SAKAI OVEX เป็นบริษัทญี่ปุ่นที่อุทิศตนเพื่อการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีคาร์บอนไฟเบอร์แบบเปิด (การแพร่กระจาย) และการผลิตผลิตภัณฑ์ ในช่วงต้นปี 2010 บริษัทได้ร่วมมือกับ Toho Tennax ของญี่ปุ่น (ปัจจุบันคือ Teijin) ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์น้ำหนักเบาพิเศษ ซึ่งเบากว่าผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ที่บางที่สุดถึงครึ่งหนึ่งหลังการบำบัดด้วยคาร์บอนไฟเบอร์แบบเปิด
บทความนี้จะแนะนำคุณลักษณะที่ยอดเยี่ยมของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์เป็นอันดับแรก จากนั้นจึงมุ่งเน้นไปที่คุณลักษณะของเทคโนโลยีไฟเบอร์แบบเปิดของคาร์บอนไฟเบอร์ เช่นเดียวกับคาร์บอนไฟเบอร์แบบเปิดและข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของวัสดุคอมโพสิตที่ได้รับการอธิบายไว้ และสุดท้ายก็รวมเข้ากับ SAKAI OVEX เส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์แบบเปิดของบริษัทในปัจจุบันในรูปแบบของผลิตภัณฑ์หลักมีคำอธิบายโดยย่อ
01 คุณสมบัติอันยอดเยี่ยมของคาร์บอนไฟเบอร์
คาร์บอนไฟเบอร์ไม่เพียงแต่มีน้ำหนักเบา แข็งแรง ทนต่อการกัดกร่อน และคุณสมบัติอื่นๆ เท่านั้น แต่ยังมีค่าการนำไฟฟ้า ทนความร้อน ความเสถียรของมิติ ความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยมอีกด้วย
คุณสมบัติทางกล/ไดนามิก:
ความถ่วงจำเพาะเล็กน้อย (1.7 ถึง 2.0) และเบากว่าโลหะ เป็นต้น
โมดูลัสความยืดหยุ่นสูง (200 ถึง 650 GPa) และความแข็งแกร่งสูง
ความแข็งแรงสูง (3000MPa ถึง 7000MPa)
ลดแรงสั่นสะเทือนได้ดีเยี่ยม
วัสดุแอนไอโซทรอปิกช่วยให้สามารถออกแบบโครงสร้างได้อย่างเหมาะสมตามวัตถุประสงค์
คุณสมบัติทางความร้อน:
ทนความร้อนได้ดีเยี่ยมในบรรยากาศเฉื่อย
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเล็กน้อยและความเสถียรของมิติที่ดี
มีคุณสมบัติการนำความร้อน
คุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้า:
พร้อมระบบป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ซึมผ่านรังสีเอกซ์ได้ดี
คุณสมบัติทางเคมี: ทนต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม
คุณสมบัติทางไฟฟ้า: มีการนำไฟฟ้าในระดับหนึ่ง
02 เทคโนโลยีและข้อดีของคาร์บอนไฟเบอร์แบบเปิด
เทคโนโลยีไฟเบอร์แบบเปิด: หรือที่เรียกว่าเทคโนโลยีการแผ่เส้นด้าย เป็นการดึงคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีการแพร่กระจายที่บางและสม่ำเสมอเพื่อสร้างเทคโนโลยีเส้นด้ายแบบเปิด คาร์บอนไฟเบอร์เป็นกลุ่มเส้นใยหลายพันถึงหมื่นเส้นโดยมีหน้าตัดกลมหรือแบนเล็กน้อย หลังจากคลี่ออกแล้ว เส้นใยหลายพันถึงหมื่นเส้นจะกระจายไปตามความกว้างโดยให้หน้าตัดเรียบ รูปด้านล่างแสดงภาพตัดขวางด้านในของตัวพ่วงคาร์บอนไฟเบอร์ก่อนและหลังการกาง
ผ้าที่ใช้เส้นด้ายไฟเบอร์แบบเปิดคาร์บอนไฟเบอร์มีข้อดีหลักดังต่อไปนี้:
ทำให้ได้ชั้นบาง ลดมุมย้ำ และปรับปรุงคุณสมบัติทางกล
ก) การกระจายตัวของเรซินสม่ำเสมอเนื่องจากการจีบขนาดเล็ก
รูปต่อไปนี้เปรียบเทียบแผนภาพโครงสร้างของลามิเนตที่ประมวลผลโดยใช้ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ก่อนและหลังการเปิดคาร์บอนไฟเบอร์ โดยด้านซ้ายแสดงแผนภาพโครงสร้างก่อนการเปิดคาร์บอนไฟเบอร์ และส่วนที่อุดมไปด้วยเรซินมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอในลามิเนตโดยใช้ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ทั่วไป (3K) และในลามิเนตที่ทำจากผ้าเส้นด้ายไฟเบอร์แบบเปิดคาร์บอนไฟเบอร์ทางด้านขวา เรซินและคาร์บอนไฟเบอร์จะกระจายตัวสม่ำเสมอ และปรับปรุงคุณสมบัติทางกล
b) ปรับปรุงความตรงของคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อดึงประสิทธิภาพของเส้นใยออกมาจนถึงขีดจำกัด
พ่วงคาร์บอนไฟเบอร์ที่ไม่มีการรักษาไฟเบอร์แบบเปิดจะหนากว่า พื้นผิวเว้าและนูนมากขึ้น เนื่องจากการดัดของไฟเบอร์พ่วง ความแข็งแรงลดลง การทำให้มีเรซินไม่ดี และง่ายต่อการลอกออกระหว่างชั้น (ดังที่แสดง) ในรูปซ้ายต่อไปนี้) หลังจากการรักษาด้วยไฟเบอร์แบบเปิด ตัวดึงคาร์บอนไฟเบอร์จะบาง น้ำหนักเบา ความเว้าและนูนลดลงไม่สม่ำเสมอ และมุมการทอผ้ามีขนาดเล็ก มีคุณสมบัติในการชุบเรซินได้ดีเยี่ยม และไม่ลอกออกระหว่างชั้นต่างๆ ได้ง่าย ดังนั้นจึงแสดงค่าคุณสมบัติทางกายภาพสูง เช่น คุณสมบัติความล้า (ดังแสดงในรูปด้านล่างขวา) ดังนั้นหลังการรักษาด้วยไฟเบอร์แบบเปิด การสวดภาวนาด้วยไฟเบอร์จะมีขนาดเล็กลง และสามารถบรรเทาความเข้มข้นของความเครียดได้
c) จะไม่ทำให้เกิดการหลุดลอกระหว่างชั้นเนื่องจากรอยแตกตามขวาง
วัสดุเคลือบที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์แบบดั้งเดิมและเนื้อผ้ามีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกตามขวางและการหลุดล่อนระหว่างชั้นต่างๆ (ดังแสดงในรูปด้านซ้ายด้านล่าง) หลังจากการบำบัดด้วยไฟเบอร์แบบเปิด ลามิเนตที่เตรียมโดยใช้ผ้าที่แผ่กระจายด้วยคาร์บอนไฟเบอร์จะมีโอกาสน้อยที่จะเกิดรอยแตกตามขวางและการหลุดลอกระหว่างชั้น (ดังแสดงในรูปด้านขวาด้านล่าง) ซึ่งส่งผลให้ความแข็งแรงเมื่อยล้าดีขึ้น
ปรับปรุงความต้านทานแรงดึง แรงดัดงอ และแรงเฉือนระหว่างชั้นของลามิเนต CFRP โดยใช้ผ้าทอแบบคาร์บอนไฟเบอร์
03 ผลิตภัณฑ์ไฟเบอร์แบบเปิดคาร์บอนไฟเบอร์ทั่วไป
3.1 เส้นด้ายใยคาร์บอนแบบเปิด
หลังจากการบำบัดด้วยไฟเบอร์แบบเปิดแล้ว สายพ่วงคาร์บอนไฟเบอร์เกรด PAN 12K-48K จะสามารถดึงไฟเบอร์แบบเปิดได้อย่างต่อเนื่องโดยมีความกว้าง 2-40 มม. และตามประเภทของคาร์บอนไฟเบอร์ ช่วงของความกว้างของไฟเบอร์แบบเปิดคือ ยังแตกต่างกัน
เส้นด้ายใยคาร์บอนแบบเปิด
3.2 ผ้าใยคาร์บอนแบบเปิด
คาร์บอนไฟเบอร์หลังจากการเปิดไฟเบอร์สามารถใช้สำหรับการถักแนวยืน การถักพุ่ง และผ้าอื่นๆ ทำให้เกิดโครงสร้างที่บางกว่าสิ่งทอคาร์บอนไฟเบอร์รุ่นก่อน ความสามารถในการขึ้นรูป (การชุบเรซิน) และคุณสมบัติทางกายภาพที่ต้องปรับปรุง
สิ่งทอคาร์บอนไฟเบอร์ก่อนและหลังการเปิดไฟเบอร์
3.3 พรีเพกไฟเบอร์แบบเปิดคาร์บอนไฟเบอร์
ขึ้นอยู่กับการใช้งาน วัสดุขั้นกลางประเภทต่างๆ เช่น พรีเพก/กึ่งเพรกสามารถแปรรูปได้ และสามารถเปลี่ยนประเภทของเรซินที่ชุบได้ เช่น เรซินเทอร์โมเซตติงหรือเรซินเทอร์โมพลาสติก
พรีเพก: วัสดุฐานสำหรับการขึ้นรูป CFRP (พลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์) ที่ทำโดยการชุบเส้นด้ายเส้นใยเปิดคาร์บอนไฟเบอร์หรือผ้าเส้นใยเปิดด้วยเรซินเทอร์โมเซตติงหรือเรซินเทอร์โมพลาสติก เนื่องจากถูกชุบด้วยเรซิน จึงสามารถใช้สำหรับการขึ้นรูปแบบกดร้อนในระยะสั้นได้
กึ่งชุบ: วัสดุฐานขึ้นรูป CFRTP (เทอร์โมพลาสติกเสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์) ที่ทำโดยการเคลือบฟิล์มเทอร์โมพลาสติกเรซินลงบนเส้นด้ายไฟเบอร์แบบเปิดหรือผ้าไฟเบอร์แบบเปิด เนื่องจากมีความยืดหยุ่น จึงเป็นวัสดุที่มีความสามารถในการขึ้นรูปสูง และสามารถขึ้นรูปเป็น CFRTP ได้โดยการอัดร้อน
แปลด้วย www.DeepL.com/Translator (เวอร์ชันฟรี)
