Библиотека • Современные мультиаксиальные материалы улучшают технологические свойства
Мультиаксиальные армирующие материалы - это специальные
ткани (стеклоткани), состоящие из одного или нескольких слоев однонаправленных волокон. Эти слои удерживаются
вместе неструктурной прошивной нитью, обычно полиэфирной. В дополнение к нескольким слоям волокна в
структуру мультиаксиальной ткани (стеклоткани) может быть добавлена поверхностная вуаль или слой
рубленого стекломата.
Структура мультиаксиального армирующего материала
Типы волокна
В мультиаксиальных армирующих материалах
(стеклоткани) используется несколько типов волокна, наиболее распространенным является
стекловолокно типа Е. Также часто используется углеродное и арамидное волокно.
В последние годы композиционная промышленность
стала использовать в мультиаксиальных тканях (стеклоткани) базальтовое волокно, но его применение пока
ограничено. Одним из лимитирующих факторов является технология нанесения замасливателя, которая для
данного типа волокна еще находится в стадии разработки. Будучи полностью разработанной, технология
нанесения замасливателя будет играть решающую роль при рентабельном производстве больших объемов
базальтовых мультиаксиальных армирующих материалов (стеклоткани).
Существуют мультиаксиальные материалы следующей структуры:
Однонаправленные армирующие материалы
В однонаправленной ткани (UD) (стеклоткани) большинство
волокон направлено только в одну сторону. Для повышения стабильности сухого армирования
можно добавить небольшое количество волокон (5-6%) в перпендикулярном направлении (например, если
используется UD типа 0°, тогда добавление происходит в направлении 90°).
Биаксиальные армирующие материалы
Существует два основных типа биаксиальных
армирующих материалов (стеклоткани): биаксиальные материалы 0/90, где волокна
расположены в направлениях 0° и 90°, и биаксиальные материалы +/-45, где волокна расположены
по диагонали в направлениях +45° и -45°.
Типичная биаксиальная структура: 300г/м. в
направлении 0° и 300 г/м. в направлении 90°; и 300 г/м. в направлении +45° и 300 г/м. в направлении -45°.
Триаксиальные армирующие материалы
Как и биаксиальные, триаксиальные материалы
также изготавливаются в виде двух основных структур: +45°/90°/-45°, где волокна
расположены только в направлениях +45°, 90° и -45°; и стеклоткани +45°/-45°/0°, где волокна
расположены только в направлениях +45°, -45° и 0°.
Типичная триаксиальная структура: 234 г/м.
в направлении +45°, 234 г/м. в направлении -45° и 236 г/м. в направлении 90°.
Квадроаксиальные армирующие материалы
В квадроаксиальных армирующих материалах
(стеклоткани) волокна расположены во всех четырех направлениях: +45°, 90°, -45° и 0°.
Типичная квадроаксиальная структура: 300
г/м. в направлении +45°, 300 г/м. в направлении -45°, 307 г/м. в направлении 90° и 355 г/м. в направлении 0°.
Комбинированные армирующие материалы
Комбинированный материал (стеклоткани) -
это сочетание рубленого стекломата с каким-либо типом мультиаксиального армирующего материала
из описанных выше.
Вес подложки из рубленого стекломата
варьируется от 100 г/м. до 1200 г/м. Наиболее часто используются 225 г/м. и 300 г/м.
Гибридные армирующие материалы
Все мультиаксиальные армирующие материалы
(стеклоткани) могут быть изготовлены в гибридных формах, наиболее распространенные гибридные формы
- это стекло типа E/арамидное волокно, стекло типа Е/углеродное волокно и арамидное/углеродное волокно.
Гибридные материалы (стеклоткани) производятся либо сочетанием двух типов волокна в одном слое, либо простым сшиванием слоев из различных типов волокон. Весовое соотношение различных типов волокна в одном слое может варьироваться производителем, в зависимости от требуемых механических свойств.
Преимущества
Мультиаксиальные армирующие материалы
(мультиаксиальные стеклоткани) позволяют изготавливать более прочные, более легкие ламинаты,
с улучшенными механическими свойствами по сравнению с ламинатами, изготовленными с использованием
стеклорогожи и рубленого стекломата.
Базовое сравнение биаксиальной 0/90 ткани и
стеклорогожи легко выявляет основные преимущества мультиаксиальных материалов (стеклоткани).
Диаграмма иллюстрирующая ровную структуру мультиаксиальной ткани
Мультиаксиальные материалы (стеклоткани) имеют
ровную структуру без изгибов, что обеспечивает такие преимущества, как:
снижение расхода смолы;
отсутствие смоляных карманов;
минимальный эффект "пропечатывания";
улучшение ударной прочности;
улучшение прочности на разрыв и на изгиб;
повышение усталостной прочности;
легкость при обращении - ткань остается неповрежденной, даже будучи разрезанной, благодаря прошивной нити; и
сокращение трудозатрат - при использовании более тяжелых и/или комбинированных мультиаксиальных материалов.
Применение мультиаксиальных стекломатериалов
Мультиаксиальные материалы (стеклоткани) используются
в различных областях, например:
Энергия ветра
Все лопасти для ветряных мельниц сейчас производятся
с использованием мультиаксиальных материалов (мультиаксиальные стеклоткани).
В наружном слое лопасти обычно используются
материалы +/-45, остальное армирование применяется в основании лопасти (в месте соединения с
турбиной). Здесь используются различные материалы, наиболее распространены триаксиальные
стеклоткани: 90° - по длине лопасти, стеклоткани +/-45 обеспечивают торсионную жесткость.
Строительство
Сегодня мосты строят из винилэфирных смол,
мультиаксиальных стекломатериалов и конструкционного пенопласта. Благодаря малому весу таких
конструкций, их можно установить с помощью крана и собрать на месте, с минимальными помехами дорожному движению.
Морские гоночные катамараны
Alemdar Performance использует арамидные и
стекловолоконные гибридные мультиаксиальные материалы (стеклоткани) во всех судах. Одно из судов
попало потерпело серьезное крушение в море на скорости 97 миль/час, но ударная стойкость армирования
из арамидного волокна и стекловолокна типа Е спасла жизнь экипажу.
Экипаж не пострадал, повреждения судна были незначительны.
Яхты класса люкс
Компания Numarine использовала тяжелые биаксиальные
ткани для изготовления 102 -футовой яхты. Использование тяжелых мультиаксиальных материалов
(стеклоткани) позволило снизить трудозатраты и обеспечить необходимые механические свойства в
сэндвичевой конструкции яхты.
Статья из журнала Композитный мир.
ООО "Композит" - материалы и технологии для вашего бизнеса.