Однонаправленные ткани из углеродного волокна

Преимущества однонаправленных углеродных тканей
Однонаправленная углеродная ткань — это вид углеродного армирования, представляющий собой нетканый материал, в котором все волокна ориентированы в одном параллельном направлении. Благодаря такой структуре между волокнами отсутствуют зазоры, а сами волокна лежат ровно и плотно. В отличие от перекрёстного плетения, где прочность волокон разделяется пополам за счёт взаимного пересечения в других направлениях, здесь достигается высокая концентрация волокон, что обеспечивает максимальный продольный растягивающий потенциал — превосходящий показатели любых других типов плетения ткани. Для сравнения: удельная продольная прочность этой ткани в три раза превышает соответствующий показатель конструкционной стали при пятой части её удельной массы.

Точно так же композитные детали, изготовленные из углеродного волокна, обладают своей предельной прочностью в направлении ориентации волокон. Таким образом, композитные детали, в которых в качестве единственного армирующего материала используется однонаправленная ткань из углеродного волокна, обеспечивают максимальную прочность лишь в двух направлениях — вдоль волокон — и при этом характеризуются чрезвычайной жёсткостью. Эта направленная прочностная характеристика делает такой материал изотропным, подобно древесине. При формировании детали однонаправленные ткани можно налагать друг на друга под различными углами ориентации, чтобы добиться прочности в нескольких направлениях без ущерба для жёсткости. Кроме того, в процессе формирования детали однонаправленные ткани можно сочетать с другими видами плетения тканей из углеродного волокна, что позволяет получать различные направленные прочностные свойства или добиваться определённого эстетического эффекта.

Однонаправленные ткани также выпускаются в очень лёгких вариантах — даже более лёгких, чем их тканые аналоги. Это позволяет осуществлять более контролируемое конструирование прецизионных деталей и точное инженерное проектирование при укладке слоёв.

Кроме того, по сравнению с тканым углеродным волокном однаправленное углеродное волокно также более экономично. Это объясняется более низким общим содержанием волокна и менее интенсивным процессом ткачества. Благодаря этому удается снизить производственные затраты на детали, которые в противном случае были бы заметно дороже, но обладали бы высокими эксплуатационными характеристиками.

Недостатки однородных углеродных волокнистых тканей
Наибольшее преимущество однаправленных армирований из углеродного волокна одновременно является и их главным недостатком. Они не подходят для деталей, требующих высокой анизотропной прочности (прочности во всех направлениях). Композитные детали, используемые в автомобильной промышленности и других многомерных приложениях, где необходима прочность во всех направлениях, должны изготавливаться с применением других типов плетения — например, полотняного, саржевого или атласного. Эти другие виды плетения также доступны на нашем сайте.

Ещё одним потенциальным недостатком является то, что композитные детали, изготовленные из однонаправленного углеродного волокна, обладают весьма простой, однородной по структуре поверхностью. Если изготовитель стремится добиться эффектной, характерной для углепластика отделки, он обычно использует в качестве наружного слоя конструкции один слой тканого полотна. Например, рамы велосипедов часто изготавливают из нескольких слоёв однонаправленной ткани, укладываемых под разными углами для достижения максимальной прочности и жёсткости, а затем покрывают 3K саржевым углеродным волокном — таким образом достигается «фирменный» внешний вид углепластика.