Ткани в композитах. Типы плетения
18.08.2020
Ткани – полотна образованные переплетением взаимно-перпендикулярных нитей. Основа - нити расположенные вдоль полотна. Нить основы гладкая, хорошо натянута, равномерна по толщине. Уток – нити расположенные поперек полотна.
Тканые структуры широко используются в композитостроении, они технологичнее, легче укладываются на сложные оснастки, но имеют многочисленные изгибы и, как следствие, пониженные механические характеристики.
Все ткани имеют следующие характеристики:
- Плотность - количество нитей по основе на 10см и по утку на 10см;
- Раппорт – это наименьшее число нитей, после которого повторяется рисунок переплетения;
- Поверхностная плотность – масса 1м2 ткани;
- Толщина ткани;
- Объемное заполнение (отношение объема нитей к общему объему ткани);
- Опорная поверхность (поверхность контакта с плоской твердой поверхностью);
- Поверхностная пористость – отношение площади сквозных пор к площади всей ткани.
- Фаза строения. Степень изогнутости нитей. Имеется 9 фаз. Фаза 0 – одинаковая изогнутость нитей основы и утка. Фаза 1 – нити основы прямолинейны, нити утка максимально изогнуты. Фаза 9 – нити утка прямолинейны, нити основы максимально изогнуты.
Основные типы плетений
- Полотно (Plain)
- Рогожка (Basket)
- Репсовое переплетение
- Leno
- Саржа (Twill)
- Сатин (Satin)
- Атлас
Полотно (Plain)
Тип плетения, при котором каждая продольная попеременно проходит над и под поперечными нитями. Каждая уточная нить точно так же проходит над и под нитями основы.
Плетение типа полотно симметрично, стабильно в размерах. Этот тип плетения неудобен для нанесения на детали сложной формы. Имеет сильный изгиб волокна.
Рогожка (Basket)
Является производным от полотняного плетения. В отличие от полотна, нити могут группироваться по 2шт (Basket 2x2) или более, то есть 2 или более соседних нитей проходят над и под перпендикулярными нитями одновременно.
Репсовое переплетение
Образуется по типу полотняного но с удлинением основных или уточных перекрытий.
Ткани с редко расположенным утком
Используются в основном для производства шин или плоских ремней.
Leno
Форма полотняного плетения в которой волокна основы жестко зафиксированы нитями утка с помощью спиральной пары.
Саржа (Twill)
Ткань с типом плетения Саржа имеет два важных отличия от полотна:
- Длина перекрытий. Каждая отдельная нить не огибает каждую перпендикулярную, изгиб происходит раз в 2 или раз в 3 нити, в зависимости от типа ткани. То есть, если в полотняном плетении каждая нить проходит одну встречную снизу, другую сверху, то в плетении типа саржа каждая нить проходит поочередно две нити сверху две нити снизу.
- Отступ на 1 шаг. Если рассматривать 2 параллельные нити, одна отстает от другой на 1шаг. В полотняном переплетении изгибы двух параллельных нитей противоположны по направлению, когда одна нить загибается вниз, ее соседняя нить загибается вверх. В плетении типа саржа - изгиб каждой нити смещен на 1 шаг вперед от соседней. Из-за этого смещения на шаг вперед, на поверхности ткани возникает «диагональный» рисунок:
В сравнении с полотняным переплетением ткань менее стабильна, но лучше драпируема, механические показатели выше, так как длина перекрытий превышает критическую длину волокна.
Сатин\Атлас
Главное отличие от саржевого переплетения – длина перекрытий, которая может достигать до 8 нитей (обычно 4,5 или 8).
Отличие друг от друга: в атласной ткани на лицевой стороне застил из нитей основы, а в сатиновой на лицевой стороне застил из нитей утка. Из-за такого застила нитей на одной стороне эти типы плетений могут давать эффект асимметрии при выкладке нескольких слоев подряд.
Имеется еще много вариаций плетения таких как: ломаная саржа (елочка), обратная саржа, сложная саржа, усиленный сатин, усиленный атлас, креповое плетение. Но все они являются производными от вышеописанных и имеют ограниченное применение.