Cách chọn vải sợi thủy tinh để gia cố composite

Kiểu dệt và hiệu suất cấu trúc

Kiểu dệt của vải sợi thủy tinh xác định tính chất cơ học, tính linh hoạt và đặc tính xử lý của nó. Dệt trơn là kiểu dệt phổ biến và tiết kiệm nhất - mỗi sợi dọc lần lượt đi qua và bên dưới mỗi sợi ngang, tạo ra một loại vải cân bằng, ổn định với độ ổn định kích thước tốt. Kiểu dệt trơn mang lại độ bền đồng đều theo cả hai hướng và khả năng xuyên thấu nhựa tuyệt vời, khiến nó phù hợp với các vật liệu tổng hợp có mục đích chung. Kiểu dệt chéo có kiểu đường chéo trong đó các sợi dọc đi qua hai hoặc nhiều sợi ngang trước khi đi xuống, tạo ra loại vải linh hoạt hơn, che phủ tốt hơn trên các đường cong phức tạp - lý tưởng cho các bộ phận composite cong và ứng dụng ô tô. Dệt một chiều có phần lớn các sợi được định hướng theo một hướng, cung cấp độ bền tối đa theo hướng đó với trọng lượng tối thiểu - được sử dụng để gia cố kết cấu khi tải trọng chủ yếu theo một hướng. A vải sợi thủy tinh với kiểu dệt chéo mang lại khả năng xếp nếp tốt hơn 15–20% so với kiểu dệt trơn, cải thiện hiệu quả tạo khuôn cho các hình dạng phức tạp.

Các loại sợi và thành phần thủy tinh

Vải sợi thủy tinh được sản xuất từ các thành phần thủy tinh khác nhau, mỗi thành phần được tối ưu hóa cho các yêu cầu hiệu suất cụ thể. Kính điện tử (cấp điện) là loại phổ biến nhất và tiết kiệm chi phí, mang lại độ bền cơ học tốt, cách điện và kháng hóa chất - phù hợp cho hầu hết các ứng dụng composite nói chung. Kính S (độ bền cao) cung cấp độ bền kéo cao hơn 30–40% so với kính E, với khả năng chịu nhiệt và hiệu suất mỏi được cải thiện - được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, quân sự và hiệu suất cao trong đó việc giảm trọng lượng là rất quan trọng. Kính C (cấp hóa học) giúp tăng cường khả năng chống axit cho môi trường ăn mòn. Kính R cung cấp các đặc tính cơ học vượt trội và được sử dụng trong các ứng dụng kết cấu đòi hỏi khắt khe. Đường kính sợi thường dao động từ 5–24 micromet, với sợi mịn hơn tạo ra bề mặt vải mịn hơn và khả năng thấm ướt nhựa tốt hơn. Việc lựa chọn loại kính ảnh hưởng đến cả chi phí vật liệu và hiệu suất — Kính S có giá xấp xỉ 3–5× so với kính E nhưng mang lại tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao hơn đáng kể.

Xử lý bề mặt và khả năng tương thích nhựa

Việc xử lý bề mặt bằng vải sợi thủy tinh là rất quan trọng để đạt được sự liên kết tối ưu với các hệ thống nhựa. Định cỡ - xử lý hóa học được áp dụng trong quá trình sản xuất sợi - bảo vệ sợi trong quá trình dệt và cải thiện khả năng tương thích với các hệ thống nhựa cụ thể. Các chất liên kết silane là chất kết dính phổ biến nhất, tạo ra cầu nối hóa học giữa bề mặt thủy tinh và nền nhựa. Kích thước phải phù hợp với loại nhựa: kích thước tương thích với epoxy cho nhựa epoxy, tương thích với polyester cho nhựa polyester và tương thích với vinyl ester cho hệ thống vinyl ester. Vải được làm sạch bằng nhiệt được loại bỏ kích cỡ dành cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao khi kích thước sẽ bị giảm. Một số nhà sản xuất cung cấp các loại vải có nhựa được ngâm tẩm trước (prereg) cho quy trình xếp chồng tự động. Lớp hoàn thiện bề mặt ảnh hưởng đến tốc độ thoát ướt - các loại vải có kích thước phù hợp sẽ đạt được sự thẩm thấu nhựa hoàn toàn trong vòng 2–5 phút trong điều kiện chân không, giảm sự hình thành khoảng trống và cải thiện chất lượng hỗn hợp. Kiểm tra khả năng tương thích nên được thực hiện để đảm bảo độ bám dính tối ưu.

Thông số hiệu suất chính

Việc lựa chọn vải sợi thủy tinh phù hợp đòi hỏi phải hiểu rõ các thông số kỹ thuật hiệu suất quan trọng. Trọng lượng vải, được đo bằng gam trên mét vuông (gsm), dao động từ 50–500 gsm - vải nhẹ hơn cho các lớp bề mặt và hoàn thiện mỹ phẩm, vải nặng hơn để gia cố cấu trúc. Độ bền kéo dao động từ 200–1.500 N/50mm tùy thuộc vào loại kính và kiểu dệt. Khả năng chịu nhiệt độ thay đổi từ 300–600°C, với kính S mang lại độ ổn định nhiệt cao nhất. Khả năng tương thích của nhựa xác định khả năng xử lý và tính chất tổng hợp cuối cùng. Độ dẻo - khả năng của vải phù hợp với các bề mặt cong - bị ảnh hưởng bởi kiểu dệt và độ linh hoạt của sợi. Độ dày thường dao động từ 0,05–1,0 mm, ảnh hưởng đến độ dày phần composite cuối cùng và hàm lượng nhựa. Chiều rộng vải - thường là 100–200 cm - ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất và giảm chất thải. Chiều dài cuộn, thường là 50–200 mét, ảnh hưởng đến việc lập kế hoạch sản xuất và xử lý nguyên liệu.

Môi trường ứng dụng

Danh sách kiểm tra lựa chọn

Lưu trữ và xử lý

Bảo quản và xử lý vải sợi thủy tinh đúng cách sẽ duy trì hiệu suất của nó và ngăn ngừa ô nhiễm. Vải phải được bảo quản trong môi trường khô ráo với độ ẩm dưới 60 phần trăm - khả năng hấp thụ độ ẩm có thể ảnh hưởng đến khả năng tương thích của nhựa và chất lượng composite. Các cuộn phải được bảo quản theo chiều ngang trên các bề mặt khô, sạch, có bảo vệ khỏi bụi và hư hỏng vật lý. Tránh bảo quản dưới ánh nắng trực tiếp hoặc nhiệt độ cao, có thể làm giảm kích thước và ảnh hưởng đến hiệu suất của vải. Khi xử lý, hãy sử dụng găng tay sạch để tránh ô nhiễm dầu hoặc bụi bẩn có thể ảnh hưởng đến độ bám dính của nhựa. Vải phải được kiểm tra trước khi sử dụng để phát hiện bất kỳ dấu hiệu hư hỏng, nhiễm bẩn hoặc ẩm ướt nào. Nên sử dụng cuộn theo thứ tự nhận để đảm bảo độ tươi - hiệu quả phân cỡ có thể giảm theo thời gian, với thời hạn sử dụng thông thường là 12–24 tháng trong điều kiện bảo quản thích hợp. Đối với các ứng dụng quan trọng, vải phải được bảo quản trong môi trường sản xuất trong 24 giờ trước khi sử dụng.