Włókno węglowe jest sztywne i lekkie, ale ma też słabsze strony: jest kruche przy uderzeniach, drogie i przewodzi prąd. Dlatego coraz częściej łączy się je z innymi włóknami — aramidowymi lub szklanymi. Tkaniny i laminaty hybrydowe pozwalają wykorzystać zalety każdego materiału, a przy okazji dają ciekawe efekty wizualne. Poniżej wyjaśnienie, kiedy hybryda ma sens.
Dwa rodzaje hybryd
- tkanina hybrydowa — w jednej tkaninie przeplatają się wiązki różnych włókien, np. węglowe i aramidowe; efekt widać na powierzchni jako charakterystyczny, dwukolorowy wzór,
- laminat hybrydowy — poszczególne warstwy są z różnych materiałów, np. węgiel na zewnątrz, szkło wewnątrz; z zewnątrz element wygląda jak „pełny carbon”.
Carbon + aramid
Włókna aramidowe (znane m.in. pod marką Kevlar®) są bardzo odporne na uderzenia i przebicie. W połączeniu z carbonem poprawiają odporność elementu na uderzenia i sprawiają, że uszkodzony laminat nie rozpada się na ostre fragmenty. Tkaniny węglowo-aramidowe mają też efektowny, żółto-czarny wzór.
Aramid ma jednak swoje ograniczenia: trudno go ciąć (potrzebne są specjalne nożyce), źle się szlifuje (włókna się „mechacą”), słabiej przenosi ściskanie, chłonie wilgoć i jest wrażliwy na promieniowanie UV — dlatego wymaga dobrej ochrony lakierem.
Carbon + szkło
Włókno szklane jest wyraźnie tańsze od węglowego, bardziej elastyczne i dobrze znosi uderzenia. Łączy się je z carbonem głównie z trzech powodów:
- koszt — szkło w warstwach wewnętrznych, carbon tam, gdzie liczy się sztywność lub wygląd,
- odporność na uderzenia — warstwa szkła poprawia tolerancję uszkodzeń,
- izolacja — włókno szklane nie przewodzi prądu, więc warstwa szkła oddziela carbon od aluminium i ogranicza ryzyko korozji galwanicznej w miejscu styku.
Istnieją też tkaniny z kolorowym włóknem szklanym przeplatanym z węglowym — dają widoczny splot carbon z kolorowym akcentem.
Zalety i ograniczenia hybryd
| Połączenie | Zalety | Ograniczenia |
|---|---|---|
| Carbon + aramid | odporność na uderzenia, brak ostrych odłamków, efektowny wygląd | trudne cięcie i szlifowanie, wrażliwość na UV i wilgoć, słabsze ściskanie |
| Carbon + szkło | niższy koszt, lepsza odporność na uderzenia, izolacja od metali | większa masa niż czysty carbon, mniejsza sztywność |
| Kolorowe hybrydy | unikalny wygląd | wyższa cena, ograniczona dostępność |
Gdzie stosuje się hybrydy?
Laminaty węglowo-aramidowe znajdziemy m.in. w osłonach narażonych na uderzenia, kaskach, sprzęcie sportowym i elementach motocyklowych. Laminaty węglowo-szklane — w osłonach, obudowach maszyn, elementach pojazdów i wszędzie tam, gdzie liczy się rozsądny koszt przy dobrej sztywności.
Najczęstsze pytania
Czy carbon z kevlarem jest mocniejszy od samego carbonu?
Nie w każdym sensie. Jest bardziej odporny na uderzenia i nie rozpada się na ostre odłamki, ale jest mniej sztywny i słabiej przenosi ściskanie niż laminat z samego włókna węglowego.
Czy dodanie szkła do carbonu ma sens?
Tak, jeśli liczy się koszt, odporność na uderzenia albo izolacja od elementów aluminiowych. Nie — jeśli element ma być możliwie najlżejszy i najsztywniejszy.
Dlaczego carbon i aluminium nie powinny się stykać?
Włókno węglowe przewodzi prąd i w obecności wilgoci tworzy z aluminium ogniwo galwaniczne, co przyspiesza korozję aluminium. Dlatego w miejscach styku stosuje się warstwę izolującą, np. z włókna szklanego, lub odpowiednie powłoki.
