Süsinikkiud 101: kudumite ja kangaste mõistmine

Pärast süsinikkiu tootmist ja vormimist kootakse see sageli kangaks. Kanga valmistamise alustamiseks loovad tootjad süsinikkiudude kimbud, mida nimetatakse takudeks. Takud liigitatakse nende kiu või hõõgniidi sisalduse alusel ja neid nimetatakse tavaliselt 3k, 6k, 12k ja 15k. K tähistab "tuhat", mis näitab, et 3k takud koosneb 3,000 süsinikkiust. Kuna ühe süsinikkiu ahela paksus on vaid umbes 5-10 mikronit, on 3k köisik ainult umbes 0,125 tolli paks. 6k taks on ligikaudu kaks korda paksem kui 3k, neli korda paksem kui 12k kösik jne. Suur kogus tugevat süsinikkiudu sellises kompaktses ruumis annab materjalile uskumatu tugevuse.

süsinikkiust palmik
Süsinikkiust poolid kootakse kangastelgedel kangasse. Levinumad kudumid on harilik kudumine, toimsel kudumine ja hedgele kudumine.

Tavalise või 1x1 koelise süsinikkiust kangas on sümmeetriline ja meenutab malelauda. Takud on kootud üle/alla mustriga, mis tagab väga stabiilsed, tihedalt põimunud kiud. Kanga stabiilsus viitab materjali võimele säilitada kiu orientatsiooni ja koenurka. Tänu oma suurele kanga stabiilsusele on tavaline süsinikkiust kangas vähem sobiv keeruliste kontuuride jaoks, kuna see pole eriti painduv. Seda on aga lihtsam käsitseda ja see ei põhjusta kanga deformatsiooni. Seetõttu sobib see ideaalselt lamedate lehtede, torude ja 2D-kõverate jaoks.

Kurrutus on kudumis üksikute kiudude kõverus ja tavalisel süsinikkiust kangal on kiudude tiheda põimumise tõttu krobeline kriips. Aja jooksul tekitab see karm koolutamine stressipunkte, mis viivad nõrkade piirkondadeni.

2x2 või 4x4 mustrist koosnev toimse kudumine on kõige levinum süsinikkiust kanga tüüp. 2x2 punutises lastakse kumbki salk üle kahe niidi ja seejärel mõlema kiu alt. Seega on loogiline, et 4x4 punutis koosneb igast takust, mis läbib nelja taku ja seejärel veel nelja taku. See üle/alune kudumine loob selge diagonaalmustri. Põimuvate kiudude vaheline kaugus toimse koe puhul on pikem kui hariliku koe puhul. Selle tulemusena tekib vähem lokkimist, mis vähendab stressipunktide tekkimise võimalust.

Twill kudumine on paindlik ja võib moodustada keerulisi kontuure, säilitades samas hea stabiilsuse. Koe suurenenud deformatsiooni vältimiseks tuleb seda käsitseda hoolikamalt kui tavalist kudumist. 4x4 kudumist on lihtsam moodustada kui 2x2 kudumist, kuid kangas on ka vähem stabiilne.

Satiinist kangast on kasutatud tuhandeid aastaid, et anda siidkangastele ilus drape, muutes samal ajal kanga siledaks ja õmblusteta. Kui seda kasutatakse süsinikkiust komposiitmaterjalides, võivad satiinkudumid kergesti moodustada keerukaid kontuure. Ilmselgelt tähendab see, et ka satiinkoe ​​stabiilsus on madalam kui teistel kudumitel.

Levinumad satiinkoematerjalid on neljakandiline satiin (4HS), viiekandiline satiin (5HS) ja kaheksakandiline satiin (8HS). See arv näitab läbitud ja seejärel läbitud puksiiride koguarvu. Näiteks 4HS koel on kolm filamentkiudu läbimas ja seejärel üks filamentkiud. 5HS-iga ristatakse neli taksi ja seejärel üks alla, 8HS-iga aga seitse taksi ja siis üks alla. Mida suurem on satiinkoe ​​number, seda parem on vormitavus, kuid halvem on stabiilsus.

Süsinikkiust kangaste loomiseks kasutatakse palju muid kudumismeetodeid. Nende hulka kuuluvad kalapunutis, takud, punutised, ühesuunalised palmikud ja kohandatud palmikud. Igal kudumil on ainulaadsed omadused, mis muudavad selle mõne kujunduse jaoks ideaalseks, kuid mitte hea valiku teiste jaoks. Kui otsustate, millist süsinikkiust punutist konkreetse funktsiooni täitmiseks kasutada, tuleb arvestada paljude teguritega. Nende tegurite hulka kuuluvad tugevus, vormitavus, stabiilsus ja lokk. Süsinikkiu tootjad on eksperdid, kes teavad, millist kangast millise disaini jaoks kasutada.