Sợi carbon 101: Tìm hiểu về hàng dệt và vải

Sợi carbon thường được dệt thành vải sau khi được sản xuất và định cỡ. Quá trình sản xuất bắt đầu bằng việc tạo ra các bó sợi carbon gọi là dây kéo. Sau đó, những sợi dây này được đánh giá dựa trên số lượng sợi hoặc sợi nhỏ mà chúng chứa, thường được gọi là 3k, 6k, 12k và 48k. "k" là viết tắt của "nghìn", nghĩa là một sợi dây kéo 3k chứa 3,000 sợi carbon. Mỗi sợi carbon chỉ dày khoảng 5-10 micron, nhưng lượng lớn sợi carbon bền trong một không gian nhỏ gọn như vậy mang lại cho vật liệu sức bền đáng kinh ngạc.

 

dệt sợi carbon
Các cuộn sợi carbon được dệt thành vải trên khung dệt. Các kiểu dệt phổ biến nhất là dệt trơn, dệt chéo và dệt Heddle.

dệt trơn
Vải dệt trơn hoặc vải sợi carbon dệt 1x1 có tính đối xứng và giống bàn cờ. Các dây kéo được dệt theo kiểu trên/dưới, tạo ra các sợi đan xen chặt chẽ, có độ ổn định cao. Độ ổn định của vải đề cập đến khả năng của vật liệu duy trì hướng sợi và góc dệt. Do độ ổn định của vải cao, vải sợi carbon trơn ít phù hợp với các đường viền phức tạp vì nó không đặc biệt linh hoạt. Tuy nhiên, nó dễ xử lý hơn và không gây biến dạng vải. Vì vậy, nó lý tưởng cho các tấm phẳng, ống và đường cong 2D.

Độ uốn là độ cong của các sợi riêng lẻ trong sợi dệt và vải sợi carbon trơn có độ uốn thô do các sợi dây tóc đan xen chặt chẽ. Theo thời gian, việc uốn xoăn khắc nghiệt này tạo ra các điểm căng thẳng dẫn đến các vùng yếu.

Dệt chéo

Dệt chéo, bao gồm mẫu 2x2 hoặc 4x4, là loại vải sợi carbon phổ biến nhất. Trong bím tóc 2x2, mỗi sợi được luồn qua hai sợi rồi luồn dưới cả hai sợi. Do đó, lý do là một bím tóc 4x4 bao gồm mỗi sợi dây đi qua bốn sợi dây và sau đó là bốn sợi dây nữa. Kiểu dệt trên/dưới này tạo ra một mẫu đường chéo khác biệt. Khoảng cách giữa các sợi đan xen trong kiểu dệt chéo dài hơn so với kiểu dệt trơn. Kết quả là ít xảy ra hiện tượng quăn hơn, giảm nguy cơ phát triển các điểm căng thẳng.

Kiểu dệt chéo rất linh hoạt và có thể tạo thành các đường viền phức tạp trong khi vẫn duy trì độ ổn định tốt. Nó phải được xử lý cẩn thận hơn vải dệt trơn để tránh làm tăng sự biến dạng của mô. Kiểu dệt 4x4 dễ tạo hình hơn kiểu dệt 2x2, nhưng vải cũng kém ổn định hơn.

Dây nịt ngựa dệt satin

Dệt satin đã được sử dụng hàng ngàn năm để tạo cho vải lụa một độ rủ đẹp đồng thời làm cho vải mịn và liền mạch. Khi được sử dụng trong vật liệu tổng hợp sợi carbon, vải sa tanh có thể dễ dàng tạo thành các đường viền phức tạp. Rõ ràng, điều này có nghĩa là độ ổn định của vải dệt satin cũng thấp hơn các loại vải dệt khác.

Các loại dệt sa tanh phổ biến nhất là sa tanh bốn viền (4HS), sa tanh năm heddle (5HS) và sa tanh tám heddle (8HS). Con số này đại diện cho tổng số lần kéo được thông qua và sau đó được thông qua. Ví dụ, mô 4HS có ba sợi tơ đi qua nó và sau đó một sợi sợi đi qua nó. Với 5HS, bốn sợi dây được bắt chéo và sau đó có một sợi dây ở bên dưới, trong khi với 8HS, có bảy sợi dây được cắt chéo và sau đó có một sợi dây ở bên dưới. Số dệt satin càng cao thì khả năng tạo hình càng tốt nhưng độ ổn định càng kém.

Các loại dệt khác
Có nhiều phương pháp dệt khác được sử dụng để tạo ra vải sợi carbon. Chúng bao gồm tết tóc cá, tết ​​tóc kéo, tết ​​tóc, tết ​​tóc một chiều và tết tóc tùy chỉnh. Mỗi kiểu dệt có những đặc tính riêng khiến nó trở nên lý tưởng để sử dụng trong một số thiết kế nhưng không phải là lựa chọn tốt cho những thiết kế khác. Có nhiều yếu tố phải được xem xét khi xác định nên sử dụng dây bện sợi carbon nào để thực hiện một chức năng cụ thể. Những yếu tố này bao gồm sức mạnh, khả năng định hình, độ ổn định và độ cong. Các nhà sản xuất sợi carbon là những chuyên gia trong việc biết nên sử dụng loại vải nào cho thiết kế nào.