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R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH • D-71111 Waldenbuch • Phone [phone]* • Fax [phone]* • www.r-g.de
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Warum genishte Glasgewebe?
Glasfilamentgarne werden vom Faserhersteller mit einer Textilschlichte
versehen, um das Garn während der Verarbeitungsprozesse (Zetteln, Weben)
zu schützen. Diese Schlichte besteht aus Stärke und Ölen und wirkt einer
Haftung zwischen Faser und Harz entgegen.
Um eine gute Haftung zu erreichen, wird die Textilschlichte von CS-Interglas-
Geweben entfernt und das Gewebe nachfolgend mit einem Haftvermittler
(Finish) beschichtet. Bei den Haftvermittlern handelt es sich meist um
modifizierte Silane, die an das Matrixmaterial angepaßt wurden. Die
Verarbeitungseigenschaften der Gewebe wie Drapierbarkeit und Tränkverhalten
werden in einem zweiten Finish-Prozess nochmals deutlich verbessert.
Einen Kompromiß zwischen Textilschlichte und Finish stellt die Silanschlichte
dar. Der Faden ist hierbei mit einer Schlichte versehen, die haftvermittelndes
Silan sowie Gleit- und Schmiermittel als Verarbeitungshilfe enthält. Die Eigen-
schaften in den textilen Prozessen sind zwar schlechter als diejenigen der
Textilschlichte, jedoch erübrigt sich eine Nachbehandlung nach dem Weben.
Verarbeitung
Gefinishte Gewebe sind weicher und geschmeidiger. Beim Laminieren ist die
Tränkung besser und die Tränkgeschwindigkeit bedeutend höher. Glasklare
Laminate sind daher nur mit gefinishten Geweben zu erreichen.
Festigkeitseigenschaften
Die Haftung der gefinishten Gewebe am Harz ist besser als die von Geweben
mit Silanschlichte und bedeutend besser als die von Geweben mit Textil-
schlichte, besonders nach der Einwirkung von Feuchtigkeit. Eine Trübung von
Laminaten aus textilgeschlichteten und silangeschlichteten Geweben unter
Feuchtigkeitseinwirkung verdeutlicht die gestörte Haftung. Ein Maß für die
Güte der Haftung ist die interlaminare Scherfestigkeit (ILS). Aber nicht nur
die Scherfestigkeit, sondern auch die Zugfestigkeit wird von der Haftung
beeinflußt, da die Verteilung einer eingeleiteten Zugkraft auf die Einzelfasern
Schubkräfte verursacht. Die Zugfestigkeit von Silangeweben ist etwas besser
(ohne Feuchtigkeit) als bei gefinishten Geweben.
Zusammenfassung
Laminate aus gefinishten Geweben sind in Zugfestigkeit und interlaminarer
Scherfestigkeit Laminaten aus Geweben mit Textilschlichte deutlich überlegen.
Insbesondere zeigt sich die Überlegenheit in der interlaminaren Scherfestigkeit,
die nicht nur die Haftung der einzelnen Gewebelagen untereinander bewertet,
sondern auch eine Kennzahl für die Lebensdauer unter Belastung darstellt.
Die etwas bessere Zugfestigkeit von Laminaten aus silangeschlichteten
Geweben ist in der Praxis meist ohne Bedeutung, da reine Zugbeanspruchung
nur selten auftritt und ein Versagen sehr oft durch Delamination und Feuchtig-
keitseinflüsse entsteht.
Gefärbte / metallisierte Garne
Durch eine spezielle Oberflächenbehandlung lassen sich Glasfasern
„einfärben“. R&G liefert standardmäßig einige schwarz eingefärbte
Glasgewebetypen, die sich kostensparend als zweite Schicht für Kohlefaser-
Sichtlaminate (Carbon-Design) verwenden lassen.
Eine weitere Designvariante sind metallisierte Oberflächen.
Rovings
Textilglasrovings bestehen aus einem oder aus einer bestimmten Anzahl
fast parallel liegender Glasspinnfäden, die ohne Drehung zu einem Strang
zusammengefaßt sind. Rovings werden zu Rovinggeweben, geschnittenem
Textilglas (Glasfaserschnitzeln), Matten und Kurzfasern weiterverarbeitet.
Bei verschiedenen Herstellungsverfahren, z.B. beim Wickeln und Profilziehen
(Strangziehen) werden Rovings direkt als Verstärkung verwendet.
Besondere Bedeutung haben die aus Textilglasrovings gefertigten Roving-
gewebe. Mit ihnen lassen sich dicke Formteile (z.B. im Formenbau)
aus wenigen Lagen herstellen. Der Fasergehalt und die Festigkeit
ist weitaus höher als bei Mattenlaminaten, jedoch geringer als bei
Glasfilamentgeweben.
Why nished glass fabrics?
The manufacturers of fibres treat their glass filament yarns with a textile size
that serves to protect the yarn during the manufacturing processes (warping,
weaving). This size is a mixture of starch and oils and counteracts adhesion
between the fibres and the resin.
So that good adhesion is again made possible, the textile size is removed from
the CS-Interglas fabrics, and the fabric subsequently coated with a coupling
agent (the finish). In most cases these coupling agents are silanes that have
been adapted to the respective matrix materials. The fabric’s processing
properties such as drapability and impregnating behaviour are given a further
boost in a second finishing process.
A compromise between textile size and finish takes the form of silane sizes.
Here, the fibre is treated with a size that contains a silane coupling agent as
well as various lubricants to aid processing. Although the properties obtained
with silane sizes are not as good as those with textile sizes, the fibres do not
require post-treatment after weaving.
Processing
Finished fabrics are softer and smoother and drape more readily. The laminates
undergo better impregnation, and the rate of impregnation is considerably higher.
Transparent laminates, therefore, are possible only with finished fabrics.
Physical properties
Finished fabrics adhere better to resin than fabrics treated with a silane size
and significantly better than fabrics treated with a textile size, in particular
after the effects of moisture. Impaired adhesion is clearly indicated by
the turbidity that the effects of moisture induce in laminates laid up with
textile- or silane-sized fabrics. A measure of adhesive quality is the so-called
interlaminar shear strength or ILS. However, the distribution of a tensile force
applied to the fibres also gives rise to shear forces, so adhesion directly affects
the tensile strength as well. Silane fabrics exhibit a somewhat higher tensile
strength (without moisture) than finished fabrics.
Summary
The tensile strength and interlaminar shear strength of laminates laid up
with finished fabrics are clearly superior to those of laminates made with
textile-sized fabrics. This superiority is particularly evident in the interlaminar
shear strength, which not only is an indication of the individual fabric layer’s
adhesion to each other, but also functions as a characteristic value for the
service life under load. In practice, the somewhat higher tensile strength
of laminates made with silane-sized fabrics is mostly of very little, if any
significance because pure tensile stress occurs but seldom, and failure is
often induced by delamination and the effects of moisture.
Coloured / metallised yarns
Glass fibres can be “coloured” in a special surface treatment. R&G supplies
as standard a number of glass fibre types that are a cost-cutting alternative
as a second ply for carbon designs.
A further design variant is obtained with metallised surfaces.
Rovings
Textile glass rovings consist of one or a certain number of glass strands
aligned almost parallel and bundled to form a twist-free cable.
Rovings are processed to make roving fabrics, chopped textile glass (chopped
glass fibre strands), mats, and chopped strands. In a number of manufacturing
methods, e.g. winding and pultrusion, rovings are used directly as the
reinforcing material.
Roving fabrics made from textile glass rovings are of particular importance.
With these, thick mould parts (e.g. in mould construction) can be made with
few plies. Both the fibre content and the strength are greater by far than those
of mat laminates, but lower than those of glass filament fabrics.