Гибридные ткани: виды, свойства, применение

21 ноября 2018

Гибридная ткань представляет собой комбинированный материал, в состав которого входит несколько типов нитей. Для его производства используют преимущественно углеродные волокна с добавлением арамидных или стеклянных. Сочетание нескольких материалов с различными свойствами позволяет суммировать их положительные технические характеристики и компенсировать недостатки каждого из них.

Разновидности гибридных тканей

Наиболее востребованные полотна представляют собой следующие комбинации:

углеродные нити + стекловолокно;
кевлар (вид арамида) + углеродные нити.

Кроме того, для производства гибридных тканей применяют исходные для получения углерода вещества на фенольной, целлюлозной и других основах, а также керамические и полиэфирные нити.

Армирующие гибридные полотна относятся к внутрислоевому типу композитных волокнистых материалов (КВМ). В них разные пряди основы и утка регулярно чередуются между собой. Плотность ткани может составлять 170—250 г/м².

Существует несколько типов плетения. Самыми распространенными являются полотняное и саржевое. Гибридные ткани могут быть однонаправленными и мультиаксиальными.

Свойства углеродных волокон (УВ)

УВ проходит несколько этапов термообработки. В результате образуется материал, отличающийся следующими преимуществами:

значительной термостойкостью — выдерживает бескислородный нагрев до 1600—2000 °С;
химической инертностью — невосприимчив к агрессивным средам;
высокой электропроводностью — может использоваться в качестве проводника и полупроводника;
активной поверхностью — представляет собой каталитическую систему.

Однако помимо плюсов углеволокно имеет существенные недостатки. К ним относятся повышенная хрупкость и усталостное разрушение, которое никак не проявляется внешне. При всей многофункциональности углетканей их применение ограничено из-за высокой стоимости.

Добавление в полотно других волокон позволяет устранить эти недостатки и удешевить производство. Изменение количества различных компонентов в составе полотна позволяет регулировать его физические свойства. Если в углеродных тканях процентное соотношение основного вещества и добавок равно примерно 90/10, то в гибридных оно может быть 70/30 и даже 50/50.

Плюсы добавления арамида

Данное соединение является разновидностью синтетического полиамида. Арамид отличается высокой прочностью, малым весом и доступной стоимостью. Он сохраняет свои качества при нагреве до 350 °С и выдерживает воздействие открытого огня в течение 50 сек.

Добавление арамидных волокон к углеродным:

повышает стойкость ткани к ударным нагрузкам;
делает гибридное полотно более упругим;
нейтрализует эффект усталостного разрушения;
придает материалу устойчивость к истиранию;
позволяет окрашивать ткань в различные цвета;
снижает себестоимость полотна.

Нужно учесть, что при этом у материала снижается стойкость к воздействию воды, ультрафиолету, толуолу, газолинам, а также уменьшается адгезия к смолам. Чаще всего к углеродному волокну добавляют кевларовую нить в примерном соотношении 50/50.

Особенности стекловолокна

Данный материал используют в гибридных тканях в качестве армирующего компонента. Помимо большой прочности, стеклонити обладают следующими свойствами:

высокими тепло- и звукоизоляционными показателями;
негорючестью;
способностью восстанавливать форму;
износостойкостью;
низким весом.

При намокании материал теряет свои качества, однако восстанавливает их по мере высыхания. Некоторые виды стекловолокон толерантны к химически агрессивным средам, что ограничивает область их использования.

Сфера применения гибридных тканей

Высокая прочность, термостойкость и малый вес обусловили востребованность таких полотен во многих отраслях тяжелой и легкой промышленности:

в автомобилестроении их используют для тюнинга деталей;
в медицине из них производят элементы протезов;
в космонавтике и авиастроении — изготавливают обшивку кораблей, спутников и самолетов;
в спорте — делают лыжи, клюшки, доски для сноуборда;
в текстильной промышленности — выпускают защитную одежду.

Сфера использования гибридных тканей постоянно расширяется. Они перестают выполнять чисто утилитарную функцию и становятся также декоративным элементом дизайна. Разнообразная цветовая гамма позволяет органично вписывать их в различные интерьеры.

Вернуться