직조 아라미드 직물: 섬유 배향이 강도 및 가공에 미치는 영향

3.6 GPa 파라-아라미드 원사는 가장 강력한 강화 섬유 중 하나이지만 이를 촘촘한 평직 직물로 직조하면 유효 인장 강도가 해당 값의 약 2/3로 감소할 수 있습니다. 섬유 특성과 직물 특성 사이의 차이는 결함이 아닙니다. 이는 섬유 방향과 직조 구조의 직접적인 결과입니다. 직조 아라미드 강화재를 지정하는 엔지니어의 경우 재료를 선택하기 전에 방향이 강도와 가공을 제어하는 ​​방법을 이해하는 것이 중요한 단계입니다.

직조 아라미드 직물에서 섬유 배향이 실제로 의미하는 것

직조 직물의 섬유 배향은 완성된 부품의 하중 경로를 기준으로 롤 길이를 따라 0도 각도로 움직이는 경사 방향과 90도로 교차하는 위사 방향입니다.

단방향 테이프와 달리 직조 직물은 한 번에 두 면 내 방향으로 보강재를 전달합니다. 이것이 바로 직조 아라미드가 여러 각도에서 하중을 받는 헬멧, 탄도 패널, 폭발 방지 장치 및 복합 브래킷에 사용되는 이유입니다. 그러나 양방향 구조에는 비용이 발생합니다. 모든 날실이 모든 위사 위아래로 교차하여 크림프라고 하는 굴곡을 형성합니다. 파라 아라미드 분자는 섬유 축을 따라 고도로 배열되어 있으므로 섬유는 장력에는 강하지만 굽힘 및 측면 압축에는 약합니다. 따라서 압착은 실제 강도 손실을 직물에 직접 전달합니다. 아라미드 직물 등급 및 응용 분야를 보다 폭넓게 비교하려면 당사의 아라미드 직물 가이드 전체 자산 범위를 포괄합니다.

날실과 씨실: 강도는 방향성이 있습니다

직조된 아라미드 직물은 날실이나 위사에 하중이 가해졌을 때 가장 강하고, 두 축 사이에 하중이 가해지면 급격히 강도가 약해집니다.

균형 잡힌 2/2 능직 아라미드 직물의 경우 날실 방향에 대한 일반적인 인장 강도 유지는 아래 패턴을 따릅니다. 0도 값은 100%로 정규화됩니다.

45도에서는 정렬된 강도의 60% 이상이 사라집니다. 이는 아라미드 라미네이트 실패의 가장 일반적인 원인입니다. 엔지니어는 경사 방향에서 측정된 인장 데이터를 바탕으로 부품 크기를 결정한 다음 패널의 축외 강성과 강도를 과대평가합니다.

압력 용기, 헬멧 쉘 또는 드론 암의 경우 기본 하중이 날실이나 위사를 따르도록 각 플라이의 방향을 지정하거나 전체 하중 범위를 덮기 위해 0/90 및 플러스/마이너스 45겹으로 라미네이트를 구축해야 합니다.

직조 패턴: 압착은 강도 변환을 제어합니다.

더 촘촘한 직조 패턴은 더 높은 주름을 생성하고, 더 높은 주름은 완성된 라미네이트에 도달하는 섬유 인장 강도의 비율(강도 변환 효율이라는 값)을 낮춥니다.

직조 패턴은 방향 제어의 두 번째 레이어입니다. 평직(1/1)은 각 실을 하나의 위아래로 통과시켜 구조를 견고하게 고정합니다. 트윌(2/2)은 두 이웃 위에 실을 띄우고 새틴(4H)은 최소한의 주름으로 긴 플로트를 만듭니다. 절충안은 일관됩니다. 압착이 낮을수록 강도 변환 및 드레이프성은 향상되지만 표면 안정성과 미끄럼 저항성은 약화됩니다.

방향이 절단, 드레이핑 및 수지 습윤을 변경하는 방법

섬유 배향과 직조 밀도는 대부분의 폐기물이 생성되는 세 가지 생산 단계인 절단, 레이업 및 수지 주입에서 아라미드 직물이 어떻게 작동하는지를 결정합니다.

• 절단. 아라미드 실은 전단력에 의해 피브릴화되고 직조 교차점의 각진 실은 탄소 직물보다 깨끗한 절단을 더 어렵게 만듭니다. 초음파 칼이나 워터젯 절단으로 가장자리가 깨끗해집니다. 칼날이 새것이라면 감소된 속도로 작동하는 카바이드 팁 원형 커터도 작동합니다.
• 드레이핑. 이중 곡선 금형에서 촘촘한 평직은 평면 내 전단에 저항하므로 순응하는 대신 주름이 생깁니다. 트윌과 새틴은 직물 내에서 실 회전을 허용하여 섬유 버클 없이 플라이가 몰드 모양으로 전단될 수 있도록 합니다.
• 젖음. 수지는 섬유 다발을 따라 흐르며 각 직조 교차점은 잠재적인 흐름 제한입니다. 촘촘한 평직은 젖는 속도를 늦추고 공기를 가둘 수 있는 반면, 크림프가 낮은 능직이나 새틴은 더 빨리 젖어 공극 함량을 낮춥니다.

생산에 적합한 아라미드 직물 선택

섬유의 데이터시트 인장 강도만이 아닌 주요 하중 사례와 생산 공정을 기반으로 날실과 위사 균형 및 직조 패턴을 선택하십시오.

다음 순서로 선택을 진행하세요.

1. 기본 하중 방향을 정의하고 날실이 해당 축과 정렬되도록 롤 방향을 지정합니다.
2. 직조 패턴을 선택하세요. 표면 안정성을 위한 일반, 균형 잡힌 강도와 드레이핑을 위한 트윌, 최대 강도 변환을 위한 새틴.
3. 날실-위사 균형 확인: 대략적인 등방성 응답의 경우 50/50, 방향 강성에 대한 특수 비율.
4. 면적 중량과 압착을 수지 시스템에 맞춥니다. 저점도 주입 수지는 필름 접착제보다 조밀한 직조를 더 잘 처리합니다.
5. 부품 견적을 내기 전에 공급업체에 직물 너비, 롤 길이 및 접합 품질을 확인하십시오.

아라미드 인성과 탄소 강성이 모두 필요한 부품의 경우 아라미드-탄소 하이브리드 직물은 각 섬유 유형을 동일한 직조 층에 배치하므로 별도의 겹을 쌓는 것에 비해 방향 제어가 단순화됩니다. Jiangyin Dongli 신소재 기술 유한 회사 32,000m2 규모의 공장과 10개의 생산 라인을 갖춘 전체 공정 복합재 제조업체인 는 제어된 날실/위사 비율과 맞춤형 폭으로 아라미드 직조 직물과 아라미드-카본 하이브리드 직물을 공급합니다. 엔지니어링 팀은 직조 패턴을 주입 또는 프리프레그 공정에 일치시킬 수 있습니다.

난연성 레이업을 위한 고온 아라미드 직물 이 파라-아라미드 또는 메타-아라미드 직조 직물은 녹지 않고 200°C 이상에서 무결성을 유지하며 예측 가능한 강도 변환을 위해 제어된 압착을 제공합니다. 고열 환경의 열 장벽 및 구조적 보강재에 적합합니다. 제품보기 →

고온 및 방염 레이업을 위해 동일한 공장에서 제어된 압착 범위에서 아라미드 직조 직물을 생산하므로 롤마다 강도 변환을 예측할 수 있습니다.

3K 일반 및 능직 소재의 아라미드-카본 하이브리드 직물 하나의 직조 층에 아라미드 인성과 탄소 강성을 결합한 이 하이브리드 직물은 내충격성과 고온 성능을 향상시킵니다. 일반 또는 능직 변형을 통해 드레이프성 및 모듈러스 조정이 가능하며 항공우주 및 자동차 부품에 이상적입니다. 제품보기 →

대량 주문하기 전에 설계 허용 범위에 대한 압착 및 면적 중량을 확인하십시오. 동일한 면적 중량에서 능직에서 새틴으로 변경하면 드레이프성을 향상시키면서 라미네이트 모듈러스를 5~10% 변경할 수 있으며, 이러한 변경은 일반적으로 섬유 등급을 약간 변경하는 것보다 더 가치가 있습니다.

자주 묻는 질문