7.2.2 Классификация армирующих элементов
По структуре волокнистые наполнители классифицируются на четыре группы: однонаправленные непрерывные, тканные, объемного плетения и нетканные (рис. 7.3).
1. Однонаправленные размещенные в ПКМ непрерывные волокнистые наполнители могут быть в виде первичной нити, филаментой нити, ровинга, лент и жгутов.
Филаментые (крученые комплексные) нити получают круткой и сложением непрерывных комплексных нитей.
Ровинги представляют собой непрерывную прядь, состоящую из определенного числа параллельных первичных комплексных нитей.
Ленты могут быть как нетканые, так и тканные. Нетканные ленты представляют собой рулонированный материал из хаотично расположенных штапельных волокон, пропитанных связующим и армированных в продольном направлении комплексными нитями.
Жгуты – это переплетения комплексных нитей с образованием сечения, близкого к окружности.
Рис. 7.3. Основные виды и разновидности волокнистых наполнителей армированных пластиков (АП)
Рис. 7.4. Основные виды тканых волокнистых наполнителей АП
2. Тканные волокнистые элементы, предназначаемые для создания слоистых армированных пластиков (текстолитов), изготовляют на ткацких станках переплетением продольных (основы) и поперечных (утковых) нитей. Строение тканей характеризуется толщиной нити, видом переплетения, плотностью, а также извитостью (прогнутостью) нитей основы и утка, характером поверхности. Различают четыре вида плетения: полотняное, сатиновое, саржевое и трикотажное (рис. 7.4).
Полотняное (или гарнитурное) плетение – наиболее простое, когда каждая нить основы и утка проходит поочередно сверху, а затем снизу пересекающей ее нити основы (рис. 7.4а).
Ткани сатинового плетения имеют длинные перекрытия нитей основы (рис. 7.4б), поэтому они имеют большую прочность и жесткость вдоль основы и меньшую в направлении утка.
Ткани саржевого плетения отличаются тем, что каждая нить основы и утка проходят поочередно сверху и снизу двух или более пересекающих ее нитей (рис. 7.4в). Поэтому эти ткани отличаются большой податливостью волокон в плоскости ткани, что обеспечивает им высокую технологичность при изготовлении из АП изделий со сложной конструкцией.
Ткани трикотажного плетения изготовляют вязанием, при котором петли с сильным искривлением нитей взаимно зацепляются (рис. 7.4г).
Волокнистные элементы объемного плетения образуются переплетением нитей (жгутов), в том числе их системой в количестве от трех и более, жестких стержней с различной архитектурно достигаемой конфигурацией. На рис 7.5 показаны примеры многонаправленных пространственных схем армирования, образуемых жгутами в виде индивидуальных стержней (а-е), и объемные плетеные конструкции (ж-и). Такие схемы получили название пространственных армирующих структур (ПАС), а составляющие их компоненты – элементов пространственных армирующих структур (ЭПАС).
Рис. 7.6 Схема расположения жгутов в нетканом армирующем наполнителе: а) односторонняя; б) двухсторонняя чередующаяся; в) двухсторонняя
Рис. 7.5. Основные виды волокнистых наполнителей объемного плетения: а) ортогональная 3Д; б) ортогональная 4Д; в) ортогональная 4Д-Л; г) ортогональная 5Д-Л; д) ортогональная 6Д; е) аксиально-радиально-окружная; ж) аксиально-перекрестная; з) радиально-спиральная; и) аксиально-радиально-спиральная
Нетканые волокнистые элементы, образующие четвертую классификационную группу (рис 7.3), представляют собой различные варианты хаотически расположенных волокон, соединенные между собой одним из трех способов – обычным фрикционным сцеплением, прошивкой полотна текстильной нитью или склеиванием. Примеры фиксации волокон в нетканых наполнителях представлены на рис 7.6. Благодаря низкой стоимости, по сравнению с тканными, нетканые волокнистые наполнители нашли широкое применение в ряде областей использования АП. Это дает возможность перерабатывать более грубые волокна (с диаметрами в десятки мкм), но не менее важно имеется возможность сокращать трудоемкость и стоимость их изготовления.