Carbon Fiber 101: Skilningur á vefnaði og dúkum

Koltrefjar eru venjulega ofnar í efni eftir að hafa verið framleitt og stærð. Framleiðsluferlið byrjar með því að búa til búnt af koltrefjum sem kallast tows. Þessum togum er síðan metið miðað við fjölda trefja eða þráða sem þeir innihalda, oft nefndir 3k, 6k, 12k og 48k. „K“ stendur fyrir „þúsund“ sem þýðir að 3k dráttur inniheldur 3,000 kolefnisþræðir. Hver þráður af koltrefjum er aðeins um 5-10 míkron þykkur, en mikið magn af sterkum koltrefjum í svo þéttu rými gefur efninu ótrúlegan styrk.

 

koltrefja vefnaður
Spólur af koltrefjum eru ofnar í efni á vefstól. Algengustu vefnaður er slétt vefnaður, twill vefnaður og heddle vefnaður.

slétt vefnaður
Slétt vefnaður eða 1x1 vefnaður koltrefjaefni er samhverfur og minnir á köflótt. Togin eru ofin í yfir/undir mynstri sem gefur mjög stöðugar, þéttofnar trefjar. Efnisstöðugleiki vísar til getu efnis til að viðhalda trefjastefnu sinni og vefnaðarhorni. Vegna mikils efnisstöðugleika hentar venjulegt koltrefjaefni síður fyrir flóknar útlínur þar sem það er ekki sérstaklega sveigjanlegt. Hins vegar er það auðveldara í meðförum og veldur ekki aflögun á efni. Þess vegna er það tilvalið fyrir flatar blöð, rör og 2D bugða.

Crimp er sveigjanleiki einstakra trefja í vefnaðinum og látlaus koltrefjaefni hafa grófa krumpu vegna þéttrar fléttunar þráðaþráðanna. Með tímanum skapar þessi harka krulla streitupunkta sem leiða til veikra svæða.

Twill vefnaður

Twill vefnaður, sem samanstendur af 2x2 eða 4x4 mynstri, er algengasta tegundin af koltrefjaefni. Í 2x2 fléttu er hver þráður færður yfir tvo þræði og síðan undir báða þræðina. Það er því eðlilegt að 4x4 flétta samanstendur af því að hver dráttur fer í gegnum fjögur tóg og síðan fjóra drátt í viðbót. Þessi yfir/undir vefnaður skapar sérstakt ská mynstur. Fjarlægðin milli fléttuþráðanna í twillvef er lengri en í sléttum vefnaði. Fyrir vikið á sér stað minni krulla, sem dregur úr líkum á að fá streitupunkta.

Twill vefnaður er sveigjanlegur og getur myndað flóknar útlínur en heldur samt góðum stöðugleika. Það verður að meðhöndla það varlega en venjulegt vefnað til að forðast aukna aflögun vefja. 4x4 vefnaðurinn er auðveldari að mynda en 2x2 vefnaðurinn, en efnið er líka minna stöðugt.

Hestabelti satín vefnaður

Satínvefnaður hefur verið notaður í þúsundir ára til að gefa silkiefni fallega dúk og gera efnið slétt og óaðfinnanlega. Þegar það er notað í samsett efni úr koltrefjum getur satínvefnaður auðveldlega myndað flóknar útlínur. Augljóslega þýðir þetta að stöðugleiki satínvefsins er einnig minni en annar vefnaður.

Algengustu satín vefnaðurinn er fjögurra hedla satín (4HS), fimm hedd satín (5HS) og átta hedla satín (8HS). Þessi tala táknar heildarfjölda drátta sem hafa farið framhjá og síðan farið. Til dæmis, 4HS vefur hefur þrjá þráðaþræði sem fara í gegnum það og síðan einn þráður í gegnum það. Með 5HS er farið yfir fjögur tog og síðan eitt að neðan, en með 8HS er farið yfir sjö togar og síðan einn að neðan. Því hærra sem satínvefjatalan er, því betri er mótunin, en því verri er stöðugleikinn.

Annar vefnaður
Það eru margar aðrar vefnaðaraðferðir sem notaðar eru til að búa til koltrefjaefni. Má þar nefna fiskafléttu, togdreifingu, fléttu, einstefnufléttu og sérsniðna fléttu. Hver vefnaður inniheldur einstaka eiginleika sem gera hann tilvalinn til notkunar í sumum hönnunum, en ekki góður kostur fyrir aðra. Það eru margir þættir sem þarf að hafa í huga þegar ákvarðað er hvaða koltrefjaflétta ætti að nota til að framkvæma ákveðna virkni. Þessir þættir eru meðal annars styrkur, mótunarhæfni, stöðugleiki og krulla. Framleiðendur koltrefja eru sérfræðingar í að vita hvaða efni ætti að nota í hvaða hönnun.