Włókno węglowe jest podstawą lekkich kompozytów. Zrozumienie, czego wymaga tkanina z włókna węglowego, znajomość procesu produkcyjnego i terminologii przemysłu kompozytowego. Poniżej znajdziesz informacje na temat tkaniny z włókna węglowego oraz znaczenia różnych kodów i stylów produktów.
Wytrzymałość na włókno węglowe
Należy zrozumieć, że całe włókno węglowe nie jest równe. Kiedy węgiel jest wytwarzany we włókna, wprowadza się specjalne dodatki i pierwiastki w celu zwiększenia właściwości wytrzymałościowych. Podstawową właściwością wytrzymałości, na podstawie której ocenia się włókno węglowe, jest moduł.
Węgiel jest wytwarzany w maleńkie włókna w procesie PAN lub Pitch. Węgiel jest wytwarzany w wiązkach tysięcy drobnych włókien i nawinięty na rolkę lub szpulkę. Istnieją trzy główne kategorie surowego włókna węglowego:
- Wysoki moduł Włókno węglowe (Klasa lotnicza)
- Moduł pośredni z włókna węglowego
- Standardowy moduł włókna węglowego (klasa komercyjna)
Chociaż możemy wejść w kontakt z włóknem węglowym klasy lotniczej w samolocie, takim jak nowy 787 Dreamliner, lub zobaczyć go w samochodzie Formuły 1 w telewizji; większość z nas będzie prawdopodobnie częściej kontaktować się z komercyjnym włóknem węglowym.
Wspólny wykorzystuje komercyjnego włókna węglowego obejmują:
- Artykuły sportowe
- Maski samochodowe i części zamienne
- Akcesoria, takie jak etui na iPhone'a
Każdy producent surowych włókien węglowych ma własną nomenklaturę oceny. Na przykład Toray Carbon Fibre nazywa swój komercyjny gatunek „T300”, podczas gdy handlowy Hexcel nazywa się „AS4”.
Grubość włókna węglowego
Jak wspomniano wcześniej, surowe włókno węglowe jest wytwarzane z drobnych włókien (około 7 mikronów), włókna te są łączone w niedoprzędy, które są nawinięte na szpule. Szpule z włóknem są później wykorzystywane bezpośrednio w procesach takich jak pultruzja lub nawijanie filamentu, lub mogą być wplecione w tkaniny.
Te niedoprzędy z włókna węglowego składają się z tysięcy włókien i prawie zawsze są standardową ilością. To są:
- 1000 c (1 k włókna węglowego)
- 3000 filamentów (włókno węglowe 3k)
- 6000 włókien (6k włókna węglowego)
- 12 000 filamentów (włókno węglowe 12k)
Dlatego jeśli słyszysz profesjonalistę z branży mówiącego o włóknie węglowym, może powiedzieć: „Używam tkaniny o splocie płóciennym 3k T300”. Cóż, teraz będziesz wiedzą, że używają tkaniny z włókna węglowego, która jest tkana włóknem CF o standardowym module Toray, i korzysta z włókna, które ma 3000 włókien na pasmo.
Należy zatem powiedzieć, że grubość niedoprzędu z włókna węglowego 12k będzie dwa razy większa niż 6k, czterokrotnie jako 3k itp. Z powodu wydajności wytwarzania grubsze niedoprzęd z większą liczbą włókien, takich jak pasmo 12k, jest zwykle tańsze na funt niż 3k równego modułu.
Tkanina z włókna węglowego
Szpule z włókno węglowe są przenoszone do krosna tkackiego, gdzie włókna są następnie wplecione w tkaniny. Dwa najczęstsze rodzaje splotów to „zwykły splot” i „skośny”. Płaski splot to zbalansowany wzór szachownicy, w którym każda nić przechodzi następnie pod każdą nić w przeciwnym kierunku. Natomiast splot diagonalny wygląda jak wiklinowy kosz. Tutaj każda nić przechodzi nad jedną przeciwną, a następnie pod drugą.
Zarówno splot diagonalny, jak i zwykły mają taką samą ilość włókna węglowego idącą w każdym kierunku, a ich wytrzymałości będą bardzo podobne. Różnica polega przede wszystkim na wyglądzie estetycznym.
Każda firma, która tka tkaniny z włókna węglowego, będzie miała własną terminologię. Na przykład, splot płócienny 3k firmy Hexcel nazywa się „HexForce 282” i na ogół jest nazywany „282” (dwa osiemdziesiąt dwa) w skrócie. Ta tkanina ma 12 pasm włókna węglowego 3k na cal, w każdym kierunku.