탄소 섬유 직조 설명:유형, 용도 및 이점

왜 한 탄소 섬유 조각이 다른 탄소 섬유 조각과 다르게 보일 수 있는지 궁금한 적이 있다면 혼자가 아닙니다. 탄소 섬유는 다양한 직조로 구성되어 있으며 각 직조는 서로 다른 용도로 사용되며 단순한 화장품이 아닙니다.

탄소 섬유는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 및 레이온과 같은 전구체로 만들어집니다. 전구체 섬유를 화학적으로 처리하고 가열하고 연신한 후 탄화시켜 고강도 섬유를 만듭니다. 이러한 섬유 또는 필라멘트는 포함된 탄소 필라멘트의 수로 식별되는 토우로 함께 묶입니다. 일반적인 견인 등급은 3k, 6k, 12k 및 15k입니다. "k"는 1000을 의미하므로 3k 견인은 3,000개의 탄소 필라멘트로 만들어집니다. 표준 3k 토우는 일반적으로 폭이 0.125인치이므로 작은 공간에 많은 양의 섬유가 들어있습니다. 6k 토우는 6,000개의 탄소 필라멘트로 구성되고, 12k 토우는 12,000개의 필라멘트로 구성됩니다. 함께 묶인 이 많은 수의 고강도 섬유가 탄소 섬유를 이처럼 강한 소재로 만드는 이유입니다.

직조 탄소섬유

탄소 섬유는 일반적으로 직조 직물 형태로 제공되므로 작업하기가 더 쉽고 용도에 따라 추가적인 구조적 강도를 제공할 수 있습니다. 이 때문에 탄소섬유 직물에는 다양한 직물이 사용됩니다. 가장 일반적인 것은 Plain, Twill 및 Harness Satin이며 각각에 대해 더 자세히 설명하겠습니다.

평직

평직 탄소섬유 시트는 작은 체커보드 스타일 외관으로 대칭적으로 보입니다. 이 직조에서는 토우가 오버/언더 패턴으로 직조됩니다. 인터레이스 사이의 짧은 공간은 평직에 높은 수준의 안정성을 제공합니다. 직물 안정성은 직물이 직조 각도와 섬유 방향을 유지하는 능력입니다.  이러한 높은 수준의 안정성으로 인해 플레인은 복잡한 윤곽이 있는 레이업에 적합하지 않으며 일부 다른 직조만큼 유연하지도 않습니다. 일반적으로 평직 직물은 플랫 시트, 튜브 및 2D 곡선에 적합합니다.

이 직조 패턴의 한 가지 단점은 인터레이스 사이의 짧은 거리로 인해 토우에 심한 주름(직조 시 섬유가 만드는 각도, 아래 참조)이 있다는 것입니다. 가혹한 압착은 시간이 지남에 따라 부품을 약화시킬 수 있는 응력 집중을 생성할 수 있습니다.

능직물

능직은 평직과 다음에 논의할 새틴 직조 사이의 다리 역할을 합니다. 능직은 유연성이 좋고 복잡한 윤곽을 형성할 수 있으며 하네스 새틴 직조보다 직물 안정성을 유지하는 데 더 좋지만 평직만큼 좋지는 않습니다. 능직 직조의 토우 스트랜드를 따라가면 설정된 수의 토우를 통과한 다음 동일한 수의 토우 아래로 통과합니다. 오버/언더 패턴은 "트윌 라인"으로 알려진 대각선 화살촉 모양을 만듭니다. 토우 인터레이스 사이의 거리가 길수록 평직에 비해 주름이 적고 잠재적인 응력 집중이 적다는 것을 의미합니다.

2×2 트윌

4×4 트윌

2×2 트윌은 아마도 업계에서 가장 잘 알려진 탄소 섬유 직물일 것입니다. 많은 미용 및 장식 용도로 사용되지만 기능성도 뛰어나며 적당한 성형성과 적당한 안정성을 모두 갖추고 있습니다. 2×2 이름에서 알 수 있듯이 각 견인은 2개의 견인을 통과한 다음 두 개의 견인 아래를 통과합니다. 마찬가지로, 4×4 Twill은 4개의 토우를 통과한 다음 4개의 토우 아래를 전달합니다. 직조가 촘촘하지 않기 때문에 2×2 트윌보다 성형성이 약간 더 높지만 안정성도 떨어집니다.

하네스 새틴 위브

새틴 직조는 수천 년 전에 뛰어난 드레이프 품질을 지닌 실크 직물을 만들기 위해 디자인되었으며, 부드럽고 매끄럽게 보입니다. 복합재의 경우 이러한 드레이프성은 복잡한 윤곽을 쉽게 형성하고 둘러쌀 수 있음을 의미합니다. 원단의 형태가 너무 얇기 때문에 안정성이 낮을 것으로 예상됩니다. 일반적인 하네스 새틴 직조는 4 하네스 새틴(4HS), 5 하네스 새틴(5HS) 및 8 하네스 새틴(8HS)입니다. 새틴 직조 횟수를 늘리면 성형성이 증가하고 원단의 안정성이 저하됩니다.

4HS

5HS

8HS

Harness Satin 이름의 숫자는 위아래로 통과한 총 견인 수를 나타냅니다. 4HS는 3토우를 넘은 뒤 1언더를 통과하고, 5HS는 4를 넘은 뒤 1언더를, 8HS는 7을 넘고 1언더를 통과한다.

스프레드 토우와 표준 토우

스프레드 토우 소재는 단방향 소재와 표준 직조 소재 사용 사이에서 좋은 절충안이 될 수 있습니다. 섬유 토우가 위아래로 엮여 직물을 만들 때 토우의 주름으로 인해 강도가 감소합니다. 예를 들어 표준 토우의 필라멘트 수를 3k에서 6k로 늘리면 토우가 더 커지고(더 두꺼워지고) 압착 각도가 더 거칠어집니다. 이를 방지하는 한 가지 방법은 필라멘트를 더 넓은 토우로 펼치는 것입니다. 이를 스프레드 토우라고 하며 이렇게 하면 몇 가지 이점을 얻을 수 있습니다.

스프레드 토우는 표준 토우 직조보다 작은 압착 각도를 제공하며 매끄러움을 증가시켜 교차 결함을 줄일 수 있습니다. 압착 각도가 낮을수록 강도가 높아집니다. 스프레드 토우 소재는 단방향 소재보다 작업하기가 더 쉬우며 여전히 섬유 풀업 방지 기능이 상당히 좋습니다.

스프레드 토우 평직

스프레드 토우 트윌 위브

단방향

이름에서 알 수 있듯이 하나를 의미하는 uni는 모든 섬유가 같은 방향을 향하고 있습니다. 이는 단방향(UD) 직물에 몇 가지 고강도 이점을 제공합니다. UD 패브릭은 직조되지 않으며, 구조를 약화시킬 수 있는 주름이 있는 인터레이스 섬유가 없습니다. 오히려 강도와 강성을 높이는 연속적인 섬유가 있습니다. 또 다른 이점은 성능 특성을 더 잘 제어하여 레이업을 맞춤화할 수 있다는 것입니다. 자전거 프레임은 UD 패브릭을 사용하여 성능을 조정하는 방법을 보여주는 좋은 예입니다. 프레임은 라이더의 힘을 바퀴에 전달하기 위해 바텀 브라켓 부분이 단단하고 단단해야 하지만, 프레임은 라이더를 두드리지 않기 위해 어느 정도 유연성과 유연성도 갖춰야 합니다. UD 소재를 사용하면 섬유의 정확한 방향을 선택하여 필요한 강도를 얻을 수 있습니다.

UD의 한 가지 주요 단점은 작업성입니다. UD는 서로 결합할 수 있는 인터레이스 섬유가 없기 때문에 레이업 공정 중에 아주 쉽게 부서지는 경향이 있습니다. 광섬유가 잘못 배치되면 다시 모두 올바르게 방향을 바꾸는 것이 거의 불가능할 수 있습니다. UD 패브릭으로 만든 가공 부품도 문제를 일으킬 수 있습니다. 형상이 절단된 부분에 파이버 풀업이 있는 경우 느슨한 파이버가 부품 전체에 걸쳐 풀업될 수 있습니다. 일반적으로 레이업에 UD 재료를 선택한 경우 기계 가공성과 부품 내구성을 돕기 위해 직조 재료 층이 첫 번째와 마지막 층에 사용됩니다. 이것은 취미용 드론 프레임부터 로켓 부품 생산까지 수행되는 작업입니다. 이번 포스팅을 재미있게 보셨거나 추가 문의사항이 있으시면 아래 댓글로 남겨주세요.   소스 및 참조 사이트:https://store.acpsales.com/products/3495/짠-fabric-style-guide