Hiilikuitu 101: Kudotusten ja kankaiden ymmärtäminen

Kun hiilikuitu on valmistettu ja muotoiltu, se kudotaan usein kankaaksi. Kankaan valmistuksen aloittamiseksi valmistajat luovat hiilikuitunippuja, joita kutsutaan touviksi. Rouvit luokitellaan niiden kuitu- tai filamenttipitoisuuden perusteella, ja niistä käytetään yleisesti nimitystä 3k, 6k, 12k ja 15k. K tarkoittaa "tuhatta", mikä osoittaa, että 3k-rouvi koostuu 3,000 hiilifilamentista. Koska yksi hiilikuitunauha on vain noin 5-10 mikronia paksu, 3k:n touvi on vain noin 0,125 tuumaa paksu. 6k köysi on noin kaksi kertaa paksumpi kuin 3k-rouva, neljä kertaa paksumpi kuin 12k-rouva ja niin edelleen. Suuri määrä vahvaa hiilikuitua niin kompaktissa tilassa antaa materiaalille uskomattoman lujuuden.

hiilikuitupunos
Hiilikuitupuolat kudotaan kankaaksi kangaspuilla. Yleisimmät kudokset ovat pelkkä kudos, toimikkasidos ja heddle-kudos.

Pelkkä tai 1x1-kudottu hiilikuitukangas on symmetrinen ja muistuttaa shakkilautaa. Rouvit on kudottu over/under-kuviolla, mikä tarjoaa erittäin vakaat, tiiviisti yhteenkudotut kuidut. Kankaan stabiilisuus viittaa materiaalin kykyyn säilyttää kuitujen suuntaus ja kudoskulma. Suuren kankaan stabiiliuutensa ansiosta tavallinen hiilikuitukangas ei sovellu monimutkaisiin muotoihin, koska se ei ole erityisen joustava. Sitä on kuitenkin helpompi käsitellä, eikä se aiheuta kankaan muodonmuutoksia. Siksi se on ihanteellinen litteille levyille, putkille ja 2D-kaareille.

Poimutus on kudoksen yksittäisten kuitujen kaarevuutta, ja tavallisissa hiilikuitukankaissa on karkea poimutus filamenttisäikeiden tiukan yhteenkutomisen vuoksi. Ajan myötä tämä ankara kihartaminen luo stressipisteitä, jotka johtavat heikoille alueille.

Twill-kudos, joka koostuu 2x2- tai 4x4-kuviosta, on yleisin hiilikuitukangastyyppi. 2x2-punoksessa kukin säie vedetään kahden säikeen yli ja sitten molempien säikeiden alle. On siis järkevää, että 4x4-punos koostuu siitä, että jokainen touvi kulkee neljän touvin läpi ja sitten neljän muun touvin läpi. Tämä yli-/alakudos luo selkeän vinokuvion. Twill-kudoksen lomitussäikeiden välinen etäisyys on pidempi kuin tavallisessa kudoksessa. Seurauksena on vähemmän käpristymistä, mikä vähentää stressipisteiden kehittymisen mahdollisuutta.

Twill-kudos on joustava ja voi muodostaa monimutkaisia ​​ääriviivoja säilyttäen silti hyvän vakauden. Sitä on käsiteltävä varovaisemmin kuin tavallista kudosta, jotta kudosten muodonmuutos ei lisääntyisi. 4x4-kudos on helpompi muodostaa kuin 2x2-kudos, mutta kangas on myös vähemmän vakaa.

Satiinikudosta on käytetty tuhansia vuosia antamaan silkkikankaille kaunis verho ja samalla tehty kangas sileäksi ja saumattomaksi. Hiilikuitukomposiiteissa käytettäessä satiinikudokset voivat helposti muodostaa monimutkaisia ​​ääriviivoja. Ilmeisesti tämä tarkoittaa, että myös satiinikudoksen stabiilisuus on pienempi kuin muiden kudosten.

Yleisimmät satiinikudokset ovat neljän siiven satiini (4HS), viiden aidan satiini (5HS) ja kahdeksan aidon satiini (8HS). Tämä luku edustaa ohitettujen ja sitten ohitettujen hinausten kokonaismäärää. Esimerkiksi 4HS-kudoksessa on kolme filamenttisäiettä, jotka kulkevat sen läpi ja sitten yksi filamenttisäike sen läpi. 5HS:ssä ristiin ja sitten yksi alle, kun taas 8HS:ssä seitsemän touvaa ristiin ja sitten yksi alle. Mitä suurempi satiinin kudosluku, sitä parempi muovattavuus, mutta huonompi vakaus.

Hiilikuitukankaiden luomiseen käytetään monia muita kudontamenetelmiä. Näitä ovat kalapunos, hinauslevitys, punos, yksisuuntainen punos ja mukautettu punos. Jokaisessa kudoksessa on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä ihanteellisen käytettäväksi joissakin malleissa, mutta eivät ole hyvä valinta muille. On monia tekijöitä, jotka on otettava huomioon määritettäessä, mitä hiilikuitupunosta tulisi käyttää tietyn toiminnon suorittamiseen. Näitä tekijöitä ovat lujuus, muovattavuus, vakaus ja käpristyminen. Hiilikuituvalmistajat ovat asiantuntijoita tietämään, mitä kangasta mihinkin malliin tulisi käyttää.