คาร์บอนไฟเบอร์กับเคฟล่าร์ต่างกันอย่างไร?

คาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร?

เส้นใยคาร์บอนมีลักษณะเป็นเส้นยาวและบางซึ่งส่วนใหญ่ทำจากอะตอมของคาร์บอนที่จับตัวกันเป็นผลึกขนาดจิ๋ว

คริสตัลเรียงตัวกันซึ่งทำให้แข็งแกร่งมาก จากนั้นจึงนำมาบิดเป็นเกลียวเหมือนกระบวนการผลิตฝ้ายเพื่อทำเป็นเส้นด้าย จากนั้นจึงนำเส้นด้ายมาทอเข้าด้วยกันเพื่อสร้างผ้าใยคาร์บอน การทอสำหรับคาร์บอนไฟเบอร์มีหลายประเภท:

Plain Weave: หรือที่เรียกว่า Two-Way Standard Top/Down นั้นง่ายต่อการจัดการเพราะทอแน่น

สิ่งทอลายทแยง: ลายทแยงจากด้านบนและด้านล่าง เป็นรูปแบบคาร์บอนไฟเบอร์ที่รู้จักกันดีที่สุด และมีรูปแบบที่หลวมกว่าการออกแบบปกติ จึงเหมาะสำหรับรูปทรงที่ซับซ้อนมากขึ้น

ซาติน: ซาตินมีอุปมาเหมือนก้อนอิฐที่มาจากตัวเลขที่มากกว่า (ปกติคือสี่หรือแปด) ถึงน้อยกว่าหนึ่ง รูปแบบนี้ไม่ใช่วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำงาน แต่ทำงานได้ดีที่สุดกับเส้นโค้งที่ซับซ้อน

ทิศทางเดียว: ตามชื่อที่แนะนำ เส้นด้ายทั้งหมดเป็นทิศทางเดียว ไม่มีการทอ โดยปกติแล้วจะใช้ด้ายในการยึดเข้าด้วยกัน แต่สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนโครงสร้างของคาร์บอนไฟเบอร์ เหมาะที่สุดสำหรับแม่พิมพ์ที่เน้นเพียงแกนเดียว

คาร์บอนไฟเบอร์ทำอย่างไร?

ผู้ผลิตคาร์บอนไฟเบอร์แต่ละรายมีวิธีการผลิตวัสดุของตนเองเพื่อให้มีความแข็งแรงหรือลักษณะการขายที่สวยงาม อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว เส้นใยคาร์บอนทั้งหมดมาจากโพลีเมอร์อินทรีย์ ซึ่งเป็นสายโซ่โมเลกุลของอะตอมของคาร์บอนที่จับตัวกัน

กระบวนการผลิต PAN (โพลีอะคริโลไนไตรล์) คิดเป็นประมาณร้อยละ 90 ของการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ทั้งหมด และแบ่งออกเป็นห้าขั้นตอน:

โพลีอะคริโลไนไทรล์ผสมกับสิ่งของอื่นๆ และปั่นเป็นเส้นใย จากนั้นจึงยืดและทำความสะอาด

จากนั้นจึงเติมสารเคมีเพื่อทำให้เสถียร

การเพิ่มความร้อน อุณหภูมิสูงช่วยสร้างผลึกคาร์บอนที่เกาะแน่น

ไฟเบอร์ถูกออกซิไดซ์เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการยึดเกาะ

ในที่สุด เส้นใยจะถูกเคลือบและพันเป็นเกลียวที่มีขนาดต่างกัน ก่อนที่คาร์บอนไฟเบอร์จะกลายเป็นคอมโพสิต จะมีการเติมโพลิเมอร์ และเส้นใยและโพลิเมอร์จะถูกเชื่อมเข้าด้วยกันด้วยความร้อน ความดัน หรือสุญญากาศเพื่อสร้างเป็นคอมโพสิต

เช่นเดียวกับกระบวนการผลิตใดๆ วัสดุที่ใช้จะสร้างคุณภาพและผลกระทบเฉพาะในคาร์บอนไฟเบอร์ ทำให้เกิดความแตกต่างในการจัดระดับและการใช้งาน

คาร์บอนไฟเบอร์มีประโยชน์อย่างไร?

คาร์บอนไฟเบอร์เป็นที่รู้จักในด้านน้ำหนักที่เบาและความแข็งแรงสูง ทำให้เป็นวัสดุคอมโพสิตขั้นสูงในอุดมคติในอุตสาหกรรมทางทะเล ยานยนต์ และอวกาศ ประโยชน์ที่สำคัญได้แก่:

อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีเยี่ยม

ทนความร้อนสูง

ทนทานต่อสารเคมี/การกัดกร่อนสูง (เมื่อใช้กับเรซินที่ถูกต้อง)

มีความยืดหยุ่นสูงสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

คุณสมบัติความล้าที่ดีเยี่ยม

เหมาะสำหรับวัสดุต่างๆ

การนำไฟฟ้าและความร้อน

มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ

ข้อเสียของคาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร?

แม้จะมีข้อดีหลายประการ แต่คาร์บอนไฟเบอร์ยังคงเป็นวัสดุผสมที่ค่อนข้างใหม่ แต่ก็มีข้อเสียบางประการเช่นกัน:

มีราคาแพงเมื่อเทียบกับวัสดุผสมอื่นๆ

การผลิตใช้แรงงานเข้มข้นมากขึ้น

ปัจจุบันไม่สามารถรีไซเคิลได้ มักใช้คาร์บอนไฟเบอร์แทนเหล็กหรืออะลูมิเนียม ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นวัสดุรีไซเคิลได้

จะแตก/แตกเป็นเสี่ยงๆ เมื่อเกินความจุ

ถ้าชำรุดต้องเปลี่ยนใหม่ ไม่ใช่ซ่อม เหมือนโครงสร้างโลหะ