אריגי סיבי פחמן: מה הם ולמה להשתמש בהם

אם אי פעם תהיתם מדוע חתיכה אחת של סיבי פחמן עשויה להיראות שונה מאחרת, אתם לא לבד. סיבי פחמן מגיעים בארגים רבים ושונים, כל אחד משרת מטרה אחרת, וזה לא רק דקורטיבי.

סיבי פחמן עשויים מחומרים מבשרים כמו פוליאקרילוניטריל (PAN) ו-rayon. סיבים מקדימים עוברים טיפול כימי, מחוממים ומתוחים, ואז מוגזים ליצירת סיבים בעלי חוזק גבוה. סיבים אלה, או חוטי חוטים, נצרפים לאחר מכן יחד ליצירת גררים, אשר מזוהים לפי מספר חוטי הפחמן שהם מכילים. מחלקות גרירה נפוצות הן 3k, 6k, 12k ו-15k. "k" פירושו אלף, כך שגרר של 3k עשוי מ-3,000 חוטי פחמן. גרר 3k סטנדרטי הוא בדרך כלל ברוחב 0.125 אינץ', כך שאורז הרבה סיבים בחלל קטן. גרר 6k יש 6,000 חוטי פחמן, גרר 12k יש 12,{{16 }} חוטי פחמן, וכן הלאה. הרבה סיבים בעלי חוזק גבוה החבורים יחד הם שהופכים סיבי פחמן לחומר כה חזק.

סיבי פחמן ארוגים
סיבי פחמן מגיעים בדרך כלל בצורת בד ארוג, מה שמקל על העבודה ובהתאם ליישום, יכול לספק חוזק מבני נוסף. כתוצאה מכך, בדי סיבי פחמן מגיעים בארגים רבים ושונים. הנפוצים ביותר הם סאטן מוצק, אריג וסרט, ונבחן כל אחד בפירוט רב יותר.

אריגה פשוטה
לוחות סיבי הפחמן הפשוטים נראים סימטריים, עם מראה דמקה קטן. באריגה זו, הגרירות נארגות בדוגמת מעל/תחתית. המרווח הקצר בין האריגה מקנה לארוג הפשוט רמת יציבות גבוהה. יציבות הבד היא היכולת של בד לשמור על זווית האריגה שלו וכיוון הסיבים. בשל רמת היציבות הגבוהה הזו, אריגה חלקה פחות מתאימה לפריסות מורכבות עם קווי מתאר, היא לא תהיה גמישה כמו כמה ארגים אחרים. באופן כללי, אריגה פשוטה מתאימה ליריעות שטוחות, צינורות ועיקולים דו מימדיים.

חסרון אחד של דפוס האריגה הזה הוא כיווץ גס (הזווית שהסיבים יוצרים בעת האריגה, ראה להלן) בגרירה בגלל המרחק הקצר בין השזירה. כיווצים גסים יוצרים ריכוזי מתח שיכולים להחליש את החלק לאורך זמן.

אריג טוויל
טוויל משמש כגשר בין המארג הפשוט לארוג הסאטן שעליו נדון בהמשך. האריג גמיש מספיק כדי ליצור קווי מתאר מורכבים והוא טוב יותר בשמירה על יציבות הבד מאשר מארג סאטן אוכף, אבל לא טוב כמו אריגה פשוטה. אם אתה עוקב אחר גרר באריג, הוא עובר מספר מסויים של גרירות ולאחר מכן דרך אותו מספר גרירות. הדפוס שלמעלה/למטה יוצר מראה ראש חץ אלכסוני המכונה "קו אלכסוני". המרחק הארוך יותר בין שזרי גרר אומר פחות כיווץ ופחות ריכוז מתח פוטנציאלי בהשוואה לארוג רגיל.

2×2 טוויל

4×4 טוויל
2×2 טוויל הוא כנראה בד סיבי הפחמן הידוע ביותר בתעשייה. הוא משמש ביישומים קוסמטיים ודקורטיביים רבים אך הוא גם פונקציונלי ביותר, יש לו גם יכולת צורה בינונית וגם יציבות בינונית. כפי שהשם של ה-2×2 מרמז, כל גרר יעבור דרך 2 גרירות ולאחר מכן דרך 2 גרירות. כמו כן, אריג 4×4 יעבור 4 גרירות ולאחר מכן 4 גרירות. היא מעט יותר יצירתית מאריג 2×2 מכיוון שהאריגה לא כל כך הדוקה, אבל היא גם פחות יציבה.

רתום מארג סאטן
מארג הסאטן הומצא לפני אלפי שנים כדי ליצור בדי משי בעלי וילונות מצוינים תוך מראה חלק וחלק. עבור חומרים מרוכבים, דרפציה זו פירושה שהוא יכול ליצור ולעטוף קווי מתאר מורכבים בקלות. בגלל יכולת הצורה הגבוהה של בד זה, צפויה לו יציבות נמוכה. האריגים הנפוצים הם ארבע האדל (4HS), חמש האדל (5HS) ושמונה האדל (8HS). ככל שמספר אריגי הסאטן גדל, יכולת הצורה עולה בעוד שיציבות הבד פוחתת.

4HS

5HS

8HS

המספר בשם הרנס סאטן מציין את המספר הכולל של הגרירות שעברו. עבור 4HS זה יהיה מעל 3 גרר ולאחר מכן מתחת לגרר אחד. עבור 5HS זה יהיה מעל 4 גרר ואז מתחת לגרר 1 ועבור 8HS זה יהיה מעל 7 גרר ואז מתחת לגרר 1.

גרר פרוסה לעומת גרר רגיל
חומרי גרירה פרוסים יכולים להיות פשרה טובה בין שימוש בחומרים חד-כיווניים לבין חומרים ארוגים סטנדרטיים. כאשר גררי סיבים נרקמים למעלה ולמטה ליצירת בד, החוזק מופחת עקב התכווצויות בגררים. ככל שאתה מגדיל את מספר החוטים בגרירה רגילה, נניח מ-3k ל-6k, הגרר הופך גדול יותר (עבה יותר) וזווית הקרימפ מתחדדת. אחת הדרכים להימנע מכך היא לפזר את החוטים לגררות רחבות יותר, הידועות בשם גרירות פרושות, שיש לה מספר יתרונות.

גרירות פרושות מספקות זווית כיווץ קטנה יותר מאשר צמות גרר סטנדרטיות ויכולות להפחית את פגמי ההצלבה על ידי הגברת החלקות. זוויות כיווץ נמוכות יותר יגרמו לחוזק גבוה יותר. גם חומרי גרר מפוזרים קלים יותר לעבודה מאשר חומרים חד-כיווניים ועדיין יש להם מניעת משיכת סיבים טובה למדי.

פרש גרר רגיל

אריג טוויל מורחים
חַד כִּוּוּנִי
כפי שהשם מרמז, uni פירושו אחד, וכל הסיבים פונים לאותו כיוון. זה מספק כמה יתרונות חוזק גבוה לבדים חד-כיווניים (UD). בד UD אינו ארוג ואין לו סיבים שזורים מכווצים שיחלישו את המבנה. במקום זאת, ישנם סיבים רציפים המוסיפים חוזק ונוקשות. יתרון נוסף הוא היכולת להתאים אישית את המחסנית עם שליטה רבה יותר על מאפייני הביצועים. מסגרת אופניים היא דוגמה מצוינת לאופן שבו ניתן להשתמש בבדי UD כדי לכוון את הביצועים. המסגרת צריכה להיות קשיחה באזור התושבת התחתונה כדי להעביר את כוחו של הרוכב לגלגלים, אך היא גם צריכה להיות תואמת וגמישה כדי לא להכריע את הרוכב. עם חומרים UD, אתה יכול לבחור את הכיוון המדויק של הסיבים כדי להשיג את החוזק הרצוי.

החיסרון העיקרי של UD הוא יכולת התמרון שלו. UD מתפרק בקלות במהלך הנחת מכיוון שאין לו סיבים שזורים שיחזיקו אותו יחד. אם הסיבים ממוקמים בצורה לא נכונה, זה כמעט בלתי אפשרי לכוון אותם מחדש שוב. חלקים מעובדים מבדי UD יכולים גם הם לגרום לבעיות. אם נמשכים סיבים כלשהם במקום שבו התכונה נחתכה, הסיבים הרופפים הללו יימשכו למעלה לאורך כל החלק. בדרך כלל, אם נבחר חומר UD עבור הנחת, שכבה של חומר ארוג משמשת עבור השכבה הראשונה והאחרונה כדי לשפר את יכולת העיבוד ואת עמידות החלק. זה מה שמסגרות מזל"טים חובבים עושות כל הדרך לייצור חלקי רקטות.