Тканые ткани: основы для композитного производства

Примечание редактора: Этот контент изначально публиковался на NetComposites.com. NetComposites был приобретен материнской компанией CompositesWorld, Gardner Business Media, в феврале 2020 года.

Для композитного производства, где требуется более одной ориентации волокна, полезна ткань, объединяющая ориентации 0° и 90°.

Тканые ткани производятся переплетением основы (0°) и утка (90°) в регулярном узоре или стиле переплетения. Целостность ткани обеспечивается механическим зацеплением волокон. Драйп (способность ткани конформироваться к сложной поверхности), гладкость поверхности и стабильность контролируются в основном стилем переплетения. Ниже описание наиболее распространенных стилей:

Полотняное переплетение (Plain weave)

Каждое основное волокно проходит попеременно под и над каждым утковым. Ткань симметрична, с хорошей стабильностью и разумной пористостью. Однако это самый сложный для драйпа стиль, и высокий уровень волокнистого изгиба дает относительно низкие механические свойства по сравнению с другими стилями. С крупными волокнами (высокий текс) дает избыточный изгиб, поэтому не используется для очень тяжелых тканей.

Косое переплетение (Twill weave)

Одно или несколько основных волокон переплетаются попеременно над и под двумя или более утковыми в регулярном повторяющемся порядке. Визуальный эффект прямой или прерванной диагональной «ребристости». Лучшее промокаемость и драйп по сравнению с полотняным при незначительном снижении стабильности. Меньший изгиб дает более гладкую поверхность и слегка более высокие механические свойства.

Сатиновое переплетение (Satin weave)

Сатин — это модифицированное косое переплетение с меньшим числом пересечений основы и утка. «Номер арматуры» (обычно 4, 5, 8) — общее число волокон, переплетенных и пропущенных, перед повторением узора. «Crowsfoot» — форма сатина с иной стаггерированностью. Сатины очень плоские, хорошая промокаемость, высокий драйп. Низкий изгиб дает хорошие механические свойства. Позволяет плетение волокон в максимальной близости, создавая «плотное» переплетение. Однако низкая стабильность и асимметрию нужно учитывать. Асимметрия заставляет одну сторону иметь волокна преимущественно в направлении основы, другую — утка. При сборке многослойных конструкций нужно следить, чтобы асимметрия не создавала встроенные напряжения.

Косое переплетение «корзина» (Basket weave)

Фундаментально то же, что полотняное, но два или более основных волокон переплетаются с двумя или более утковыми. Обозначение 2×2 для двух основ и двух утков, но расположение не обязано быть симметричным (8×2, 5×4 и т.д.). Корзина более плоская и, за счет меньшего изгиба, прочнее полотняной, но менее стабильна. Необходима для тяжелых тканей из толстых (высокий текс) волокон, чтобы избежать избыточного изгиба.

Лено (Leno weave)

Улучшает стабильность в «открытых» тканях с низким числом волокон. Форма полотняного, где смежные основные волокна скручиваются вокруг последовательных утковых, образуя спиральную пару, эффективно «замыкая» каждое утковое. Ткани в лено обычно используются в сочетании с другими стилями, так как в одиночку их открытость не дает эффективного композитного компонента.

Имитация лено (Mock Leno weave)

Версия полотняного, где случайные основные волокна через регулярные интервалы (обычно несколько волокон друг от друга) отклоняются от чередования под/над и переплетаются каждые два или более волокон. То же в утковом направлении. Эффект: увеличенная толщина, более шершавая поверхность и дополнительная пористость.

Ткани из пряжи vs. ткани из ровнинга

Ткани на базе пряжи дают более высокую прочность на единицу веса, чем ровнинг, и будучи тоньше, производят ткани в легком диапазоне весов. Ткани из ровнинга дешевле в производстве и лучше промокаются. Но доступны только в более тяжелых тексах, поэтому дают ткани в средне-тяжелом диапазоне, подходят для толстых тяжелых ламинатов.