Geweven stoffen: Fundamenten voor composietfabricage

Redacteur's noot: Deze inhoud was oorspronkelijk gepubliceerd op NetComposites.com. NetComposites werd overgenomen door CompositesWorld's moedermaatschappij, Gardner Business Media, in februari 2020.

Voor composietfabricagetoepassingen waar meer dan één vezelorïntatie vereist is, is een stof die 0-graden en 90-graden vezelorïntaties combineert nuttig.

Geweven stoffen worden geproduceerd door het verweven van warp (0-graden) vezels en weft (90-graden) vezels in een regelmatig patroon of weefstijl. De integriteit van het stof wordt gehandhaafd door de mechanische vergrendeling van de vezels. Drape (het vermogen van een stof zich aan een complex oppervlak aan te passen), oppervlakgladheid en stabiliteit van een stof worden primair gecontroleerd door de weefstijl. Hieronder volgt een beschrijving van enkele van de meer voorkomende weefstijlen:

Linnenweefsel (Plain weave)

Elke warp vezel gaat afwisselend onder en over elke weft vezel. Het stof is symmetrisch, met goede stabiliteit en redelijke porositeit. Het is echter het moeilijkste van de weefsels om te drapen, en het hoge niveau van vezelkrimp geeft relatief lage mechanische eigenschappen vergeleken met de andere weefstijlen. Met grote vezels (hoge tex) geeft deze weefstijl excesieve krimp en daarom wordt het meestal niet gebruikt voor zware stoffen.

Koeweefsel (Twill weave)

Eén of meer warp vezels weven afwisselend over en onder twee of meer weft vezels in een regelmatig herhaalde manier. Dit produceert het visuele effect van een rechte of gebroken diagonaal 'rib' aan het stof. Superieure wetting en drape worden gezien in het koeweefsel ten opzichte van het linnenweefsel met slechts een kleine reductie in stabiliteit. Met gereduceerde krimp heeft het stof ook een gladder oppervlak en iets hogere mechanische eigenschappen.

Atlasweefsel (Satin weave)

Atlasweefsels zijn fundamenteel koeweefsels gewijzigd om minder intersecties van warp en weft te produceren. Het 'harness' nummer gebruikt in de aanduiding (typisch 4, 5 en 8) is het totale aantal vezels gekruist en onder doorgegaan, voordat het vezel het patroon herhaalt. Een 'kraaienpoot' weefsel is een vorm van atlasweefsel met een andere verspringing in het herhaalpatroon. Atlasweefsels zijn zeer plat, hebben goede wetting en een hoge mate van drape. De lage krimp geeft goede mechanische eigenschappen. Atlasweefsels staan vezels toe in de dichtste nabijheid te worden geweven en kunnen stoffen produceren met een 'stevige' weef. Echter, de lage stabiliteit en asymmetrie van de stijl moet overwogen worden. De asymmetrie zorgt ervoor dat één gezicht van het stof vezels heeft die voornamelijk in de warp-richting lopen, terwijl het andere gezicht vezels heeft die voornamelijk in de weft-richting lopen. Zorgvuldigheid is geboden bij het samenstellen van meerdere lagen van deze stoffen om te zorgen dat spanningen niet in het onderdeel gebouwd worden door dit asymmetrische effect.

Mattenweefsel (Basket weave)

Mattenweefsel is fundamenteel hetzelfde als linnenweefsel, behalve dat twee of meer warp vezels afwisselend verweven met twee of meer weft vezels. Een rangschikking van twee warp die twee weft kruisen wordt aangeduid als 2×2 mattenweefsel, maar de rangschikking van het vezel hoeft niet symmetrisch te zijn. Daarom is het mogelijk om 8×2, 5×4, etc. te hebben. Mattenweefsel is platter, en door minder krimp sterker dan een linnenweefsel, maar minder stabiel. Het moet gebruikt worden op zware stoffen gemaakt met dikke (hoge tex) vezels om excesieve krimping te vermijden.

Leno weefsel

Leno weefsel verbetert de stabiliteit in 'open' stoffen die een laag vezelaantal hebben. Een vorm van linnenweefsel waarin aangrenzende warp vezels om opeenvolgende weft vezels worden gedraaid om een spiraal paar te vormen, effectief elke weft 'vergrendelend' op zijn plaats. Stoffen in leno weefsel worden normaal gebruikt in combinatie met andere weefstijlen omdat hun openheid, als ze alleen gebruikt worden, geen effectief composietonderdeel kan produceren.

Mock Leno weefsel

Een versie van linnenweefsel waarin occasionele warp vezels, op regelmatige intervallen maar meestal verschillende vezels uit elkaar, afwijken van de afwisselende onder-over verweving en in plaats daarvan elke twee of meer vezels verweven. Dit gebeurt met gelijke frequentie in de weft-richting, en het algehele effect is een stof met verhoogde dikte, rougher oppervlak en additionele porositeit.

Geweven glasgaren stoffen vs. geweven rovings

Garen-gebaseerde stoffen geven doorgaans hogere sterkte per eenheidsgewicht dan rovings, en omdat ze doorgaans fijner zijn, produceren ze stoffen aan het lichte einde van het beschikbare gewichtsbereik. Geweven rovings zijn goedkoper te produceren en kunnen effectiever weten. Echter, aangezien ze alleen beschikbaar zijn in zwaardere texes, kunnen ze alleen stoffen produceren aan het medium tot zware einde van het beschikbare gewichtsbereik, en zijn dus meer geschikt voor dikke, zware laminaten.