Вуглецеве волокно 101: розуміння переплетень і тканин

Вуглецеве волокно зазвичай вплітається в тканину після виготовлення та розміру. Виробничий процес починається зі створення пучків вуглецевих волокон, які називаються жгутами. Ці джгути потім оцінюються на основі кількості волокон або ниток, які вони містять, часто згадуються як 3k, 6k, 12k і 48k. Буква «k» означає «тисячу», що означає, що жгут 3k містить 3 000 вуглецевих ниток. Кожна нитка вуглецевого волокна має товщину лише 5-10 мікрон, але велика кількість міцного вуглецевого волокна в такому компактному просторі надає матеріалу неймовірної міцності.

 

переплетення вуглецевого волокна
Котушки з вуглецевого волокна вплітаються в тканину на ткацькому верстаті. Найпоширенішими переплетеннями є полотняне переплетення, саржеве переплетення та хедл.

полотняного переплетення
Тканина з вуглецевого волокна полотняного переплетення або переплетення 1х1 симетрична і нагадує шахову дошку. Жгути сплетені за принципом верх/низ, що забезпечує дуже стабільні, щільно переплетені волокна. Стабільність тканини означає здатність матеріалу зберігати орієнтацію волокон і кут переплетення. Завдяки високій стабільності тканини звичайна тканина з вуглецевого волокна менш підходить для складних контурів, оскільки вона не є особливо гнучкою. Однак вона легша в обробці і не викликає деформації тканини. Тому він ідеально підходить для плоских листів, труб і двовимірних кривих.

Звивистість — це викривлення окремих волокон у переплетенні, а звичайні тканини з вуглецевого волокна мають грубу звивистість через щільне переплетення ниток ниток. Згодом це жорстке завивання створює точки стресу, які призводять до слабких ділянок.

Саржеве переплетення

Саржеве переплетення, що складається з малюнка 2x2 або 4x4, є найпоширенішим типом тканини з вуглецевого волокна. У косі 2x2 кожне пасмо пропускають над двома пасмами, а потім під обома пасмами. Отже, зрозуміло, що коса 4x4 складається з того, що кожен джгут проходить через чотири джгути, а потім ще чотири джгути. Це верхнє/нижнє переплетення створює чіткий діагональний візерунок. Відстань між переплетеними нитками при саржевому переплетенні більше, ніж при полотняному переплетенні. У результаті менше скручується, зменшуючи ймовірність розвитку точок стресу.

Саржеве переплетення є гнучким і може утворювати складні контури, зберігаючи добру стабільність. Поводитися з нею потрібно обережніше, ніж з полотняним переплетенням, щоб уникнути підвищеної деформації тканин. Плетіння 4x4 легше формувати, ніж плетіння 2x2, але тканина також менш стабільна.

Кінська упряж атласного переплетення

Атласне переплетення використовувалося протягом тисячоліть, щоб надати шовковим тканинам красивої драпіровки, роблячи тканину гладкою та безшовною. При використанні в композитах з вуглецевого волокна сатинові переплетення можуть легко утворювати складні контури. Очевидно, це означає, що стабільність атласного переплетення також нижча, ніж інших переплетень.

Найпоширенішими атласними переплетеннями є атлас із чотирма стрижнями (4HS), атласом із п’ятьма волокнами (5HS) і атласом із 8 волокнами (8HS). Це число представляє загальну кількість пройдених і потім пройдених буксирів. Наприклад, тканина 4HS має три нитки ниток, що проходять крізь неї, а потім одну нитку ниток, що проходить через неї. У 5HS перетинаються чотири буксири, а потім одна внизу, тоді як у 8HS перетинаються сім буксирів, а потім одна внизу. Чим вище число сатинового переплетення, тим краща формуемість, але гірша стабільність.

Інші плетіння
Існує багато інших методів плетіння, які використовуються для створення тканин з вуглецевого волокна. До них відносяться риб’яча коса, джгутна коса, косичка, односпрямована коса та косичка на замовлення. Кожне плетіння має унікальні властивості, які роблять його ідеальним для використання в деяких дизайнах, але не є гарним вибором для інших. Є багато факторів, які необхідно враховувати, визначаючи, яку оплетку з вуглецевого волокна слід використовувати для виконання певної функції. Ці фактори включають міцність, здатність до формування, стійкість і скручування. Виробники вуглецевого волокна є експертами у визначенні того, яку тканину слід використовувати для того чи іншого дизайну.