Pletiva od karbonskih vlakana: što su i zašto ih koristiti
Ako ste se ikada zapitali zašto bi jedan komad karbonskih vlakana mogao izgledati drugačije od drugog komada karbonskih vlakana, niste jedini. Ugljična vlakna dolaze u mnogo različitih tkanja i svako služi različitoj svrsi, a nije samo kozmetička.
List od ugljičnih vlakana Ravno tkanje Karo tkanje Keper tkanje
Karbonska vlakna izrađuju se od prekursora kao što su poliakrilonitril (PAN) i rajon. Prekursorska vlakna su kemijski obrađena, zagrijavana i istegnuta, zatim karbonizirana, kako bi se dobila vlakna visoke čvrstoće. Ta se vlakna ili filamenti zatim spajaju zajedno u konopce koji se identificiraju prema broju ugljikovih filamenata koje sadrže. Uobičajene vrijednosti vuče su 3k, 6k, 12k i 15k. "K" se odnosi na tisuću, tako da je kudiljak od 3k napravljen od 3000 karbonskih niti. Standardni 3k konopac obično je širok .125", tako da je to puno vlakana upakirano u malom prostoru. 6k konopac ima 6,000 karbonskih niti, 12k ima 12,000 filamenata, i tako dalje. Ovaj veliki broj vlakana visoke čvrstoće povezanih zajedno je ono što čini karbonska vlakna tako jakim materijalom.
Pletena karbonska vlakna
Ugljična vlakna obično dolaze u obliku tkane tkanine, što olakšava rad s njima i može dati dodatnu strukturnu čvrstoću ovisno o primjeni. Zbog toga postoji mnogo različitih tkanja koje se koriste za tkanine od karbonskih vlakana. Najčešći su Plain, Twill i Harness Satin, a detaljnije ćemo govoriti o svakom.
Obično tkanje
Plahta od karbonskih vlakana običnog tkanja izgleda simetrično s izgledom male šahovnice. U ovom tkanju pramenovi su tkani u uzorku iznad/dolje. Kratak razmak između isprepletenosti daje platno tkanju visoku razinu stabilnosti. Stabilnost tkanine je sposobnost tkanine da zadrži svoj kut tkanja i orijentaciju vlakana. Zbog ove visoke razine stabilnosti, obična tkanina nije prikladna za složene konture, neće biti tako savitljiva kao neka druga tkanja. Općenito, tkanine ravnog tkanja prikladne su za ravne listove, cijevi i 2D krivulje.
Dijagram karbonskih vlakana ravnog tkanja
Jedan nedostatak ovog uzorka tkanja je grubo uvijanje (kut koji vlakno napravi kada je tkano, vidi dolje) u pramenovima zbog kratke udaljenosti između isprepletenosti. Oštro savijanje može stvoriti koncentraciju naprezanja koja može oslabiti dio tijekom vremena.
Ploča od karbonskih vlakana, dijagram savijanja
Keper tkanje
Keper služi kao most između običnog tkanja i satenskog tkanja o kojem ćemo dalje govoriti. Keper ima dobru savitljivost i može oblikovati složene konture, a bolji je u održavanju stabilnosti svoje tkanine od pojasnog satenskog tkanja, ali nije tako dobar kao obično tkanje. Ako slijedite pramen u keper tkanju, on prolazi preko određenog broja pramenova, a zatim ispod istog broja pramenova. Uzorak iznad/dolje stvara izgled dijagonalne strelice, poznat kao "linija kepera". Veći razmak između isprepletenih vlakana znači manje skupljanja u usporedbi s ravnim tkanjem i manje potencijalne koncentracije naprezanja.
2×2 Twill je vjerojatno najprepoznatljivije tkanje karbonskih vlakana u industriji. Koristi se u mnogim kozmetičkim i dekorativnim primjenama, ali također ima veliku funkcionalnost, ima umjerenu sposobnost oblikovanja i umjerenu stabilnost. Kao što ime 2×2 implicira, svaka će vuča proći preko 2 vučne trake, a zatim ispod dvije vučne trake. Slično, 4×4 Twill će proći preko 4 vučne jedinice, a zatim ispod 4 vučne jedinice. Ima nešto veću sposobnost oblikovanja od 2×2 kepera, budući da tkanje nije tako čvrsto, ali će također imati manju stabilnost.
Uprtači od satena
Satensko tkanje dizajnirano je prije više tisuća godina za izradu svilenih tkanina s izvrsnim svojstvima drapiranja, a istovremeno izgledaju glatko i besprijekorno. Za kompozite, ova sposobnost okretanja znači da se mogu lako oblikovati i omotati oko složenih kontura. Budući da je tkanina tako prilagodljiva, ona, očekivano, ima nisku stabilnost. Uobičajeni satenski tkani pojasevi su 4 pojasa satena (4HS), 5 pojasa satena (5HS) i 8 pojasa satena (8HS). Kako povećavate broj satenskih veza, sposobnost oblikovanja će se povećati, a stabilnost tkanine će se smanjiti.
Rasprostranjena vuča u odnosu na standardnu vuču
Rasprostranjeni materijal može biti dobar kompromis između upotrebe jednosmjernog materijala i standardnog tkanog materijala. Kako se vlaknasta strunja tka gore-dolje kako bi stvorila tkaninu, čvrstoća se smanjuje zbog nabora u struni. Kako povećavate broj filamenata u standardnom konopcu, s 3k na 6k na primjer, konopac postaje veći (deblji) i kut savijanja postaje oštriji. Jedan od načina da se to izbjegne je da se filamenti rašire u širi konopac, to se zove rašireni konopac i postoji nekoliko ben
koristi dobivene time.
spread tow weave dijagram savijanja carbon fiber sheet
Rašireno predivo nudi manji kut savijanja od standardnog pretkanog tkanja i može smanjiti nedostatke križanja povećanjem glatkoće. Niži kut savijanja rezultirat će većom čvrstoćom. S raširenim materijalom za vuču također je lakše raditi nego s jednosmjernim materijalom i još uvijek ima relativno dobru prevenciju izvlačenja vlakana.
