化學是復合藝術前沿的一門學科?；瘜W與理解復合纖維的尺寸、測量、分組和編織方式有關。化學用于當今制造的所有復合材料中，并為復合材料設計的未來指明了道路?；瘜W與尺寸、強度、模量、粘合……一切有關！

我們將探討化學對復合纖維和織物的影響，我們解釋了纖維的制造方法、纖維加工的影響以及如何測量每種織物以供當今市場使用。還要理解文章中描述的的所有縮寫詞。

碳纖維

碳纖維源自當今使用的大多數應用中的聚丙烯腈 (PAN) 長絲。這些纖維富含碳，這將為當今世界所享有的材料特性奠定基礎。PAN長絲被紡成并經過一系列拉伸和加熱過程以生產碳纖維。最后對這些纖維進行一系列熱處理。熱處理的溫度將決定碳纖維的特性，例如這些碳纖維的尺寸、模量和強度。1500-1600℃ 的低溫熱處理產生更高強度和標準模量的纖維。另一方面，隨著熱處理溫度的升高（高達 ~3000℃），纖維內的雜質被燒掉，碳纖維實現更高程度的石墨化或結晶。這歸因于最終具有更高模量的更細纖維。作為權衡，熱量會降低纖維的整體強度，并且碳纖維會變得更脆。

以上是與各種熱處理溫度暴露相比的單個碳纖維的模量和強度數據的參考。請注意，隨著溫度的升高，模量會隨著整體強度的降低而增加。在 ~3000 oF 之后，強度差異很小，而模量繼續(xù)攀升。當復合材料部件需要最大剛度時，可以通過使用高模量或超高模量級纖維最有效地實現。今天選擇的大多數織物都在標準模量到中等模量纖維的范圍內。

熱處理完成后，碳纖維被放入稱為“Tow”或“Tow Bundles”的纖維組中。絲束是碳纖維繩，其特征在于其中承載了多少纖維。碳纖維織物和膠帶的絲束尺寸通常定義為 1K、3K、6K、12K 甚至 18K，用于特種織物。K 代表織物內每根絲束中有多少根纖維。

熱處理和纖維上漿的差異是例如 6K 中間模量纖維可能與 3K 標準模量纖維具有相同尺寸/重量的原因。中間模量絲束中的纖維將比 3K 標準模量纖維和絲束更細，因此更輕。

凱夫拉

凱夫拉等芳綸是由紡成紗線的纖維制成的，然后制成今天常用的織物。根據零件的需要，有多種纖維可供選擇，為紗線和織物提供無限可能。在 3種主要光纖類型中，可以說使用 凱夫拉進行測量最為復雜。

凱夫拉織物，作為層壓板中使用的復合產品，通常由其層密度定義：通常通過將總織物重量除以材料層或材料卷的表面積來測量。使用的單位是克每平方米 (GSM) 或盎司 (Oz) 每平方米。雖然織物的密度（gsm / oz 等級）是復合材料行業(yè)中所有織物的關鍵測量值，但凱夫拉纖維/織物的特征與碳纖維有很大不同?？椢锏拿芏戎皇莿潅丝赡軄碜?Kevlar Fabrics 的真實材料特性的表面。

除了在復合材料中使用織物外，凱夫拉還經常以紗線或“絲束”的形式進行營銷和銷售。機織或斜紋織物的前體。紗線形式的凱夫拉通常用于防火服裝、繩索、電纜、賽車裝備和高壓容器。測量單個紗線的特性可能幾乎與表征織物的特性一樣復雜。雖然紗線在每種織物中都非常接近“絲束”，但其中存在一個重要區(qū)別。

捻

碳纖維中的絲束是未加捻的纖維束，而凱夫拉紗是由將連續(xù)纖維加捻在一起制成的。隨著紗線捻度的增加，其特性會發(fā)生變化，紗線變得更硬，并且通常具有更高的模量。

旦尼爾和分特

在紗線中，denier、dtex 或簡單的“d”等術語通常用于描述紗線的尺寸。尺寸由定義長度上的重量決定。這些單位/測量值來自紡織行業(yè)的歷史，并通過線密度或簡單定義長度上的質量來定義紗線。取一英寸或一碼的紗線并嘗試稱重紗線根本不像測量更長數量的紗線那樣可行。反過來，工業(yè)界創(chuàng)造了“丹尼爾”作為描述線性密度的一種方式。描述了線性密度，只是以不同的長度單位。線密度是一個重要的度量單位，它表征織物的強度和模量，它還掌握著制造零件需要多少樹脂的關鍵。以下是 Denier 和 Dtex 的描述和關聯方式：

旦尼爾 (d) – 9,000 米長的紗線克數

分特 (dtex) – 10,000 米長的紗線克數

（1 分特 = 0.9 旦尼爾）

Kevlar 織物的基線約為 1500 d，但變化很大。在較薄的織物中，旦尼爾可能小于 200d。這意味著該織物將使用更少的樹脂，并且總體上是一種更薄、更輕的層，用于可能需要減輕重量的區(qū)域。大多數情況下，不同的旦尼爾測量值是因為紗線中使用了不同的凱夫拉纖維類型。纖維和紗線已經過測試，可在織物中獲得最佳效果。在較重的一端，Kevlar 旦尼爾測量值可能高達3000d。常用于無卷曲織物，這些織物會吸收更多的樹脂并賦予更硬/更柔韌的材料特性。

棕褐色 Kevlar 織物 2×2 斜紋編織 1500d 50″/127cm 6.2oz/210gsm

凱夫拉的顏色是棕褐色，盡管凱夫拉最常見的是黃色?？椢锞哂?2×2 斜紋編織圖案，旦尼爾為 1500。這意味著斜紋中使用的紗線在 9000 米長的紗線中重 1500 克。50 英寸/127 厘米代表織物片材的寬度。斜紋織物的總密度為每平方米6.2盎司，每平方米210克。

EPI 與 PPI

人們可能會注意到織物中顯示了一個新數字，“18 epi X 30 ppi”

EPI- 每英寸端數（經向）

PPI- 每英寸緯紗（緯紗）

如果要在這種織物上畫一個 1" x 1" 的正方形并將其放在放大鏡下，他們會在每邊找到一定數量的線頭和針頭。這是每個方向上該英寸內的絲束或紗線的數量。在這種織物中，每英寸織物有 (18) 根單獨的 3K 碳纖維絲束，每英寸織物有 (30) 根 940d 尺寸的紗線。

玻璃纖維

玻璃纖維產品主要來自2種纖維類型，E-Glass 和 S-Glass。E-Glass以全面堅固和廉價著稱，而S-Glass具有更好的材料強度和模量能力，但成本更高。一旦 E-Glass 或 S-Glass 長絲變成纖維，它們就會以2種不同的方式排列。長絲可用于制造連續(xù)纖維，可紡成紗線或短切為短切原絲氈 (CSM) 中使用的不連續(xù)纖維。連續(xù)纖維中的紗線通常在工業(yè)中用于制造機織織物。這兩種類型在各自的用途中都有優(yōu)勢。

所有玻璃纖維通常由其層密度定義；通常通過將總織物重量除以層的表面積來測量。使用的單位是克每平方米 (GSM) 或盎司 (Oz) 每平方米。

分離連續(xù)纖維的其他標準是面料和粗紗。 布通常較薄，更容易形成復雜的形狀，而粗紗可迅速增加厚度和剛性，以疊合零件。