Kolfiber 101: Förstå vävar och tyger

Kolfiber vävs vanligtvis in i tyg efter att ha tillverkats och dimensionerats. Tillverkningsprocessen börjar med att skapa buntar av kolfibrer som kallas tows. Dessa blåsor klassificeras sedan baserat på antalet fibrer eller filament de innehåller, ofta kallade 3k, 6k, 12k och 48k. "k" står för "tusen", vilket betyder att en 3k-tow innehåller 3,000 kolfilament. Varje sträng av kolfiber är bara cirka 5-10 mikron tjock, men den stora mängden stark kolfiber i ett så kompakt utrymme ger materialet otrolig styrka.

 

kolfiberväv
Spolar av kolfiber vävs till tyg på en vävstol. De vanligaste vävarna är slätväv, kypertväv och heddleväv.

slätväv
Slätvävt eller 1x1 vävt kolfibertyg är symmetriskt och påminner om ett schackbräde. Blånor är vävda i ett över/undermönster, vilket ger mycket stabila, tätt sammanvävda fibrer. Tygstabilitet avser förmågan hos ett material att behålla sin fiberorientering och vävvinkel. På grund av sin höga tygstabilitet är vanligt kolfibertyg mindre lämpligt för komplexa konturer då det inte är särskilt flexibelt. Det är dock lättare att hantera och orsakar inte tygdeformation. Därför är den idealisk för plana plåtar, rör och 2D-kurvor.

Crimp är krökningen av de enskilda fibrerna i väven, och vanliga kolfibertyger har en grov krusning på grund av den täta sammanvävningen av filamentsträngarna. Med tiden skapar denna hårda curling stresspunkter som leder till svaga områden.

Twillväv

Twillväv, som består av ett 2x2- eller 4x4-mönster, är den vanligaste typen av kolfibertyg. I en 2x2 fläta förs varje sträng över två strängar och sedan under båda strängarna. Det är därför naturligt att en 4x4-fläta består av att varje släp passerar genom fyra släp och sedan ytterligare fyra släp. Denna över/underväv skapar ett distinkt diagonalt mönster. Avståndet mellan de sammanflätade trådarna i en kypertväv är längre än i en slätväv. Som ett resultat uppstår mindre curling, vilket minskar risken för att utveckla stresspunkter.

Twillväv är flexibel och kan bilda komplexa konturer samtidigt som den bibehåller god stabilitet. Det måste hanteras mer försiktigt än vanlig väv för att undvika ökad vävnadsdeformation. 4x4-väven är lättare att forma än 2x2-väven, men tyget är också mindre stabilt.

Hästsele i satinväv

Satinväv har använts i tusentals år för att ge sidentyger en vacker drapering samtidigt som tyget blir smidigt och sömlöst. När de används i kolfiberkompositer kan satinvävar lätt bilda komplexa konturer. Uppenbarligen betyder detta att stabiliteten hos satinväv också är lägre än andra vävar.

De vanligaste satinvävarna är fyrhackad satin (4HS), femhackad satin (5HS) och åttahackad satin (8HS). Detta nummer representerar det totala antalet bogser som passerat och sedan passerat. Till exempel har 4HS-vävnad tre filamentsträngar som passerar genom den och sedan en filamentsträng som passerar genom den. Med 5HS korsas fyra släp och sedan en under, medan med 8HS korsas sju släp och sedan en under. Ju högre satinvävsnummer, desto bättre formbarhet, men desto sämre stabilitet.

Andra vävar
Det finns många andra vävmetoder som används för att skapa kolfibertyger. Dessa inkluderar fiskfläta, släpspridning, fläta, enkelriktad fläta och anpassad fläta. Varje väv innehåller unika egenskaper som gör den idealisk för användning i vissa mönster, men inte ett bra val för andra. Det finns många faktorer som måste beaktas när man bestämmer vilken kolfiberfläta som ska användas för att utföra en specifik funktion. Dessa faktorer inkluderar styrka, formbarhet, stabilitet och krullning. Kolfibertillverkare är experter på att veta vilket tyg som ska användas för vilken design.