Tessuto a maglia a maglia: struttura, tipi e applicazioni industriali

Tessuto a maglia lavorato a maglia è fondamentalmente diverso dalla rete tessuta perché la sua struttura è creata da intreccieo anelli di filo o filo anziché incrocieo i fili di ordito e di trama ad angolo retto . Questa architettura ad anello conferisce alla maglia lavorata a maglia una serie di proprietà che la maglia tessuta non può replicare: può allungarsi e riprendersi in più direzioni senza deformazioni permanenti, può essere modellata in forme tridimensionali complesse senza tagli o pieghe e quando un singolo anello si rompe, il danno viene contenuto anziché propagarsi come una scala lungo la lunghezza del tessuto. Le due categorie principali sono la maglia a maglia in ordito e la maglia a maglia a trama, distinte dalla direzione in cui si formano le spire del filo. La rete indemagliabile, in cui gli anelli corrono verticalmente lungo la lunghezza del tessuto, è la struttura dominante per applicazioni industriali, di filtrazione e architettoniche grazie alla sua stabilità dimensionale e alla capacità di produrla in un'ampia gamma di dimensioni di apertura da sub-micron a diversi centimetri. La rete lavorata a trama, in cui un singolo filo corre orizzontalmente su tutta la larghezza, viene utilizzata principalmente nelle applicazioni di abbigliamento e tappezzeria dove elasticità e drappeggio sono i requisiti principali.

La struttura del cappio lavorato a maglia e le sue conseguenze meccaniche

L'elemento fondamentale di una maglia a maglia è il punto: un anello di filo o filo che passa attraverso l'anello sottostante ed è a sua volta tenuto in posizione dall'anello superiore. Questa catena ad anello intrecciato crea una struttura in cui ogni punto funge da piccola cerniera. Quando il tessuto viene allungato, gli anelli si deformano elasticamente dalla loro forma curva rilassata verso una configurazione più diritta senza che il filo stesso debba allungarsi in modo significativo. Ecco perché un tessuto a maglia può allungarsi Dal 20% al 100% o più nella direzione di allungamento con una forza relativamente bassa, per poi ripristinare le sue dimensioni originali quando la forza viene rimossa, a condizione che il materiale del filato non sia stato sollecitato oltre il suo limite elastico.

La geometria del cappio è definita da diversi parametri correlati che la macchina per maglieria controlla: il lunghezza del punto (la lunghezza del filo in un giro completo), il spaziatura delle balene (la distanza tra colonne adiacenti di loop) e il spaziatura del corso (la distanza tra file adiacenti di anelli). Una lunghezza del punto maggiore produce una maglia più ampia e aperta con aperture più grandi e maggiore estensibilità. Una lunghezza del punto più corta produce una maglia più densa e più stretta con aperture più piccole e maggiore stabilità dimensionale. La dimensione dell'apertura, ovvero l'apertura tra i circuiti adiacenti, è il parametro prestazionale principale per le applicazioni di filtrazione e separazione, in cui la rete deve consentire il passaggio di una dimensione particellare specifica trattenendo le particelle più grandi. In una maglia lavorata a maglia, l'apertura non è un quadrato o un rettangolo preciso come in una maglia tessuta; si tratta di un'apertura irregolare, approssimativamente ellittica, la cui dimensione effettiva dipende dalla geometria del punto e dalla tensione applicata al tessuto.

Rete a maglia in ordito e maglia a trama: due percorsi di produzione distinti

La distinzione tra lavorazione in ordito e trama non è semplicemente un dettaglio produttivo; determina il comportamento meccanico fondamentale della rete e la sua idoneità a diverse applicazioni. La tabella seguente mappa le differenze strutturali e prestazionali tra i due metodi di lavorazione a maglia.

La lavorazione a maglia in ordito utilizza una macchina in cui ogni ago è alimentato dal proprio filo proveniente da un subbio di ordito, una grande bobina che contiene centinaia o migliaia di estremità di filo parallele. I fili sono guidati da una serie di barre guida che oscillano tra gli aghi, avvolgendo il filo attorno a ciascun ago secondo uno schema predeterminato per formare la maglia. Il Rachel and Tricot le macchine per maglieria in ordito sono i due tipi principali, con le macchine Raschel che sono il cavallo di battaglia per la rete industriale perché possono gestire filati più pesanti e modelli di punto più complessi. Una moderna macchina Raschel può lavorare a maglia maglie con dimensioni di apertura da circa Da 50 micron a oltre 10 millimetri modificando il motivo del punto, la dimensione del filo e il calibro della macchina, ovvero il numero di aghi per pollice, che varia dal calibro 6 (grossolano, con aperture grandi) al calibro 40 (fine, con aperture piccole) e oltre per le macchine speciali.

Maglia metallica: materiali metallici e prestazioni industriali

La rete metallica viene prodotta su macchine per maglieria specializzate che trattano filo metallico anziché filato, con diametri del filo che vanno da Da 0,035 mm (35 micron) a oltre 1,0 mm a seconda dell'applicazione. Il materiale del filo è selezionato per la sua resistenza alla corrosione, capacità di temperatura e resistenza meccanica nelle condizioni operative specifiche. L'acciaio inossidabile, i gradi 304, 316L e 310, è la famiglia di materiali più comune, con il 316L specifico per ambienti marini e chimici grazie al suo contenuto di molibdeno che fornisce resistenza alla corrosione per vaiolatura indotta da cloruro. Per applicazioni ad alta temperatura come filtrazione dei gas di scarico o rompifiamma, Inconel 600 o 625 vengono utilizzate le leghe a base di nichel perché mantengono la loro resistenza alla trazione e all'ossidazione a temperature superiori a 800°C, dove l'acciaio inossidabile perderebbe la sua integrità meccanica.

Il processo di lavorazione della rete metallica è fondamentalmente simile alla lavorazione tessile, ma la macchina deve essere sostanzialmente più robusta. Gli aghi per maglieria, le platine e le barre di guida sono realizzati in acciaio per utensili temprato e il telaio della macchina è rinforzato per gestire le forze più elevate necessarie per piegare e formare anelli di filo metallico. Il filo deve avere un diametro costante e una finitura superficiale liscia per passare attraverso le guide senza impigliarsi, e deve avere una duttilità sufficiente per formare un anello senza rompersi. Il resistenza alla trazione del filo - tipicamente da 500 a 800 MPa per il filo per maglieria in acciaio inossidabile ricotto - determina la densità massima del punto ottenibile e la velocità di formatura della macchina. Dopo la lavorazione a maglia, la rete metallica può essere calandrata, ovvero fatta passare tra rulli di pressione, per appiattire la superficie e creare una geometria di apertura più uniforme per applicazioni di filtrazione in cui la ritenzione costante delle particelle è fondamentale.

Filtrazione e separazione: il più grande mercato applicativo

La rete a maglia è un componente fondamentale nella filtrazione industriale, dove la sua struttura tridimensionale fornisce una filtrazione di profondità (le particelle sono intrappolate non solo sulla superficie ma all'interno dello spessore della rete), in contrasto con la filtrazione superficiale bidimensionale della tela metallica. La struttura a maglia crea un percorso tortuoso per il flusso del fluido, con i circuiti interconnessi che formano una rete di canali che catturano le particelle più piccole della dimensione nominale dell'apertura attraverso una combinazione di intercettazione diretta, impatto inerziale e meccanismi di diffusione. L'efficienza di filtrazione per una determinata dimensione delle particelle dipende da quella della rete area superficiale specifica, volume vuoto e diametro del filo o del filato , che sono tutti controllati dai parametri del punto.

I filtri a rete lavorati a maglia sono fabbricati in diverse configurazioni standard per uso industriale. Eliminatori di nebbia (chiamati anche demister) utilizzano strati di rete metallica a maglia per unire le goccioline liquide dai flussi di gas fornendo un'elevata area superficiale su cui le goccioline colpiscono, si uniscono e drenano per gravità. Un tipico tampone eliminatore di nebbia è costituito da più strati di rete a maglia con una frazione di vuoto pari a Dal 95% al 98% e una superficie specifica compresa tra 200 e 500 metri quadrati per metro cubo, in grado di rimuovere goccioline fino a 3-5 micron di diametro con una caduta di pressione di pochi millibar. La rete è realizzata a maglia con filo metallico con un diametro compreso tra 0,1 mm e 0,3 mm, e il cuscinetto è fabbricato stratificando la rete a maglia, comprimendola alla densità desiderata e racchiudendola in una griglia di supporto. La scelta del materiale (acciaio inossidabile, polipropilene, PTFE o Hastelloy) dipende dalla composizione chimica e dalla temperatura del flusso di processo.

Applicazioni architettoniche e di protezione solare

La rete lavorata a maglia è diventata un materiale significativo nella progettazione di facciate architettoniche, dove funziona contemporaneamente come dispositivo di protezione solare, schermo visivo e elemento estetico architettonico. La rete è tesa lungo la facciata dell'edificio in pannelli che possono estendersi da un pavimento all'altro, riducendo il guadagno di calore solare sull'involucro dell'edificio pur mantenendo la visibilità verso l'esterno per gli occupanti. La prestazione ottica di una maglia architettonica è definita dalla sua percentuale di area aperta —il rapporto tra l'area dell'apertura e l'area totale del tessuto, che in genere varia dal 20% al 70% per le applicazioni su facciata. Una rete con il 40% di area aperta trasmette il 40% della luce incidente e blocca il 60%, riducendo il carico di raffreddamento sull'edificio e fornendo allo stesso tempo un livello di privacy durante le ore diurne quando l'esterno è più luminoso dell'interno.

La rete architettonica è comunemente realizzata con filo di acciaio inossidabile, grado 316 per uso esterno in ambienti corrosivi, con un diametro del filo compreso tra 0,5 mm e 1,5 mm, producendo un peso del tessuto di Da 2 a 8 kg per metro quadrato . Il pannello di rete tensionato è fissato alla struttura dell'edificio tramite un telaio perimetrale o tramite sistemi di tensionamento di cavi che precaricano la rete per resistere alla deflessione e alle vibrazioni indotte dal vento. La progettazione strutturale di un'installazione di rete architettonica richiede un'analisi di ingegneria eolica che tenga conto della porosità della rete; i coefficienti di pressione del vento per una rete porosa sono inferiori a quelli di un pannello di rivestimento solido perché una parte del vento passa attraverso le aperture, riducendo il differenziale di pressione netto. Il fornitore della rete fornisce le caratteristiche di perdita di pressione del modello di rete specifico e l'ingegnere strutturale utilizza questi dati per calcolare i carichi del vento sulla struttura di supporto.

Maglia sintetica: polimeri per ambienti specializzati

Le reti lavorate a maglia di polimeri sintetici estendono la gamma di applicazioni oltre ciò che le reti metalliche possono affrontare economicamente, in particolare in ambienti chimicamente aggressivi, in prodotti di consumo leggeri e in applicazioni mediche in cui il metallo è incompatibile. La scelta del polimero per una rete a maglia è guidata dalla resistenza chimica, dall'intervallo di temperatura e dai requisiti meccanici dell'applicazione.

• Poliestere (PET): Il materiale a rete sintetica più comune, che offre una buona resistenza alla trazione, un'eccellente resistenza agli acidi e ai solventi organici e una temperatura di servizio continuo fino a 120°C. Ampiamente utilizzato nelle reti per serigrafia, nei filtri per piscine e nelle zanzariere architettoniche. La rete di poliestere viene generalmente lavorata a maglia in ordito e quindi termofissata a una temperatura superiore alla transizione vetrosa per stabilizzare la geometria del punto e bloccare le dimensioni dell'apertura.
• Poliammide (Nylon 6 o 6.6): Offre tenacità e resistenza all'abrasione più elevate rispetto al poliestere, con eccellente resistenza agli alcali. Utilizzata nei nastri trasportatori per la lavorazione alimentare, dove la rete deve resistere a frequenti pulizie con detergenti alcalini. Il nylon assorbe l'umidità, fino al 4% con un'umidità relativa del 65%, provocando lievi cambiamenti dimensionali di cui tenere conto nel tensionamento della rete.
• Polipropilene (PP): Leggero e chimicamente inerte, con eccellente resistenza agli acidi, agli alcali e alla maggior parte dei solventi organici. La sua bassa densità (da 0,90 a 0,92 g/cm³) lo rende adatto per applicazioni con rete galleggiante nel trattamento delle acque. Il limite di temperatura di circa 80°C ne limita l'utilizzo nei processi a caldo.
• PTFE (Teflon): Il polimero premium per ambienti chimici estremi, con resistenza chimica quasi universale e una temperatura di servizio continuo fino a 260°C. La rete in maglia di PTFE viene utilizzata nelle applicazioni di filtrazione più impegnative (acidi concentrati a caldo, recupero di solventi e lavorazioni farmaceutiche) dove nessun altro polimero o metallo è compatibile. L'elevato costo del filato di PTFE ne limita l'uso alle applicazioni in cui la sua inerzia chimica è indispensabile.
• PEEK (polietereterchetone): Un termoplastico ad alte prestazioni utilizzato per reti a maglia in applicazioni aerospaziali, petrolifere e del gas e per impianti medici dove è richiesta una combinazione di resistenza alle alte temperature (250°C continui), eccellente resistenza chimica e biocompatibilità. La rete a maglia PEEK viene utilizzata come rinforzo nelle strutture composite e come rete di contenimento dell'innesto osseo nella chirurgia spinale.

Rete lavorata a maglia con schermatura conduttiva ed EMI

La rete metallica lavorata a maglia funge da efficace guarnizione di schermatura contro le interferenze elettromagnetiche (EMI) e materiale di messa a terra, sfruttando il percorso conduttivo continuo fornito dai circuiti metallici ad incastro. Quando viene compressa tra due superfici accoppiate, come la porta e il telaio di un armadio, la rete lavorata a maglia si conforma alle irregolarità della superficie e crea più punti di contatto che collettivamente forniscono un percorso elettrico a bassa impedenza attraverso il giunto. L'efficacia schermante di una guarnizione in rete metallica dipende da: conduttività del materiale del filo, pressione di contatto e rapporto di compressione della rete . Una rete di acciaio rivestita in rame stagnato compressa al 25% del suo spessore originale può raggiungere un'efficacia di schermatura da 80 a 100 dB nell'intervallo di frequenza da 100 MHz a 10 GHz, sufficiente per la maggior parte dei requisiti EMI commerciali e militari.

La struttura a maglia è particolarmente adatta alle applicazioni di guarnizioni EMI perché fornisce un comportamento resiliente, simile a una molla, che mantiene la pressione di contatto per migliaia di cicli di compressione e attraverso l'espansione e la contrazione termica dei materiali dell'involucro. La rete viene generalmente lavorata a maglia come un tubo continuo e quindi modellata nel profilo della guarnizione desiderato (rotonda, rettangolare o a forma di D) facendola passare attraverso uno stampo di formatura che imposta la sezione trasversale. Un nucleo elastomerico, solitamente in silicone o neoprene, può essere inserito al centro del tubo lavorato a maglia per fornire ulteriore forza di compressione e creare un sigillo ambientale che impedisca l'ingresso di umidità e polvere insieme alla funzione di schermatura EMI. Questo guarnizione combinata è standard negli involucri per telecomunicazioni esterni, nell'elettronica dei veicoli militari e negli alloggiamenti dell'avionica aerospaziale.

Rete tessile medica: biocompatibilità e integrazione dei tessuti

La rete lavorata a maglia occupa un ruolo fondamentale nei dispositivi medici impiantabili, soprattutto in Reti per la riparazione dell'ernia and Supporti per il prolasso degli organi pelvici . La rete funziona come un'impalcatura che rinforza il tessuto indebolito o danneggiato, fornendo supporto meccanico e consentendo al tempo stesso al tessuto del paziente di crescere attraverso le aperture della rete, un processo chiamato integrazione o incorporazione dei tessuti. La rete deve essere biocompatibile, sterilizzabile e progettata con una dimensione dei pori sufficientemente grande da consentire il passaggio dei macrofagi per la resistenza alle infezioni (tipicamente superiore a 75 micron) ma sufficientemente piccola da fornire un supporto meccanico efficace. I materiali più utilizzati sono monofilamento di polipropilene (PP) e multifilamento di poliestere (PET). , in cui la struttura a maglia è un motivo a maglia di ordito progettato per bilanciare resistenza alla trazione, flessibilità e promozione della crescita ordinata dei tessuti.

La struttura a maglia di una rete chirurgica è caratterizzata dalla sua porosità, dimensione dei pori e densità areale . Una tipica rete per ernia in polipropilene leggero ha una porosità compresa tra il 60% e il 70%, una dimensione dei pori compresa tra 1,0 e 1,5 mm e una densità areale compresa tra 30 e 45 g/m². Questi parametri sono controllati dal modello di lavorazione a maglia, spesso un punto atlante o a pilastro con intarsio, e dal diametro del filato, che per il monofilamento di polipropilene è tipicamente compreso tra 0,08 e 0,12 mm. La rete viene termofissata dopo la lavorazione a maglia per stabilizzare la geometria del punto e conferire una memoria di forma che consente alla rete di essere arrotolata o piegata per l'inserimento attraverso un trequarti laparoscopico e quindi di ritornare alla sua configurazione originale quando dispiegata nel sito chirurgico. L’anisotropia meccanica della rete a maglia – la sua resistenza alla trazione e il suo allungamento sono diversi nelle direzioni longitudinale e trasversale – deve essere orientata per corrispondere alla direzione di carico fisiologico del tessuto riparato.

Rete geotessile e di ingegneria civile

I geotessili a rete lavorata a maglia svolgono funzioni nell'ingegneria civile che sono distinte dai più comuni geotessili tessuti e non tessuti. Un geotessile a maglia viene utilizzato dove una combinazione di elevata resistenza alla trazione, dimensione controllata dei pori e capacità di adattarsi a superfici irregolari è richiesto. Le applicazioni principali sono materassini per il controllo dell'erosione, reti per la stabilizzazione dei pendii e griglie di rinforzo per terreno ed erba. La rete è realizzata con filato di poliestere o polipropilene ad alta tenacità con una resistenza alla trazione compresa tra 50 e 200 kN/m nella direzione del carico primario e le aperture, in genere da 5 mm a 20 mm, sono progettate per consentire la penetrazione delle radici e il drenaggio dell'acqua trattenendo le particelle di terreno e prevenendo l'erosione superficiale durante eventi di forti piogge.

La struttura a maglia offre un vantaggio rispetto ai geotessili tessuti resistenza allo sfilacciamento in caso di taglio o foratura . Un geotessile tessuto, quando tagliato sul posto per aggirare un ostacolo, richiede una cucitura o una cucitura dei bordi per evitare che la trama si srotoli lungo il bordo tagliato. Un geotessile lavorato a maglia, grazie alla struttura ad anelli ad incastro, è intrinsecamente resistente allo sfilacciamento e può essere tagliato per modellarlo sul campo senza ulteriore trattamento dei bordi. La rete è anche più estensibile di un equivalente tessuto - allungamento tipico alla rottura dal 15% al ​​30% per un geotessile lavorato a maglia contro il 10% - 15% per un geotessile tessuto - che gli consente di deformarsi sotto carichi localizzati senza rompersi, una caratteristica importante per le applicazioni su terreni cedevoli o soggetti a gelo.