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.