סיבי זכוכית חד-כיווניים (GFRP UD)
מרוכב סיבי זכוכית חד-כיווני, חזק וזול
ערכים טיפוסיים למצב המסירה שבכותרת
ב-GFRP חד-כיווני סיבי זכוכית (בדרך כלל E-glass) מסודרים בכיוון אחד. החוזק גבוה (כ-1000 MPa במאגר), אבל הנוקשות נמוכה בהרבה מפחמן (כ-40 GPa מול כ-135), והוא כבד יותר. היתרונות: מחיר נמוך בהרבה, בידוד חשמלי, שקיפות לגלי רדיו, ומשיכות מעט גבוהה יותר.
הוא משמש למוטות ולפרופילים בשיטת Pultrusion, לקפיצים עליים, לחיזוק בטון (במקום ברזל), למוטות בידוד חשמלי ולאנטנות.
תכונות מכניות ופיזיקליות
| תכונה | ערך | הערה |
|---|---|---|
| חוזק מתיחה Rm | 1000 MPa | בכיוון הסיבים |
| התארכות A | 2.5% | |
| מודול אלסטיות E | 40 GPa | בכיוון הסיבים |
| צפיפות ρ | 1.90 g/cm³ | |
| חוזק לחיצה | 600 MPa | |
| חוזק גזירה בין-שכבתי (ILSS) | 50 MPa | |
| עיבודיות | Carbide בלבד | דירוג יחסי במאגר האתר |
מבנה: סיב ומטריצה
| מאפיין | ערך | משמעות |
|---|---|---|
| סיב | זכוכית E-glass | חוזק, בידוד |
| מטריצה | פוליאסטר, ויניל אסטר או אפוקסי | |
| סידור | חד-כיווני (0°) |
ערכים טיפוסיים לפי נתוני יצרנים.
מבנים וגרסאות
בחומר מרוכב "החומר" נבנה יחד עם החלק: בוחרים סיב, מטריצה, כיווני שכבות ואחוז סיבים. אותם סיבים בסידור אחר נותנים תכונות שונות מאוד.
| גרסה | תכונות | מתי בוחרים |
|---|---|---|
| Pultrusion | פרופילים ומוטות רציפים | מוטות, פרופילים, חיזוק בטון |
| ליפוף סיבים (Filament winding) | צינורות ומכלים | צנרת ומכלי לחץ |
| S-glass | חזק יותר מ-E-glass | תעופה וביטחון |
שימושים
- מוטות ופרופילים
- קפיצים עליים
- חיזוק בטון
- מוטות בידוד חשמלי
- אנטנות ורדומים
ייצור ועיבוד
כיווניות
התכונות בכיוון הסיבים גבוהות מאוד, ולרוחבם נמוכות בהרבה (בחומר חד-כיווני, פי עשרות). מתכננים את כיווני השכבות לפי כיווני העומס.
בידוד
מבודד חשמלית ושקוף לגלי רדיו, בשונה מסיבי פחמן.
עיבוד
עיבוד בכלי קרביד או יהלום. אבק זכוכית מגרה עור ונשימה: יניקה והגנה.
השוואה לחומרים דומים
טעויות נפוצות
להחליף פחמן בזכוכית בלי לבדוק קשיחות
המודול נמוך פי 3 בערך. החלק יתכופף יותר.
להעמיס בעומס קבוע גבוה לאורך זמן
סיבי זכוכית רגישים לשבר מתמשך תחת עומס (Stress rupture).
לעבד בלי הגנה
אבק זכוכית מגרה.
מקבילים, תקנים ואספקה
| תקנים | שיטות בדיקה: ASTM D3039 / D3410 / D2344 |
|---|---|
| צורות אספקה | פרפריג · Filament Wind |
| יצרנים | Owens Corning · AGY |
להמשך לימוד
הערכים טיפוסיים ומשמשים להשוואה בלבד. בחומרים מרוכבים התכונות תלויות מאוד בכיוון הסיבים, באחוז הסיבים, בשכבות ובתהליך הייצור. לתכנון יש להסתמך על נתוני הלמינט הספציפי ובדיקות. התקנים המוזכרים הם בעיקר שיטות בדיקה (ASTM D3039, D3410, D2344 ואחרים). מקורות: נתוני יצרנים ומאגר החומרים של METAL HUB.
עודכן: 31 באוקטובר 2026