Текстура тканини з вуглепластику

Текстура тканина з вуглецевого волокна не виникає природним шляхом, а формується завдяки ключовому процесу «ткацтва». Сировиною є странди вуглецевого волокна діаметром лише кілька мікронів (близько 1/10 діаметра волосини), які спочатку піддаються попередній обробці (наприклад, склеюванню та формуванню), а потім переплітаються за допомогою спеціального ткацького обладнання відповідно до певного візерунка, утворюючи тканини з різними текстурами.
З точки зору принципів ткацтва, структура тканин з вуглецевих волокон визначається способом переплетення «основних ниток» (пучків філаментів, розташованих у поздовжньому напрямку) та «причічних ниток» (пучків філаментів, розташованих у поперечному напрямку). Різні параметри ткацтва — такі як товщина пучків філаментів, густота основних і причічних ниток, а також кут і частота переплетення — безпосередньо впливають на морфологію структури. Наприклад, коли основні та причічні нитки переплетаються вертикально у співвідношенні 1:1, утворюється найпростіша структура «полотняного переплетення»; якщо ж кілька основних або причічних ниток переплітаються групами, формується більш складна структура «саржевого» або «атласного» переплетення. Ця логіка ткацтва зберігає високоміцні властивості самого пасма вуглецевого волокна, водночас оптимізуючи загальні експлуатаційні характеристики тканини за рахунок її структурованої будови.

Полотняне переплетення: «збалансоване та міцне»

Полотняна структура — це найпоширеніша та найпростіша структура вуглецевих тканин, яка характеризується тим, що нитки основи та прижку переплітаються через одну, утворюючи регулярний малюнок, схожий на «сітку». Візуально полотняна структура виглядає однорідною та дрібною, майже без різниці між передньою та задньою стороною, створюючи просте й чітке візуальне враження. З точки зору експлуатаційних характеристик, завдяки щільному переплетенню ниток основи та прижку, структурна стійкість полотняних тканин дуже висока, вони не схильні до деформації, а навантаження рівномірно розподіляється між окремими пучками волокон. Тому такі тканини широко використовуються в застосунках із високими вимогами до міцності конструкцій — наприклад, у авіаційній промисловості для обшивки фюзеляжу або в медицині для виготовлення каркасних компонентів пристроїв. Це пояснює їхнє широке застосування там, де важлива висока міцність конструкції.
Однак текстури з простим переплетенням мають і свої обмеження: щільне переплетення ниток може призводити до трохи менш гнучких тканин, які схильні «зморщуватися» при згинанні, що робить їх менш придатними для товари які потребують частого згинання.

Саржа: «Збалансована універсальність»

Саржеві текстури більш гнучкі, ніж плоскі: нитки основи переплітаються через дві або більше ниток вутку, а потім переплітаються з нитками вутку, утворюючи безперервний «саржевий» малюнок (поширеними є кути 30°, 45°, 60° тощо). Найбільш наочна особливість цієї текстури — візуально помітна напрямленість. Саржевий малюнок надає тканині відчуття плинності, що є більш дизайнерським у порівнянні з простою текстурою — наприклад, карбоновий корпус дорогого спортивного автомобіля чи декоративні панелі люксового багажу, багато з яких обирають саржеву текстуру, щоб підкреслити зовнішній вигляд матеріалу.
З точки зору продуктивності, перевага саржевих тканин полягає в «балансі»: на відміну від полотняного переплетіння, кількість точок переплетіння менша, а пучки ниток мають більше свободи, що значно покращує гнучкість і робить матеріал стійкішим до розриву при згинанні; водночас саржева структура забезпечує міцність тканини в багатьох напрямках, особливо в плані опору розтягуванню та ударним навантаженням. Це робить її більш придатною для застосування у випадках, коли потрібно поєднати міцність і міцність на розрив, наприклад, у велосипедних рамах та лижах для катання.

Атласні тканини: «Високоміцний пай»

Сатин — це найскладніший процес і найвищий за значенням тип текстури тканин з вуглецевого волокна. Його логіка ткання полягає в тому, що нитки основи або прижиму перетинають більше ниток (зазвичай 3-5), а потім переплітаються, утворюючи розріджені, але регулярні точки переплетіння, і в результаті створюється гладка поверхня, подібна до «сатину», з майже непомітними слідами переплетіння у текстурі, і можна помітити лише незначні зміни блиску.
З точки зору зовнішнього вигляду, сатинові тканини мають високий ступінь рівності поверхні та м'який матовий блиск при освітленні, завдяки чому вони виглядають преміально, тому їх часто використовують у високоякісній продукції з підвищеними вимогами до зовнішнього вигляду — наприклад, у внутрішніх панелях люкс-яхт, корпусах дорогоцінних годинників або індивідуальних художніх інсталяціях із вуглецевого волокна. З точки зору експлуатаційних характеристик, через дуже малу кількість точок переплетення нитки сатинової тканини практично перебувають у стані «паралельного розташування», що дозволяє максимально реалізувати високоміцні характеристики саме стрічок з вуглецевого волокна, особливо міцність на розтягування в одному напрямку, що є перевагою порівняно з полотняним та саржевим переплетенням; водночас, гладка поверхня також зменшує тертя між тканиною та іншими деталями, що робить її придатною для використання як зовнішній шар рухомих частин прецизійних механізмів.
Однак недоліки атласних тканин також очевидні: розріджені точки переплетення призводять до слабшої структурної стійкості, нижчої міцності в напрямку, перпендикулярному до пучків ниток, а процес виробництва є складним і коштує значно дорожче, ніж полотняне та саржеве переплетення.

Односпрямована тканина (UD): «Напрямлений високоміцний шар»

Односпрямовані тканини виготовляються зовсім інакше, ніж саржа за принципом «основа та уток», і полягають вони в «чіткому односпрямованому розташуванні»: понад 90% стрічок з вуглецевого волокна розташовані паралельно один одному в одному напрямку 0°, лише невелика кількість тонших стрічок легенько закріплена в напрямку утку, щоб запобігти розтріскуванню, не беручи на себе основного навантаження. Ця структура не є традиційною тканиною, а більше нагадує «масив стрічок із простим зв'язуванням».
Текстура дуже рівномірна, поверхня має чіткий однокермований паралельний малюнок, а напрямок утоку пучків волокон дуже тонкий і важко помітний; загальна візуальна простота гостра, насичена промисловою текстурою. З точки зору експлуатаційних характеристик, переваги однокермованих тканин зосереджені на «спрямованій екстремальності» — повністю сконцентрована міцність на розтяг у напрямку 0°, що може бути на 1,5–2 рази вищою, ніж у саржевих тканин, і здатна передавати осьові напруження без втрат. У той же час, через меншу кількість точок переплетення, вона на 15–20% легша і тонша, ніж саржа аналогічної міцності.
Ця властивість робить її особливо придатною для конструкцій, що піддаються одноманіпуляторним зусиллям, таких як головна балка лопатей вітрових турбін, армування ракетних стріл або каркаси безпілотних літальних апаратів, де вона може витримувати спрямовані навантаження й одночасно забезпечувати значне зменшення ваги.

Багатовісні тканини з косим плетінням (NCF): «Багатонапрямні вирівнювачі»

Багатовісна тканина значно складніша, ніж саржа, основа якої — «багатонапрямне укладання + загальне зшивання»: спочатку волокна з вуглецевих стрічок укладаються паралельно під кутами 0°, +45°, -45°, 90° та іншими напрямками (зазвичай 3–5 напрямків), при цьому стрічки в кожному напрямку розташовуються окремо, не переплітаючись між собою, потім усі шари зшиваються та фіксуються разом міцними швейними нитками. Потім усі шари зшиваються міцними швейними нитками в єдину тканину, що повністю подолано обмеження саржі «переплетіння в обох напрямках».
Візуальні характеристики цієї тканини є відмінними: поверхня не має діагонального текстурного малюнку саржи, а натомість має делікатну шарувату структуру, де пучки шовку різних напрямків накладаються один на одного, трохи шорсткуваті, але рівномірні, а стрічкові нитки розподілені по поверхні у вигляді дрібної сітки, що є унікальною ознакою ідентифікації.
З точки зору продуктивності, багатовісний матеріал має перевагу «багатонапрямкової рівноваги»: він має відмінну міцність у напрямках 0°, 90°, ±45° тощо. Зокрема, його опір зсуву на 30%-50% вищий, ніж у саржи, і він може одночасно протистояти різноманітним складним навантаженням, таким як розтяг, вигин і зсув. Також підтримується регулювання співвідношення ниткових пучків у кожному напрямку за необхідністю, що підходить для конструкцій із складними багатонапрямковими силами, таких як шасі автомобілів, корпуси кораблів, кріплення лиж, рами велосипедів тощо. Він не лише добре прилягає до складних криволінійних поверхонь, але й має відмінні багатонапрямкові механічні властивості.

Татуювання на тему футболу: Естетика

Малюнок у формі футбольного м'яча використовує унікальне «геометричне біонічне ткання», при якому волокна карбону сплітаються за допомогою спеціального обладнання у безперервну комбінацію шестикутних або п'ятикутних структур у вигляді сот, які щільно зчіплюються одна з одною, що принципово відрізняється від логіки полотняного переплетіння «основа і уток». Його візуальне розпізнавання дуже високе: поверхня покрита правильними шестикутниками, гострими краями, вираженим об'ємом, а при освітленні чітко простежуються кути, що створюють сильний контраст світла і тіні, надаючи більшої дизайнерської напруженості та відчуття технологічності, ніж полотняне переплетіння.
З точки зору продуктивності, шаблон у вигляді футбольного м'яча поєднує в собі вартість та базові експлуатаційні характеристики: шестикутна структура дозволяє рівномірно розподіляти напруження, а стійкість до деформації краща, ніж у гладкого шаблону; висока щільність плетіння забезпечує менші проміжки між пучками ниток, а стійкість до зносу перевершує саржу, також матеріал стійкий до невеликих подряпин. Тому він особливо підходить для продуктів, у яких важливий зовнішній вигляд і потрібна повсякденна довговічність, наприклад, для преміальних чохлів для мобільних телефонів, спортивного інвентарю, панелей люксових сумок і корпусів розумних побутових приладів тощо. Це не лише підвищує стильовість, а й задовольняє попит на міцність побутового рівня.