Klaaskiust keerdumata heie: kuidas valida teaduslikult substraati komposiitmaterjalide tugevdamiseks?

Keeramataklaaskiust heieon komposiitmaterjalide valdkonnas võtmetähtsusega tugevdusmaterjal ning selle omadused ja rakendused varieeruvad olenevalt klassifitseerimismeetodist oluliselt. Seda saab põhiliselt klassifitseerida kolme aspekti järgi: koe struktuur, lõnga tugevdamise suund ja kiu keemiline koostis.

 

01 Klassifikatsioon kudumisstruktuuri järgi

 

Kudumisstruktuur mõjutab otseselt kanga füüsikalisi omadusi ja töötlemisvõimet:

 

1. Tavaline kangas:

 

Kasutab tavalist kude (1/1), kusjuures lõimelõngad ja koelõngad põimuvad vaheldumisi. Põimumispunktide arv (ng) terves kudumistsüklis on 2, mis on kolmest suurim. See muudab selle struktuuri tihedaks, kanga jäigaks, tasaseks ja ei deformeeru kergesti. Seda kasutatakse peamiselt lamedate pindadega või väikeste kumerustega klaaskiudtoodete tugevdamiseks (nt lehed, lamedad struktuurid). Kui seda kasutatakse keeruka kuju ja suurte nõgususte/kumerustega toodete puhul, on see altid kortsumisele.

 

2. Twill Weave kangas:

 

Kasutab toimset kudumist (näiteks 1/2, 2/1, 2/2 jne), mille lõime- või koelujukid on paigutatud astmelise mustriga, moodustades kanga pinnal pideva diagonaalse tekstuuri.

 

3. Klaaskiust heietamine:

 

Põimumispunktide arv (ng) terves kudumistsüklis on 3 või 4, mis on väiksem kui kootud klaaskiust. Seetõttu on selle lõimel- ja koelõngadel vähem kurrutust, mille tulemuseks on suhteliselt lõtv pehme struktuur, mis kergesti deformeerub. See omadus annab sellele suurepärase vormitavuse ja vormitavuse keeruka kuju ja suure kumerusega klaaskiudtoodete (nt laevakered ja keerukad kestad) valmistamisel ning see on vähem kortsumisohtlik.

 

4. Satiinist kudumine:

 

Seda iseloomustab vähemalt 5 põimumispunkti (ng suurem või võrdne 5) ühe täieliku kudumistsükli jooksul. See struktuur annab tulemuseks pikemad lõnga ujukid ja siledama kangapinna, kuid selle kasutamine klaaskiust heiekangas on suhteliselt piiratud.

 

Kudumisstruktuuri ja kiu läbimõõdu sünergiline mõju:

 

Kanga vormitavus ei sõltu ainult koe struktuurist, vaid ka kasutatava klaaskiu läbimõõdust. Heidete tootmiseks kasutatava klaaskiu läbimõõt on tavaliselt vahemikus 12–24 μm. Suuremate läbimõõtude tulemuseks on jäigemad heierkangad; peenemate läbimõõtude tulemuseks on pehmemad ja parema vormitavusega heierkangad.

 

02. Klassifikatsioon lõnga tugevdamise suuna järgi

 

Keeramata heie tugevus koondub peamiselt kanga lõimele (pikkussuund) ja koele (laiuse suund):

Standardne kahesuunaline kangas: lõime- ja koelõnga tihedus on põhimõtteliselt tasakaalustatud, pakkudes tugevdust kahes põhisuunas.

 

Ühesuunaline kangas: loodud vastama kõrgetele tugevusnõuetele konkreetses suunas. Koondades lõimesse või koesse suure hulga keerdumata heideid, paraneb oluliselt sellesuunaline tugevus ja moodul, moodustades ühesuunalise lõime-või koe{2}}ühesuunalise kanga. Seda tüüpi kangast kasutatakse sageli konstruktsioonikomponentides, mis peavad vastu pidama suurele koormusele kindlas suunas.

 

03. Klassifikatsioon kiudude keemilise koostise järgi

 

Klaaskiudmaatriksi keemiline koostis määrab heie mehaanilised omadused ja keskkonnakindluse:

 

1. Leelise-vaba klaaskiust keeramata heie (leelise-vaba kootud kangas): valmistatud E-klaaskiust. Võrreldes keskmise-leelisekangaga on sellel suurem tugevus, suurem moodul ja parem ilmastiku-, vee- ja leelisekindlus. 1. **Klaaskiuga tugevdatud plasti (FRP) kasutamine:** See on eelistatud valik kõrgekvaliteediliste FRP-toodete valmistamiseks, mis nõuavad pikaajalist-laevade, ventilaatorite ja torude vastupidavust, survet ja vastupidavust. terad.

 

2. Keskmine-leelisklaaskiust keeramata heierriie (keskmine-leelisriie/riie): valmistatud C--tüüpi klaaskiust. Sellel on halb veekindlus, kuid hea happekindlus. Seda kasutatakse peamiselt happelistes söövitavates keskkondades, näiteks teatud kemikaalide mahutite vooderdised ja happelise keskkonna filtrimaterjalid.

 

3. Leelisekindel klaaskiust keeramata heierriie: toodetud spetsiaalsete leelisekindlate klaaskiudude (nt AR-klaaskiud) abil. Sellel kangal on leelisevaba -klaaskiudkangaga võrreldes parem leelise- ja veekindlus ning see on spetsiaalselt loodud pikaajaliseks kokkupuuteks tugevalt leeliselise keskkonnaga (nt raudbetoon ja GRC tooted).

 

4.Kõrge-tugevus/kõrge-mooduliga klaaskiust keeramata heierriie:

 

Valmistatud spetsiaalsetest klaaskiududest, nagu S{0}}-tüüpi klaas (kõrge tugevus) või HMG (kõrge moodul). Tipptasemel rakendustes, mis nõuavad äärmist tugevust, jäikust (moodulit) või löögikindlust (nagu kosmoselennundus, suure jõudlusega-spordivarustus ja kuulikindel soomus), ületab selle jõudlus tunduvalt tavalise E-klassi klaaskiudriide oma.

 

Keerutamata klaaskiust heidete mitmekülgsus võimaldab neil täita komposiitmaterjalide tööstuse laiaulatuslikke kasutusvajadusi.

 

Nende klassifikatsiooni mõistmine koestruktuuri (võre, toimse, satiin), tugevdussuuna (kaheteljeline, üheteljeline) ja keemilise koostise (leelise-vaba, keskmise-leelise, leelise-kindel, kõrge-tugevuse/kõrge{4} mooduli järgi) ja nende vastavate südamikuomaduste, nagu tugevuse, tugevuse, tugevuse, tugevuse ja keemilise koostise järgi vastupidavus) on ülioluline teadusliku materjali valikul ning toote jõudluse ja protsesside optimeerimisel. Optimaalse tasakaalu materjali jõudluse ja kuluefektiivsuse vahel on võimalik saavutada ainult siis, kui valite põhjalikult kõige sobivama keeruta heietuse tüübi, lähtudes lõpptoote konstruktsiooni keerukusest, pingeseisundist ja kasutuskeskkonnast.