Pletená síťovina: Struktura, typy a průmyslové aplikace

Pletená síťovina se zásadně liší od tkané sítě, protože její struktura je vytvořena o spojováním smyček příze nebo drátu spíše než křížením osnovních a útkových nití v pravém úhlu . Tato smyčková architektura dává pletenému pletivu sadu vlastností, které tkané pletivo nemůže replikovat: může se natahovat a obnovovat ve více směrech bez trvalé deformace, může být formováno do složitých trojrozměrných tvarů bez řezání nebo plisování, a když se zlomí jediná smyčka, poškození je spíše zadrženo, než aby se šířilo jako žebřík po délce tkaniny. Dvě primární kategorie jsou osnovní pletené pletivo a útkové pletené pletivo, které se liší směrem, ve kterém se tvoří smyčky příze. Osnovní pletená síťovina, kde smyčky probíhají vertikálně po délce tkaniny, je dominantní strukturou pro průmyslové, filtrační a architektonické aplikace kvůli své rozměrové stabilitě a schopnosti vyrábět ji v širokém rozsahu velikostí otvorů od submikronů až po několik centimetrů. Útkem pletená síťovina, kde jedna příze probíhá vodorovně po šířce, se používá především v oděvních a čalounických aplikacích, kde jsou primárními požadavky streč a splývavost.

Struktura pletené smyčky a její mechanické důsledky

Základním stavebním kamenem pletené síťoviny je steh – smyčka příze nebo drátu, která prochází smyčkou pod ní a je sama držena na místě smyčkou nahoře. Tento propletený smyčkový řetízek vytváří strukturu, kde každý steh působí jako malý závěs. Když je tkanina natažena, smyčky se elasticky deformují ze svého uvolněného zakřiveného tvaru směrem k rovnější konfiguraci, aniž by se samotná příze musela výrazně natahovat. To je důvod, proč se pletenina může prodloužit 20 % až 100 % nebo více ve směru natahování s relativně nízkou silou a poté se vrátí do svých původních rozměrů, když je síla odstraněna - za předpokladu, že materiál příze nebyl namáhán nad svou mez pružnosti.

Geometrie smyčky je definována několika vzájemně souvisejícími parametry, které pletací stroj řídí: délka stehu (délka příze v jedné úplné smyčce), vzdálenost mezi stěnami (vzdálenost mezi sousedními sloupci smyček) a rozestup kurzů (vzdálenost mezi sousedními řadami smyček). Delší délka stehu vytváří volnější, otevřenější síť s většími otvory a větší roztažností. Kratší délka stehu vytváří hustší, těsnější síť s menšími otvory a větší rozměrovou stabilitou. Velikost otvoru – otvor mezi sousedními smyčkami – je primárním výkonnostním parametrem pro filtrační a separační aplikace, kde síťka musí umožnit průchod konkrétní velikosti částic a zároveň zadržet větší částice. U pletené sítě není otvor přesný čtverec nebo obdélník jako u tkané sítě; je to nepravidelný, přibližně elipsovitý otvor, jehož efektivní velikost závisí na geometrii stehu a napětí aplikovaném na látku.

Osnovní vs. útkové pletené pletivo: Dvě odlišné výrobní cesty

Rozdíl mezi osnovním a útkovým pletením není pouze výrobním detailem; určuje základní mechanické chování sítě a její vhodnost pro různé aplikace. Níže uvedená tabulka mapuje strukturální a výkonnostní rozdíly mezi dvěma způsoby pletení.

Osnovní pletení využívá stroj, kde je každá jehla přiváděna svou vlastní přízí z osnovního paprsku – velké cívky držící stovky nebo tisíce rovnoběžných konců příze. Příze jsou vedeny sadou vodících tyčí, které se kývají mezi jehlami a ovíjejí přízi kolem každé jehly v předem určeném vzoru pro vytvoření stehu. The Raschel a Trikot osnovní pletací stroje jsou dva primární typy, přičemž stroje Raschel jsou tažným koněm pro průmyslovou síť, protože zvládnou těžší příze a složitější vzory stehů. Moderní stroj Raschel dokáže uplést oka s velikostí otvorů od cca 50 mikronů až přes 10 milimetrů změnou vzoru stehu, velikosti příze a měřidla stroje – počtu jehel na palec, který se u speciálních strojů pohybuje od 6 gauge (hrubé, velké otvory) do 40 gauge (jemné, malé otvory) a více.

Kovové pletené pletivo: drátěné materiály a průmyslový výkon

Kovové pletené pletivo se vyrábí na specializovaných pletacích strojích, které místo příze zpracovávají drát, s průměry drátu od 0,035 mm (35 mikronů) až přes 1,0 mm v závislosti na aplikaci. Materiál drátu je vybrán pro svou odolnost proti korozi, teplotní odolnost a mechanickou pevnost za specifických provozních podmínek. Nerezová ocel – třídy 304, 316L a 310 – je nejběžnější skupinou materiálů, přičemž 316L je specifikována pro námořní a chemická prostředí kvůli obsahu molybdenu, který poskytuje odolnost vůči důlkové korozi způsobené chloridy. Pro vysokoteplotní aplikace, jako je filtrace výfukových plynů nebo pojistky plamene, Inconel 600 nebo 625 Slitiny na bázi niklu se používají, protože si zachovávají pevnost v tahu a odolnost proti oxidaci při teplotách přesahujících 800 °C, kdy by nerezová ocel ztratila svou mechanickou integritu.

Proces pletení kovového pletiva je v zásadě podobný textilnímu pletení, ale stroj musí být podstatně robustnější. Pletací jehlice, platiny a vodicí tyče jsou vyrobeny z tvrzené nástrojové oceli a rám stroje je vyztužený, aby zvládl vyšší síly potřebné k ohýbání a tvarování kovového drátu do smyček. Drát musí mít konzistentní průměr a hladkou povrchovou úpravu, aby procházel vodítky bez zadrhávání, a musí mít dostatečnou tažnost, aby mohl být zformován do smyčky bez lámání. The pevnost drátu v tahu —typicky 500 až 800 MPa pro žíhaný nerezový pletací drát — určuje maximální dosažitelnou hustotu stehu a rychlost tváření stroje. Po upletení může být kovová síťka kalarována – vedena mezi přítlačnými válci – pro zploštění povrchu a vytvoření jednotnější geometrie otvoru pro filtrační aplikace, kde je kritické konzistentní zadržování částic.

Filtrace a separace: Největší aplikační trh

Pletená síťovina je kritickou součástí průmyslové filtrace, kde její trojrozměrná struktura zajišťuje hloubkovou filtraci – částice se zachycují nejen na povrchu, ale i v tloušťce síťky – na rozdíl od dvourozměrné povrchové filtrace tkané drátěné tkaniny. Pletená struktura vytváří klikatou dráhu pro proudění tekutiny, přičemž vzájemně propojené smyčky tvoří síť kanálků, které zachycují částice menší než jmenovitá velikost otvoru prostřednictvím kombinace mechanismů přímého zachycení, setrvačného dopadu a difúze. Účinnost filtrace pro danou velikost částic závisí na sítu specifický povrch, objem dutin a průměr drátu nebo příze , které jsou všechny řízeny parametry stehu.

Pletené síťové filtry jsou vyráběny do několika standardních konfigurací pro průmyslové použití. Odstraňovače mlhy (také nazývané odmlžovače) používají vrstvy pleteného drátěného pletiva ke slučování kapiček kapaliny z proudů plynu tím, že poskytují velký povrch, na který kapky dopadají, splývají a odtékají gravitací. Typická podložka pro odstraňování mlhy se skládá z několika vrstev pletené síťoviny s podílem dutin 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 protisluneční aplikace

Pletená síťovina se stala významným materiálem v architektonickém designu fasád, kde funguje současně jako stínění slunce, pohledová clona a architektonický estetický prvek. Síťovina je napnuta přes fasádu budovy v panelech, které mohou překlenout výšky od podlahy k podlaze, čímž se snižuje zisk solárního tepla na plášti budovy a zároveň je zachována viditelnost pro obyvatele směrem ven. Optický výkon architektonické pletené sítě je definován jejím procento otevřené plochy —poměr plochy otvoru k celkové ploše tkaniny — který se u fasádních aplikací obvykle pohybuje od 20 % do 70 %. Síťovina se 40 % otevřené plochy propouští 40 % dopadajícího světla a blokuje 60 %, čímž snižuje chladicí zátěž budovy a zároveň poskytuje úroveň soukromí během denního světla, kdy je exteriér jasnější než interiér.

Architektonické pletivo je nejčastěji pletené z drátu z nerezové oceli – třídy 316 pro venkovní použití v korozivním prostředí – s průměrem drátu 0,5 mm až 1,5 mm, čímž se získá hmotnost tkaniny 2 až 8 kg na metr čtvereční . Panel s napnutým pletivem je připevněn ke konstrukci budovy prostřednictvím obvodového rámu nebo pomocí napínacích systémů kabelů, které pletivo předepínají, aby odolalo průhybu a vibracím způsobeným větrem. Konstrukční návrh architektonické sítě vyžaduje analýzu větrného inženýrství, která zohledňuje pórovitost sítě; koeficienty tlaku větru pro porézní síťovinu jsou nižší než koeficienty pro pevný obkladový panel, protože část větru prochází otvory, čímž se snižuje čistý tlakový rozdíl. Dodavatel sítě poskytuje charakteristiky tlakových ztrát konkrétního vzoru sítě a statik používá tato data k výpočtu zatížení větrem na nosnou konstrukci.

Syntetická pletená síťovina: Polymery pro specializovaná prostředí

Pletená pletiva ze syntetického polymeru rozšiřují rozsah použití nad rámec toho, co mohou kovová pletiva ekonomicky řešit, zejména v chemicky agresivním prostředí, v lehkých spotřebních výrobcích a v lékařských aplikacích, kde je kov nekompatibilní. Výběr polymeru pro pletenou síť je řízen chemickou odolností, teplotním rozsahem a mechanickými požadavky aplikace.

• Polyester (PET): Nejběžnější syntetický síťový materiál, který nabízí dobrou pevnost v tahu, vynikající odolnost vůči kyselinám a organickým rozpouštědlům a nepřetržitou provozní teplotu až 120°C. Široce se používá v sítotiskových sítích, bazénových filtrech a architektonických sítích proti hmyzu. Polyesterová síťovina je typicky osnovně pletená a poté tepelně fixována při teplotě nad jejím skelným přechodem, aby se stabilizovala geometrie stehu a zajistily se rozměry otvoru.
• Polyamid (Nylon 6 nebo 6.6): Nabízí vyšší houževnatost a odolnost proti oděru než polyester, s vynikající odolností vůči alkáliím. Používá se v dopravních pásech pro zpracování potravin, kde síťovina musí vydržet časté čištění alkalickými čisticími prostředky. Nylon absorbuje vlhkost – až 4 % při 65 % relativní vlhkosti – což způsobuje mírné rozměrové změny, které je třeba vzít v úvahu při napínání sítě.
• Polypropylen (PP): Lehký a chemicky inertní, s vynikající odolností vůči kyselinám, zásadám a většině organických rozpouštědel. Díky nízké hustotě (0,90 až 0,92 g/cm³) je vhodný pro aplikace s plovoucí sítí při úpravě vody. Teplotní limit přibližně 80°C omezuje jeho použití v horkých procesech.
• PTFE (teflon): Prémiový polymer pro extrémní chemická prostředí s téměř univerzální chemickou odolností a nepřetržitou provozní teplotou až 260 °C. Pletená síťovina z PTFE se používá v nejnáročnějších filtračních aplikacích – horké koncentrované kyseliny, regenerace rozpouštědel a farmaceutické zpracování – kde není kompatibilní žádný jiný polymer nebo kov. Vysoká cena PTFE příze omezuje její použití na aplikace, kde je její chemická inertnost nepostradatelná.
• PEEK (polyetheretherketon): Vysoce výkonný termoplast používaný pro pletenou síťovinu v letectví, ropě a plynu a aplikacích lékařských implantátů, kde je vyžadována kombinace vysoké teplotní odolnosti (kontinuální 250 °C), vynikající chemické odolnosti a biokompatibility. Pletená síťka PEEK se používá jako výztuž v kompozitních strukturách a jako síťka zadržující kostní štěp v chirurgii páteře.

Vodivá a EMI stínící pletená síťovina

Pletená kovová síťka slouží jako účinné stínící těsnění proti elektromagnetickému rušení (EMI) a zemnící materiál, využívající spojitou vodivou dráhu zajišťovanou vzájemně propojenými kovovými smyčkami. Když je pletená síť stlačena mezi dva protilehlé povrchy – jako jsou dveře skříně a rám – přizpůsobuje se pletená síť nerovnostem povrchu a vytváří více kontaktních bodů, které společně poskytují nízkoimpedanční elektrickou cestu napříč spojem. Účinnost stínění pleteného síťového těsnění závisí na vodivost materiálu drátu, kontaktní tlak a kompresní poměr sítě . Pocínovaná poměděná ocelová pletená síť stlačená na 25 % své původní tloušťky může dosáhnout účinnosti stínění 80 až 100 dB v celém frekvenčním rozsahu od 100 MHz do 10 GHz, což je dostatečné pro většinu komerčních a vojenských požadavků na EMI.

Pletená struktura je zvláště vhodná pro aplikace těsnění EMI, protože poskytuje pružné chování podobné pružině, které udržuje kontaktní tlak po tisíce kompresních cyklů a prostřednictvím tepelné roztažnosti a smršťování materiálů krytu. Síťovina je typicky pletená jako souvislá trubka a poté tvarována do požadovaného profilu těsnění – kulatého, obdélníkového nebo tvaru D – průchodem přes tvarovací lis, který nastavuje průřez. Elastomerové jádro, obvykle silikonové nebo neoprenové, lze vložit do středu pletené trubice, aby poskytlo dodatečnou kompresní sílu a vytvořilo těsnění proti okolnímu prostředí, které zabraňuje vnikání vlhkosti a prachu spolu s funkcí stínění EMI. Toto kombinované těsnění je standardem pro venkovní telekomunikační kryty, elektroniku vojenských vozidel a prostory pro leteckou avioniku.

Medicínská textilní síťovina: Biokompatibilita a integrace tkání

Pletená síťovina zaujímá kritickou roli v implantovatelných lékařských zařízeních, nejvýrazněji v síťky na opravu kýly a podpěry prolapsu pánevních orgánů . Síťka funguje jako lešení, které zpevňuje oslabenou nebo poškozenou tkáň, poskytuje mechanickou podporu a zároveň umožňuje pacientově vlastní tkáni prorůst skrz otvory síťky – proces nazývaný integrace nebo začlenění tkáně. Síťka musí být biokompatibilní, sterilizovatelná a upravená s velikostí pórů, která je dostatečně velká, aby umožnila průchod makrofágům pro odolnost vůči infekci (typicky nad 75 mikronů), ale zároveň dostatečně malá, aby poskytovala účinnou mechanickou podporu. Nejpoužívanějšími materiály jsou polypropylen (PP) monofil a polyester (PET) multifil se strukturou pleteniny je osnovní pletený vzor navržený tak, aby vyvážil pevnost v tahu, pružnost a podporu uspořádaného prorůstání tkáně.

Struktura pleteniny chirurgické síťky je charakteristická svým pórovitost, velikost pórů a plošná hustota . Typická lehká polypropylenová kýlní síťka má poréznost 60 % až 70 %, velikost pórů 1,0 až 1,5 mm a plošnou hustotu 30 až 45 g/m². Tyto parametry jsou řízeny vzorem pletení – často atlasovým nebo sloupkovým stehem s vložkou – a průměrem příze, který je pro polypropylenový monofil typicky 0,08 až 0,12 mm. Síťka je po upletení tepelně fixována, aby se stabilizovala geometrie stehu a propůjčila se tvarová paměť, která umožňuje, aby síťka byla srolována nebo složena pro vložení přes laparoskopický trokar a poté se vrátila do původní konfigurace, když je rozmístěna v místě chirurgického zákroku. Mechanická anizotropie pletené sítě – její pevnost v tahu a prodloužení jsou různé v podélném a příčném směru – musí být orientována tak, aby odpovídala fyziologickému směru zatížení reparované tkáně.

Geotextilie a síť pro stavební inženýrství

Pletené síťované geotextilie plní funkce ve stavebnictví, které se liší od běžnějších tkaných a netkaných geotextilií. Pletená geotextilie se používá tam, kde je kombinace vysoká pevnost v tahu, kontrolovaná velikost pórů a schopnost přizpůsobit se nepravidelným povrchům je vyžadováno. Primárními aplikacemi jsou rohože proti erozi, sítě pro stabilizaci svahu a výztužné mříže pro půdu a trávník. Síťovina je pletená z vysokopevnostní polyesterové nebo polypropylenové příze s pevností v tahu 50 až 200 kN/m ve směru primárního zatížení a otvory – obvykle 5 mm až 20 mm – jsou navrženy tak, aby umožňovaly pronikání kořenů a odvod vody a zároveň zadržovaly částice půdy a zabraňovaly povrchové erozi při silných deštích.

Pletená struktura poskytuje výhodu oproti tkaným geotextiliím odolnost proti rozpletení při řezání nebo propíchnutí . Tkaná geotextilie, když se na místě nařeže, aby se vešla kolem překážky, vyžaduje seříznutí okraje nebo prošití, aby se zabránilo rozmotání vazby podél okraje řezu. Pletená geotextilie je díky propletené smyčkové struktuře ze své podstaty odolná proti rozpletení a může být řezána do tvaru na poli bez dodatečné úpravy hran. Síť je také roztažitelnější než tkaný ekvivalent – ​​typické prodloužení při přetržení 15 % až 30 % u pletené geotextilie oproti 10 % až 15 % u tkané – což jí umožňuje deformovat se při lokálním zatížení, aniž by došlo k prasknutí, což je důležitá vlastnost pro aplikace na klesající nebo mrazivé zemi.