Tkaná aramidová tkanina: Ako orientácia vlákien ovplyvňuje pevnosť a spracovanie

Para-aramidová priadza 3,6 GPa patrí medzi najpevnejšie dostupné výstužné vlákna, no ich tkanie do pevnej plátnovej tkaniny môže znížiť jej efektívnu pevnosť v ťahu na zhruba dve tretiny tejto hodnoty. Medzera medzi väzby vlákna a vlákna tkaniny nie je chybou - je priamym výsledkom orientácie vlákien a geometrie. Pre inžinierov, ktorí špecifikujú tkané aramidové výstuže, je pochopenie toho, ako orientácia riadi pevnosť a spracovanie, kritickým krokom pred výberom materiálu.

Čo vlastne znamená orientácia vlákna v tkanej aramidovej tkanine

Orientácia vlákna v tkanej textílii je smerných priadzí, prebiehajúcich uhlom 0 stupňov pozdĺž pozdĺžnej dĺžky kotúča, a útkových priadzí, ktoré sa križujú pod uhlom 90, vzhľadom na dráhu zaťaženia v hotovej časti.

Na rozdiel od jednosmernej pásky nesie tkaná látka výstuž v dvoch smeroch v rovine naraz. To je dôvod, prečo je tkaný aramid určený pre prilby, balistické panely, ochranné štíty a kompozitné držiaky, ktoré vidia zaťaženie z viacerých uhlov. Ale dvojsmerná štruktúra je spojená s nákladmi: každá osnovná priadza prechádza cez a pod každou útkovou priadzou a vytvára ohyb nazývaný zvlnenie. Molekuly para-aramidu sú vysoko zarovnané pozdĺž osi vlákien, takže vlákno je silné v ťahu, ale slabé pri ohýbaní a bočnom stlačení. Krimp teda prináša skutočné straty pevnosti priamo do tkaniny. Pre širšie porovnanie druhov aramidových tkanín a aplikácií, naše vodidlo z aramidovej tkaniny pokrýva celý rozsah nehnuteľností.

Osnova a útok: sila je smerová

Tkaná aramidová tkanina je najsilnejšia, keď je zaťaženie zarovnané s osnovnými alebo útkovými priadzami, a rýchlo stráca pevnosť, keď je zaťaženie aplikované medzi tieto dve osi.

Pre vyváženú 2/2 keprovú aramidovú tkaninu charakteristiku pevnosti v ťahu vzhľadom na smer podľa vzoru nižšie. Hodnota 0 stupňov je normalizovaná na 100 percent.

Pri 45 stupňoch chýba viac ako 60 percent zarovnanej sily. Toto je jediná najčastejšia príčina poruchy aramidových laminátov: inžinieri určia veľkosť dielu na základe údajov o ťahu meraných v smere deformácie, potom nadhodnota tuhosť a pevnosť panelu mimo osi.

V prípade tlakovej nádoby, škrupiny prilby alebo ramena dronu musí byť návrh buď orientovaný každú vrstvu tak, aby primárne zaťaženie nasledovalo vytvoriť osnovu alebo útek, alebo laminát s 0/90 a plus/mínus 45 celými vrstvami, aby pokryl obal zaťaženia.

Vzor tkania: zvlnenie riadi preklad sily

Užší vzor väzby vytvára vyššie zvlnenie a vyššie zvlnenie zvýšiť percento pevnosti v ťahu, ktoré dosiahne horúci laminát – hodnota nazývaná účinnosť prekladu pevnosti.

Vzor väzby je druhou vrstvou kontroly orientácie. Hladká väzba (1/1) prechádza každou priadzou cez jednu a pod jednu, čím pevne zafixuje štruktúru. Kepr (2/2) nadnáša priadze cez dvoch susedov a satén (4H) vytvára dlhé plaváky s minimálnym zvlnením. Kompromis je známy: spodné zvlnenie zlepšuje prenos pevnosti a splývavosť, ale oslabuje stabilitu povrchu a protišmykovosť.

Ako sa orientácia mení pri strihaní, zakrývaní a zmáčaní živicou

Orientácia vlákien a hustota väzby určujú, ako sa aramidová tkanina správa v troch výrobných fázach, kde vzniká najviac odpadu: rezanie, kladenie a infúzia živice.

• Rezanie. Aramidové priadze fibrilujú pri strihu a hnuté priadze v priesečníkoch väzieb, že čisté rezy sú ťažké ako v uhlíkových tkaninách. Ultrazvukové nože alebo rezanie vodným lúčom vytvorené čisté hrany; Kruhové frézy s tvrdokovovými hrotmi pracujúce pri zníženej rýchlosti pracujú aj vtedy, ak je čepeľ čerstvý.
• Drapovanie. Na dvojitú zakrivenú formu tesná plátnová odoláva šmyku v rovine, takže sa namiesto toho, aby sa prispôsobila, zvrásňuje. Kepr a satén umožňujú rotáciu priadze v tkanine, čo umožňuje vložke strihať do tvaru formy bez vybočenia vlákna.
• Zmáčanie. Živica pozdĺž zväzkov vlákien a každá priesečník väzby predstavuje potenciálne obmedzenie prúdu. Hustá plátnová väzba spomaľuje zmätok a môže zachytávať vzduch, zatiaľ čo kepr alebo satén s nižším zvlnením zmáča rýchlejšie a dosiahne nižší obsah dutín.

Výber správnej aramidovej tkaniny na výrobu

Vyberte si osnovy a útku a vzor väzby na základe prevládajúceho prípadu zaťaženia výrobného procesu – nie na základe pevnosti v ťahu samotného vlákna.

Prejdite výberom v tomto poradí:

1. Definujte primárny smer zaťaženia a orientujte kotúč tak, aby boli osnovné priadze zarovnané s touto osou.
2. Vyberte si vzor väzby: hladký pre povrch, kepr pre vyváženú pevnosť a splývavosť, satén pre maximálnu pevnosť prekladu.
3. Overte vyváženie osnovy a útku: 50/50 pre približne izotropnú odozvu alebo špeciálne pomery pre smerovú tuhosť.
4. Prispôsobte plošnú hmotnosť a krimpovanie živicovému systému: infúzne živice s lepšou viskozitou zvládajú husté väzby ako filmové lepidlá.
5. Pred uvedením dielu si overte u dodávateľa širokej látky, dĺžky rolky a kvality spoja.

Pre diely, ktoré vyžaduje aramidovú húževnatosť aj karbónovú tuhosť, umiestňujú aramidovo-uhlíkové hybridné tkaniny každý typ vlákna do rovnakej tkanej vrstvy, čo zjednodušuje kontrolu orientácie v porovnaní s ukladaním samostatných vrstiev. Jiangyin Dongli New Materials Technology Co., Ltd. , výrobca komplexných kompozitných materiálov so závodom s komplexnou veľkosťou 32 000 m2 a 10 výrobnými linkami, dodáva aramidové tkaniny a aramidovo-uhlíkové hybridné tkaniny v kontrolovaných pomeroch osnovy/útku a šírkach vlastných. Ich inžiniersky tým dokáže prispôsobiť vzor väzby vášmu procesu infúzie alebo prípravku.

Vysokoteplotná aramidová tkanina pre ohňovzdorné vrstvy Táto para-aramidová alebo meta-aramidová tkanina si zachováva integritu nad 200 °C bez topenia a ponúka kontrolované zvlnenie pre predvídateľný prenos pevnosti. Vyhovuje tepelným bariéram a konštrukčným výstužiam v prostredí s vysokými teplotami. Zobraziť produkt →

Pre vysokoteplotné a ohňovzdorné pokládky vyrábajú aj továreň aramidovú tkaninu v riadených rozsahoch krimpovania, vďaka čomu je prenos pevnosti predvídateľný z kotúča na kotúč.

Aramidovo-karbónová hybridná tkaná látka v 3K obyčajnej a keprovej farbe Kombináciou aramidovej húževnatosti s uhlíkovou tuhosťou v jednej vrstve táto hybridná tkanina zlepšuje odolnosť proti nárazu a výkonu pri vysokých výkonoch. Jeho hladké alebo keprové varianty umožňujú obplývavosť a úpravu modulu, vhodné pre letecké a automobilové diely. Zobraziť produkt →

Pred objednaním veľkých objemov si overte zlisovanie a plošnú hmotnosť podľa povolených konštrukčných hodnôt. Zmena z kepru na satén pri rovnakej plošnej hmotnosti môže posunúť modul laminátu o 5 až 10 percent a zlepšiť splývavosť – a tento posun má väčšiu hodnotu ako malá zmena zároveň vlákna.

Často kladené otázky