Textura uhlíkového vlákna

Struktura tkaniny z uhlíkových vláken se v přírodě nevyskytuje, ale je vytvořena prostřednictvím klíčového procesu „tkaní“. Surowinou jsou úžiny z uhlíkových vláken o průměru pouhých několika mikronů (asi 1/10 vlasu), které jsou nejprve předúpracovány (např. lepením a tvarem) a poté speciálním tkacím zařízením propojeny podle určitého vzoru, čímž vznikají tkaniny s různými strukturami.
Z hlediska tkaní je struktura uhlíkových tkanin primárně určena způsobem, jakým jsou propojeny „řetězové nitě“ (svazky filament uspořádané ve směru délky) a „útek“ (svazky filament uspořádané v příčném směru). Různé tkané parametry – jako tloušťka svazků filament, hustota řetězových a útkových nití a úhel a frekvence propletení – přímo ovlivňují morfologii struktury. Například, když se řetězové a útkové nitě proplétají kolmo v poměru 1:1, vytvoří se nejjednodušší „plátěná“ struktura; pokud se několik řetězových nebo útkových nití proplétá skupinově, vzniká složitější struktura „serž“ nebo „satén“. Tato logika tkaní zachovává vysokou pevnost samotného svazku uhlíkových vláken a zároveň optimalizuje celkový výkon tkaniny prostřednictvím její struktury.

Plátěná: „vyvážená a robustní"

Plochá struktura je nejběžnější a základní strukturou uhlíkových vláken, která se vyznačuje tkaním vázových a útkových nití každou druhou nití, čímž vzniká pravidelný vzor podobný „mřížce“. Vzhledově je plochá struktura rovnoměrná a jemná, téměř bez rozdílu mezi přední a zadní stranou, což poskytuje jednoduchý a ostře definovaný vizuální dojem. Z hlediska výkonu má díky hustému propletení útkových a vázových nití velmi vysokou strukturní stabilitu, nesnadno se deformuje a zátěž může být rovnoměrně rozložena do jednotlivých svazků působících sil. Proto je tento typ tkaniny široce využíván v aplikacích s vysokými požadavky na pevnost konstrukce – například u trupů letadel v leteckém průmyslu nebo u nosných komponent v lékařských zařízeních. Právě proto jsou tyto tkaniny hojně používány v široké škále aplikací, kde je důležitá strukturní pevnost – jako například povrchové skořápky trupů v leteckém průmyslu a nosné části ve zdravotnických přístrojích.
Nicméně hladké textury mají také svá omezení: hustě propletené body mohou vést k poněkud méně pružným látkám, které se při ohýbání mají tendenci "přehýbat", což je činí méně vhodnými pro produkty které vyžadují časté ohýbání.

Satinovaná vazba: „Vyvážená univerzálnost“

Satinované textury jsou pružnější než hladké textury: řetnové nitě jsou propleteny přes dvě nebo více útkových nití a poté spojeny s útkem tak, aby vytvořily nepřetržitý „satinový“ vzorek (běžně 30°, 45°, 60° atd.). Nejnázornější vlastností tohoto vzoru je vizuálně zřejmá směrovost. Satinovaný vzor dodá látce pocit toku, což je více designově orientované ve srovnání s hladkou texturou – například uhlíkové vlákno karoserie luxusního sportovního vozu nebo dekorativní panely luxusního zavazadla, které často volí satinovanou texturu pro zdůraznění vzhledu povrchu.
Pokud jde o výkon, spočívá výhoda tkanin s útkem ve „vázanosti": ve srovnání s plátnovou vazbou je zde méně překřížených bodů a větší volnost svazků filament, díky čemuž se výrazně zlepšuje pružnost a při ohýbání se snadno nerozbijí; zároveň struktura útku zajišťuje pevnost tkaniny ve více směrech, zejména co se týče odolnosti proti protažení a nárazu, což ji činí vhodnější než plátnové tkaniny pro aplikace vyžadující rovnováhu mezi pevností a houževnatostí, jako jsou rámy kol nebo lyže ve sportovním vybavení.

Saténové tkaniny: „Vysoká intenzita kousku“

Satén je nejsložitější proces a textilní úprava uhlíkových vláken s nejvyšší hodnotou. Princip tkaní je následující: vázací nebo článkové nitě překračují více než jednu nit (obvykle 3–5), poté se propojují, čímž vznikají řídké, ale pravidelné vazné body, které nakonec tvoří hladký povrch podobný „saténu“, u něhož jsou stopy tkaní téměř neviditelné a lze pozorovat pouze jemné změny lesku.
Co se týče vzhledu, saténové látky vykazují vysokou míru povrchové rovinnosti a při osvětlení měkký matný lesk, čímž získávají luxusní vzhled a hmatový dojem. Proto jsou často používány u vysoce kvalitních produktů s náročnými požadavky na vzhled – například u interiérových panelů luxusních jachet, pouzder pro luxusní hodinky nebo individuálních uměleckých instalací z uhlíkových vláken. Z hlediska výkonu mají saténové tkaniny díky velmi malému počtu překřížení nití téměř stav „rovnoběžného uspořádání“, což umožňuje maximálně využít vlastní vysokou pevnost uhlíkových pregejí, zejména jejich tahovou pevnost v jednom směru, která je výhodnější ve srovnání s plátnovou a žeblikovou vazbou; zároveň hladký povrch také snižuje tření mezi tkaninou a ostatními částmi, což je vhodné pro použití jako povrchová vrstva pohyblivých částí přesných strojů.
Nevýhody saténových látek jsou však také zřejmé: řídké body spojení vedou ke slabší strukturální stabilitě, nižší pevnosti ve směru kolmém na svazky filamentů a výrobní proces je složitý, přičemž náklady jsou mnohem vyšší než u plátěné a sukenné vazby.

Jednosměrná tkanina (UD): „Směrový vysokopevnostní koláč“

Jednosměrné tkaniny jsou tkané zcela odlišným způsobem než sukenná struktura „útku a řetěvy“ a jejich jádro spočívá v „jasné jednosměrné uspořádání“: více než 90 % uhlíkových žíněk je rozmístěno paralelně navzájem ve směru 0°, zatímco pouze malý počet tenčích žíněk s nižším denierem je lehce ukotven ve směru útku, aby zabránil uvolnění, aniž by přebíral hlavní zatížení. Tato konstrukce není tradičně prosto propletená, ale spíše připomíná „uspořádání žíněk s jednoduchým upevněním“.
Struktura je velmi pravidelná, povrch vykazuje výrazný jednosměrný paralelní vlákenný lesk a směr útku filamentových svazků je velmi jemný a téměř nepostřehnutelný. Celkově působí vizuálně jednoduše, ale ostře a vyzařuje bohatou průmyslovou texturu. Co se týče výkonu, výhody jednosměrných tkanin spočívají v tzv. "směrové extrémnosti" – plně soustředěné tahové pevnosti ve směru 0°, která může být o 1,5 až 2krát vyšší než u tkanin s lícovým vazem, a umožňuje přenos osových napětí bez ztrát. Zároveň je o 15–20 % lehčí a tenčí než tkanina s lícovým vazem stejné pevnosti díky menšímu počtu vzájemných překřížení.
Tato vlastnost ji činí obzvláště vhodnou pro konstrukce namáhané jednosměrnými silami, jako jsou nosníky lopatek větrných turbín, zpevnění raketových šípů nebo rámy bezpilotních letounů, kde dokáže odolávat směrovému zatížení a zároveň umožňuje výrazné snížení hmotnosti.

Víceosé tkaniny s úhlovou vazbou (NCF): „více směrové vyrovnávače“

Víceosá tkanina je mnohem složitější než saténová vazba, jejímž základem je „více směrové vrstvení + celkové sešití“: nejprve jsou úhly uhlíkových vláken rovnoměrně naskládány ve směrech 0°, +45°, -45°, 90° a dalších (obvykle 3–5 směrů), přičemž jednotlivé úhly v každém směru jsou uspořádány samostatně, aniž by se navzájem proplétaly; poté jsou všechny vrstvy společně sešity a fixovány pomocí šicích nití s vysokou pevností. Následně jsou všechny vrstvy propojeny dohromady silnými šicími nitěmi do kompletní tkaniny, čímž je zcela překonáno omezení saténové vazby typu „propletání ve dvou směrech“.
Vizuální charakteristiky této látky jsou výrazné: povrch nemá diagonální texturu sukna, ale spíše představuje jemnou vrstvenou strukturu, přičemž směry hedvábných svazků se mírně překrývají – hrubší, ale pravidelné – a stehovací nitě jsou na povrchu rozmístěny ve formě jemné sítě, což je jedinečným identifikačním znakem.
Co se týče výkonu, má víceosá struktura výhodu „více směrové rovnováhy“: vykazuje vynikající pevnost ve směrech 0°, 90°, ±45° atd. Zejména její odolnost proti střihu je o 30 % – 50 % vyšší než u sukna a dokáže současně odolávat různým složitým zatížením, jako je tah, ohyb a střih. Podporuje také úpravu poměru filamentových svazků v jednotlivých směrech podle potřeby, což je vhodné pro konstrukce s komplexními vícesměrovými silami, jako jsou automobilové podvozky, trupy lodí, lyžařské vázání nebo rámcy kol. Nejenže dobře sedí na složité zakřivené plochy, ale také disponuje vynikajícími vícesměrovými mechanickými vlastnostmi.

Tatuaže na téma fotbalu: Estetika

Vzor kopané používá jedinečnou „geometrickou bionickou tkaninu“, při které jsou úpony uhlíkových vláken speciálním zařízením tkaněny do spojité šestiúhelníkové nebo pětiúhelníkové kombinace struktur včelích plástů, jejichž jednotlivé části zasahují do sebe, což je naprosto odlišné od logiky soutoku „útku a řetězce“ používaného u sýtkové vazby. Jeho vizuální rozpoznatelnost je velmi vysoká: povrch je pokryt pravidelnými šestiúhelníky, ostrými hranami, silným trojrozměrným efektem a při osvětlení jsou úhly jasně definované, vytvářejí výrazný kontrast mezi světlem a stínem, čímž dosahují větší návrhové napjatosti a technologického pocitu než sýtková vazba.
Z hlediska výkonu kombinuje fotbalový vzor výhody ceny a základního výkonu: šestiúhelníková struktura rovnoměrně rozkládá napětí a odolnost proti deformaci je lepší než u hladkého vzoru; vysoká hustota tkaní zajišťuje malé mezery mezi svazky vláken, čímž je odolnost proti opotřebení lepší než u kruhového vzoru a odolná je i proti lehkým škrábancům. Je proto zvláště vhodný pro výrobky, u nichž má estetika přednost a které vyžadují každodenní odolnost, jako jsou luxusní pouzdra na mobilní telefony, sportovní vybavení, panely luxusních tašek a skříně chytrých domácích zařízení atd. Nejenže zvyšuje módní hodnotu, ale také splňuje požadavky na pevnost pro spotřebitelské třídy.