Serat Karbon 101: Memahami Tenun dan Kain

Serat karbon biasanya ditenun menjadi kain setelah diproduksi dan diukur. Proses pembuatannya dimulai dengan membuat bundel serat karbon yang disebut derek. Derek ini kemudian dinilai berdasarkan jumlah serat atau filamen yang dikandungnya, sering disebut sebagai 3k, 6k, 12k, dan 48k. Huruf "k" adalah singkatan dari "seribu", artinya derek berukuran 3k mengandung 3,000 filamen karbon. Setiap helai serat karbon hanya memiliki ketebalan sekitar 5-10 mikron, namun banyaknya serat karbon yang kuat dalam ruang yang begitu kompak memberikan kekuatan yang luar biasa pada material tersebut.

 

tenunan serat karbon
Gulungan serat karbon ditenun menjadi kain dengan alat tenun. Tenun yang paling umum adalah tenunan polos, tenunan kepar, dan tenunan heddle.

tenunan polos
Kain serat karbon tenunan polos atau tenunan 1x1 berbentuk simetris dan menyerupai kotak-kotak. Tali pengikatnya ditenun dengan pola atas/bawah, menghasilkan serat yang sangat stabil dan terjalin erat. Stabilitas kain mengacu pada kemampuan suatu bahan untuk mempertahankan orientasi serat dan sudut tenunnya. Karena stabilitas kainnya yang tinggi, kain serat karbon polos kurang cocok untuk kontur yang rumit karena tidak terlalu fleksibel. Namun lebih mudah ditangani dan tidak menyebabkan deformasi kain. Oleh karena itu, ini ideal untuk lembaran datar, tabung, dan kurva 2D.

Crimp adalah kelengkungan masing-masing serat dalam tenunan, dan kain serat karbon polos memiliki kerutan kasar karena jalinan untaian filamen yang rapat. Seiring waktu, pengeritingan yang keras ini menciptakan titik-titik stres yang mengarah ke area yang lemah.

tenunan kepar

Tenunan kepar, terdiri dari pola 2x2 atau 4x4, merupakan jenis kain serat karbon yang paling umum. Dalam kepang 2x2, setiap helai dilewatkan melalui dua helai dan kemudian di bawah kedua helai. Maka masuk akal bahwa jalinan 4x4 terdiri dari setiap derek melewati empat derek dan kemudian empat derek lagi. Tenunan atas/bawah ini menciptakan pola diagonal yang berbeda. Jarak antar helai jalinan pada tenunan kepar lebih panjang dibandingkan pada tenunan polos. Hasilnya, lebih sedikit pengeritingan yang terjadi, sehingga mengurangi kemungkinan timbulnya titik-titik stres.

Tenunan kepar bersifat fleksibel dan dapat membentuk kontur yang rumit namun tetap menjaga stabilitas yang baik. Ini harus ditangani lebih hati-hati dibandingkan tenunan polos untuk menghindari peningkatan deformasi jaringan. Tenunan 4x4 lebih mudah dibentuk dibandingkan tenunan 2x2, namun kainnya juga kurang stabil.

Tenunan satin tali kekang kuda

Tenunan satin telah digunakan selama ribuan tahun untuk memberikan tirai yang indah pada kain sutra sekaligus membuat kain halus dan mulus. Ketika digunakan dalam komposit serat karbon, tenunan satin dapat dengan mudah membentuk kontur yang rumit. Hal ini tentunya berarti kestabilan tenunan satin juga lebih rendah dibandingkan tenun lainnya.

Tenun satin yang paling umum adalah satin empat heddle (4HS), satin lima heddle (5HS) dan satin delapan heddle (8HS). Angka ini mewakili jumlah total derek yang dilewati dan kemudian dilewati. Misalnya, jaringan 4HS memiliki tiga helai filamen yang melewatinya dan kemudian satu helai filamen melewatinya. Dengan 5HS, empat derek disilangkan dan satu di bawah, sedangkan dengan 8HS tujuh derek disilangkan dan satu di bawah. Semakin tinggi nomor tenunan satin, semakin baik kemampuan formabilitasnya, namun semakin buruk stabilitasnya.

Tenun lainnya
Ada banyak metode tenun lain yang digunakan untuk membuat kain serat karbon. Ini termasuk kepang ikan, kepang derek, kepang, kepang searah, dan kepang khusus. Setiap tenunan mengandung sifat unik yang membuatnya ideal untuk digunakan dalam beberapa desain, namun bukan pilihan yang baik untuk desain lainnya. Ada banyak faktor yang harus dipertimbangkan saat menentukan jalinan serat karbon mana yang sebaiknya digunakan untuk menjalankan fungsi tertentu. Faktor-faktor ini termasuk kekuatan, sifat mampu bentuk, stabilitas dan keriting. Produsen serat karbon ahli dalam mengetahui kain mana yang sebaiknya digunakan untuk desain apa.