カーボンファイバー織物: その概要とそれを使用する理由

あるカーボンファイバーがなぜ他のものと見た目が違うのか疑問に思ったことがあるのは、あなただけではありません。 カーボンファイバーにはさまざまな織り方があり、それぞれに異なる目的があり、単なる装飾ではありません。

 

炭素繊維は、ポリアクリロニトリル (PAN) やレーヨンなどの前駆体から作られます。 前駆体繊維を化学処理し、加熱して引き伸ばした後、炭化して高強度繊維を作成します。 これらの繊維、つまりフィラメントは束ねられてトウを形成し、トウは含まれるカーボン フィラメントの数によって識別されます。 一般的な牽引クラスは 3k、6k、12k、15k です。 「k」は千を意味するため、3k トウは 3,000 個の炭素フィラメントでできています。 標準的な 3K トウの幅は通常 0.125 インチなので、小さなスペースに多くの繊維が詰め込まれています。6K トウには 6,000 個のカーボン フィラメントがあり、12K トウには 12,{{16 }} カーボン フィラメントなど。カーボン ファイバーは、高強度の繊維が束ねられて非常に強力な素材となります。

炭素繊維織物
カーボンファイバーは通常、織布の形で提供されるため、加工が容易になり、用途に応じて構造強度を高めることができます。 その結果、カーボンファイバー生地にはさまざまな織り方があります。 最も一般的なのは無地、ツイル、リボン サテンで、それぞれについて詳しく見ていきます。

平織り
平織りカーボンファイバーパネルは左右対称で、小さな市松模様のように見えます。 この織り方では、トウは上下のパターンで織り込まれます。 平織りは織り間の間隔が短いため、高度な安定性が得られます。 生地の安定性とは、織り角度と繊維の配向を維持する生地の能力です。 この高いレベルの安定性のため、平織りは複雑な輪郭のレイアップにはあまり適しておらず、他の織りほど柔軟性がありません。 一般に、平織りは平板、パイプ、2次元曲線に適しています。

この織りパターンの欠点の 1 つは、織り間の距離が短いため、トウのクリンプ (織り込むときに繊維が作る角度、以下を参照) が粗くなることです。 粗い圧着により応力集中が生じ、時間の経過とともに部品が弱くなる可能性があります。

ツイル織り
ツイルは、平織りと次に説明するサテン織りの間の橋渡しとして機能します。 ツイルは複雑な輪郭を形成するのに十分な柔軟性があり、サドルサテン織りよりも生地の安定性を維持するのに優れていますが、平織りほどではありません。 ツイルのトウをたどる場合、一定の数のトウを通過した後、同じ数のトウを通過します。 上下のパターンにより、「ツイル ライン」として知られる斜めの矢じりの外観が作成されます。 トウの織り合わせ間の距離が長いということは、平織りと比較してクリンプが少なく、潜在的な応力集中が少ないことを意味します。

2×2ツイル

4×4ツイル

2×2 ツイルは、おそらく業界で最もよく知られている炭素繊維生地です。 多くの化粧品や装飾用途に使用されていますが、機能性も優れており、適度な成形性と適度な安定性を備えています。 2×2の名前が示すように、各トウは2本のトウを通過し、さらに2本のトウを通過します。 同様に、4×4 ツイルは 4 つのトウを通過し、さらに 4 つのトウを通過します。 織りが 2×2 ツイルほどきつくないため、2×2 ツイルよりも若干成形しやすいですが、安定性も劣ります。