Привет! Конструкционная стеклоткань используется для создания композитных изделий, прочность которых непосредственно зависит от прочности стеклоткани. Но как эта прочность оценивается? Буду разбираться на конкретном примере.
Я строю парусную лодку по технологии "Сшей и склей" (СиС). В этой технологии фанерные элементы лодки соединяются друг с другом клееными соединениями, армированными стеклотканью. Конкретно в моей лодке используется стеклоткань Т-11.
Примечание: этим вопросом я озадачился в самом начале строительства, но только сейчас "дошли руки" написать статью. Значение разрывной нагрузки мне требуется для оценочных расчетов.
Характеристики конструкционной стеклоткани Т-11
Толщина, мм: 0,28±0,03
Поверхностная плотность, г/м2: 385±15
Разрывная нагрузка по основе, Н (кгс): 2744(280)
Разрывная нагрузка по утку, Н (кгс): 1568(160)
Количество нитей по основе на 1 см, шт: 22
Количество нитей по утку на 1 см, шт: 13
Ширина ткани, см: 92
Плетение: сатиновое
Основа — нити, идущие вдоль полотнища ткани.
Уток — нити, идущие поперек полотнища ткани. Нить утка короче нити основы.
Разрывная нагрузка
В характеристиках приведены два значения разрывной нагрузки: 2744 Н (280 кгс) и 1568 Н (160 кгс). Что это: прочность одной нити, всего полотнища, на один сантиметр? Для одной нити слишком много, для одного сантиметра - просто много, а для полотнища слишком мало... Может это на дюйм? Ничего не понимаю! Надо разбираться.
На этикетке моей стеклоткани не указан ни ГОСТ, ни ТУ. Зато в Интернете нашёлся ГОСТ 19170-2001 "Стекловолокно. Ткань конструкционного назначения". В этом стандарте моя ткань Т-11 упомянута с теми же характеристиками, что и на этикетке. Отлично!
Далее ищу в тексте ГОСТ 19170 ссылку на стандарт, определяющий методику определения разрывной нагрузки. Есть! ГОСТ 6943.10 "Материалы текстильные стеклянные. Метод определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве".
ГОСТ 6943.10 даёт в пункте 3.5 следующее определение разрывной нагрузке:
3.5 Разрывная нагрузка - усилие, требуемое для разрушения образца, испытываемого на растяжение, выраженное в Ньютонах
Ага, значит разрывная нагрузка измеряется для образца, но про его ширину в определении нет ни слова. Разбираюсь дальше.
В разделе 6 "Образцы для испытаний" очень много букв, целиком приводить не буду, но вот что касается моей стеклоткани:
- выкраивается полоска шириной 40±0.5 мм и длиной не менее 180 мм;
- путем выдергивания крайних продольных нитей она доводится до рабочей ширины 25±0.5 мм;
- концы образцов проклеиваются на бумаге для предотвращения их повреждения в зажимах (тисках) разрывной машины, используется клей БФ или эпоксидная смола;
- допускается испытывать образцы без проклейки концов, если измеренная разрывная нагрузке не ниже, чем у образца с проклейкой (интересный пункт! захотел сэкономить на проклейке? - сделай двойную работу!);
- начальное расстояние между тисочными зажимами разрывной машины 100 мм;
- при закреплении образцов в тисочных зажимах применяют прокладки из дермантина (не требуются, если на губках тисков имеются штатные прокладки из натуральной кожи)
Вывод и проверка
На первый взгляд, всё предельно ясно (но только на первый, о проблеме читайте в конце статьи). При испытании разрывной нагрузки образца стеклоткани Т11 на рабочей ширине 25 мм окажется 55 нитей (22 шт * 2.5 см), а на одну нить будет приходиться нагрузка 280 / 55 = 5.09 кгс.
Расчет прочности ткани "от нити"
Попробую проверить этот вывод и оценочно посчитать прочность "от нити". ГОСТ 19170 определяет структуру нити для ткани Т-11: EC7 54x2 или EC9 54x2. Это нити: из алюмоборосиликатного стекла (E); непрерывные (C); с диаметром элементарной нити 7 или 9 микрометров соответственно; линейной плотностью 54 текс; скрученная сдвоенная (x2).
Примечание: обратите внимание на вид замасливателя в Таблице 1: ткань Т-11 может производиться как на парафиновом замасливателе (который нужно отжигать), так и на силановом (ГВС-9). Этот момент не по теме статьи, но для строительства лодок существенный.
Текс (tex) — не системная единица измерения линейной плотности волокна. Она обозначает массу в граммах волокна длиной 1 километр. Значение Текс вычисляют по формуле Т = m/L (где m — масса волокна в граммах, L — длина в км). Чем выше показатель линейной плотности, тем волокно толще.
ГОСТ 32650-2014 содержит сведения об удельной разрывной нагрузке элементарной нити.
Итого, нить EC7 54x2 должна иметь разрывную нагрузку: 48 гс/текс * 54 текс * 2 = 5184 гс (5.184 кгс). Немного выше по тексту у меня получилось число 5.09 кгс. Очень близкие значения.
Расчет массы ткани
Расчетная масса одного квадратного метра ткани Т-11 стандартной ширины 92 см длиной 109 см:
- длина нити утка 109 * 13 * 92 = 1303 м;
- длина нити основы 92 * 22 * 109 = 2206 м;
- сумма длин нитей утка и основы 3509 м;
- масса одного кв.м ткани Т-11 3509 * 54 * 2 = 379 гр.
Полученное значение укладывается в диапазон 385±15 г/кв.м. Всё сходится!
Вывод
Я сильно сомневался, но (вроде) доказал сам себе, что умею читать, считать и понимать стандарты. Вы спросите откуда такие сомнения?
Сомнения отсюда: измерения прочности нити (в домашних условиях) дают совершенно другие результаты! Никаких 5 кгс на одну нить нет даже и близко. Но об этом в следующей статье.
