Dệt sợi carbon: Chúng là gì và tại sao bạn nên sử dụng chúng

Nếu bạn đã từng thắc mắc tại sao một miếng sợi carbon có thể trông khác với một miếng khác, thì bạn không đơn độc. Sợi carbon có nhiều kiểu dệt khác nhau, mỗi kiểu phục vụ một mục đích khác nhau và không chỉ để trang trí.

 

Sợi carbon được làm từ các tiền chất như polyacrylonitrile (PAN) và tơ nhân tạo. Sợi tiền thân được xử lý hóa học, nung nóng và kéo dài, sau đó cacbon hóa để tạo ra sợi có độ bền cao. Sau đó, các sợi hoặc sợi này được bó lại với nhau để tạo thành các sợi, được xác định bằng số lượng sợi carbon mà chúng chứa. Các lớp kéo phổ biến là 3k, 6k, 12k và 15k. "k" có nghĩa là một nghìn, do đó, dây kéo 3k được làm từ 3,000 sợi carbon. Dây kéo 3k tiêu chuẩn thường rộng 0.125", vì vậy, kéo rất nhiều sợi vào một không gian nhỏ. Dây kéo 6k có 6,000 sợi carbon, dây kéo 12k có 12,{{16 }} sợi carbon, v.v... Rất nhiều sợi có độ bền cao được bó lại với nhau đã làm cho sợi carbon trở thành một vật liệu bền như vậy.

sợi carbon dệt
Sợi carbon thường ở dạng vải dệt thoi, giúp dễ gia công hơn và tùy thuộc vào ứng dụng, có thể cung cấp thêm độ bền cho cấu trúc. Do đó, vải sợi carbon có nhiều kiểu dệt khác nhau. Loại phổ biến nhất là sa tanh trơn, vải chéo và ruy băng, và chúng ta sẽ xem xét từng loại chi tiết hơn.

dệt trơn
Các tấm sợi carbon dệt trơn xuất hiện đối xứng, với hình dạng bàn cờ nhỏ. Trong kiểu dệt này, các sợi tow được dệt theo kiểu trên/dưới. Khoảng cách ngắn giữa các kiểu dệt giúp cho kiểu dệt trơn có độ ổn định cao. Độ ổn định của vải là khả năng vải duy trì góc dệt và hướng sợi. Do mức độ ổn định cao này, kiểu dệt trơn ít phù hợp hơn với các bố cục có đường viền phức tạp, nó sẽ không linh hoạt như một số kiểu dệt khác. Nói chung, dệt trơn thích hợp cho các tấm phẳng, ống và đường cong hai chiều.

Một nhược điểm của kiểu dệt này là nếp nhăn thô (góc của các sợi tạo ra khi dệt, xem bên dưới) trong sợi kéo do khoảng cách ngắn giữa các sợi dệt. Các nếp gấp thô tạo ra sự tập trung ứng suất có thể làm yếu bộ phận theo thời gian.

dệt chéo
Twill hoạt động như một cầu nối giữa kiểu dệt trơn và kiểu dệt sa tanh mà chúng ta sẽ thảo luận tiếp theo. Twill đủ linh hoạt để tạo thành các đường viền phức tạp và duy trì độ ổn định của vải tốt hơn so với kiểu dệt sa tanh yên ngựa, nhưng không tốt bằng kiểu dệt trơn. Nếu bạn đi theo một sợi dây kéo, nó sẽ đi qua một số sợi dây nhất định và sau đó đi qua cùng một số sợi dây. Mẫu trên/dưới tạo ra hình dạng đầu mũi tên chéo được gọi là "đường chéo". Khoảng cách giữa các sợi dệt xen kẽ dài hơn có nghĩa là ít uốn nếp hơn và ít tập trung ứng suất tiềm năng hơn so với dệt trơn.

Twill 2 × 2

Twill 4 × 4

2×2 Twill có lẽ là loại vải sợi carbon được biết đến nhiều nhất trong ngành. Nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng mỹ phẩm và trang trí nhưng cũng có chức năng tuyệt vời, nó có cả khả năng tạo hình vừa phải và độ ổn định vừa phải. Đúng như tên gọi của 2×2, mỗi tow sẽ đi qua 2 tow và sau đó qua 2 tow. Tương tự như vậy, một sợi chéo 4 × 4 sẽ đi qua 4 lần kéo và sau đó là 4 lần kéo. Nó dễ định hình hơn một chút so với vải chéo 2×2 vì dệt không chặt bằng, nhưng nó cũng kém ổn định hơn.