탄소 섬유 직조물: 정의 및 사용 이유

탄소 섬유 한 조각이 다른 탄소 섬유 조각과 다르게 보이는 이유가 궁금하다면 혼자가 아닙니다. 탄소 섬유는 다양한 직조 방식으로 제공되며 각 직조 방식은 각기 다른 용도로 사용되며 단순한 미용 용도가 아닙니다.

탄소섬유시트 평직 체커직 능직

탄소 섬유는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 및 레이온과 같은 전구체로 만들어집니다. 전구체 섬유는 화학적으로 처리되고 가열되고 연신된 다음 탄화되어 고강도 섬유를 생성합니다. 그런 다음 이러한 섬유 또는 필라멘트는 포함된 탄소 필라멘트의 수로 식별되는 토우로 함께 묶입니다. 일반적인 견인 등급은 3k, 6k, 12k 및 15k입니다. "k"는 천을 의미하므로 3k 토우는 3,000 탄소 필라멘트로 만들어집니다. 표준 3k 토우는 일반적으로 폭이 0.125"이므로 작은 공간에 많은 섬유가 들어 있습니다. 6k 토우는 6000 탄소 필라멘트, 12k는 12000 필라멘트, 이렇게 많은 수의 고강도 섬유가 함께 묶여 있기 때문에 탄소 섬유는 매우 강한 소재입니다.

짠 탄소 섬유

탄소 섬유는 일반적으로 직물 형태로 제공되어 작업하기가 더 쉽고 용도에 따라 추가적인 구조적 강도를 제공할 수 있습니다. 이 때문에 탄소 섬유 직물에 사용되는 다양한 직조가 있습니다. 가장 일반적인 것은 Plain, Twill 및 Harness Satin이며 각각에 대해 자세히 설명하겠습니다.

평직

평직 탄소 섬유 시트는 작은 체커보드 스타일 외관으로 대칭적으로 보입니다. 이 직조에서 토우는 오버/언더 패턴으로 직조됩니다. 인터레이스 사이의 짧은 공간은 평직에 높은 수준의 안정성을 제공합니다. 직물 안정성은 직물이 직조 각도와 섬유 배향을 유지하는 능력입니다. 이 높은 수준의 안정성으로 인해 플레인은 복잡한 윤곽이 있는 레이업에 적합하지 않으며 다른 직조만큼 유연하지 않습니다. 일반적으로 평직 직물은 평평한 시트, 튜브 및 2D 곡선에 적합합니다.

평직 탄소 섬유 다이어그램

이 직조 패턴의 한 가지 단점은 인터레이스 사이의 짧은 거리로 인해 토우에서 거친 크림프(직조할 때 섬유가 만드는 각도, 아래 참조)입니다. 거친 크림프는 시간이 지남에 따라 부품을 약화시킬 수 있는 응력 집중을 생성할 수 있습니다.

평직 압착 다이어그램 탄소 섬유 시트

능직물

트윌은 평직과 다음에 논의할 새틴 직조 사이의 다리 역할을 합니다. 능직은 유연성이 좋고 복잡한 윤곽을 형성할 수 있으며 하네스 새틴 직조보다 패브릭 안정성을 유지하는 데 더 좋지만 평직만큼 좋지는 않습니다. 능직에서 견인 가닥을 따라가는 경우 설정된 수의 견인을 통과한 다음 동일한 수의 견인 아래를 통과합니다. 위/아래 패턴은 "능직선"으로 알려진 대각선 화살촉 모양을 만듭니다. 토우 인터레이스 사이의 거리가 길다는 것은 평직에 비해 주름이 적고 잠재적 응력 집중이 적다는 것을 의미합니다.

2×2 트윌은 아마도 업계에서 가장 잘 알려진 탄소 섬유 직물일 것입니다. 많은 미용 및 장식 응용 분야에 사용되지만 기능성도 우수하며 중간 정도의 성형성과 중간 정도의 안정성을 모두 가지고 있습니다. 2×2 이름에서 알 수 있듯이 각 토우는 2개의 토우를 통과한 다음 2개의 토우 아래를 통과합니다. 마찬가지로 4×4 Twill은 4개의 토우를 통과한 다음 4개의 토우 아래를 통과합니다. 직조가 촘촘하지 않기 때문에 2×2 트윌보다 성형성이 약간 더 높지만 안정성도 떨어집니다.

하네스 새틴 직조

새틴 직조는 수천 년 전에 우수한 드레이프 품질의 실크 직물을 만들기 위해 고안되었으며 매끄럽고 매끄럽게 보입니다. 복합 재료의 경우 이 드레이프성은 복잡한 윤곽을 쉽게 형성하고 둘러쌀 수 있음을 의미합니다. 직물이 매우 성형 가능하기 때문에 예상대로 안정성이 낮습니다. 일반적인 하네스 새틴 직물은 4개의 하네스 새틴(4HS), 5개의 하네스 새틴(5HS) 및 8개의 하네스 새틴(8HS)입니다. 주자직의 수가 많을수록 성형성이 증가하고 원단의 안정성이 떨어집니다.

확산 견인 대 표준 견인

스프레드 토우 재료는 단방향 재료와 표준 직조 재료 사이의 좋은 절충안이 될 수 있습니다. 섬유 토우가 직물을 만들기 위해 위아래로 엮일 때 토우의 압착으로 인해 강도가 감소합니다. 예를 들어 표준 토우의 필라멘트 수를 3k에서 6k로 늘리면 토우가 더 커지고(두꺼워지고) 크림프 각도가 더 거칠어집니다. 이를 피하는 한 가지 방법은 필라멘트를 더 넓은 토우로 펼치는 것입니다. 이를 스프레드 토우라고 하며 두 개의 벤이 있습니다.

이렇게 해서 얻은 이득.

스프레드 견인 직조 크림프 다이어그램 탄소 섬유 시트

스프레드 토우는 표준 토우 직조보다 더 작은 크림프 각도를 제공하며 매끄러움을 증가시켜 교차 결함을 줄일 수 있습니다. 압착 각도가 낮을수록 강도가 높아집니다. 스프레드 토우 재료는 단방향 재료보다 작업하기 쉽고 여전히 상당히 우수한 섬유 풀업 방지 기능을 가지고 있습니다.