कार्बन फाइबर ब्रैड्स: वे क्या हैं और उनका उपयोग क्यों किया जाता है

अगर आपने कभी सोचा है कि कार्बन फाइबर का एक टुकड़ा दूसरे से अलग क्यों दिखता है, तो आप अकेले नहीं हैं। कार्बन फाइबर कई अलग-अलग बुनाई में आता है, प्रत्येक एक अलग उद्देश्य की पूर्ति करता है, और यह केवल सजावटी नहीं है।

कार्बन फाइबर पॉलीएक्रिलोनिट्राइल (PAN) और रेयान जैसे अग्रदूतों से बनाए जाते हैं। अग्रदूत फाइबर को रासायनिक रूप से उपचारित किया जाता है, गर्म किया जाता है और खींचा जाता है, और फिर उच्च शक्ति वाले फाइबर बनाने के लिए कार्बनीकृत किया जाता है। इन फाइबर या फिलामेंट को फिर एक साथ बंडल किया जाता है और उनमें मौजूद कार्बन फिलामेंट की संख्या से पहचाना जाता है। सामान्य टो रेटिंग 3k, 6k, 12k और 15k हैं। "k" का मतलब हज़ार है, इसलिए 3k टो 3,000 कार्बन फिलामेंट से बना है। मानक 3k टो आम तौर पर 0.125 इंच चौड़ा होता है, इसलिए यह एक छोटी सी जगह में बहुत सारे फाइबर को ठूंस दिया जाता है। 6k टो में 6,000 कार्बन फिलामेंट होते हैं, 12k टो में 12,000 कार्बन फिलामेंट होते हैं, और इसी तरह। एक साथ बंडल किए गए उच्च शक्ति वाले फाइबर की बड़ी मात्रा कार्बन फाइबर को इतना मजबूत पदार्थ बनाती है।

 

कार्बन फाइबर बुनाई
कार्बन फाइबर अक्सर बुने हुए कपड़ों के रूप में आता है, जिससे काम करना आसान हो जाता है और यह आवेदन के आधार पर अतिरिक्त संरचनात्मक ताकत प्रदान कर सकता है। इसलिए, कार्बन फाइबर कपड़ों को कई अलग-अलग तरीकों से बुना जा सकता है। सबसे आम हैं सादा, टवील और सस्पेंडर साटन, और हम प्रत्येक सामग्री को विस्तार से कवर करेंगे।

सादा बुनाई
सादे कार्बन फाइबर शीट में एक छोटे चेकरबोर्ड की उपस्थिति के साथ एक सममित उपस्थिति होती है। इस बुनाई में, किस्में एक ओवर/अंडर पैटर्न में बुनी जाती हैं। इंटरवेव्स के बीच कम दूरी सादे बुनाई को स्थिरता का एक उच्च स्तर देती है। कपड़े की स्थिरता कपड़े की अपनी बुनाई के कोण और फाइबर अभिविन्यास को बनाए रखने की क्षमता को संदर्भित करती है। स्थिरता के इस उच्च स्तर के कारण, सादे बुनाई जटिल आकृति वाले लेआउट के लिए कम उपयुक्त है और यह कुछ अन्य कपड़ों की तरह लचीला नहीं होगा। आम तौर पर, सादे बुनाई वाले कपड़े फ्लैट शीट, पाइप और दो-आयामी वक्रों के लिए उपयुक्त हैं।

इस बुनाई पैटर्न का एक नुकसान यह है कि इंटरलेसिंग (बुनाई के दौरान फाइबर द्वारा बनाए गए कोण, नीचे देखें) के बीच कम दूरी के कारण धागों में गंभीर सिकुड़न होती है। कठोर सिकुड़न से तनाव सांद्रता पैदा होती है जो समय के साथ भाग को कमजोर कर देती है।

ट्विल बुनाई
ट्विल सादे बुनाई और साटन बुनाई के बीच का पुल है जिसके बारे में हम आगे चर्चा करेंगे। ट्विल कपड़े में अच्छा लचीलापन होता है और यह जटिल आकृतियाँ बना सकता है। यह कपड़े की स्थिरता बनाए रखने में सस्पेंडर साटन कपड़े से भी बदतर है, लेकिन सादे बुनाई वाले कपड़े जितना अच्छा नहीं है। यदि आप ट्विल बुनाई में टो स्ट्रैंड का अनुसरण करते हैं, तो यह एक निश्चित संख्या में टो से होकर गुजरता है और फिर उसी संख्या में टो से होकर गुजरता है। ऊपर/नीचे पैटर्न एक विकर्ण तीर की उपस्थिति बनाता है, जिसे "ट्विल लाइन" कहा जाता है। इंटरलेस्ड टो के बीच लंबी दूरी का मतलब सादे बुनाई वाले कपड़ों की तुलना में कम कर्ल और कम संभावित तनाव सांद्रता है।

2×2 ट्विल शायद उद्योग में सबसे प्रसिद्ध कार्बन फाइबर बुनाई है। इसका उपयोग कई कॉस्मेटिक और सजावटी अनुप्रयोगों में किया जाता है, लेकिन यह अत्यधिक कार्यात्मक भी है, यह मध्यम स्थिरता के साथ मध्यम आकार की क्षमता को जोड़ती है। जैसा कि 2×2 नाम से पता चलता है, प्रत्येक टो 2 टो से होकर गुज़रेगा और फिर दोनों टो को पार करेगा। इसी तरह, 4×4 ट्विल को 4 टो से और फिर 4 टो से होकर पिरोया जाएगा। यह 2×2 ट्विल से थोड़ा बेहतर बनता है क्योंकि बुनाई उतनी कसी हुई नहीं होती, लेकिन यह कम स्थिर भी होती है।

हार्नेस साटन
साटन बुनाई को हज़ारों साल पहले रेशमी कपड़े बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो बेहतरीन ड्रेप के साथ-साथ चिकने और निर्बाध दिखते थे। कंपोजिट के लिए, इस ड्रेपेबिलिटी का मतलब है कि इसे आसानी से बनाया जा सकता है और जटिल आकृति के चारों ओर लपेटा जा सकता है। चूँकि यह कपड़ा अत्यधिक आकार देने योग्य है, इसलिए इसकी स्थिरता कम होने की उम्मीद है। आम हेडल साटन बुनाई में 4-हेडल साटन (4HS), 5-हेडल साटन (5HS) और 8-हेडल साटन (8HS) शामिल हैं। जैसे-जैसे साटन बुनाई की मात्रा बढ़ती है, वैसे-वैसे आकार देने की क्षमता बढ़ती जाती है जबकि कपड़े की स्थिरता घटती जाती है।

स्प्रेड टो बनाम मानक टो
स्प्रेड टो मटेरियल यूनिडायरेक्शनल मटेरियल और स्टैन्डर्ड ब्रेडेड मटेरियल के इस्तेमाल के बीच एक अच्छा समझौता हो सकता है। जब फाइबर स्ट्रैंड को फ़ैब्रिक बनाने के लिए ऊपर और नीचे बुना जाता है, तो स्ट्रैंड में सिकुड़न के कारण ताकत कम हो जाती है। जब आप स्टैन्डर्ड टो में फिलामेंट की संख्या बढ़ाते हैं (जैसे 3k से 6k तक), तो टो बड़ा (मोटा) हो जाता है और कर्ल एंगल मोटा हो जाता है। इससे बचने का एक तरीका फिलामेंट को चौड़े टो में फैलाना है, इसे स्प्रेड द टो कहते हैं, और ऐसा करने के कई फायदे हैं।

टो को फैलाने से मानक टो ब्रेडिंग की तुलना में एक छोटा कर्ल कोण मिलता है और चिकनाई बढ़ाकर क्रॉसओवर दोषों को कम किया जा सकता है। कम क्रिम्प कोण के परिणामस्वरूप अधिक ताकत मिलेगी। स्प्रेड टो सामग्री भी यूनिडायरेक्शनल सामग्रियों की तुलना में काम करने में आसान होती है और फिर भी काफी अच्छी फाइबर पुल-अप रोकथाम प्रदान करती है।

दिशाहीन
जैसा कि नाम से पता चलता है, यूनी, जिसका अर्थ है एक, सभी फाइबर एक ही दिशा में उन्मुख होते हैं। यह यूनिडायरेक्शनल (यूडी) कपड़ों को कुछ उच्च-शक्ति लाभ प्रदान करता है। यूडी फैब्रिक बुना नहीं जाता है और इसमें कोई भी सिकुड़ा हुआ इंटरवॉवन फाइबर नहीं होता है जो संरचना को कमजोर कर देगा। इसके विपरीत, निरंतर फाइबर शक्ति और कठोरता जोड़ते हैं। एक अन्य लाभ प्रदर्शन विशेषताओं पर अधिक नियंत्रण के साथ लेआउट को अनुकूलित करने की क्षमता है। साइकिल फ्रेम एक शानदार उदाहरण है कि कैसे यूडी फैब्रिक्स का उपयोग प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए किया जा सकता है। फ्रेम का निचला ब्रैकेट क्षेत्र सवार की शक्ति को पहियों तक स्थानांतरित करने के लिए कठोर होना चाहिए, लेकिन सवार को चोट पहुंचाने से बचने के लिए फ्रेम को लचीला और लचीला भी होना चाहिए। यूडी सामग्रियों के साथ, आप अपनी जरूरत के अनुसार ताकत पाने के लिए फाइबर की सटीक दिशा चुन सकते हैं।

यूडी का एक बड़ा नुकसान इसकी गतिशीलता है। यूडी ले-अप के दौरान आसानी से टूट सकता है क्योंकि इसमें इसे एक साथ रखने के लिए कोई इंटरवॉवन फाइबर नहीं है। यदि फाइबर गलत तरीके से रखे गए हैं, तो उन्हें फिर से सही तरीके से पुनर्निर्देशित करना लगभग असंभव है। यूडी फैब्रिक से बने मशीनी हिस्से भी समस्याएँ पैदा कर सकते हैं। यदि कोई फाइबर उस जगह पर खिंचता है जहाँ फीचर काटा गया था, तो वे ढीले फाइबर पूरे हिस्से को खींच सकते हैं। आम तौर पर, यदि लेमिनेशन के लिए यूडी सामग्री का चयन किया जाता है, तो कार्यशीलता और भाग के स्थायित्व को बेहतर बनाने के लिए पहली और आखिरी परतों के लिए बुने हुए पदार्थ की एक परत का उपयोग किया जाएगा। यह शौकिया लोगों के लिए ड्रोन फ्रेम से लेकर उत्पादन रॉकेट भागों तक किया जाता है।