Síla a tloušťka tkaniny z uhlíkových vláken

Uhlíkové vlákno je páteří lehkých kompozitů. Pochopení toho, co tkanina z uhlíkových vláken vyžaduje, znát výrobní proces a terminologii složeného průmyslu. Níže naleznete informace o látce z uhlíkových vláken a o tom, co znamenají různé kódy a styly produktů.

Je třeba pochopit, že všechna uhlíková vlákna nejsou stejná. Když se uhlík vyrábí na vlákna, zavádějí se speciální přísady a prvky ke zvýšení pevnostních vlastností. Primární pevnostní vlastnost, na které se uhlíkové vlákno posuzuje, je modul.

Uhlík se vyrábí do malých vláken buď procesem PAN nebo Pitch. Uhlík je vyráběn ve svazcích tisíců malých vláken a navíjen na roli nebo cívku. Existují tři hlavní kategorie surového uhlíkového vlákna:

• Vysoký modul Uhlíkové vlákno (Letecký stupeň)
• Uhlíkové vlákno s přechodným modulem
• Standardní modulové uhlíkové vlákno (obchodní známka)

I když bychom mohli přijít do kontaktu s leteckými uhlíkovými vlákny v letadle, jako je nový model 787 Dreamliner, nebo ho vidět v autě Formule 1 v televizi; většina z nás pravděpodobně přijde do styku s uhlíkovými vlákny komerční kvality častěji.

Běžný použití komerčních uhlíkových vláken patří:

• Sportovní potřeby
• Kapoty do auta a náhradní díly
• Příslušenství, například pouzdra pro iPhone

Každý výrobce surových uhlíkových vláken má vlastní nomenklaturu třídy. Například Toray Carbon Fiber nazývá svou komerční třídou „T300“, zatímco obchodní známka společnosti Hexcel se nazývá „AS4“.

Jak již bylo zmíněno, surové uhlíkové vlákno se vyrábí v malých vláknech (asi 7 mikronů), tato vlákna jsou svázána do pramenů, které jsou navíjeny na cívky. Cívky z vláken se později používají přímo v procesech, jako je vtahování nebo navíjení vlákna, nebo mohou být tkané do tkanin.

Tyto prameny z uhlíkových vláken se skládají z tisíců vláken a jsou téměř vždy standardním množstvím. Tyto jsou:

• 1 000 c (1 k uhlíkové vlákno)
• 3 000 vláken (3k uhlíkových vláken)
• 6 000 vláken (6 000 uhlíkových vláken)
• 12 000 vláken (12 000 uhlíkových vláken)

To je důvod, proč pokud uslyšíte profesionálního odborníka mluvícího o uhlíkových vláknech, mohli by říci: „Používám tkaninu 3k T300 s jednoduchou vazbou.“ No, teď už ano vědí, že používají uhlíkové vlákno, které je tkané vláknem Toray standardního modulu CF, a používá vlákno, které má 3 000 vláken na pramen.

Mělo by být samozřejmé, že tloušťka 12k uhlíkového vlákna bude dvakrát větší než 6k, čtyřikrát 3k atd. Kvůli efektivitě výroby je tlustší pramen s více vlákny, jako je pramen 12 k, obvykle levnější na libru než 3 k se stejným modulem.

Cívky uhlíkové vlákno jsou přiváděny do tkalcovského stavu, kde jsou vlákna tkána do tkanin. Dva nejběžnější typy vazeb jsou „prostá vazba“ a „kepr“. Obyčejná vazba je vyvážený vzor šachovnicové desky, kde každý pramen prochází potom pod každým pramenem v opačném směru. Zatímco keprová vazba vypadá jako proutěný koš. Zde každý řetězec přesahuje jeden protilehlý řetězec, pak pod dva.

Keprová i krovitá vazba mají v každém směru stejné množství uhlíkových vláken a jejich síly budou velmi podobné. Rozdíl je především estetický vzhled.

Každá společnost, která splétá tkaniny z uhlíkových vláken, bude mít vlastní terminologii. Například 3k obyčejná vazba od Hexcelu se nazývá „HexForce 282“ a obecně se nazývá „282“ (dva osmdesát dva). Tato textilie má 12 pramenů 3 k uhlíkových vláken na palec v každém směru.