Tejido de aramida tejido: cómo la orientación de la fibra afecta la resistencia y el procesamiento

Un hilo de para-aramida de 3,6 GPa se encuentra entre las fibras de refuerzo más fuertes disponibles; Sin embargo, tejerlo en un tejido de tejido plano apretado puede reducir su resistencia a la tracción efectiva a aproximadamente dos tercios de ese valor. La brecha entre las propiedades de la fibra y las propiedades del tejido no es un defecto: es el resultado directo de la orientación de la fibra y la geometría del tejido. Para los ingenieros que especifican refuerzos de aramida tejida, comprenda cómo la orientación controla la resistencia y el procesamiento es el paso crítico antes de elegir un material.

¿Qué significa realmente la orientación de las fibras en un tejido de aramida?

La orientación de las fibras en una tela tejida es la dirección de los hilos de urdimbre, que corren a 0 grados a lo largo de la longitud del rollo, y los hilos de trama, que se cruzan a 90 grados, con respecto a la trayectoria de carga en la pieza terminada.

A diferencia de la cinta unidireccional, una tela tejida lleva refuerzo en dos direcciones en el plano a la vez. Es por eso que la aramida tejida se especifica para cascos, paneles balísticos, escudos contra explosiones y soportes compuestos que soportan cargas desde múltiples ángulos. Pero la estructura de dos direcciones tiene un costo: cada hilo de urdimbre se cruza por encima y por debajo de cada hilo de trama, formando una curva llamada rizado. Las moléculas de para-aramida están altamente alineadas a lo largo del eje de la fibra, por lo que la fibra es fuerte en tensión pero débil en flexión y compresión lateral. Por lo tanto, el rizado transfiere las pérdidas reales de resistencia directamente al tejido. Para una comparación más amplia de grados y aplicaciones de telas de aramida, nuestro guia de tejido de aramida cubre toda la gama de propiedades.

Urdimbre y trama: la fuerza es direccional

La tela tejida de aramida es más fuerte cuando la carga está alineada con los hilos de urdimbre o trama, y pierde fuerza rápidamente cuando la carga se aplica entre esos dos ejes.

Para un tejido de sarga de aramida 2/2 equilibrado, la retención típica de la resistencia a la tracción en relación con la dirección de la urdimbre sigue el patrón siguiente. El valor de 0 grados se normaliza al 100 por ciento.

A 45 grados, más del 60 por ciento de la fuerza alineada desaparece. Esta es la causa más común de falla en los laminados de aramida: los ingenieros dimensionan la pieza a partir de datos de tracción medidos en la dirección de alabeo y luego sobreestiman la rigidez y resistencia fuera del eje del panel.

Para un recipiente a presión, casco o brazo de dron, el diseño debe orientar cada capa de modo que la carga primaria siga la urdimbre o la trama, o construir un laminado con 0/90 y más/menos 45 capas para cubrir toda la envoltura de carga.

Patrón de tejido: el engarzado controla la traducción de la fuerza.

Un patrón de tejido más apretado produce un mayor rizado, y un mayor rizado reduce el porcentaje de resistencia a la tracción de la fibra que alcanza el laminado terminado, un valor llamado eficiencia de traducción de la fuerza.

El patrón de tejido es la segunda capa de control de orientación. El tejido tafetán (1/1) pasa cada hilo por encima y por debajo de uno, bloqueando la estructura rígidamente. La sarga (2/2) hace flotar los hilos sobre dos vecinos y el satén (4H) crea flotadores largos con un rizado mínimo. La compensación es consistente: un rizado menor mejora la traslación de la resistencia y la capacidad de drapeado, pero debilita la estabilidad de la superficie y la resistencia al gradual.

Cómo cambia la orientación en el corte, el drapeado y la humectación de la resina

La orientación de las fibras y la densidad del tejido determinan cómo se comporta el tejido de aramida en las tres etapas de producción donde se genera la mayor parte de los desechos: corte, laminado e infusión de resina.

• Corte. Los hilos de aramida fibrilan bajo corte y los hilos en ángulo en las intersecciones del tejido hacen que los cortes limpios sean más difíciles que en la tela de carbono. Los cuchillos ultrasónicos o el corte por chorro de agua producen bordes limpios; Los cortadores circulares con punta de carburo que funcionan a velocidad reducida también funcionan si la hoja está nueva.
• Drapeado. En un molde de doble curvatura, un tejido de tafetán apretado resiste el corte en el plano, por lo que se arruga en lugar de conformarse. La sarga y el satén permiten la rotación del hilo dentro de la tela, lo que permite que la capa se corte en forma de molde sin que la fibra se pandee.
• Mojada. La resina fluye a lo largo de las haces de fibras y cada intersección del tejido es una posible restricción del flujo. El tejido plano denso retarda la humectación y puede atrapar aire, mientras que la sarga o el satén de bajo rizado se humedecen más rápido y logran un menor contenido de huecos.

Seleccione el tejido de aramida adecuado para la producción.

Elija el equilibrio de urdimbre y trama y el patrón de tejido basados en el caso de carga dominante y el proceso de producción, no sólo en la resistencia a la tracción de la hoja de datos de la fibra.

Realice la selección en este orden:

1. Defina la dirección de carga principal y oriente el rollo de modo que los hilos de urdimbre se alineen con ese eje.
2. Seleccione el patrón de tejido: liso para estabilidad de la superficie, sarga para resistencia y drapeado equilibrados, satén para traslación de máxima resistencia.
3. Verifique el equilibrio urdimbre-trama: 50/50 para una respuesta aproximadamente isotrópica o relaciones especializadas para rigidez direccional.
4. Haga coincidir el peso real y engarce con el sistema de resina: las resinas de infusión de baja viscosidad manejan tejidos densos mejor que los adhesivos de película.
5. Confirme el ancho de la tela, el largo del rollo y la calidad del empalme con el proveedor antes de cotizar la pieza.

Para piezas que necesitan tanto dureza de aramida como rigidez de carbono, los tejidos híbridos de aramida y carbono colocando cada tipo de fibra en la misma capa tejida, lo que simplifica el control de orientación en comparación con el apilamiento de capas separadas. Jiangyin Dongli nuevos materiales Technology Co., Ltd. , un fabricante de compuestos de proceso completo con una planta de 32.000 m2 y 10 líneas de producción, suministra tejidos de aramida y tejidos híbridos de aramida y carbono en proporciones controladas de urdimbre/trama y anchos personalizados. Su equipo de ingeniería puede hacer coincidir el patrón de tejido con su proceso de infusión o preimpregnado.

Tejido de aramida de alta temperatura para diseños resistentes al fuego. Este tejido de para-aramida o meta-aramida mantiene la integridad por encima de 200 °C sin retirarse, lo que ofrece un rizado controlado para una traducción de resistencia predecible. Se adapta a barreras térmicas y refuerzos estructurales en ambientes de alto calor. Ver producto →

Para capas resistentes a altas temperaturas y a las llamas, la misma fábrica produce tejido de aramida en rangos de rizado controlados, lo que mantiene la traducción de la resistencia predecible de un rollo a otro.

Tejido híbrido de aramida y carbono en tejido liso y sarga 3K Combinando la dureza de la aramida con la rigidez del carbono en una sola capa, este tejido híbrido mejora la resistencia al impacto y el rendimiento a altas temperaturas. Sus variantes lisas o de sarga permiten drapeado y ajustes de módulo, ideal para piezas aeroespaciales y automotrices. Ver producto →

Verifique el engarce y el peso real con lo permitido por su diseño antes de realizar pedidos de grandes volúmenes. Un cambio de sarga a satén con el mismo peso superficial puede cambiar el módulo del laminado entre un 5 y un 10 por ciento, al tiempo que mejora la drapeabilidad, y ese cambio suele valer más que un pequeño cambio en el grado de la fibra.

Preguntas frecuentes