|
|
|
Навигация
|
Главная » Мануалы о 0,1 0,2 0,3 0,t 0,5 0,6Vgg Рис 7.18. Влияние объемной доли стекловолокна Icb. о в композите на предел прочности при растяжении эпоксистеклопластиковых пластин с хаотичным расположением коротких волокон (L/rf = 500) в соответствии с теорией максимальных деформаций: / - жесткая матрица; 2 - пластичная матрица; 3 - аналог квазнизотроп-НОй пластины Квазиизотропный аналог слоистого пластика приемлем не только для совершенно неориентированных смесей, но может быть в равной степени использован, когда существует некоторая степень анизотропии, а также для анализа систем с различной степенью объемного заполнения КМ резаными волокнами. Ранее указывалось, что в большинстве случаев формование СВТП приводит к образованию структур, характеризующихся промежуточными вариантами расположения волокон от произвольного до анизотропных. При этом длина волокна изменяется в значительной степени. Можно ожидать, что некоторые волокна подвергнутся измельчению в процессе переработки до размеров ниже критического. Последнее условие также может быть учтено при квазиизотропном анализе систем. Тот факт, что упомя- нутое вышерассмотрение проводилось с термореактивными смолами, не должен влиять на его использование в композитах с термопластичными связующими. Необходимость дальнейшего совершенствования теории обусловлена реальной неаддитивностью свойств, нелинейным поведением связующего. Теория должна учитывать возможность более точной оценки концентрации напряжений на концах армирующих волокон. 7.6. Применение СВТП Первое применение термопласта, армированного стекловолокном (СВТП), в США было опробовано для армейских шахтных установок (СВТП были сформованы инжекционным способом из полистирола со стеклонаполнителем). Разработка такого материала явилась началом промышленного производства и применения СВТП. Интерес правительства США к таким и подобным материалам не иссякал, хотя и оставался на относительно скромном уровне. В военной индустрии США такие изделия на основе СВТП, как патронные гильзы, ведущие пояски и направляющие полозья для артиллерийских снарядов, корпуса предохранителей, подшипники скольжения, зубчатые колеса и компоненты для транс- портных средств, составляют около 5 % общего потребления. В настоящее время правительство США проявляет интерес к развитию методов непрерывной экструзии или пултрузии углеволок-нистых стренг с термопластичным связующим и обмоткой стекловолокном или другими армирующими материалами с такими смолами, как полисульфоны. Основным потребителем армированных термопластов является автомобильная промышленность, которая использует более 50 % их производства. Второй большой потребитель - область производства вычислительных машин и устройств, которая потребует около 30 % СВТП. Для связующего доля потребления полипропилена составляет -~ 30 %, полиамидов - 20 %, полистирола - 15 %. Доминирующую роль полипропилена легко понять, поскольку, за исключением полистирола, он- наименее дорогой материал из этого класса связующих. Цены на материалы в зависимости от типа связующего и массовой доли стекловолокна {Усъ. м) указаны в табл. 7.9, составленной фирмой Дюпон по состоянию на октябрь 1978 г. Ударная вязкость, жесткость, способность сохранять размеры и устойчивость к ползучести - вот те наиболее важные свойства, которые привели к повышенному спросу на СВТП. Разработка технических пластмасс с особо ценными свойствами, реализуемыми при повышенных температурах, способствовала открытию новых рынков сбыта КМ. Второстепенные характеристики, такие, как возможность нанесения гальванопокрытий на поверхности 7.9. Сравнительные цены на материалы
деталей, небольшой коэффициент трения и малая степень износа, низкая влагоемкость в сочетании с хорошими электрическими свойствами и с повышенной пожаростойкостью, также внесли свой вклад во все расширяющийся рынок сбыта СВТП. Детали, отформованные из СВТП, имеют относительно небольшие размеры по сравнению с габаритами аналогичных изделий, изготовленных из листовых или блочных компаундов, сформованных из расплавов, а также термореактивных материалов. Типичные примеры - автомобильные панели для приборов, корпуса насосов и бытовых электроприборов, активаторы стиральных машин, фитинги, зубчатые колеса и подшипники. Штампованные изделия из СВТП будут иметь гораздо большие размеры. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Plast. Technol. 24, No. 6 (May 1978). 2. Titow W. V. and Lanham B. J., Reinforced Thermoplastics. Applied Science Publichers Ltd., London, 1975. 3. Milewski J., Plst. Eng. (November 1978). 4. Ferrigno Т., Plast. Eng. (November 1978). 5. Bradt R., U. S. Patent 2, 877, 501 (assigned to Fiberfil, Inc.), March 1959. 6. Englehardt J. et al., 22nd Annaul Conference, Reinforced Plastics Devision, SPI, 1967, Section 10-E. 7. Richards R. and Sims D., Composites 2 (December 1971). 8. Bernardo A., SPE J. 26 (1970). 9. Goetther L., Monsanto Research Corporation, HPC 72-149, December 1972. 10. Mallick P. and Broutman L., 29th Annual Conference, Reinforced Plastics/ Composites Institute, SPI, 1974, Section 13-B. 11. Plueddemann E. and Stark G., 32nd Annual Conference, Reinforced Plastics/Composites Institute, SPI, 1977, Section 4-C. 12. Plueddemann E., 28th Annual Conference, Reinforced Plastics/Composites Institute, SPI, 1973, Section 21-E. 13. Blumentritt В., Yu B. and Cooper S., Composites 6 (May 1975). 14. Goettler L., Monsanto Research Corporation, HPC 69-91, December 1969. 15. Blumentritt В., Polym. Eng. Sci. 14 (1974). 16. Plastics Wolrd, Rosato Plastics Seminar. 17. Fiberfil Devision, Dart Industries, Inc., Catalog, No. 475-7854. 18. Titus J., Plastec Special Report 9, May 1971. 19. Zytel Design Handbook A-78648, E. I. du Pont de Nemours & Company, Inc. 20. Theberge J. et al. 30th Annual Conference, Reinforced Plastics/ Composites Institute, SPI, 1975, Section 17-E. 21. Theberge J., Arkles В., and Cloud P., 27th Annual Conference, Reinforced Plastics/Composites Institute, SPI, 1972, Section 14-C. 22. Theberge J., Mod. Plast. (June 1968). 23. Halpin J. and Kardos J., Polym. Eng. Sci. 18, No. 6 (mid-May 1978). 24. Petit P. and Waddoups M. E., J. Composite Materials 3 (January 1969). 25. Jerina K. and Halpin J., AFML-TR-72-148, October 1972. 26. Lavengood R., Polym. Eng. Sci. 12. No. 1 (January 1972). 8. СТЕКЛОПЛАСТИКИ Чарльз E. HoKc 8.1. Введение Вот уже более 3500 лет человечеству известно о возможности вытягивания различных изделий из расплавленного стекла. Эти длинные стеклянные предметы первоначально использовались как украшения. Позже, в XIX в. было теоретически предсказано, что стекло, вытянутое в длинное волокно, пригодно для использования в различных текстильных изделиях. Более того, экспериментальные ткани из смеси стекловолокон с шелковыми волокнами использовались при создании новых видов одежды и для дамских туалетов во Франции и США. Однако промышленного производства стекловолокон реально не существовало до 1939 г. Начало коммерческого выпуска стекловолокон связано с образованием фирмы Оуенз-Корнинг файбергласс , являющейся исследовательским отделением Оуенз-Иллинойс энд Корнинг гласе уоркс . При таком скромном начале производство текстильных нитей ныне выросло в целую индустрию с многомиллионными оборотами. Более того, текстильный ассортимент стекловолоконной промышленности составляет только 27 % всего выпуска стекловолокон и в общем балансе промышленности стоит несколько особняком. 8.2. Производство стекловолокон Промышленность выпускает стекловолокна двух основных видов: непрерывную нить и штапельное (резаное) волокно. Исходным технологическим процессом для получения всех видов стекловолокон является процесс вытяжки нитей из расплава. Кварцевый песок, известняк, борная кислота и другие компоненты (глина, уголь и шпаты) перемешиваются и плавятся в высокотемпературных печах. Температура плавления для каждой композиции -своя, но в среднем она составляет ---1260 °С. Расплав стекла поступает непосредственно в оборудование для расплавного формования. Это - одностадийный процесс. При двухстадийном процессе расплав перерабатывается вначале в стеклосферы, которые затем поступают в плавильные печи. После вторичной плавки расплав подается на установки для формования. Большую часть стекловолокон получают одностадийным методом, который схематически показан на рис. 8.1. Сырье 1 2 3 i, 5 6 \,\,\,\,\,\  Рис. 8.1. Схема одностадийного получения стекловолокна: 1 - глина; 2 - известняк; 3 - уголь; 4 - кварцевый песок; 5 - флюорит; в -борная кислота; 7 -автоматические дозаторы; S - смеситель; 9, /О-бункера; - шнековый питатель; /2 - ванна; 13 - секция приготовления замасливатели (шлихты); 14 - платиновые фильеры (бушинги) с электроиагревом и автоматическим управлением; /5 - замасливатель; 16 ~ высокоскоростное иамоточиое устройство; П, 27 - посты контроля и взвешивания; 18 - камера для кондиционирования волокна; 19 - крутильные машины; 20 - участок отделки и упаковки пряжи; 21 - участок термообработки; 22 - шпуляриики; 23 - иамоточиая машина для ровинга; 24 - резальная машина; 25 - ровииг; 2е - резаное волокно (штапель); 28 - участок упаковки; 29 - участок отгрузки продукции Непрерывные волокна получают из предварительно расплавленного стекла на аппаратах для вытяжки стекловолокон (емкость для расплавленного стекла из платинового сплава называется бушингом ). Под действием гидростатического давления расплав стекла вытекает через тонкие отверстия фильеры в днище бушинга. Экструдируемые из каждого отверстия струи (рис. 8.2, а, б) подвергают интенсивному механическому растяжению, после закалки У  Рис. 8.2. Течение расплавлеииого стекла из тонких отверстий фильер (платиновых бушиигов) по данным фирмы: а W ППГ индастриз>; б Оуэнз-Корпииг файбергласс В подфильерном холодильнике (в потоке водяных брызг) собирают в нить и пропускают через зону, в которой на волокно наносится покрытие - замасливатель, повышающий компактность нити. Собранные в единый пучок элементарные волокна носят название стренга . Готовая стекловолоконная стренга принимается со скоростью 3,2 км/мин. Прядильный кулич кондиционируется или проходит сушку для дальнейшей переработки в товарную продукцию. Для получения штапельного стекловолокна расплавленная стекломасса, вытекающая из отверстий фильеры, вытягивается и разрывается в струе воздуха . Волокна длиной 200 ... 380 мм * Бушииг - стеклоплавильный сосуд, имеющий форму лодочки. - Прим, ред. пер. В советской литературе наряду с термином стреига употребляется термин 1жгут . - Прим. пер. Способ воздушного* вытягивания, - Прим, ред, пер, собираются вместе на вращающемся барабане и объединяются в стренгу. Затем стекловолокно проходит кондиционирование или сушку, если это необходимо для дальнейших технологических процессов. Каждое элементарное волокно, вытягиваемое из отверстий фильеры, должно контролироваться для обеспечения стабильности размеров и свойств как элементарных волокон, так и стренг. Этот контроль достигается с помощью регулирования вязкости и температуры расплава стекломассы, а также скорости вытяжки (скорости приема нити или скорости истечения струи). Следова- 8.1. Маркировка и размеры элементарных стекловолокон
тельно, можно получать большее число волокон различной тонины, меняя число отверстий в бушинге и условия вытяжки. В результате длительной практики промышленность стекловолокон установила несколько стандартов на толщину моноволокон. Эти данные сведены в табл. 8.1. Значения диаметров, выраженные в микрометрах, округлены. 8.3. Состав стекла Стекло является аморфным материалом, занимающим по своим физико-механическим свойствам промежуточное положение между твердым телом и жидкостью. С одной стороны, оно не обладает кристаллической структурой твердого тела, с другой - не обладает текучестью, проявляющейся в жидкостях. Химически стекла состоят в основном из кремнеземной (SiOg) основы, существующей в виде полимерных цепочек (-ЗЮ-). Однако диоксид кремния, т. е. кварц, требует высоких температур для размягчения и вытягивания. Поэтому необходима модификация состава для снижения уровня рабочих температур, при которых стекломасса обладает вязкостью, позволяющей проводить вытяжку нитей. Способы модификации состава могут быть разделены по решению задач на две группы: получение стекол с определенными свойствами и приспособление к нуждам технологии. Высокощелочные стекла (широко известные как натриевые или бутылочные стекла) являются наиболее распространенными. Они используются в основном для производства емкостей и листового стекла. Высокощелочные композиции (известково-натрие- вое стекло), известные под маркой Л-стекла, выгодны для получения волокон, обладающих высокой хемостойкостью. Вместе с тем высокое содержание щелочи в стекле определяет его невысокие электрические свойства, в то время как хорошие электроизоляционные свойства определили развитие стекол на основе низкощелочных композиций (алюмоборосиликаты), получивших наименование -стекол. В настоящее время из f-стекол изготовляется большая часть текстильного ассортимента стекловолокон. 8.2. Состав стекловолокон, %
Для специальных областей применения, когда не подходят волокна из Л-стекла и f-стекла, могут быть созданы композиции с необходимыми характеристиками. Когда требуется особо высокая хемостойкость, может быть использовано волокно из С-стекла (натрийборосиликатная композиция). Для создания волокон с высокими прочностными характеристиками (например, для материалов несущих конструкций в самолето- и ракетостроении) используют S-стекла (Ct-стекла) (магнийалюмосиликатные композиции). Повышение прочностных характеристик волокон из S-стекла приблизительно на 40 % относительно волокон из Е-стекла является результатом более высокой прочности исходной композиции. Кроме того, S-стекла имеют более высокую теплостойкость, нежели f-стекла (см. табл. 8.3). Волокна из S-стекла обладают наряду с высоким качественным уровнем свойств довольно умеренным уровнем стоимости (S2-, или С12-стекла). Типичные композиции для перечисленных марок стекол приведены в табл. 8.2 с указанием массовых долей компонентов в процентах. Образцы специальных композиций стекол создаются для исследования возможности создания материалов со специальными свойствами, однако в производстве стекловолокон они не являются коммерческой продукцией. Композиция Л1-стекла позволила получать стекловолокна с высоким модулем упругости (Е = 113 ГПа). Однако присутствие бериллия (окиси, бериллия) препятствует созданию коммерческой продукции . Низкие диэлектрические свойства D-стекол послужили причиной исследования возможности их применения в электронике. Они обладают низкой диэлектрической проницаемостью (3,8), по сравнению с f-стеклами (5,9) и могут найти применение при создании рбтекателей антенн радиолокаторов. L-стекла (свинцовые) хороши для радиационной защиты. Стекловолокна из такой композиции могут быть использованы для защитной одежды людей работающих с рентгеновским цзлу-чением, и как меченая пряжа в композитах, которая не разрушается под воздействием рентгеновского излучения. 8.4. Свойства стекловолокон Состав стекла в первую очередь определяет свойства стекловолокон. Не менее значимой оказывается и термическая предыстория стекла. Расширение сфер применения стекловолокон определяется в основном их свойствами (табл. 8.3). Высокая прочность при растяжении. Стекловолокна имеют очень высокий предел прочности при растяжении, превышающий прочность других текстильных волокон. Удельная прочность стекловолокон (отношение прочности при растяжении к плотности) превышает аналогичную характеристику стальной проволоки. Тепло- и огнестойкость. Так как природа стекловолокон неорганическая, они не горят и не поддерживают горение. Высокая температура плавления стекловолокон позволяет использовать их в области высоких температур. Хемостойкость. Стекловолокна не воздействуют на большинство химикатов и не разрушаются под их влиянием. Устойчивы стекловолокна и к воздействию грибков, бактерий и насекомых. Влагостойкость. Стекловолокна не сорбируют влагу, следовательно, не набухают, не растягиваются и не разрушаются под ее воздействием. Стекловолокна не гниют и сохраняют свои высокие прочностные свойства в среде с повышенной влажностью. Термические свойства. Стекловолокна имеют низкий коэффициент линейного расширения и большой коэффициент теплопроводности. Эти свойства позволяют эксплуатировать их при повышенных температурах, особенно, если необходима быстрая диссипация температуры. Ограничения связаны с канцерогеиностью бериллиевого пронзводства. - Прим. пер.
Электрические свойства. Поскольку стекловолокна не проводят ток, они могут быть использованы как очень хорошие изоляторы. Это особенно выгодно там, где необходимы высокая электрическая прочность и низкая диэлектрическая постоянная. Физические, механические, термические и электрические свойства А-, С-, Е- и 5-стекол приведены в табл. 8.3. Для каждого конкретного применения обычно используют то волокно, в котором реализуется максимальное число необходимых свойств. Так, например, в авиа- и ракетостроении при создании обтекателей используются высокие прочностные и хорошие электрические свойства армирующих стекловолокон. При создании печатно-на-борных плат должны быть соблюдены условия реализации хороших электрических свойств и высокой размеростабильности. Стекловолокна обеспечивают эти качества и при изменении внешних условий, и в процессе технологических операций. Большое разнообразие стекловолокон, как армирующего агента в КМ, требует максимального сохранения свойств в условиях высокой влажности. Для этих целей предпочтительнее волокна из f-стекол, так как они максимально устойчивы к воздействию воды. При кипячении в течение 1 ч волокно из f-стекла теряет 1,7 % массы, в то время как те же потери для волокон из других стекол составляют 0,13 % для 5-стекла и 11,1 % для Л-стекла. Хотя при Часовой экспозиции потери массы 5-стекла меньше, чем f-стекла, при длительном кипячении волокна из S-стекла теряют массу больше, чем из f-стекла. В результате этого происходит существенное снижение свойств S-волокон. Таким образом, если композиты должны сохранять в течение длительного времени стабильные свойства, желательно использовать для их армирования f-стекла. Высокая прочность при растяжении и малая диэлектрическая проницаемость волокон из f-стекол также являются важным фактором при их использовании. Однако волокна из Е- и Л-стекол разрушаются под действием кислот и щелочей, в то время как S-стекла прекрасно сохраняются при воздействии этих реагентов. Поэтому S-стекла применяются в таких средах, как, например, сепараторы в аккумуляторных батареях. 8.5. Ассортимент стекловолокон 8.5.1. Стекловолоконные ровинги Стекловолоконные ровинги представляют собой объединение непрерывных и параллельных стренг (жгутов) или элементарных волокон. Традиционный ровинг производится совместным прядением нескольких простых стренг, число которых определяется требованиями последующей переработки (параметром ровинга может являться длина единицы его массы) . Отдельная В советской литературе используется термин развес - масса 1 м ровинга. - Прим. пер. стренга (жгут), так называемая составляющая, состоит из объединенных элементарных стекловолокон. Элементарные волокна вытягивают из бушинга, число отверстий в котором соответствует числу филаментов в стренге, что в свою очередь определяется потребностью последующей переработки. Ровинг получают в основном из G- или ./<-волокон (см. табл. 8.1). Могут быть использованы и более толстые волокна. Развес ровинга лежит в основном в пределах 3600 ... 450 м/кг (или 276 2222 текс1). 8.5.2. Ткани из ровинга Большая часть стеклоровинга перерабатывается в грубые ткани, потребность в которых возникает, если есть необходимость быстрого набора толщины материала на большой поверхности. Особенно часто это используется при создании корпусов лодок, различных судовых приспособлений и многих типов покрытий. Ткань из ровинга выпускается с различной плотностью (0,407 ... 1,356 кг/м^) и различной толщины (0,51 ... 1,02 мм). Параметры тканей приведены в табл. 8.4. Ткань из стекловолоконного ровинга, пропитанная термб-реактивным полиэфирным связующим, может перерабатываться в композиционный материал методом ручной выкладки. Такая техника применяется, в частности, при создании корпусов лодок. Слоистый пластик, сделанный по этой технологии, имеет низкое соотношение стекло/смола и, следовательно, ограниченную возможность сшивки полимерного связующего. Вследствие этого механические свойства такого слоистого материала оказываются не очень высокими. Повышение механических свойств слоистых стеклопластиков может быть достигнуто за счет уменьшения содержания связующего и за счет использования полиэфирных связующих с высокой температурой отверждения. Механические свойства пластиков с огнезащищенными полиэфирами ниже, чем пластиков со стандартными полиэфирными связующими. Свойства типичных СВКМ из стеклоровинга с полиэфирными связующими приведены в табл. 8.4. 8.5.3. Стекловолоконные маты Существуют три основных типа матов из стекловолокон: маты из резаных нитей, из непрерывных нитей и декоративные маты или покрытия. Маты из резаных волокон изготовляют обычно в виде нетканых материалов, в которых стекловолокна получают резкой путанки или непрерывного жгута на штапельки длиной 25,4 ... 50,5 мм. Волокна имеют преимущественно случайное распределение в горизонтальной плоскости и удерживаются вместе хими- Текс - мера толщины волокна, или масса 1000 м волокна в граммах. 8.4. Характеристика тканей из ровиига и слоистых пластиков иа основе полиэфиров а. Строение тканей, их свойства
б. Свойства слоистых пластиков на основе ткани с плотностью 0,814 кг/м* из стеклоровинга и полиэфирного связующего
Пр имечаине. МЦ - многоцелевое связующее; ОГС - огнестойкое связующее; А - нормальные услония; D2/100 - после погружения на 2 ч в воду прн температуре 100 °С; Р + Г -давление н повышенная температура. ческими связующими . Плотность таких матов составляет 0,229 ... 0,916 кг/м^, и они могут иметь толщину 50,8 ... 1930,4 мм. Маты, получаемые из нерезаных непрерывных жгутов стекловолокна раскладываются и соединяются в виде спирали. Такие маты достаточно упруги при сравнительной разреженности структуры, а благодаря механическому переплетению не требуют дополнительной связи для создания необходимой прочности. Декоративные маты или покрытия - это очень тонкие маты из * Автор, вероятно, имел в виду поверхностное взаимодействие. - Прим. пер. 188 простых, непрерывных мононитей. Они используются как декоративные поверхностно-армированные слои при получении композитов методом ручной выкладки или при расплавном прессовании как компонент отделки и армирования поверхности. 8.5.4. Текстильная стекловолоконная пряжа Текстильная стекловолоконная пряжа -это собранные вместе одиночные параллелизованные волокна или стренги, которые в дальнейшем могут быть переработаны в текстильный материал. Непрерывные одиночные жгуты (стренги), полученные непосредственно из бушинга, представляют собой простейшую форму текстильной стекловолоконной пряжи, известной как простая пряжа . Для использования такой пряжи в дальнейшей текстильной переработке ее обычно подвергают незначительной крутке (менее 40 м~). Однако для большого числа тканей необходима более толстая пряжа, чем получается непосредственно при вытяжке из бушинга. Такой ассортимент текстильной пряжи может быть получен методом скручивания и трощения. Типичным примером является скручивание двух или более простых стренг вместе с одновременным трощением (т. е. последующим скручиванием двух или более уже предварительно скрученных жгутов). Пряжа или жгут имеют 5-крутку, если скручиваемые элементы располагаются справа - вверх - налево, и Z-крутку, когда скручиваемые элементы располагаются слева - вверх - направо. Просто скрученный жгут (при числе кручений более 40 м-) будет образовывать петли, скрутки и запутываться, так как все элементы закручены в одном направлении. Для избежания этого явления при трощении общая крутка производится в направлении, противоположном простой крутке. Например, при Z-крутке, первичные элементы пряжи должны иметь S-крутку, что обеспечивает получение уравновешенной пряжи. В результате операций кручения и трощения получают пряжу, прочность, гибкость и диаметр которой могут варьироваться. Это является важной предпосылкой для создания различных тканей, из которых в дальнейшем получают композиты. 8.5.5. Текстурированная пряжа Текстильная стекловолоконная пряжа ( простая или трощеная) может быть подвергнута воздействию струи воздуха, которое вызывает случайное, но контролируемое разрушение элементарных стекловолокон, расположенных на поверхности пряжи, и распушение пряжи. Этот процесс известен как текстурирова-ние , или создание объемной пряжи. Эффект текстурирования Пряжа - нить, состоящая из относительно коротких текстильных волокон, соединенных с помощью скручивания. - Прим. ред. пер. контролируется давлением воздуха и скоростью подачи пряжи. Хотя происходит разрушение поверхностных элементарных волокон, пропитываемость такой пряжи повышается. Использование текстурированной пряжи в тканях наиболее выгодно тогда, когда необходимо сочетание максимальной прочности с низким содержанием связующего в композите. 8.5.6. Номенклатура пряжи Разнообразие выпускаемой стекловолоконной пряжи привело к необходимости создания точной системы ее идентификации. Номенклатура стекловолоконной пряжи в США основывается на буквенном и числовом обозначениях. Первая буква в буквенном индексе соответствует композиции стекла (см. табл. 8.2). Вторая буква означает тип волокон: С - непрерывное (Н), 5 - штапельное (Ш), Т - текстурированное (Т). Третья и четвертая буквы соответствуют диаметру элементарного волокна (см. табл. 8.1). Первая серия цифр в числовом индексе представляет 1/100 линейную плотность основного жгута (стренги) (в ярдах на фунт) . Вторая серия показывает количество стренг, скрученных вместе ( числитель ) и число строщенных вместе жгутов ( знаменатель ). Общее число основных жгутов определяется перемножением этих чисел (О считается в этом случае 1). Третья численная комбинация, включающая обозначение 5 или Z, определяет конечное число и направление крутки в пряже. Например, пряжа имеет индексацию ECG150 4/2 3.8S, следовательно, она изготовлена из £-стекла, из непрерывных элементарных волокон, диаметром G, основной жгут имеет линейную плотность 15 ярд/фунт (33 текс). Четыре основных жгута из ECG150 1/0, скрученных вместе (Z-крутка), получают обозначение ECG150 4/04.0Z. Трощение двух таких жгутов вместе с использованием 5-крутки (для получения равновесной пряжи) приводит к следующему индексу пряжи: ECG150 4/2 3.8S. Следовательно, пряжа состоит из 8 (4 X 2) основных стренг с линейной плотностью 150 (X 100). Поэтому общая линейная плотность такой структуры (150 X 8) ярд/фунт (264 текс) . Номенклатура, включающая обозначения в системе, исполь-.зующей тексы, а так же типичные свойства коммерческих образцов пряжи для тканей приведены в табл. 8.5. 1 ярд/фунт = 2,02-10-3 текс. * Индексация пряжи в системе текс несколько иная. Первая и вторая буквы аналогичны. Вместо буквенного обозначения толщины записывается диаметр элементарного волокна в микрометрах; затем линейная плотность стренг в тексах и далее-аналогично описанному выше. Например, ЕЯ 10 90 2X2: Волокно из f-стекла, непрерывная нить диаметром элементарного волокна 10 мкм. Линейная плотность стренгн 90 текс. Пряжа состоит из 2 стренг, скрученных вдвое (2X2). - Прим. ред. пер. Конструкция пряжи (текс система) Линейная плотность, текс Минимальная разрывная нагрузка, Н Конструкция пряжн (текс система) Линейная плотность, текс Минимальная разрывная нагрузка, Н Пряжа из Е-стекла ЕН5 2,75 1X0 ЕН5 2,75 1X2 ЕН5 5,5 1X0 ЕН5 5,5 1X2 ЕН5 11 1X0 ЕН5 11 ЕН5 И ЕН5 ЕН5 ЕН5 ЕН5 1X2 1X3 2X2 3X2 1X0 1X2 1X3 И 11 11 ЕН5 22 ЕН5 22 2X2 ЕН5 22 2X3 ЕН6 33 1X0 ЕН6 33 ЕН9 33 ЕН9 33 ЕН9 33 ЕН9 33 ЕН9 33 ЕН9 33 2X4 ЕН9 33 3X3 1X2 1X0 1X2 1X3 2X2 2X3 2,75 5,50 5,50 11,00 11,00 22,00 33,00 44,00 66,00 22,00 44,00 66,00 88,00 132,00 33,00 66,00 33,00 66,00 99,00 132,00 198,00 264,00 297,00 1,11 2,22 2,22 4,89 4,89 9,79 14,70 9,60 29,40 9,78 19,60 29,40 39,10 64,10 15,60 31,10 15,60 31,10 40,00 53,40 80,10 107,10 120,00 ЕН9 33 4X4 ЕН6 66 1X0 ЕН9 66 1X0 ЕН9 66 1X2 ЕН9 66 1X3 ЕН9 66 2X2 ЕН9 66 2X3 ЕН9 66 2X4 ЕНЮ 90 1X0 ЕН6 134 1X0 ЕН9 134 1X0 ЕН9 134 1X2 ЕН9 134 1X3 ЕНЮ 198 1X0 ЕН13 275 1X0 528,00 66,00 66,00 132,00 198,00 264,00 396,00 528,РО 90,00 134,00 134,00 268,00 403,00 198,00 275,00 SH5 11 SH9 33 SH9 33 2X2 Пряжа из S-стекла 1X2 22,00 1X2 66,00 132,00 214,00 25,40 25,40 50,70 76,10 101,00 152,00 203,00 42,30 49,80 49,80 101,00 152,00 75,60 102,00 36,50 72,90 Текстурированная пряжа ЕТ6 33 1X0 35,00 5,52 ЕТ6 66 1X0 70,0 9,79 ЕТ6 134 1X0 144,00 20,90 Примечание. Обозначения соответствуют: ЕН = ЕС; ЕТ = ЕТ; SH = = SC. 8.5.7. Ткани из стекловолокон Свойства и условия получения стеклотканей зависят от строения этих тканей, плотности переплетения, извитости пряжи, плотности исходной пряжи и от условий ткачества. Плотность нитей в основе и утке определяется числом нитей в 1 см ткани соответственно в продольном и поперечном направлениях. Основа - это пряжа, расположенная вдоль длины ткани, а уток перевивает ткань в поперечном направлении. Следовательно, плотность ткани, ее толщина и прочность при разрыве пропорциональны числу нитей и типу пряжи, используемой при ткачестве. Эти параметры могут быть определены, если известна конструкция ткани (табл. 8.6). Существуют различные виды переплетений основы и утка для создания прочных тканей. Варьируя вид ткани, можно создать разнообразные армирующие структуры, влияющие в определенной степени на свойства композитов из них. В ряде случаев применения стеклотканей требуются специальные виды переплетений. g 8.6. Структура и свойства стеклотканей
 Продолжение табл. 8.6 в ь в
К с в со я о -С с я С I о о о 1Л ш 1Л 1Л - со (N (N Ш СП 1Л та - о о СП са со S S S 1Л -с о о СП ю 00 t- ...J V li сч < хххххххххххххх 00 S СП .- са сч *?Э529.сП -<оооо0спсосо та са са та са са S S са са са о о о о о о о о о о о о о о СП 00 таспоЬс 5й2ёЗо^о са о са to К i-. са <N та та са о о о о о о о о о о о о о о С <; С С С о о С С с <; < о о X X ocijcocNcatMOO ХХХХХХХХ........ S g S со со со со со о о о ii;>ixxxxx X X X X X X со та со та зо со со я са- са . °1 1Л 00 та со са -I 1Я 1Я t-, 1Я 00 - - 00 t са ХХХХХХХХХХХХХХ сптасосо.-оютасосасота оо СП со со со та h-T та cтатаoca£?*cooo-та- оо fcExt: iP cococDtt--татаоог^г-г^-г>,(.,г.,(.,{;;К5 д к о. с а> S о о о и ii 1 о а о и и
с к о, о. 1 с S R со * g и tf и щ СО н (М со т Простая ткань с полотняным переплетением, в которой уток проходит под каждой нитью основы и над ней, обладают самой высокой степенью устойчивости относительно проскальзывания пряжи и менее всего повреждается. Такая ткань стабильна как по плотности утка и основы, так и по расходу пряжи. Сеточное переплетение {(.<рогожкау>): два и более элементов основы переплетены двумя или более нитями утка. Эти ткани менее стабильны, чем ткани полотняного переплетения, но более гибки и легче принимают необходимую форму при выкладке. Саржевое ( диагональное ) переплетение создается переплетением одного или более элементов основы дВумя или более элементами утка в правильном чередовании. В результате получают ткань с прямым или изломанным диагональным рисунком. Особенностью такой ткани является большая гибкость и лучшая драпирующая способность, нежели у тканей с полотняным или сеточным переплетениями. Саржевое ломаное Ъ1 {-переплетение характеризуется тем, что одна нить основы перекрывается тремя нитями утка сверху и одной снизу с образованием нерегулярного рисунка. В результате получают гибкую ткань, хорошо приспосабливающуюся к любым формам выкладки. Восьмиремизковое сатиновое переплетение: одна нить основы перекрыта семью нитями утка сверху и одной нитью снизу с образованием нерегулярного рисунка. В результате получают очень гибкую и удобную для различных выкладок ткань. Эта ткань, имеющая высокую плотность по утку и основе, обладает максимальной изотропной прочностью в композите. Другие переплетения, в которых использованы прочные нити основы и тонкие нити утка носят название однонаправленных. Такие ткани используются при создании композитов с высокой прочностью в направлении армирования. Нетканые однонаправленные материалы могут быть получены с использованием процесса склеивания основы и утка вместо механического переплетения их. От вида такой связи зависит геометрическая устойчивость КМ. Однако эти материалы получаются обычно жесткими и с трудом могут быть приспособлены к необходимой форме при выкладке. 8.5.8. Другие виды тканей Стекловолокониая пряжа может перерабатываться в тесьму, контурные ткани, ткани с гофрированными волокнами и в трехмерные многослойные ткани. Тесьма представляет собой узкую (менее 30,5 см шириной) ткань, которая может содержать распущенную кромку (т. е. заполняющую пряжу, выступающую за пределы тесьмы). Контурные ткани - это такие ткани, в которых геометрическая форма совпадает с формой армируемых деталей. Такие ткани 1 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 22 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |
