Uhlíkové hybridní vlákno, nejen pro vzhled! Jak přesně vybrat to nejlepší mezi aramidovým uhlíkem, skleněným uhlíkem a kovovými filamenty

Uhlíkové hybridní vlákno, nejen pro vzhled! Jak přesně vybrat to nejlepší mezi aramidovým uhlíkem, skleněným uhlíkem a kovovými filamenty

Uhlíkové vlákno je již dlouhou dobu nezvykem v moderním světě průmyslu a sportu, kde se usiluje o extrémní výkon. Ale všimli jste si, že uhlíková tkanina není vždy černá? Ty spletené žluté a stříbrné nitě nejsou pouze „vizuální hodnotou“, ale také dílem inženýrské magie, která přeměňuje kámen na zlato. Dnes se podrobně seznámíme s třemi hvězdnými členy rodiny směsných uhlíkových tkanin: aramidové uhlíkové, skleněné uhlíkové a kovové vlákno (teplotně odolný PET), abychom zjistili, jaké dovednosti mají.

Proč tkát různá vlákna dohromady?

Čistá uhlíková tkanina má vynikající vlastnosti – vysokou pevnost, vysoký modul pružnosti, nízkou hmotnost, ale má i svou "Achillovu patinu": křehkost, špatnou odolnost proti nárazu, je vodivá (v některých případech nevýhoda) a má vysokou cenu.
Základní myšlenkou hybridní technologie je „vzít to nejlepší z toho špatného“. Tkaním uhlíkových vláken spolu s jinými vlákny, která mají odlišné vlastnosti, vzniká kompozitní materiál typu „1+1 > 2“, který splňuje požadavky konkrétních a složitých aplikací.

Tři hlavní druhy směsové tkaniny

Směs uhlíkové tkaniny s Kevlarem (uhlíkové vlákno + vlákno Kevlar)

Základní vlastnosti: Zlatá kombinace „pevnosti“ a „tvrdosti“. Uhlíkové vlákno poskytuje extrémně vysokou pevnost v tahu a tuhost, aramidové vlákno (běžně známé jako „Kevlar“) dodává materiálu vynikající odolnost proti nárazům a houževnatost, čímž řeší problém křehkosti čisté uhlíkové tkaniny; hmotnost pouze 1/5 tradiční oceli, přičemž pevnost je 3 až 5krát vyšší než u oceli; vynikající odolnost proti chemické korozí a únavě materiálu.
Klíčový rozdíl: ve srovnání s jinými hybridními tkaninami je hlavní výhodou aromatické uhlíkové tkaniny „nárazová odolnost + vysoká houževnatost“, vyšší tažnost při přetržení (přibližně 2,5 %–3,0 %, oproti 1,5 %–2,0 % u čisté uhlíkové tkaniny) a při nárazu zevních sil se nelehce deformuje.

Směs uhlíkových vláken s tkaninou ze skleněných vláken (uhlíková vlákna + skleněná vlákna)

Základní vlastnosti: král cenové náročnosti, vyvážená pevnost a ekonomika. Uhlíková vlákna zajišťují strukturální tuhost a nosnou kapacitu, skleněná vlákna snižují náklady (cena je pouze 1/3 až 1/2 ceny uhlíkových vláken), zároveň zvyšují odolnost materiálu proti korozi; pevnost v tahu je o něco nižší než u aramidové uhlíkové tkaniny, ale postačuje pro většinu běžných civilních aplikací; lepší průsvitnost (lze použít pro průhledné kompozity), jednoduché zpracování, vhodné pro ruční laminaci, formování a další metody tváření.

Klíčový rozdíl: zdůraznění „nízké ceny“, mírně nižší odolnost proti nárazu ve srovnání s aramid-karbonovou tkaninou, ale více než o 40 % vyšší pevnost než u čisté skleněné tkaniny.

Uhlíkové vlákno impregnované kovovým filamentem (uhlíkové vlákno + PET filament)

Základní vlastnosti: zaměřené na estetiku, zachování strukturální pevnosti a nízké hmotnosti uhlíkového vlákna. Kovové filametry (ve skutečnosti teplotně odolné PET) také zvyšují odolnost proti opotřebení; tuhost je blízká té u čisté uhlíkové tkaniny, poskytuje různé vizuální efekty a používá se hlavně pro vnější díly, jako jsou plochy rakety piqué a rukojeti udic.

Klíčový rozdíl: hlavní rozdíl oproti směsové uhlíkové tkanině s Kevlarem a směsové uhlíkové tkanině se skleněným vláknem spočívá v „rozšíření vizuality“, nikoli pouze v optimalizaci pevnosti nebo ceny.

Rychlý průvodce výběrem

Pro rychlý přehled jsme připravili jednoduchou srovnávací tabulku: