Tkaci od karbonskih vlakana: šta su i zašto ih koristiti

Ako ste se ikada zapitali zašto jedan komad karbonskih vlakana može izgledati drugačije od drugog komada karbonskih vlakana, niste sami. Ugljična vlakna dolaze u mnogo različitih tkanja i svako od njih služi različitoj svrsi, a nisu samo kozmetička.

Ploča od karbonskih vlakana Plain tkanje Karo tkanje Twill tkanje

Ugljična vlakna se prave od prekursora kao što su poliakrilonitril (PAN) i rajon. Prekursorska vlakna se hemijski tretiraju, zagrijavaju i rastežu, a zatim karboniziraju kako bi se stvorila vlakna visoke čvrstoće. Ova vlakna, ili filamenti, se zatim spajaju u snopove koji se identifikuju po broju ugljeničnih filamenata koje sadrže. Uobičajene ocjene za vuču su 3k, 6k, 12k i 15k. "k" se odnosi na hiljadu, tako da je vuča od 3k napravljena od 3,000 karbonskih filamenata. Standardna vuča od 3k je tipično široka .125", tako da je to puno vlakana upakovano u mali prostor. 6k vuča ima 6,000 karbonskih filamenata, 12k ima 12,000 filamenata, i tako dalje Ovaj veliki broj vlakana visoke čvrstoće spojenih zajedno je ono što karbonska vlakna čini tako jakim materijalom.

Tkana karbonska vlakna

Ugljična vlakna obično dolaze u obliku tkane tkanine, što olakšava rad i može dati dodatnu strukturnu čvrstoću ovisno o primjeni. Zbog toga postoji mnogo različitih tkanja koja se koriste za tkaninu od karbonskih vlakana. Najčešći su Plain, Twill i Harness Satin, a za svaku ćemo detaljnije.

Plain Weave

Plahta od karbonskih vlakana u običnom tkanju izgleda simetrično s izgledom male šahovnice. U ovom tkanju kudelje su pletene po uzorku iznad/ispod. Kratak razmak između prepleta daje običnom tkanju visok nivo stabilnosti. Stabilnost tkanine je sposobnost tkanine da zadrži svoj ugao tkanja i orijentaciju vlakana. Zbog ovog visokog nivoa stabilnosti, obična nije pogodna za slojeve sa složenim konturama, neće biti tako savitljiva kao neka druga tkanja. Općenito, tkanine od običnog tkanja su pogodne za ravne listove, cijevi i 2D krivine.

Dijagram karbonskih vlakana u običnom tkanju

Jedan od nedostataka ovog uzorka tkanja je grubo savijanje (ugao koji vlakno stvara kada je tkano, vidi dole) u vrpci zbog kratke udaljenosti između prepleta. Oštar nabor može stvoriti koncentraciju naprezanja koja može oslabiti dio tijekom vremena.

Obični tkani dijagram savijanja ploče od karbonskih vlakana

Twill Weave

Keper služi kao most između običnog tkanja i satenskih tkanja o kojima ćemo dalje govoriti. Keper ima dobru savitljivost i može se formirati u složene konture, i bolji je u održavanju stabilnosti tkanine od satenskog tkanja, ali nije tako dobar kao obično tkanje. Ako pratite vuču u tkanju od kepera, on prolazi preko određenog broja vučica, a zatim ispod istog broja vučica. Uzorak iznad/ispod stvara izgled dijagonalnog vrha strelice, poznat kao "linija kepera". Veća udaljenost između prepletenih traka znači manje nabora u usporedbi s običnim tkanjem i manje potencijalne koncentracije naprezanja.

2×2 Keper je vjerovatno najprepoznatljivije tkanje od karbonskih vlakana u industriji. Koristi se u mnogim kozmetičkim i dekorativnim aplikacijama, ali ima i veliku funkcionalnost, ima umjerenu formabilnost i umjerenu stabilnost. Kao što naziv 2×2 implicira, svaka vuča će proći preko 2 vuče, a zatim ispod dva vuča. Slično, 4×4 keper će proći preko 4 vuča, a zatim ispod 4 vuče. Ima nešto veću formabilnost od kepera 2×2, jer tkanje nije tako čvrsto, ali će imati i manju stabilnost.

Upregajte satenske tkanje

Satensko tkanje je dizajnirano prije više hiljada godina za izradu svilenih tkanina s odličnim kvalitetom drapanja, a istovremeno izgleda glatko i bešavno. Za kompozite, ova mogućnost nanošenja znači da se lako mogu formirati i omotati oko složenih kontura. Budući da je tkanina tako oblikovna, ona, očekivano, ima nisku stabilnost. Uobičajeni satenski tkanja su 4 satena (4HS), 5 satenskih (5HS) i 8 satenskih (8HS). Kako povećavate broj satenskog tkanja, sposobnost oblikovanja će se povećati, a stabilnost tkanine će se smanjiti.

Spread Tow vs. Standard Tow

Rašireni materijal za vuču može biti dobar kompromis između korištenja jednosmjernog materijala i standardnog tkanog materijala. Kako se vlaknasta vuča plete gore-dolje kako bi se stvorila tkanina, čvrstoća je smanjena zbog nabora u kuku. Kako povećavate broj filamenata u standardnoj vuči, sa 3k na 6k na primjer, vuča postaje veća (deblji) i ugao savijanja postaje oštriji. Jedan od načina da se to izbjegne je da se filamenti rašire u širu vuču, to se zove rasprostranjena vuča i postoji nekoliko ben

koristi stečene ovim činjenjem.

širiti vuču tkati crimp dijagram karbonskih vlakana lim

Rasprostranjena vuča nudi manji ugao savijanja od standardnog vučnog tkanja i može smanjiti defekte križanja povećanjem glatkoće. Manji ugao savijanja će rezultirati većom čvrstoćom. Rasprostranjeni materijal za vuču je također lakši za rad od jednosmjernog materijala i još uvijek ima prilično dobru prevenciju povlačenja vlakana.