İki veya daha fazla elyafın bir araya getirilmesiyle elde edilen iplikler, hibrit iplik olarak tanımlanmaktadır. Hibrit ipliklerin yapısında yüksek mukavemetli (GF, CF, AF vb.) elyaflar, iletken, elastomer, doğal veya sentetik elyaflar, nihai ürünün kullanım amacına göre bir araya getirilebilmektedir.

Hibrid terimi, yapısında birden fazla türde elyaf içeren kumaşları ifade eder. Çok katmanlı bir laminasyonda birden fazla elyaf özellikleri isteniyorsa, o zaman bunu iki ayrı elyafı içeren iki ayrı kompozit tipi ile sunmak mümkün olacaktır. Ancak çok düşük gramajlı veya ince katmanlı bir laminata gereksinim var ise , hibrid kompozitler iki elyafı tek katmanda kullanma imkanını sunmaktadır.

Hibridler en çok 0/90° yüzeylerde bulunsa da, bu prensip aynı zamanda 0/90° dikişli, tek yönlü ve çok eksenli dokumalarda da kullanılır. En yaygın hibrid kombinasyonları Karbon/Aramid’dir, zira her ikisinin de farklı yapılarına karşın, yüksek darbe dayanımları, mukavemet ve üstün esneme direnci gibi ortak özellikleri diğer hibrid özellikli elyaflara göre ikisinin birlikte kullanımını yaygın kılar.

Aramid lifinden yapılmış kumaş

Hibrid Elyaf Özellikleri

Karbon

Tüm güçlendirilmiş liflerin arasında en yüksek katsayı ve dayanıklılık.
En üst düzey sertlik/ağırlık oranı.
Özellikle yüksek performans uygulamaları için kullanılır.

Aramid

Yüksek mukavemet/ağırlık oranı.
Yüksek dayanıklılık ve katsayı.

Karbon & Aramid (Hibrid)

Aramid elyafının yüksek darbe dayanıklılığı ve esneme direnci, Karbon elyafının yüksek sıkıştırma ve esneme dayanıklılığıyla birleşerek Hibrid bir yapı oluştururlar.

Ring iplik makinesinde Hibrid eğirme

Hibrid Kompozit Yapılar

Termoplastik matrisli kompozitlerin üretiminde karşılaşılan bu problemlerin çözümü için termoplastik matris ve güçlendirici elyafın katı halde bir araya getirilmesi ile hibrit yapıların geliştirmesi böylece matrisin güçlendirici elyafa mümkün olduğu en yakın pozisyonda tutulması fikri geliştirilmiştir. Hibrit yapılardan elde edilen yarı mamule (preform) basınç altında ısıl işlem (konsolidasyon) uygulanmaktadır. Konsolidasyon işlemi ile birlikte matris elyaflar arasında homojen dağılır ve akışkanın alması gereken yol az olacağından elyafların tam ıslatılması sağlanır. Bu da işlem süresini kısaltırken emdirme derecesinin yükselmesini sağlamaktadır.

Güçlendirici elyaf ve termoplastik matrisin katı halde karıştırılabilmesi için farklı prosesler geliştirilmiştir. Termoplastik matris farklı prosesler ile çözelti, eriyik, folyo veya toz halinde güçlendirici elyafın yapısına katılmakta ve bir takım son işlemlerle kompozit yapı elde edilebilmektedir. Fakat bu yöntemlerle üretilecek malzemeler, dökümlülük ve bükülebilirlik gibi tipik tekstil özelliklerini kaybedecektir.

Klasik tekstil yüzeyi üretme yöntemleri (dokuma, örme vb.) kullanılarak güçlendirici ve termoplastik ipliklerin tekstil yüzeyine katılması mümkün olabilmektedir. Fakat bu bile homojen bir ıslatma için gerekli olan matrisin alacağı yolu yeterli derecede kısaltmaya yetmeyecektir. Bunun için güçlendirici ve matris elemanının iplik yapısında filamentlerin birlikte bükülmesi, eğrilmesi veya sarılması gibi işlemler (Şekil 2) yoluyla karıştırılması yararlı görülmüştür.

Hibrid İplik Üretim Yöntemleri

İki veya daha fazla elyafın bir araya getirilmesiyle elde edilen iplikler, hibrit iplik olarak tanımlanmaktadır. Güçlendirici ve termoplastik elyafların bir araya getirilmesi hibrit ipliklere güzel bir örnektir. Hibrit ipliklerin yapısında yüksek mukavemetli (GF, CF, AF vb.) elyaflar, iletken, elastomerik, doğal veya sentetik elyaflar, nihai ürünün kullanım amacına göre bir araya getirilebilmektedir. Hibrit iplikler, bir araya getirilen bileşenlerin yapı ve özelliklerine göre 3 farklı şekilde oluşturulabilmektedir.

Kesikli (matris) ve yüksek mukavemetli kesikli (güçlendirici) elyafların bir araya getirilmesiyle
Kesikli (matris veya güçlendirici) ve filament (matris veya güçlendirici) elyafların bir araya getirilmesiyle
Filament (matris) ve filament (güçlendirici) elyafların bir araya getirilmesiyle

Farklı termoplastik matris ve güçlendirici bileşenler içeren hibrit ipliklerin üretimi için birçok üretim tekniği geliştirilmiş, patent alınmış ve bilimsel çalışma yürütülmüştür. Hibrit ipliğin yapısı, bu iplikten üretilecek termoplastik kompozitin özellikleri üzerinde önemli rol oynamaktadır. Matris bileşeninin güçlendirici elyafı düzgün bir şekilde sarıp mekanik etkilere karşı korunması istenmektedir. Aynı zamanda kompozit yapısındaki bileşenlerinin homojen bir şekilde dağılım gösterilmesi ve fiziksel özelliklerin iyileştirilmesi adına güçlendirici elyaf oranının yüksek olması temel hedefler arasındadır. Bu bölümde termoplastik kompozitler için hibrit iplik elde edilmesinde kullanılan teknikler hakkında bilgi verilmiştir.