カーボンファイバー 101: 織りと生地を理解する

カーボン ファイバーは、通常、製造されサイズ調整された後、布地に織り込まれます。製造プロセスは、トウと呼ばれるカーボン ファイバーの束を作成することから始まります。これらのトウは、含まれる繊維またはフィラメントの数に基づいて評価され、3k、6k、12k、48k と呼ばれることがよくあります。「k」は「thousand」の略で、3k トウには 3,000 本のカーボン フィラメントが含まれていることを意味します。カーボン ファイバーの各ストランドの厚さは約 5-10 ミクロンですが、このようなコンパクトな空間に大量の強力なカーボン ファイバーが含まれているため、素材は信じられないほどの強度を備えています。

 

カーボンファイバー織り
カーボンファイバーのスプールが織機で生地に織り込まれます。 最も一般的な織り方は平織り、綾織り、綜絖織りです。

平織り
平織りまたは 1x1 織りのカーボンファイバー生地は対称で、市松模様に似ています。 トウはオーバー/アンダーパターンで織られており、非常に安定したしっかりと織り込まれた繊維を提供します。 生地の安定性とは、繊維の配向と織り角度を維持する材料の能力を指します。 生地の安定性が高いため、プレーンカーボンファイバー生地は特に柔軟性がないため、複雑な輪郭にはあまり適していません。 しかし、それは取り扱いが容易であり、生地の変形を引き起こしません。 したがって、平らなシート、チューブ、2D 曲線に最適です。

クリンプは織りにおける個々の繊維の曲率であり、プレーンカーボンファイバーファブリックはフィラメントストランドが密に織り込まれているため、粗いクリンプを持っています。 時間が経つにつれて、この過酷なカールによりストレスポイントが生じ、弱い部分につながります。

ツイル織り

2x2 または 4x4 パターンで構成されるツイル織りは、最も一般的なタイプのカーボンファイバー生地です。 2x2 ブレードでは、各ストランドが 2 本のストランドの上を通過し、次に両方のストランドの下を通過します。 したがって、4x4 ブレードが 4 本のトウを通過し、さらに 4 本のトウを通過する各トウで構成されているのは当然です。 この上下の織りにより、独特の斜めの模様が生まれます。 綾織りでは、交差するストランド間の距離が平織りよりも長くなります。 その結果、カールの発生が減り、ストレスポイントが発生する可能性が減ります。

ツイル織りは柔軟性があり、優れた安定性を維持しながら複雑な輪郭を形成することができます。 組織の変形が大きくならないように、平織りよりも慎重に取り扱う必要があります。 4x4 織りは 2x2 織りよりも形成しやすいですが、生地の安定性も劣ります。

馬具のサテン織り

サテン織りは、シルク生地に美しいドレープを与えながら、生地を滑らかでシームレスにするために何千年も使用されてきました。 カーボンファイバー複合材料に使用すると、サテン織りは複雑な輪郭を簡単に形成できます。 これは明らかに、サテン織りの安定性も他の織りに比べて低いことを意味します。

最も一般的なサテン織りは、4 綜絖サテン (4HS)、5 綜絖サテン (5HS)、8 綜絖サテン (8HS) です。 この数値は、通過したトウとその後通過したトウの合計数を表します。 たとえば、4HS 組織には 3 本のフィラメント ストランドが通過し、次に 1 本のフィラメント ストランドが通過します。 5HS では、4 本のトウが交差し、次に 1 本が下に配置されます。一方、8HS では、7 本のトウが交差し、次に 1 本が下に配置されます。 サテン織りの番号が大きいほど、成形性は良くなりますが、安定性は悪くなります。

その他の織り
カーボン ファイバー ファブリックを作成するために使用される織り方は他にも多数あります。これには、フィッシュ ブレード、トウ スプレッド、ブレード、一方向ブレード、カスタム ブレードが含まれます。各織り方には独自の特性があり、一部のデザインには最適ですが、他のデザインには適していません。特定の機能を実行するためにどのカーボン ファイバー ブレードを使用するかを決定する際に考慮する必要がある要素は多数あります。これらの要素には、強度、成形性、安定性、カールなどがあります。カーボン ファイバー製造業者は、どのファブリックをどのデザインに使用するかを判断する専門家です。