Țesătură cu plasă tricotată: structură, tipuri și aplicații industriale

Țesătură plasă tricotată este fundamental diferit de plasa țesută deoarece structura sa este creată de interconectarea buclelor de fire sau de sârmă, mai degrabă decât prin încrucișarea firelor de urzeală și bătătură în unghi drept . Această arhitectură în buclă conferă rețelei tricotate un set de proprietăți pe care plasele țesute nu le poate replica: se poate întinde și recupera în mai multe direcții fără deformare permanentă, poate fi formată în forme tridimensionale complexe fără tăiere sau pliere, iar atunci când o singură buclă se rupe, daunele sunt conținute mai degrabă decât să se propagă ca o scară pe lungimea țesăturii. Cele două categorii principale sunt plasele tricotate în urzeală și plasele tricotate în bătătură, care se disting prin direcția în care se formează buclele de fire. Plasă tricotată în urzeală, unde buclele se desfășoară vertical de-a lungul lungimii țesăturii, este structura dominantă pentru aplicații industriale, de filtrare și arhitecturală, datorită stabilității dimensionale și a capacității de a o produce într-o gamă largă de dimensiuni de deschidere de la sub-micron la câțiva centimetri. Plasă tricotată în bătătură, în care un singur fir se desfășoară orizontal pe lățime, este utilizată în principal în aplicații de îmbrăcăminte și tapițerie, în care întinderea și drapajul sunt cerințele principale.

Structura buclei tricotate și consecințele sale mecanice

Elementul fundamental al unei plase tricotate este cusătura - o buclă de fire sau sârmă care trece prin bucla de sub ea și este ea însăși ținută în loc de bucla de deasupra. Acest lanț cu buclă interconectată creează o structură în care fiecare cusătură acționează ca o balama mică. Când țesătura este întinsă, buclele se deformează elastic de la forma lor curbă relaxată către o configurație mai dreaptă, fără ca firul în sine să fie nevoie să se întindă semnificativ. Acesta este motivul pentru care o țesătură tricotată se poate extinde 20% până la 100% sau mai mult în direcția de întindere cu o forță relativ scăzută și apoi să revină la dimensiunile inițiale atunci când forța este îndepărtată - cu condiția ca materialul din fire să nu fi fost solicitat dincolo de limita sa elastică.

Geometria buclei este definită de câțiva parametri interrelaționați pe care mașina de tricotat îi controlează: lungimea cusăturii (lungimea firului într-o buclă completă), the spațierea walle (distanța dintre coloanele adiacente de bucle) și spațierea cursurilor (distanța dintre rândurile adiacente de bucle). O lungime mai mare a cusăturii produce o plasă mai liberă, mai deschisă, cu deschideri mai mari și o extensibilitate mai mare. O lungime mai scurtă a cusăturii produce o plasă mai densă, mai strânsă, cu deschideri mai mici și o stabilitate dimensională mai mare. Dimensiunea deschiderii - deschiderea dintre buclele adiacente - este parametrul principal de performanță pentru aplicațiile de filtrare și separare, în care plasa trebuie să permită trecerea unei anumite dimensiuni a particulelor, reținând în același timp particulele mai mari. Într-o plasă tricotată, deschiderea nu este un pătrat sau dreptunghi precis ca într-o plasă țesută; este o deschidere neregulată, aproximativ eliptică, a cărei dimensiune efectivă depinde de geometria cusăturii și de tensiunea aplicată țesăturii.

Plasă tricotată în urzeală vs. plasă tricotată în bătătură: două căi de producție distincte

Distincția dintre tricotarea urzeală și bătătură nu este doar un detaliu de fabricație; determină comportamentul mecanic fundamental al plasei și adecvarea acesteia pentru diferite aplicații. Tabelul de mai jos prezintă diferențele structurale și de performanță dintre cele două metode de tricotat.

tricotat urzeală folosește o mașină în care fiecare ac este alimentat de propriul său fir de la un fascicul de urzeală - o bobină mare care conține sute sau mii de capete paralele de fire. Firele sunt ghidate de un set de bare de ghidare care se balansează între ace, înfășurând firul în jurul fiecărui ac într-un model predeterminat pentru a forma cusătura. The Raschel şi Tricot mașinile de tricotat urzeală sunt cele două tipuri principale, mașinile Raschel fiind calul de lucru pentru plasele industriale, deoarece pot gestiona fire mai grele și modele de cusături mai complexe. O mașină modernă Raschel poate tricota ochiuri cu dimensiuni de deschidere de la aproximativ 50 de microni până la peste 10 milimetri prin schimbarea modelului de cusătură, a mărimii firului și a ecartamentului mașinii—numărul de ace pe inch, care variază de la 6 gauge (deschideri grosiere, mari) la 40 gauge (deschideri fine, mici) și mai mult pentru mașinile de specialitate.

Plasă metalică tricotată: materiale de sârmă și performanță industrială

Plasa metalica tricotata este produsa pe masini de tricotat specializate care manipuleaza sarma in loc de fire, cu diametre de sarma variind de la 0,035 mm (35 microni) până la peste 1,0 mm in functie de aplicatie. Materialul firului este selectat pentru rezistența la coroziune, capacitatea sa de temperatură și rezistența mecanică în condițiile specifice de funcționare. Oțelul inoxidabil – clasele 304, 316L și 310 – este cea mai comună familie de materiale, cu 316L specificat pentru medii marine și chimice datorită conținutului său de molibden care oferă rezistență la coroziunea indusă de clorură. Pentru aplicații la temperaturi înalte, cum ar fi filtrarea gazelor de eșapament sau dispozitivele de oprire a flăcării, Inconel 600 sau 625 Aliajele pe bază de nichel sunt utilizate deoarece își păstrează rezistența la tracțiune și rezistența la oxidare la temperaturi care depășesc 800°C, unde oțelul inoxidabil și-ar pierde integritatea mecanică.

Procesul de tricotat pentru plasa metalică este în mod fundamental similar cu tricotarea textilelor, dar mașina trebuie să fie substanțial mai robustă. Acele de tricotat, plăcuțele și barele de ghidare sunt fabricate din oțel de scule călit, iar cadrul mașinii este întărit pentru a face față forțelor mai mari necesare pentru a îndoi și a forma sârmă de metal în bucle. Sârma trebuie să aibă un diametru constant și o suprafață netedă pentru a trece prin ghidaje fără a se agăța și trebuie să aibă o ductilitate suficientă pentru a fi formată într-o buclă fără a se fractura. The rezistența la tracțiune a firului — de obicei 500 până la 800 MPa pentru sârmă de tricotat recoaptă din oțel inoxidabil — determină densitatea maximă a cusăturii care poate fi realizată și viteza de formare a mașinii. După tricotare, plasa metalică poate fi calşirată - trecută între rolele de presiune - pentru a aplatiza suprafața și a crea o geometrie a deschiderii mai uniformă pentru aplicațiile de filtrare în care retenția consistentă a particulelor este critică.

Filtrare și separare: cea mai mare piață de aplicații

Plasa tricotată este o componentă critică în filtrarea industrială, unde structura sa tridimensională oferă o filtrare în profunzime - particulele sunt prinse nu numai la suprafață, ci și în grosimea ochiului - spre deosebire de filtrarea suprafață bidimensională a pânzei țesute. Structura tricotată creează o cale sinuoasă pentru curgerea fluidului, buclele interconectate formând o rețea de canale care captează particule mai mici decât dimensiunea nominală a deschiderii printr-o combinație de mecanisme de interceptare directă, impact inerțial și difuzie. Eficiența de filtrare pentru o anumită dimensiune a particulei depinde de plasa suprafața specifică, volumul golului și diametrul firului sau firului , toate acestea fiind controlate de parametrii cusăturii.

Filtrele de plasă tricotate sunt fabricate în mai multe configurații standard pentru uz industrial. Eliminatoare de ceață (numite și dezaburitoare) folosesc straturi de plasă de sârmă tricotată pentru a coalesce picăturile de lichid din fluxurile de gaz, oferind o suprafață mare pe care picăturile intră, se unesc și se scurg prin gravitație. Un tampon de eliminare a aburii obișnuit constă din mai multe straturi de plasă tricotată cu o fracțiune goală de 95% până la 98% şi a specific surface area of 200 to 500 square meters per cubic meter, capable of removing droplets down to 3 to 5 microns in diameter with a pressure drop of only a few millibars. The mesh is knitted from wire with a diameter of 0.1 mm to 0.3 mm, and the pad is fabricated by layering the knitted mesh, compressing it to the desired density, and enclosing it in a support grid. The material selection—stainless steel, polypropylene, PTFE, or Hastelloy—is driven by the chemical composition and temperature of the process stream.

Aplicații arhitecturale și de umbrire a soarelui

Plasa tricotată a devenit un material semnificativ în designul fațadelor arhitecturale, unde funcționează simultan ca dispozitiv de umbrire a soarelui, ecran vizual și element estetic arhitectural. Plasa este tensionată pe fațada clădirii în panouri care se pot întinde pe înălțimi de la podea la podea, reducând câștigul de căldură solară pe anvelopa clădirii, menținând în același timp vizibilitatea către ocupanți. Performanța optică a unei plase tricotate arhitecturale este definită de aceasta procentul de suprafață deschisă — raportul dintre suprafața deschiderii și suprafața totală a țesăturii — care variază de obicei între 20% și 70% pentru aplicațiile de fațadă. O plasă cu 40% zonă deschisă transmite 40% din lumina incidentă și blochează 60%, reducând sarcina de răcire a clădirii, oferind în același timp un nivel de intimitate în timpul zilei, când exteriorul este mai luminos decât interiorul.

Plasa arhitecturală este cel mai frecvent tricotată din sârmă de oțel inoxidabil – gradul 316 pentru utilizare exterioară în medii corozive – cu un diametru de sârmă de 0,5 mm până la 1,5 mm, producând o greutate a țesăturii de 2 până la 8 kg pe metru pătrat . Panoul din plasă tensionată este atașat de structura clădirii printr-un cadru perimetral sau prin sisteme de tensionare a cablurilor care preîncărcă plasa pentru a rezista la deformarea și vibrațiile induse de vânt. Proiectarea structurală a unei instalații de plasă arhitecturală necesită o analiză de inginerie eoliană care să țină cont de porozitatea ochiului; coeficienții de presiune a vântului pentru o plasă poroasă sunt mai mici decât cei pentru un panou de placare solid deoarece o parte a vântului trece prin deschideri, reducând diferența de presiune netă. Furnizorul de plasă furnizează caracteristicile de pierdere de presiune ale modelului specific de plasă, iar inginerul structural utilizează aceste date pentru a calcula sarcinile vântului pe structura de susținere.

Plasă tricotată sintetică: polimeri pentru medii specializate

Ochiurile tricotate din polimeri sintetici extind domeniul de aplicare dincolo de ceea ce ochiurile metalice pot aborda economic, în special în medii agresive din punct de vedere chimic, în produse de consum ușoare și în aplicații medicale în care metalul este incompatibil. Alegerea polimerului pentru o plasă tricotată este determinată de rezistența chimică, intervalul de temperatură și cerințele mecanice ale aplicației.

• Poliester (PET): Cel mai obișnuit material din plasă sintetică, oferind o bună rezistență la tracțiune, rezistență excelentă la acizi și solvenți organici și o temperatură de serviciu continuă de până la 120°C. Folosit pe scară largă în plase de serigrafie, filtre pentru piscine și ecranare arhitecturală împotriva insectelor. Plasa de poliester este de obicei tricotată în urzeală și apoi setă la căldură la o temperatură peste tranziția sa sticloasă pentru a stabiliza geometria cusăturii și a bloca dimensiunile deschiderii.
• Poliamidă (nailon 6 sau 6.6): Oferă duritate și rezistență la abraziune mai mare decât poliesterul, cu rezistență excelentă la alcalii. Folosit în benzile transportoare pentru prelucrarea alimentelor, unde plasa trebuie să reziste la curățarea frecventă cu detergenți alcalini. Nailonul absoarbe umiditatea – până la 4% la 65% umiditate relativă – ceea ce provoacă modificări dimensionale ușoare care trebuie luate în considerare în tensionarea plasei.
• Polipropilenă (PP): Ușor și inert din punct de vedere chimic, cu rezistență excelentă la acizi, alcalii și majoritatea solvenților organici. Densitatea sa scăzută (0,90 până la 0,92 g/cm³) îl face potrivit pentru aplicații cu plase plutitoare în tratarea apei. Limita de temperatură de aproximativ 80°C restricționează utilizarea acestuia în procesele fierbinți.
• PTFE (teflon): Polimerul premium pentru medii chimice extreme, cu rezistență chimică aproape universală și o temperatură de serviciu continuă de până la 260°C. Plasa tricotată PTFE este utilizată în cele mai solicitante aplicații de filtrare - acizi concentrați la cald, recuperarea solvenților și procesarea farmaceutică - unde niciun alt polimer sau metal nu este compatibil. Costul ridicat al firului de PTFE limitează utilizarea acestuia la aplicații în care inerția sa chimică este indispensabilă.
• PEEK (polieteretercetonă): Un termoplastic de înaltă performanță utilizat pentru plasele tricotate în aplicații aerospațiale, petroliere și gaze și implanturi medicale, unde este necesară o combinație de rezistență la temperaturi ridicate (continuu 250°C), rezistență chimică excelentă și biocompatibilitate. Plasa tricotată PEEK este folosită ca întărire în structurile compozite și ca plasă de reținere a grefei osoase în chirurgia coloanei vertebrale.

Mesh tricotat conductiv și de ecranare EMI

Plasa metalică tricotată servește ca o garnitură de ecranare și un material de împământare eficient pentru interferența electromagnetică (EMI), exploatând calea conductivă continuă oferită de buclele metalice interblocate. Atunci când este comprimată între două suprafețe de împerechere, cum ar fi o ușă și un cadru de incintă, plasa tricotată se conformează neregularităților suprafeței și creează mai multe puncte de contact care oferă în mod colectiv o cale electrică cu impedanță scăzută prin îmbinare. Eficacitatea de ecranare a unei garnituri de plasă tricotată depinde de conductivitatea materialului de sârmă, presiunea de contact și raportul de compresie al plasei . O plasă tricotată din oțel placat cu cupru, placată cu staniu, comprimată la 25% din grosimea sa originală, poate atinge o eficiență de ecranare de 80 până la 100 dB pe intervalul de frecvență de la 100 MHz la 10 GHz, suficientă pentru majoritatea cerințelor EMI comerciale și militare.

Structura tricotată este deosebit de potrivită pentru aplicațiile cu garnituri EMI, deoarece oferă un comportament elastic, asemănător unui arc, care menține presiunea de contact pe mii de cicluri de compresie și prin dilatarea și contracția termică a materialelor carcasei. Plasa este de obicei tricotată ca un tub continuu și apoi formată în profilul dorit de garnitură - rotund, dreptunghiular sau în formă de D - prin trecerea acesteia printr-o matriță de formare care stabilește secțiunea transversală. Un miez elastomeric, de obicei silicon sau neopren, poate fi introdus în centrul tubului tricotat pentru a oferi o forță suplimentară de compresie și pentru a crea o etanșare ecologică care împiedică pătrunderea umezelii și a prafului alături de funcția de ecranare EMI. Aceasta garnitura combinata este standard în carcasele de telecomunicații în aer liber, electronicele vehiculelor militare și compartimentele avionice aerospațiale.

Plasă textilă medicală: biocompatibilitate și integrare tisulară

Plasele tricotate ocupă un rol critic în dispozitivele medicale implantabile, cel mai proeminent în ochiuri de reparare a herniei şi suporturi pentru prolaps de organ pelvin . Plasa funcționează ca o schelă care întărește țesutul slăbit sau deteriorat, oferind suport mecanic, permițând în același timp propriului țesut al pacientului să crească prin deschiderile ochiului - un proces numit integrare sau încorporare a țesutului. Plasa trebuie să fie biocompatibilă, sterilizabilă și proiectată cu o dimensiune a porilor suficient de mare pentru a permite trecerea macrofagelor pentru rezistența la infecții (de obicei peste 75 de microni), dar suficient de mică pentru a oferi un suport mecanic eficient. Cele mai utilizate materiale sunt monofilament de polipropilenă (PP) și multifilament de poliester (PET). , cu structura tricotului fiind un model tricotat urzeală conceput pentru a echilibra rezistența la tracțiune, flexibilitatea și promovarea creșterii ordonate a țesuturilor.

Structura de tricot a unei plase chirurgicale este caracterizată prin aceasta porozitatea, dimensiunea porilor și densitatea suprafeței . O plasă tipică de polipropilenă ușoară pentru hernie are o porozitate de 60% până la 70%, o dimensiune a porilor de 1,0 până la 1,5 mm și o densitate ariei de 30 până la 45 g/m². Acești parametri sunt controlați de modelul de tricotat - adesea o cusătură atlas sau stâlp cu incrustație - și diametrul firului, care pentru monofilamentul de polipropilenă este de obicei între 0,08 și 0,12 mm. Plasa este fixată la căldură după tricotare pentru a stabiliza geometria cusăturii și pentru a conferi o memorie a formei care permite ca plasa să fie rulată sau pliată pentru inserarea printr-un trocar laparoscopic și apoi să revină la configurația inițială atunci când este desfășurată în locul chirurgical. Anizotropia mecanică a plasei tricotate - rezistența la tracțiune și alungirea acesteia sunt diferite în direcțiile longitudinale și transversale - trebuie să fie orientată pentru a se potrivi cu direcția de încărcare fiziologică a țesutului reparat.

Plasă de geotextil și inginerie civilă

Geotextilele din plasă tricotate îndeplinesc funcții în inginerie civilă care sunt distincte de geotextilele mai comune țesute și nețesute. Un geotextil tricotat este utilizat în cazul în care o combinație de rezistență ridicată la tracțiune, dimensiune controlată a porilor și capacitatea de a se conforma suprafețelor neregulate este necesar. Aplicațiile principale sunt covorașele de control al eroziunii, plasele de stabilizare a pantelor și grilele de armare pentru sol și gazon. Plasa este tricotată din fire de poliester sau polipropilenă de înaltă tenacitate, cu o rezistență la tracțiune de 50 până la 200 kN/m în direcția sarcinii primare, iar deschiderile - de obicei 5 mm până la 20 mm - sunt proiectate pentru a permite pătrunderea rădăcinii și drenajul apei, reținând particulele de sol și prevenind eroziunea suprafeței în timpul ploii abundente.

Structura tricotată oferă un avantaj față de geotextilele țesute în ea rezistență la desfacere la tăiere sau perforare . Un geotextil țesut, atunci când este tăiat la fața locului pentru a se potrivi în jurul unui obstacol, necesită uzură sau cusătură a marginilor pentru a preveni desfacerea țesăturii de-a lungul marginii tăiate. Un geotextil tricotat, datorită structurii buclei de blocare, este în mod inerent rezistent la desfășurare și poate fi tăiat la forma în câmp fără tratament suplimentar pentru margini. Plasa este, de asemenea, mai extensibilă decât un echivalent țesut - alungirea tipică la rupere de 15% până la 30% pentru un geotextil tricotat față de 10% până la 15% pentru un țesut - ceea ce îi permite să se deformeze sub sarcini localizate fără rupere, o caracteristică importantă pentru aplicațiile pe terenuri ce se găsesc sau îngheț..