Οι ίνες άνθρακα είναι η ραχοκοκαλιά των ελαφρών σύνθετων υλικών. Κατανόηση του είδους του υφάσματος από ίνες άνθρακα που απαιτείται γνωρίζοντας τη διαδικασία κατασκευής και τη σύνθετη ορολογία της βιομηχανίας. Παρακάτω θα βρείτε πληροφορίες σχετικά με το ύφασμα από ίνες άνθρακα και τι σημαίνουν οι διαφορετικοί κωδικοί προϊόντων και τα στυλ.
Αντοχή ινών άνθρακα
Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι όλες οι ίνες άνθρακα δεν είναι ίσες. Όταν ο άνθρακας κατασκευάζεται σε ίνες, εισάγονται ειδικά πρόσθετα και στοιχεία για την αύξηση των ιδιοτήτων αντοχής. Η κύρια ιδιότητα αντοχής που αξιολογείται από τις ίνες άνθρακα είναι το μέτρο.
Ο άνθρακας παράγεται σε μικροσκοπικές ίνες μέσω της διαδικασίας PAN ή Pitch. Ο άνθρακας κατασκευάζεται σε δέσμες χιλιάδων μικροσκοπικών νημάτων και τυλίγεται σε ρολό ή μπομπίνα. Υπάρχουν τρεις κύριες κατηγορίες πρώτων ινών άνθρακα:
- High Modulus Ινα άνθρακα (Βαθμός αεροδιαστημικής)
- Ενδιάμεση ίνα άνθρακα
- Standard Fiber Carbon Fiber (Commercial Grade)
Παρόλο που θα μπορούσαμε να έρθουμε σε επαφή με αεροφωτογραφικές ίνες άνθρακα σε αεροσκάφος, όπως το νέο 787 Dreamliner, ή να το δούμε σε αυτοκίνητο της Formula 1 στην τηλεόραση. η πλειοψηφία από εμάς πιθανότατα θα έρθει συχνότερα σε επαφή με εμπορικές ίνες άνθρακα.
Κοινός χρήσεις των εμπορικών ινών άνθρακα ποιότητας περιλαμβάνουν:
- Αθλητικά είδη
- Κουκούλες αυτοκινήτων και ανταλλακτικά μετά την πώληση
- Αξεσουάρ, όπως περιπτώσεις iPhone
Καθε κατασκευαστής πρώτων ινών άνθρακα έχει τη δική του ονοματολογία του βαθμού. Για παράδειγμα, το Toray Carbon Fiber καλεί τους εμπορικούς βαθμούς τους "T300", ενώ ο εμπορικός βαθμός της Hexcel ονομάζεται "AS4".
Πάχος ινών άνθρακα
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι ακατέργαστες ίνες άνθρακα κατασκευάζονται σε μικροσκοπικά νημάτια (περίπου 7 μικρά), τα οποία νηματοποιούνται σε ρολλά που τυλίγονται πάνω σε καρούλια. Τα καρούλια της ίνας χρησιμοποιούνται στη συνέχεια απευθείας σε διαδικασίες όπως η εξόρυξη ή η περιέλιξη νημάτων, ή μπορούν να υφαίνονται σε υφάσματα.
Αυτές οι περιελίξεις από ανθρακονήματα αποτελούνται από χιλιάδες νημάτια και είναι σχεδόν πάντα ένα τυποποιημένο ποσό. Αυτά είναι:
- 1.000 γ (1κ ανθρακονήματα)
- 3.000 νημάτια (3k ανθρακονήματα)
- 6.000 νημάτια (6k ανθρακονήματα)
- 12.000 νημάτια (12k ανθρακονήματα)
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αν ακούσετε έναν επαγγελματία της βιομηχανίας που μιλάει για ίνες άνθρακα, θα μπορούσαν να πουν, "Χρησιμοποιώ ένα 3k T300 απλό ύφασμα ύφανσης". Λοιπόν, τώρα θα το κάνετε γνωρίζουν ότι χρησιμοποιούν ένα ύφασμα από ίνες άνθρακα που υφαίνεται με ίνες Toray standard modulus CF και χρησιμοποιεί ίνες που έχουν 3.000 νημάτια ανά νήμα.
Δεν πρέπει να ξεχνάμε λοιπόν ότι το πάχος μιας ράβδου 12k ανθρακονημάτων θα είναι διπλάσιο από το 6k, τέσσερις φορές από ένα 3k, κλπ. Λόγω της βελτίωσης της παραγωγικότητας, μια παχύτερη ραβδώσεις με περισσότερα νημάτια, όπως ένας κλώνος 12k, είναι συνήθως λιγότερο δαπανηρή ανά λίβρα από ένα 3k ίσο μέτρο.
Carbon Fiber Cloth
Κύλινδροι ίνα άνθρακα μεταφέρονται σε έναν αργαλειό ύφανσης, όπου οι ίνες υφαίνονται στη συνέχεια σε υφάσματα. Οι δύο πιο συνηθισμένοι τύποι υφαντών είναι "απλή ύφανση" και "twill". Η απλή ύφανση είναι ένα ισορροπημένο μοτίβο πινάκων, όπου κάθε κλώνος περνάει στη συνέχεια κάτω από κάθε κλώνο προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ενώ ένα ύφασμα twill μοιάζει με ψάθινο καλάθι. Εδώ, κάθε σκέλος πηγαίνει πάνω από ένα αντίθετο σκέλος, τότε κάτω από δύο.
Και τα δύο υφαντά και τα απλά υφάσματα έχουν ίσες ποσότητες ινών άνθρακα σε κάθε κατεύθυνση και οι δυνάμεις τους θα είναι πολύ παρόμοιες. Η διαφορά είναι κυρίως μια αισθητική εμφάνιση.
Κάθε εταιρεία που υφαίνει υφάσματα ανθρακονημάτων θα έχει τη δική της ορολογία. Για παράδειγμα, μια 3k απλή ύφανση από Hexcel ονομάζεται "HexForce 282", και ονομάζεται συνήθως "282" (δύο ογδόντα δύο) για συντομία. Αυτό το ύφασμα έχει 12 κλώσματα ινών άνθρακα 3k ανά ίντσα, σε κάθε κατεύθυνση.