Pletená sieťovina: štruktúra, typy a priemyselné aplikácie

Pletená sieťovina sa zásadne líši od tkanej siete, pretože jej štruktúra je vytvorená o prepletením slučiek priadze alebo drôtu namiesto kríženia osnovných a útkových nití v pravom uhle . Táto slučková architektúra dáva pletenej sieťovine súbor vlastností, ktoré tkaná sieť nemôže replikovať: môže sa natiahnuť a zotaviť sa vo viacerých smeroch bez trvalej deformácie, môže byť formovaná do zložitých trojrozmerných tvarov bez rezania alebo plisovania, a keď sa zlomí jedna slučka, poškodenie je skôr potlačené, než aby sa šírilo ako rebrík po dĺžke látky. Dve primárne kategórie sú osnovné pletené pletivo a útkové pletené pletivo, ktoré sa líšia smerom, v ktorom sú vytvorené slučky priadze. Osnovné pletené pletivo, kde slučky prebiehajú vertikálne po dĺžke tkaniny, je dominantnou štruktúrou pre priemyselné, filtračné a architektonické aplikácie kvôli svojej rozmerovej stabilite a schopnosti vyrábať ju v širokom rozsahu veľkostí otvorov od submikrónových po niekoľko centimetrov. Útkom pletená sieťovina, kde jedna priadza prebieha vodorovne po šírke, sa používa predovšetkým v odevných a čalúnnických aplikáciách, kde sú primárnymi požiadavkami natiahnutie a skrytie.

Štruktúra pletenej slučky a jej mechanické dôsledky

Základným stavebným kameňom pletenej sieťoviny je steh – slučka z priadze alebo drôtu, ktorá prechádza slučkou pod ňou a sama je držaná na mieste slučkou nad ňou. Táto do seba zapadajúca slučková retiazka vytvára štruktúru, kde každý steh pôsobí ako malý pánt. Keď je tkanina natiahnutá, slučky sa elasticky deformujú zo svojho uvoľneného zakriveného tvaru smerom k rovnejšej konfigurácii bez toho, aby sa samotná priadza musela výrazne rozťahovať. To je dôvod, prečo sa pletenina môže predĺžiť 20% až 100% alebo viac v smere napínania s relatívne nízkou silou a potom sa vráti do svojich pôvodných rozmerov, keď sa sila odstráni - za predpokladu, že materiál priadze nebol namáhaný nad svoju medzu pružnosti.

Geometria slučky je definovaná niekoľkými vzájomne súvisiacimi parametrami, ktoré pletací stroj riadi: dĺžka stehu (dĺžka priadze v jednej úplnej slučke), rozstup medzi stenami (vzdialenosť medzi susednými stĺpcami slučiek) a rozostup kurzov (vzdialenosť medzi susednými radmi slučiek). Väčšia dĺžka stehu vytvára voľnejšiu, otvorenejšiu sieť s väčšími otvormi a väčšou rozťažnosťou. Kratšia dĺžka stehu vytvára hustejšiu, pevnejšiu sieť s menšími otvormi a väčšou rozmerovou stabilitou. Veľkosť otvoru - otvor medzi susednými slučkami - je primárnym výkonnostným parametrom pre filtračné a separačné aplikácie, kde sito musí umožniť priechod určitej veľkosti častíc, zatiaľ čo zadrží väčšie častice. V pletenej sieti nie je otvor presný štvorec alebo obdĺžnik ako v tkanej sieti; je to nepravidelný, približne eliptický otvor, ktorého efektívna veľkosť závisí od geometrie stehu a napätia aplikovaného na tkaninu.

Osnovne pletené vs. útkové pletené pletivo: Dve odlišné výrobné cesty

Rozdiel medzi osnovným a útkovým pletením nie je len výrobným detailom; určuje základné mechanické správanie siete a jej vhodnosť pre rôzne aplikácie. Nižšie uvedená tabuľka mapuje štrukturálne a výkonnostné rozdiely medzi týmito dvoma spôsobmi pletenia.

Osnovné pletenie využíva stroj, v ktorom je každá ihla podávaná vlastnou priadzou z osnovného lúča – veľkej cievky, ktorá drží stovky alebo tisíce paralelných koncov priadze. Priadze sú vedené súpravou vodiacich tyčí, ktoré sa kývajú medzi ihlami a obaľujú priadzu okolo každej ihly vo vopred určenom vzore na vytvorenie očka. The Raschel a Trikot osnovné pletacie stroje sú dva primárne typy, pričom stroje Raschel sú ťahúňom pre priemyselné pletivo, pretože dokážu spracovať ťažšie priadze a zložitejšie vzory stehov. Moderný stroj Raschel dokáže upliesť sieťoviny s veľkosťou otvorov od cca 50 mikrónov až viac ako 10 milimetrov zmenou vzoru stehu, veľkosti priadze a meradla stroja – počtu ihiel na palec, ktorý sa pohybuje od 6 gauge (hrubé, veľké otvory) do 40 gauge (jemné, malé otvory) a viac pre špeciálne stroje.

Kovové pletené pletivo: Drôtené materiály a priemyselný výkon

Kovové pletené pletivo sa vyrába na špecializovaných pletacích strojoch, ktoré namiesto priadze manipulujú s drôtom, s priemerom drôtu od 0,035 mm (35 mikrónov) až viac ako 1,0 mm v závislosti od aplikácie. Materiál drôtu je vybraný pre jeho odolnosť proti korózii, teplotnú schopnosť a mechanickú pevnosť za špecifických prevádzkových podmienok. Nehrdzavejúca oceľ – triedy 304, 316L a 310 – je najbežnejšou skupinou materiálov, pričom 316L je špecifikovaná pre morské a chemické prostredie vďaka obsahu molybdénu, ktorý poskytuje odolnosť voči bodovej korózii spôsobenej chloridmi. Pre vysokoteplotné aplikácie, ako je filtrácia výfukových plynov alebo lapače plameňa, Inconel 600 alebo 625 Zliatiny na báze niklu sa používajú, pretože si zachovávajú svoju pevnosť v ťahu a odolnosť voči oxidácii pri teplotách nad 800 °C, kde by nehrdzavejúca oceľ stratila svoju mechanickú integritu.

Proces pletenia kovového pletiva je v zásade podobný textilnému pleteniu, ale stroj musí byť podstatne robustnejší. Pletacie ihlice, platiny a vodiace tyče sú vyrobené z kalenej nástrojovej ocele a rám stroja je vystužený, aby zvládol vyššie sily potrebné na ohýbanie a tvarovanie kovového drôtu do slučiek. Drôt musí mať konzistentný priemer a hladkú povrchovú úpravu, aby prechádzal vodidlami bez zaseknutia, a musí mať dostatočnú ťažnosť, aby sa dal vytvarovať do slučky bez zlomenia. The pevnosť v ťahu drôtu —zvyčajne 500 až 800 MPa pre žíhaný nerezový pletací drôt — určuje maximálnu dosiahnuteľnú hustotu stehu a rýchlosť tvarovania stroja. Po upletení môže byť kovová sieťka kalarovaná - prechádzajúca medzi prítlačnými valcami - na vyrovnanie povrchu a vytvorenie rovnomernejšej geometrie otvoru pre filtračné aplikácie, kde je kritické konzistentné zadržiavanie častíc.

Filtrácia a separácia: Najväčší aplikačný trh

Pletená sieťovina je kritickou súčasťou priemyselnej filtrácie, kde jej trojrozmerná štruktúra poskytuje hĺbkovú filtráciu – častice sa zachytávajú nielen na povrchu, ale aj v rámci hrúbky sieťky – na rozdiel od dvojrozmernej povrchovej filtrácie tkaného drôteného pletiva. Pletená štruktúra vytvára kľukatú dráhu pre prúdenie tekutiny, pričom prepojené slučky tvoria sieť kanálov, ktoré zachytávajú častice menšie ako je nominálna veľkosť otvoru kombináciou priameho zachytávania, zotrvačného dopadu a difúznych mechanizmov. Účinnosť filtrácie pre danú veľkosť častíc závisí od sita špecifický povrch, objem dutín a priemer drôtu alebo priadze , pričom všetky sú riadené parametrami stehu.

Pletené sieťové filtre sa vyrábajú do niekoľkých štandardných konfigurácií pre priemyselné použitie. Odstraňovače hmly (tiež nazývané odhmlievače) používajú vrstvy pleteného drôteného pletiva na zlučovanie kvapiek kvapaliny z prúdov plynu tým, že poskytujú veľkú plochu povrchu, na ktorú kvapky dopadajú, spájajú sa a odtekajú gravitáciou. Typická vložka na odstraňovanie hmly pozostáva z viacerých vrstiev pletenej sieťoviny s podielom dutín 95 % až 98 % a 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.

Architektonické a tieniace aplikácie

Pletené pletivo sa stalo významným materiálom v architektonickom dizajne fasád, kde funguje súčasne ako tieniace zariadenie, pohľadová clona a architektonický estetický prvok. Sieťovina je napnutá cez fasádu budovy v paneloch, ktoré môžu presahovať výšku podlahy až po podlahu, čím sa znižuje solárny tepelný zisk na obvodovom plášti budovy a zároveň je zachovaná viditeľnosť pre obyvateľov smerom von. Optický výkon architektonickej pletenej siete je definovaný jej percento otvorenej plochy —pomer plochy otvoru k celkovej ploche tkaniny — ktorý sa typicky pohybuje od 20 % do 70 % pre fasádne aplikácie. Sieťovina so 40 % otvorenej plochy prepúšťa 40 % dopadajúceho svetla a blokuje 60 %, čím znižuje chladiacu záťaž budovy a zároveň poskytuje úroveň súkromia počas denného svetla, keď je exteriér svetlejší ako interiér.

Architektonická sieťovina je najčastejšie pletená z drôtu z nehrdzavejúcej ocele – triedy 316 pre vonkajšie použitie v korozívnom prostredí – s priemerom drôtu 0,5 mm až 1,5 mm, čím sa vyrába hmotnosť tkaniny 2 až 8 kg na meter štvorcový . Panel s napnutým pletivom je pripevnený ku konštrukcii budovy cez obvodový rám alebo prostredníctvom káblových napínacích systémov, ktoré predpínajú pletivo, aby odolalo vychýleniu a vibráciám spôsobeným vetrom. Konštrukčný návrh architektonickej sieťovej inštalácie vyžaduje analýzu veternej techniky, ktorá zohľadňuje pórovitosť siete; koeficienty tlaku vetra pre poréznu sieťovinu sú nižšie ako koeficienty pre pevný obkladový panel, pretože časť vetra prechádza cez otvory, čím sa znižuje čistý tlakový rozdiel. Dodávateľ siete poskytuje charakteristiky tlakovej straty konkrétneho vzoru siete a stavebný inžinier tieto údaje používa na výpočet zaťaženia vetrom na nosnú konštrukciu.

Syntetická pletená sieťovina: Polyméry pre špecializované prostredia

Pletené pletivá zo syntetického polyméru rozširujú rozsah použitia nad rámec toho, čo môžu kovové pletivá ekonomicky riešiť, najmä v chemicky agresívnom prostredí, v ľahkých spotrebných výrobkoch a v medicínskych aplikáciách, kde je kov nekompatibilný. Výber polyméru pre pletené pletivo sa riadi chemickou odolnosťou, teplotným rozsahom a mechanickými požiadavkami aplikácie.

• Polyester (PET): Najbežnejší syntetický sieťový materiál, ktorý ponúka dobrú pevnosť v ťahu, vynikajúcu odolnosť voči kyselinám a organickým rozpúšťadlám a nepretržitú prevádzkovú teplotu do 120°C. Široko používaný v sieťotlačových sieťkach, bazénových filtroch a sieťovaní proti hmyzu v architektúre. Polyesterová sieťovina je typicky osnovne pletená a potom tepelne vytvrdená pri teplote nad jej skleným prechodom, aby sa stabilizovala geometria stehu a uzamkli sa rozmery otvoru.
• Polyamid (Nylon 6 alebo 6.6): Ponúka vyššiu húževnatosť a odolnosť proti oderu ako polyester, s vynikajúcou odolnosťou voči zásadám. Používa sa v dopravných pásoch na spracovanie potravín, kde sieťka musí vydržať časté čistenie alkalickými čistiacimi prostriedkami. Nylon absorbuje vlhkosť – až 4 % pri 65 % relatívnej vlhkosti – čo spôsobuje mierne zmeny rozmerov, s ktorými je potrebné počítať pri napínaní sieťoviny.
• Polypropylén (PP): Ľahký a chemicky inertný, s vynikajúcou odolnosťou voči kyselinám, zásadám a väčšine organických rozpúšťadiel. Jeho nízka hustota (0,90 až 0,92 g/cm³) ho robí vhodným pre aplikácie s plávajúcim pletivom pri úprave vody. Teplotný limit približne 80°C obmedzuje jeho použitie v horúcich procesoch.
• PTFE (teflón): Prémiový polymér pre extrémne chemické prostredie s takmer univerzálnou chemickou odolnosťou a trvalou prevádzkovou teplotou až do 260 °C. Pletená sieťovina z PTFE sa používa v najnáročnejších filtračných aplikáciách – horúce koncentrované kyseliny, regenerácia rozpúšťadiel a farmaceutické spracovanie – kde nie je kompatibilný žiadny iný polymér alebo kov. Vysoká cena PTFE priadze obmedzuje jej použitie na aplikácie, kde je nevyhnutná jej chemická inertnosť.
• PEEK (polyéteréterketón): Vysokovýkonný termoplast používaný na pletené pletivo v leteckom a kozmickom priemysle, v ropných a plynových aplikáciách a aplikáciách medicínskych implantátov, kde sa vyžaduje kombinácia odolnosti voči vysokej teplote (nepretržitá 250 °C), vynikajúcej chemickej odolnosti a biokompatibility. Pletená sieťka PEEK sa používa ako výstuž v kompozitných štruktúrach a ako sieťka na zadržiavanie kostného štepu v chirurgii chrbtice.

Vodivá a EMI tienenia pletená sieťovina

Pletená kovová sieťka slúži ako účinné tieniace tesnenie proti elektromagnetickému rušeniu (EMI) a ako uzemňovací materiál využívajúci súvislú vodivú dráhu, ktorú poskytujú vzájomne prepojené kovové slučky. Keď je pletená sieť stlačená medzi dva do seba zapadajúce povrchy – ako sú dvere krytu a rám – prispôsobuje sa pletená sieťka nerovnostiam povrchu a vytvára viacero kontaktných bodov, ktoré spoločne poskytujú elektrickú dráhu s nízkou impedanciou cez spoj. Účinnosť tienenia pleteného sieťového tesnenia závisí od vodivosť materiálu drôtu, kontaktný tlak a kompresný pomer ôk . Pocínovaná pomedená oceľová pletená sieť stlačená na 25 % svojej pôvodnej hrúbky môže dosiahnuť účinnosť tienenia 80 až 100 dB v celom frekvenčnom rozsahu od 100 MHz do 10 GHz, čo je dostatočné pre väčšinu komerčných a vojenských požiadaviek na EMI.

Pletená štruktúra je obzvlášť vhodná pre aplikácie tesnení EMI, pretože poskytuje pružné, pružinové správanie, ktoré udržuje kontaktný tlak počas tisícok kompresných cyklov a prostredníctvom tepelnej expanzie a kontrakcie materiálov krytu. Sieťka je zvyčajne pletená ako kontinuálna rúrka a potom tvarovaná do požadovaného profilu tesnenia - okrúhleho, obdĺžnikového alebo tvaru D - prechodom cez tvarovaciu matricu, ktorá nastavuje prierez. Elastomérne jadro, zvyčajne silikónové alebo neoprénové, môže byť vložené do stredu pletenej rúrky, aby poskytlo dodatočnú kompresnú silu a vytvorilo environmentálne tesnenie, ktoré zabraňuje prenikaniu vlhkosti a prachu popri funkcii tienenia EMI. Toto kombinované tesnenie je štandardom pre vonkajšie telekomunikačné kryty, elektroniku vojenských vozidiel a priestory leteckej avioniky.

Medicínska textilná sieťovina: Biokompatibilita a integrácia tkanív

Pletená sieťovina má rozhodujúcu úlohu v implantovateľných zdravotníckych pomôckach, najmä v sieťky na opravu hernie a podpery prolapsu panvových orgánov . Sieťka funguje ako lešenie, ktoré spevňuje oslabené alebo poškodené tkanivo, poskytuje mechanickú podporu a zároveň umožňuje vlastnému tkanivu pacienta rásť cez otvory sieťky – proces nazývaný integrácia alebo začlenenie tkaniva. Sieťka musí byť biokompatibilná, sterilizovateľná a skonštruovaná s veľkosťou pórov, ktorá je dostatočne veľká na to, aby umožnila prechod makrofágov na odolnosť voči infekcii (zvyčajne nad 75 mikrónov), ale zároveň dostatočne malá, aby poskytovala účinnú mechanickú podporu. Najpoužívanejšími materiálmi sú polypropylénový (PP) monofil a polyesterový (PET) multifil , pričom štruktúra pleteniny je osnovným pleteným vzorom navrhnutým tak, aby vyvážil pevnosť v ťahu, pružnosť a podporu usporiadaného vrastania tkaniva.

Úpletová štruktúra chirurgickej sieťky sa vyznačuje jej pórovitosť, veľkosť pórov a plošná hustota . Typická ľahká polypropylénová herniálna sieťka má pórovitosť 60 % až 70 %, veľkosť pórov 1,0 až 1,5 mm a plošnú hustotu 30 až 45 g/m². Tieto parametre sú riadené vzorom pletenia - často atlasovým alebo stĺpikovým stehom s vložkou - a priemerom priadze, ktorý je pre polypropylénový monofil typicky 0,08 až 0,12 mm. Sieťka je po upletení tepelne nastavená, aby sa stabilizovala geometria stehu a aby sa získala tvarová pamäť, ktorá umožňuje, aby sa sieťka zrolovala alebo zložila na vloženie cez laparoskopický trokar a potom sa vrátila do pôvodnej konfigurácie, keď sa rozmiestni v mieste chirurgického zákroku. Mechanická anizotropia pletenej sieťoviny – jej pevnosť v ťahu a predĺženie sú rôzne v pozdĺžnom a priečnom smere – musí byť orientovaná tak, aby zodpovedala smeru fyziologického zaťaženia reparovaného tkaniva.

Geotextílie a pletivo pre stavebné inžinierstvo

Pletené sieťované geotextílie slúžia v stavebníctve funkcie, ktoré sú odlišné od bežnejších tkaných a netkaných geotextílií. Pletená geotextília sa používa tam, kde je kombinácia vysoká pevnosť v ťahu, kontrolovaná veľkosť pórov a schopnosť prispôsobiť sa nepravidelným povrchom sa vyžaduje. Primárne aplikácie sú protierózne rohože, siete na stabilizáciu svahov a výstužné mriežky pre pôdu a trávnik. Sieťovina je pletená z vysokopevnostnej polyesterovej alebo polypropylénovej priadze s pevnosťou v ťahu 50 až 200 kN/mv smere primárneho zaťaženia a otvory – zvyčajne 5 mm až 20 mm – sú navrhnuté tak, aby umožňovali prenikanie koreňov a odvod vody a zároveň zadržiavali častice pôdy a zabraňovali povrchovej erózii počas silných dažďov.

Pletená štruktúra poskytuje výhodu oproti tkaným geotextíliám odolnosť proti rozpleteniu pri prerezaní alebo prepichnutí . Tkaná geotextília, keď sa na mieste nareže tak, aby sa prispôsobila prekážke, vyžaduje orezanie okraja alebo prešitie, aby sa zabránilo rozpleteniu väzby pozdĺž okraja rezu. Pletená geotextília je vďaka prepletenej slučkovej štruktúre vo svojej podstate odolná voči rozpleteniu a môže byť rezaná do tvaru na poli bez dodatočnej úpravy hrán. Sieť je tiež viac roztiahnuteľná ako tkaný ekvivalent – ​​typické predĺženie pri pretrhnutí 15 % až 30 % pre pletenú geotextíliu oproti 10 % až 15 % pre tkanú – čo jej umožňuje deformovať sa pri lokálnom zaťažení bez pretrhnutia, čo je dôležitá charakteristika pre aplikácie na klesajúcej alebo mrazivej pôde.