炭素繊維織り: その概要と使用する理由
ある炭素繊維が別の炭素繊維となぜ異なって見えるのか疑問に思ったことがあるなら、それはあなただけではありません。 炭素繊維にはさまざまな織り方があり、それぞれが異なる目的を果たします。それは単に装飾的なものではありません。
炭素繊維シート 平織り 市松織り 綾織り
炭素繊維は、ポリアクリロニトリル (PAN) やレーヨンなどの前駆体から作られています。 前駆体繊維を化学処理し、加熱・延伸した後、炭化することで高強度繊維を実現。 これらの繊維、またはフィラメントは、含まれる炭素フィラメントの数によって識別されるトウに束ねられます。 一般的なトウの定格は、3k、6k、12k、および 15k です。 "k" は 1000 を表すため、3k トウは 3,000 個のカーボン フィラメントでできています。 標準的な 3k トウは通常、幅が 0.125 インチであるため、小さなスペースに多くのファイバーが詰め込まれています。このように強度の高い繊維が多数束ねられていることで、炭素繊維は非常に強い素材となります。
編まれた炭素繊維
炭素繊維は通常、織物の形で提供されます。これにより、作業が容易になり、用途に応じて追加の構造強度を得ることができます. このため、炭素繊維生地にはさまざまな織り方が使用されています。 最も一般的なのはプレーン、ツイル、ハーネス サテンで、それぞれについて詳しく説明します。
平織り
平織りの炭素繊維シートは、小さな市松模様の外観と左右対称に見えます。 この織り方では、トウは上下のパターンで織られています。 インターレース間の短いスペースは、平織りに高いレベルの安定性を与えます。 ファブリックの安定性とは、ファブリックが織り角度と繊維方向を維持する能力です。 このように安定性が高いため、プレーンは複雑な輪郭を持つレイアップにはあまり適しておらず、他の織りほど柔軟ではありません。 一般に、平織りの生地は、平らなシート、チューブ、および 2D 曲線に適しています。
平織り炭素繊維の図
この織りパターンの欠点の 1 つは、インターレース間の距離が短いため、トウにきついクリンプ (繊維が織られるときに繊維が作る角度。以下を参照) です。 圧着が激しいと応力が集中し、時間の経過とともに部品が弱くなる可能性があります。
平織りクリンプ図炭素繊維シート
あや織り
あや織りは、平織りと次に説明する繻子織りの間の架け橋として機能します。 あや織りは柔軟性が高く、複雑な輪郭を形成することができ、ハーネスサテン織りよりも生地の安定性を維持するのに優れていますが、平織りほどではありません. 綾織りでトウ ストランドをたどると、一定数のトウの上を通過し、同じ数のトウの下を通過します。 上/下のパターンは、「あや織りライン」として知られる斜めの矢じりの外観を作成します。 トウインターレース間の距離が長いということは、平織りと比較してクリンプが少なく、潜在的な応力集中が少ないことを意味します。
2×2ツイルは、おそらく業界で最も有名な炭素繊維織りです. 多くの化粧品や装飾用途に使用されていますが、優れた機能性も備えており、適度な成形性と適度な安定性を兼ね備えています。 2×2 の名前が示すように、各トウは 2 つのトウの上を通過し、次に 2 つのトウの下を通過します。 同様に、4×4 ツイルは 4 トウの上を通過し、次に 4 トウの下を通過します。 織りがきつくないため、2×2ツイルよりも成形性がわずかに高くなりますが、安定性も低くなります.
ハーネスサテン織り
サテン織りは何千年も前に、優れたドレープ性を備えながら滑らかで継ぎ目のないシルク生地を作るために考案されました。 複合材の場合、このドレープ性は、複雑な輪郭を簡単に形成して包み込むことができることを意味します。 生地が成形しやすいので、予想通り安定性は低いです。 一般的なハーネスサテン織りは、4 ハーネスサテン (4HS)、5 ハーネスサテン (5HS)、8 ハーネスサテン (8HS) です。 サテン織りの枚数を増やすと、成形性が向上し、生地の安定性が低下します。
スプレッドトウ vs. 標準トウ
スプレッド トウ素材は、一方向性素材と標準的な織物素材の使用の間の適切な妥協点となります。 繊維のトウが上下に織り上げられて布地になると、トウのクリンプによって強度が低下します。 標準的なトウのフィラメント数を、たとえば 3k から 6k に増やすと、トウが大きくなり (太くなり)、クリンプ角度が厳しくなります。 これを回避する1つの方法は、フィラメントをより広いトウに広げることです.これはスプレッドトウと呼ばれ、いくつかのベンがあります.
そうすることで得られる利益。
スプレッドトウウィーブクリンプダイアグラム炭素繊維シート
スプレッドトウは、標準的なトウ織りよりもクリンプ角度が小さく、滑らかさを増すことでクロスオーバー欠陥を減らすことができます。 クリンプ角度が小さいほど、強度が高くなります。 スプレッドトウ素材は、一方向素材よりも扱いやすく、適度に優れたファイバープルアップ防止機能を備えています.
