловолокна для виробників композитних матеріалів для морської, вітрової енергетики, транспорту, будівництва та загальної промисловості.

Наш асортимент склотканини включає:

·  Двовісна склотканина 0°/90°

·  Двовісна склотканина +45°/−45°

·  Двовісна скловолоконна тканина з матом з рубаних ниток

·  Тривісна склотканина

·  Чотириосьова склотканина

·  Тканий ровінг

·  Склотканина

·  Рогожка з рубаного пасма

·  Прошита скловолоконна арматура на замовлення

Jlon може надати тканину різної ваги, ширини, довжини рулонів, розподілу волокон і конструкції швів відповідно до вимог замовника.

Запитуючи рекомендацію, клієнти повинні надати:

·  Застосування

·  Розміри деталей

·  Напрямок навантаження

·  Необхідна вага тканини

·  Ширина рулону

·  Тип смоли

·  Процес виготовлення

·  Тканина з рогожкою або без

·  Цільова товщина ламінату

·  Річна або проектна кількість

За допомогою цієї інформації Jlon може допомогти визначити відповідну двовісну конструкцію зі скловолокна для тестування та кваліфікації.

Часті запитання

Чи двовісна тканина 0°/90° міцніша за тканину ±45°?

Не обов'язково. Міцність залежить від напрямку прикладеного навантаження. Тканина 0°/90° зазвичай міцніша вздовж поздовжнього та поперечного напрямків волокон, тоді як тканина ±45° є більш ефективною для навантажень на зсув у площині та крутильних навантажень.

Яка двовісна склотканина краща для будівництва човнів?

Обидва вони широко використовуються в морських композитах. Тканина 0°/90° підходить для поздовжнього і поперечного армування корпусів, палуб і панелей. Тканина ±45° зазвичай використовується для вигинів корпусу, стрингерів, з’єднань, вирізів і ділянок, які піддаються зсуву або скрученню. Структурні морські ламінати часто поєднують обидва.

Чи підходить двовісна склотканина для вакуумної інфузії?

так У вакуумній інфузії широко використовуються двовісні та багатоосьові склотканини. Для досягнення повного просочування слід враховувати вагу тканини, товщину стопки, проникність і стратегію потоку смоли.

Яка різниця між двовісною тканиною та тканим ровінгом?

Тканий ровінг виготовляється шляхом переплетення ровниць основи та качка, створюючи звивистість волокна в точках перетину. Двоосьова тканина зі скловолокна використовує окремі прямі шари волокон, які скріплюються зшиванням. Його нижній обжим може покращити спрямовану механічну ефективність.

Чи можна постачати двовісну склотканину з матом з рубаних ниток?

так Jlon може постачати двовісну склотканину з матовим шаром із рубаних ниток або без нього. Найкращий варіант залежить від смоли, процесу виробництва, вимог до склеювання та цільових властивостей ламінату.

Чи може Jlon налаштувати вагу волокна в кожному напрямку?

так На додаток до збалансованих двовісних тканин, індивідуальні конструкції можуть розподіляти волокна різної ваги в різних напрямках. Це корисно, коли компонент потребує більшого посилення вздовж однієї головної осі.

Висновок

Вибір між 0°/90° та ±45° двовісною склотканиною має ґрунтуватися на напрямку навантаження, а не лише на вазі тканини.

Використовуйте двовісну склотканину 0°/90°, коли конструкція потребує ефективного поздовжнього та поперечного посилення на розтяг або вигин. Використовуйте двовісну скловолоконну тканину ±45°, коли більш важливим є опір зсуву, крутильна здатність і діагональна передача навантаження.

Для багатьох конструкційних композитних деталей найефективніший ламінат поєднує армування 0°, 90° та ±45°. Це створює більш збалансовану структуру, здатну нести навантаження в різних напрямках.

Jlon постачає двовісну склотканину та багатоосьову арматуру зі скловолокна індивідуальної ваги, ширини та конструкції. Зв’яжіться з Jlon, щоб обговорити найкращу тканину зі скловолокна для вашого композитного проекту.