Uhlíkové vlákno 101: Pochopenie tkanín a tkanín

Uhlíkové vlákno je zvyčajne tkané do tkaniny po výrobe a veľkosti. Výrobný proces začína vytvorením zväzkov uhlíkových vlákien nazývaných kúdele. Tieto kúdele sú potom hodnotené na základe počtu vlákien alebo filamentov, ktoré obsahujú, často označované ako 3k, 6k, 12k a 48k. „k“ znamená „tisíc“, čo znamená, že 3k kúdeľ obsahuje 3,000 uhlíkové vlákna. Každý prameň uhlíkového vlákna má hrúbku len asi 5-10 mikrónov, ale veľké množstvo silných uhlíkových vlákien v tak kompaktnom priestore dáva materiálu neuveriteľnú pevnosť.

 

väzba z uhlíkových vlákien
Cievky z uhlíkových vlákien sú tkané do tkaniny na tkáčskom stave. Najbežnejšími väzbami sú plátnová väzba, keprová väzba a niteľnicová väzba.

plátnová väzba
Tkanina z uhlíkových vlákien s plátnovou väzbou alebo väzbou 1x1 je symetrická a pripomína šachovnicu. Káble sú tkané nad/pod vzorom, čo poskytuje vysoko stabilné, tesne prepletené vlákna. Stabilita tkaniny sa týka schopnosti materiálu zachovať si orientáciu vlákna a uhol tkania. Vďaka svojej vysokej stabilite tkaniny je obyčajná tkanina z uhlíkových vlákien menej vhodná pre zložité obrysy, pretože nie je obzvlášť flexibilná. Manipulácia s ním je však jednoduchšia a nespôsobuje deformáciu látky. Preto je ideálny pre ploché plechy, rúrky a 2D krivky.

Zvlnenie je zakrivenie jednotlivých vlákien vo väzbe a obyčajné tkaniny z uhlíkových vlákien majú hrubé zvlnenie v dôsledku tesného prepletenia prameňov filamentov. V priebehu času toto drsné zvlnenie vytvára stresové body, ktoré vedú k slabým oblastiam.

Keprová väzba

Keprová väzba pozostávajúca zo vzoru 2x2 alebo 4x4 je najbežnejším typom tkaniny z uhlíkových vlákien. V cope 2x2 sa každý prameň prevlečie cez dva pramene a potom pod oba pramene. Je teda logické, že vrkoč 4x4 pozostáva z každého vleku prechádzajúceho cez štyri kúdele a potom štyri ďalšie kúdele. Táto nad/pod väzba vytvára výrazný diagonálny vzor. Vzdialenosť medzi prepletenými prameňmi pri keprovej väzbe je väčšia ako pri plátnovej väzbe. V dôsledku toho dochádza k menšiemu zvlneniu, čím sa znižuje možnosť vzniku stresových bodov.

Keprová väzba je flexibilná a dokáže vytvárať zložité obrysy pri zachovaní dobrej stability. Musí sa s ním zaobchádzať opatrnejšie ako s plátnovou väzbou, aby sa predišlo zvýšenej deformácii tkaniva. Väzba 4x4 sa formuje ľahšie ako väzba 2x2, ale látka je tiež menej stabilná.

Saténová väzba konského postroja

Atlasová väzba sa používa už tisíce rokov na to, aby hodvábnym látkam dodávala krásny záves, pričom tkanina bola hladká a bezšvová. Pri použití v kompozitoch z uhlíkových vlákien môžu saténové väzby ľahko vytvárať zložité obrysy. To samozrejme znamená, že stabilita saténovej väzby je tiež nižšia ako u iných väzieb.

Najbežnejšie atlasové väzby sú satén so štyrmi niťami (4HS), satén s piatimi niťami (5HS) a satén s ôsmimi niťami (8HS). Toto číslo predstavuje celkový počet prejdených a potom prejdených ťahačov. Napríklad tkanivo 4HS má tri vlákna vlákna, ktoré ním prechádzajú a potom cez neho prechádza jedno vlákno vlákna. Pri 5HS sa prekrížia štyri vleky a potom jeden pod ním, zatiaľ čo pri 8HS sa prekríži sedem vlekov a potom jeden pod ním. Čím vyššie číslo saténovej väzby, tým lepšia tvárnosť, ale horšia stabilita.

Iné väzby
Existuje mnoho ďalších metód tkania používaných na vytváranie tkanín z uhlíkových vlákien. Patria sem rybí vrkoč, kúdeľový cop, vrkoč, jednosmerný vrkoč a vlastný vrkoč. Každá väzba obsahuje jedinečné vlastnosti, vďaka ktorým je ideálna na použitie v niektorých dizajnoch, ale nie je dobrou voľbou pre iné. Existuje mnoho faktorov, ktoré je potrebné zvážiť pri určovaní, ktorý oplet z uhlíkových vlákien by sa mal použiť na vykonávanie špecifickej funkcie. Medzi tieto faktory patrí pevnosť, tvarovateľnosť, stabilita a zvlnenie. Výrobcovia uhlíkových vlákien sú odborníkmi na to, aby vedeli, ktorá tkanina by sa mala použiť pre ktorý dizajn.