Стеклоткань ТСР-120: технические характеристики и применение
Стеклоткань ТСР-120: технические характеристики и применение
Стеклоткань ТСР-120 — конструкционная стеклоткань полотняного переплетения, вырабатываемая из стеклянного ровинга (некручёных комплексных нитей) алюмоборосиликатного стекла типа Е. Маркировка «ТСР» расшифровывается как «Ткань Стеклянная Ровинговой структуры», число 120 указывает на номинальную поверхностную плотность 120 г/м². Фактическая поверхностная плотность 120±15 г/м², толщина 0,12±0,02 мм, разрывная нагрузка по основе не менее 900 Н/50 мм. Применяется в качестве тонкого армирующего слоя в строительстве, производстве печатных плат и электроизоляционных изделий.
1. Общие сведения и классификация
Стеклоткань ТСР-120 относится к группе ровинговых стеклотканей, принципиально отличающихся от тканей серии «Т» типом используемой нити. Если ткани серии «Т» (Т-10, Т-11, Т-13, Т-23) вырабатываются из кручёных комплексных нитей, то ткани серии «ТСР» производятся из стеклянного ровинга — некручёных комплексных нитей, состоящих из параллельно уложенных элементарных волокон, объединённых замасливателем.
Использование ровинга вместо кручёной нити даёт следующие преимущества:
- Более высокая реализация прочности волокна в композите (отсутствие повреждений волокон при кручении);
- Лучшая пропитываемость связующим благодаря отсутствию крутки, препятствующей проникновению смолы внутрь нити;
- Более низкая стоимость производства за счёт исключения операции кручения;
- Меньшая толщина ткани при одинаковой поверхностной плотности.
Недостатком ровинговых тканей является меньшая стабильность геометрии при укладке (ровинг легче смещается, чем кручёная нить) и повышенная ворсистость, требующая аккуратного обращения при раскрое и укладке.
2. Технические характеристики
| Параметр | Значение | Нормативный документ |
|---|---|---|
| Марка стекла | Е (алюмоборосиликатное) | ГОСТ 6943.0 |
| Тип нити | Стеклянный ровинг | ГОСТ 19170-2001 |
| Тип переплетения | Полотняное 1/1 | ГОСТ 19170-2001 |
| Поверхностная плотность, г/м² | 120±15 | ГОСТ 6943.1 |
| Толщина, мм | 0,12±0,02 | ГОСТ 6943.2 |
| Плотность нитей по основе, нитей/см | 6±1 | ГОСТ 6943.3 |
| Плотность нитей по утку, нитей/см | 5±1 | ГОСТ 6943.3 |
| Разрывная нагрузка по основе, Н/50 мм | не менее 900 | ГОСТ 6943.4 |
| Разрывная нагрузка по утку, Н/50 мм | не менее 700 | ГОСТ 6943.4 |
| Удлинение при разрыве по основе, % | 1,8–3,0 | ГОСТ 6943.4 |
| Удлинение при разрыве по утку, % | 1,8–3,0 | ГОСТ 6943.4 |
| Линейная усадка при 600°C, % | не более 2,0 | ГОСТ 6943.5 |
| Массовая доля замасливателя, % | 0,5–1,5 | ГОСТ 6943.6 |
| Влажность, % | не более 1,0 | ГОСТ 6943.7 |
| Ширина рулона, мм | 900–1270 | ГОСТ 6943.8 |
| Длина намотки в рулоне, м | не менее 150 | ГОСТ 6943.9 |
Малая поверхностная плотность (120 г/м²) и толщина (0,12 мм) делают ТСР-120 идеальным материалом для создания тонких армирующих слоёв, поверхностных отделочных слоёв (так называемый «surface veil» или «surfacing tissue»), а также для применений, где требуется минимальная масса при сохранении армирующего эффекта.
3. Механические свойства стеклопластика на основе ТСР-120
| Свойство | Вдоль основы | Вдоль утка | Метод испытаний |
|---|---|---|---|
| Предел прочности при растяжении, МПа | 280–320 | 220–260 | ГОСТ 32656 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 18–21 | 15–18 | ГОСТ 32656 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 350–400 | 300–340 | ГОСТ 32656 |
| Прочность при межслоевом сдвиге, МПа | 30–40 | ГОСТ 32656 | |
| Плотность ламината, г/см³ | 1,65–1,75 | ГОСТ 15139 | |
| Водопоглощение за 24 ч, % | 0,15–0,30 | ГОСТ 4650 | |
4. Расчётные формулы
4.1. Расчёт толщины ламината
где:
t — толщина ламината, мм;
n — количество слоёв;
ρs — поверхностная плотность ткани, г/м² (120 для ТСР-120);
ρf — плотность стекловолокна, г/см³ (2,54);
Vf — объёмная доля волокна.
Пример. Для 4 слоёв ТСР-120 при Vf = 0,45: t = 4 × 120 / (2,54 × 0,45 × 1000) = 480 / 1143 = 0,42 мм.
4.2. Расчёт расхода связующего для тонкослойного покрытия
где:
Q — расход связующего, кг;
S — площадь поверхности, м²;
ρr — плотность связующего, г/см³.
4.3. Расчёт прочности при растяжении тонкостенной оболочки
где:
σ — кольцевое напряжение, МПа;
p — внутреннее давление, МПа;
D — диаметр оболочки, мм;
t — толщина стенки, мм;
Rр — расчётное сопротивление растяжению, МПа.
5. Области применения
5.1. Строительство и ремонт
В строительстве ТСР-120 применяется в соответствии с СП 70.13330.2012 и СНиП 3.04.01-87 для следующих целей:
- Усиление строительных конструкций. Внешнее армирование железобетонных балок, колонн и плит перекрытия угле- и стеклотканями (система внешнего армирования). ТСР-120 используется как подложка под основную углеродную ленту для выравнивания поверхности и защиты углеволокна от контакта с щелочной средой бетона.
- Гидроизоляция. Армирование битумных и полимерных гидроизоляционных покрытий кровель, фундаментов, бассейнов и резервуаров. ТСР-120 в 1–2 слоя обеспечивает трещиностойкость гидроизоляционного ковра.
- Антикоррозионная защита. Армирование химически стойких покрытий (эпоксидных, полиэфирных, винилэфирных) металлических и бетонных поверхностей, эксплуатирующихся в агрессивных средах.
5.2. Электротехническая промышленность
ТСР-120 широко применяется в производстве фольгированных диэлектриков для печатных плат. Ткань пропитывается эпоксидной или фенольной смолой и используется как основа для стеклотекстолита марок СФ-1, СФ-2, FR-4. Малая толщина (0,12 мм) позволяет получать препреги с высокой точностью по толщине, что критично для многослойных печатных плат (МПП) с числом слоёв до 24 и более.
Диэлектрическая проницаемость стеклопластика на основе ТСР-120 составляет ε = 4,2–4,8 на частоте 1 МГц, тангенс угла диэлектрических потерь tgδ = 0,015–0,025. Эти характеристики соответствуют требованиям к материалам для высокочастотных применений.
5.3. Производство композитных изделий
В производстве композитных изделий ТСР-120 используется как:
- Поверхностный отделочный слой (surface veil) для улучшения качества поверхности, повышения химической стойкости и предотвращения проступания текстуры основных армирующих слоёв;
- Межслоевой барьерный слой в многослойных конструкциях для повышения трещиностойкости;
- Армирующий слой в тонкостенных оболочках и обтекателях, где критична минимальная масса.
6. Сравнение с аналогами
| Параметр | ТСР-120 | Т-10 | ТСР-140 | Стеклохолст ВП-100 |
|---|---|---|---|---|
| Поверхностная плотность, г/м² | 120 | 200 | 140 | 100 |
| Толщина, мм | 0,12 | 0,18 | 0,14 | 0,30 |
| Тип нити | Ровинг | Кручёная | Ровинг | Холст (нетканый) |
| Переплетение | Полотняное | Полотняное | Полотняное | Нетканый |
| Разрывная нагрузка (основа), Н/50 мм | 900 | 1600 | 1100 | 200 |
| Пропитываемость | Отличная | Хорошая | Отличная | Отличная |
| Стабильность геометрии | Средняя | Высокая | Средняя | Низкая |
| Стоимость (относительная) | 0,70 | 0,85 | 0,80 | 0,60 |
7. Технологические рекомендации
При работе с ТСР-120 необходимо учитывать особенности ровинговой структуры:
- Раскрой производить острым инструментом (роликовый нож, дисковые ножницы) для минимизации вытягивания волокон из кромки;
- При ручной укладке избегать смещения нитей — фиксировать ткань по краям до начала пропитки;
- Пропитку производить методом «мокрый-на-мокрый» (wet-on-wet) для обеспечения хорошей межслоевой адгезии;
- Расход связующего на 1 слой ТСР-120: 120–180 г/м² при контактном формовании, 80–120 г/м² при вакуумной инфузии;
- Для получения качественной поверхности рекомендуется использовать гелькоут или верхний отделочный слой из стекловуали.
Заключение
Стеклоткань ТСР-120 является эффективным тонким армирующим материалом, сочетающим малую поверхностную плотность (120 г/м²), хорошую пропитываемость (благодаря ровинговой структуре) и достаточную прочность (900 Н/50 мм по основе). Основные области применения — усиление строительных конструкций по СП 70.13330, гидроизоляция и антикоррозионная защита по СНиП 3.04.01-87, производство печатных плат и тонкостенных композитных изделий. При выборе ТСР-120 следует учитывать её ограничения по стабильности геометрии при укладке и отдавать предпочтение данному материалу в случаях, когда критичны малая толщина, хорошая пропитываемость и низкая стоимость.
Нормативные документы
- ГОСТ 19170-2001 «Стеклоткани конструкционного назначения. Технические условия»
- ГОСТ 6943.0-93 — ГОСТ 6943.9-94 «Стекловолокно. Методы испытаний»
- ГОСТ 32656-2014 «Композиты полимерные. Методы испытаний»
- ГОСТ 15139-69 «Пластмассы. Методы определения плотности»
- ГОСТ 4650-2014 «Пластмассы. Методы определения водопоглощения»
- СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции»
- СНиП 3.04.01-87 «Изоляционные и отделочные покрытия»
- СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами»
- СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии»
- ГОСТ Р 56211-2014 «Системы внешнего армирования из композитных материалов»
