Carbon Fiber 101: Understanding Weaves and Fabrics

Poté, co je uhlíkové vlákno vyrobeno a tvarováno, je často tkané do tkaniny. Aby výrobci začali vyrábět látky, vytvářejí svazky uhlíkových vláken nazývané koudele. Kabely se třídí na základě obsahu vláken nebo vláken a běžně se označují jako 3k, 6k, 12k a 15k. K znamená „tisíc“, což znamená, že koudel 3k se skládá ze 3,000 uhlíkových vláken. Vzhledem k tomu, že jeden pramen uhlíkového vlákna má tloušťku jen asi 5-10 mikronů, 3k koudel má tloušťku jen asi 0,125 palce. 6k koudel je přibližně dvakrát silnější než 3k koudel, čtyřikrát silnější než 12k koudel a tak dále. Velké množství pevných uhlíkových vláken v tak kompaktním prostoru dodává materiálu neuvěřitelnou pevnost.

oplet z uhlíkových vláken
Cívky z uhlíkových vláken jsou vetkány do tkaniny na tkalcovském stavu. Nejčastějšími vazbami jsou plátnová vazba, keprová vazba a vazba nitěnek.

Tkanina z uhlíkových vláken v plátnové vazbě nebo vazbě 1x1 je symetrická a připomíná šachovnici. Kabely jsou tkané ve vzoru over/under a poskytují vysoce stabilní, těsně propletená vlákna. Stabilita tkaniny se týká schopnosti materiálu zachovat si orientaci vlákna a úhel vazby. Díky vysoké stabilitě tkaniny je obyčejná tkanina z uhlíkových vláken méně vhodná pro složité obrysy, protože není příliš pružná. Snáze se s ním ale manipuluje a nezpůsobuje deformaci tkaniny. Proto je ideální pro ploché plechy, trubky a 2D křivky.

Zvlnění je zakřivení jednotlivých vláken ve vazbě a hladké tkaniny z uhlíkových vláken mají hrubé zvlnění díky těsnému propletení pramenů filamentů. Postupem času toto drsné zvlnění vytváří stresové body, které vedou ke slabým oblastem.

Keprová vazba, sestávající ze vzoru 2x2 nebo 4x4, je nejběžnějším typem tkaniny z uhlíkových vláken. V copu 2x2 se každý pramen převleče přes dva prameny a poté pod oba prameny. Je tedy logické, že oplet 4x4 se skládá z každého vleku procházejícího čtyřmi vleky a poté čtyřmi dalšími vleky. Tato nad/pod vazba vytváří výrazný diagonální vzor. Vzdálenost mezi propletenými prameny u keprové vazby je delší než u plátnové vazby. V důsledku toho dochází k menšímu zvlnění, což snižuje možnost vzniku napěťových bodů.

Keprová vazba je flexibilní a může tvořit složité obrysy při zachování dobré stability. Musí se s ní zacházet opatrněji než s plátnovou vazbou, aby nedošlo ke zvýšené deformaci tkáně. Vazba 4x4 se tvoří snadněji než vazba 2x2, ale tkanina je také méně stabilní.

Atlasová vazba se používá po tisíce let, aby poskytla hedvábným látkám krásný závěs, přičemž tkanina byla hladká a bezešvá. Při použití v kompozitech z uhlíkových vláken mohou saténové vazby snadno vytvářet složité obrysy. To samozřejmě znamená, že stabilita saténové vazby je také nižší než u jiných vazeb.

Nejběžnější saténové vazby jsou satén se čtyřmi nitěmi (4HS), satén s pěti nitěmi (5HS) a satén s osmi nitěmi (8HS). Toto číslo představuje celkový počet projetých a následně projetých vleků. Například tkáň 4HS má tři vlákna vlákna, která přes ni procházejí, a pak přes ni prochází jedno vlákno vlákna. U 5HS se zkříží čtyři vleky a pak jeden pod ním, zatímco u 8HS se zkříží sedm vleků a pak jeden pod ním. Čím vyšší číslo saténové vazby, tím lepší tvarovatelnost, ale horší stabilita.

Existuje mnoho dalších metod tkaní používaných k vytvoření tkanin z uhlíkových vláken. Patří mezi ně rybí cop, koudel, cop, jednosměrný cop a zakázkový cop. Každá vazba má jedinečné vlastnosti, díky kterým je ideální pro použití v některých vzorech, ale není dobrou volbou pro jiné. Existuje mnoho faktorů, které je třeba vzít v úvahu při určování, který oplet z uhlíkových vláken by měl být použit k provedení konkrétní funkce. Mezi tyto faktory patří pevnost, tvarovatelnost, stabilita a zvlnění. Výrobci uhlíkových vláken jsou odborníci na to, aby věděli, která tkanina by měla být použita pro který design.