คาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร?

2025-09-29 09:44:05

คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุเส้นใยที่ผ่านการกลั่นซึ่งมีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 90% ผลิตภัณฑ์ประสิทธิภาพสูงหลายอย่างที่เรามักพบเห็นในชีวิตประจำวันไม่ใช่แค่คาร์บอนไฟเบอร์เท่านั้น มักเป็นวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ สิ่งเหล่านี้ทำโดยการหลอมรวมสารตั้งต้นของคาร์บอนไฟเบอร์เข้ากับเรซินเพื่อสร้างวัสดุคอมโพสิตที่มีประสิทธิภาพสูง จากนั้นคอมโพสิตเหล่านี้จะถูกแปรรูปและขึ้นรูปเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้น มีการใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ การแพทย์ การบินและอวกาศ และผู้บริโภค

ข้อดีของคาร์บอนไฟเบอร์

เหตุผลพื้นฐานที่คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้ในหลายสาขาก็คือ พวกมันมีข้อได้เปรียบมากมาย โดยหลักๆ แล้วมีความแข็งแรงสูง โมดูลัสสูง ความหนาแน่นต่ำ ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่ออุณหภูมิสูง ต้านทานความเมื่อยล้า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ การส่งผ่านรังสีเอกซ์ที่ดีเยี่ยม และคุณสมบัติการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า เรียกอีกอย่างว่า "ทองคำดำ" คอมโพสิตที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์สืบทอดคุณสมบัติเหล่านี้ ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าวัสดุโลหะและพลาสติกแบบดั้งเดิมอย่างมากทั้งในด้านประสิทธิภาพและข้อดี ซึ่งนำไปสู่การนำไปใช้อย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ

ทำไมคาร์บอนไฟเบอร์จึงมีราคาแพง?

เหตุผลที่คาร์บอนไฟเบอร์มีราคาแพงมากจริงๆ แล้วหมายถึงราคาของผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ที่สูง ซึ่งมักจะสูงกว่าราคาของวัสดุโลหะที่คล้ายคลึงกันหลายเท่า ประเด็นสำคัญคือฝากระโปรงหน้ารถทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ ความเสียหายหลังการชนอาจมีราคานับหมื่นหยวน ราคาที่สูงของผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์เกิดจากสองปัจจัย: ต้นทุนที่สูงของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์เอง และกระบวนการผลิตเอง ซึ่งขัดขวางการใช้เครื่องจักรเต็มรูปแบบ

คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีความซับซ้อนในการผลิต พวกเขาต้องการการชุบด้วยเรซินเพื่อให้แน่ใจว่าเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์แต่ละเส้นเชื่อมต่อกัน เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่ดีที่สุด และให้ความต้านทานแรงเฉือนและแรงดึงที่เหนือกว่าในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

มีกระบวนการผลิตที่แตกต่างกันมากมายสำหรับผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ 

เราจะพูดถึงสิ่งทั่วไปที่ผู้ผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ใช้ที่นี่:

การขึ้นรูปสูญญากาศ: หลังจากที่วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ถูกสร้างเป็นเทปพรีเพกและวางลงในแม่พิมพ์ มันจะถูกสร้างขึ้นภายใต้ความกดดันบางอย่าง แรงดันสุญญากาศแบบปิดนี้ช่วยเพิ่มรูปลักษณ์และประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ทำให้ผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ทั้งหมดมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น

การม้วน: กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการพันเส้นใยคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์บนแม่พิมพ์หลักสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เป็นท่อที่ซับซ้อน ตามด้วยการบ่มและการรื้อถอน

การขึ้นรูปแบบอัด: กระบวนการนี้ใช้แม่พิมพ์สองแบบ โดยแม่พิมพ์หนึ่งอยู่เหนืออีกแบบหนึ่ง โดยจะใช้แรงดันกับแม่พิมพ์เพื่อให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์แล้วจึงบ่ม

การขึ้นรูปม้วน: คล้ายกับการม้วน การขึ้นรูปม้วนของ Zhishang ใช้เทปพรีเพกคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งจะถูกรีดลงบนแม่พิมพ์หลักและนำออกจากแม่พิมพ์

กระบวนการเหล่านี้ดูเรียบง่าย แต่แต่ละขั้นตอนต้องใช้แรงงานคน เช่น การจัดวาง การตัด การหุ้มผลิตภัณฑ์รีดด้วยฟิล์ม PP จากนั้นจึงทำการรื้อและตัดเฉือน ส่งผลให้ราคาผลิตภัณฑ์คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ค่อนข้างสูง

ปัจจุบันผลิตภัณฑ์คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เทอร์โมพลาสติกมีราคาไม่แพงนัก และกระบวนการผลิตค่อนข้างสมบูรณ์ ในระดับสากล การวิจัยและพัฒนาคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เป็นผู้นำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเส้นใยคาร์บอนเทอร์โมพลาสติก เนื่องจากการชุบด้วยเรซินเทอร์โมพลาสติกได้ไม่ดี คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้ในการใช้งานที่มีความแม่นยำสูงจำเป็นต้องใช้เส้นใยคาร์บอนเทอร์โมพลาสติก