เส้นใยคาร์บอนแบบสับกับเส้นใยคาร์บอนต่อเนื่อง: ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพที่สำคัญ

ในโลกของคอมโพสิตเส้นใยคาร์บอน "เส้นใยคาร์บอนแบบสับ" และ "เส้นใยคาร์บอนแบบต่อเนื่อง" เป็นสองคำสำคัญที่ขาดไม่ได้ ทั้งสองประเภททำหน้าที่เป็นวัสดุเสริมแรงเส้นใยคาร์บอน แต่มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนในแง่ของรูปร่างโครงสร้าง คุณสมบัติทางกล วิธีการผลิต และ การใช้งาน สถานการณ์
ดังนั้น ข้อแตกต่างด้านประสิทธิภาพหลักระหว่างทั้งสองอย่างคืออะไร และควรเลือกใช้อย่างใดในงานประยุกต์ใช้งานจริง? บทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจได้อย่างชัดเจนในภาพรวม

รูปร่างของเส้นใยที่ต่างกัน

Chopped carbon fiber
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการตัดเส้นใยคาร์บอนต่อเนื่องให้เป็นเส้นใยสั้น ซึ่งมีความยาวตั้งแต่หลายมิลลิเมตรถึงสิบกว่ามิลลิเมตร โดยทั่วไปอยู่ที่ 0.1–12 มม. เส้นใยเหล่านี้จะปรากฏในรูปแบบชิ้นส่วนหรือก้อนสั้น ๆ คล้ายเม็ดข้าวหรือพวงทรงกระบอก

เส้นใยคาร์บอนต่อเนื่อง
การคงความยาวเต็มของเส้นใยไว้และจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบ ไม่ว่าจะเป็นแบบเดี่ยวทิศทาง แบบผ้า หรือแบบหลายทิศทาง ทำให้สามารถรองรับและถ่ายโอนแรงได้อย่างแม่นยำ ความยาวของเส้นด้ายอาจยาวเกินหลายกิโลเมตร พันอยู่บนแกนเป็นเส้นด้ายหรือพวงของเส้นด้าย แต่ละพวงอาจประกอบด้วยเส้นด้ายเดี่ยวได้มากถึง 1,000 เส้น (1k), 3,000 เส้น (3k), 12,000 เส้น (12k) หรือมากกว่านั้น

ความแตกต่างด้านสมบัติเชิงกล

จากมุมมองของประสิทธิภาพในการเสริมแรง

Chopped carbon fiber
(1) ความยาวของเส้นใยที่จำกัดทำให้ต้องถ่ายโอนแรงซ้ำบ่อยครั้งผ่านช่องว่างระหว่างชิ้นส่วน
(2) เพิ่มความแข็งแรงอย่างมาก แต่ยังคงต่ำกว่าระบบเสริมแรงแบบต่อเนื่อง
(3) เหมาะสำหรับ "การปรับปรุงสมรรถนะ" มากกว่า "โครงสร้างรับน้ำหนัก"

เส้นใยคาร์บอนต่อเนื่อง
(1) เส้นใยต่อเนื่องที่มีเส้นทางรับแรงไม่ขาดตอน
(2) ใช้คุณสมบัติความแข็งแรงและความเหนียวสูงของเส้นใยคาร์บอนได้อย่างเต็มที่
(3) มีสมรรถนะด้านแรงดึง การโค้ง และความเหนื่อยล้าที่เหนือกว่าเส้นใยคาร์บอนแบบหั่นสั้นอย่างชัดเจน
เส้นใยคาร์บอนแบบต่อเนื่องเหมาะสำหรับ "โครงสร้างรับน้ำหนัก" ในขณะที่เส้นใยคาร์บอนแบบหั่นสั้นทำหน้าที่เป็น "ตัวเพิ่มประสิทธิภาพ" มากกว่า

ความแปรปรวนตามแนว: ควบคุมได้ เทียบกับ สมดุล

คอมโพสิตเส้นใยคาร์บอนแบบหั่นสั้น
(1) การกระจายตัวของเส้นใยแบบสุ่ม
(2) คุณสมบัติไอโซทรอปิกที่ค่อนข้างสมดุล
(3) เหมาะสมกว่าสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีแรงเครียดซับซ้อนหรือแรงกระทำหลายทิศทาง

คอมโพสิตไฟเบอร์คาร์บอนต่อเนื่อง
(1) แสดงลักษณะแอนไอโซทรอปิกอย่างชัดเจน
(2) ประสิทธิภาพยอดเยี่ยมในทิศทางที่ออกแบบไว้ แต่ค่อนข้างอ่อนแอในทิศทางที่ไม่รับแรง
(3) ต้องใช้การเสริมแรงแบบ "ตามทิศทาง" ผ่านการออกแบบชั้นวาง
นี่ก็เป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้ไฟเบอร์คาร์บอนหั่นสั้นได้รับการใช้อย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยการฉีด

ความแตกต่างของวิธีการประมวลผล: การแลกเปลี่ยนระหว่างประสิทธิภาพและการทำงาน

Chopped carbon fiber
(1) เหมาะสำหรับกระบวนการขึ้นรูป เช่น การฉีดขึ้นรูป การอัดรีด การขึ้นรูปแบบอัด
(2) มีประสิทธิภาพในการขึ้นรูปสูง เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก
(3) เข้ากันได้ง่ายกับระบบเรซินเทอร์โมพลาสติก

เส้นใยคาร์บอนต่อเนื่อง
(1) ใช้เป็นหลักในกระบวนการปูชั้น (lay-up), พัน, อัดดึง (pultrusion), RTM และพรีเพร็ก (prepreg)
(2) การผลิตที่ซับซ้อน ต้องอาศัยอุปกรณ์และควบคุมกระบวนการขั้นสูง
(3) เหมาะกว่าสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีสมรรถนะสูงและออกแบบเฉพาะ
หากคุณให้ความสำคัญกับกำลังการผลิตและการควบคุมต้นทุน เส้นใยหั่นทอนจะให้ข้อได้เปรียบมากกว่า
หากคุณต้องการสมรรถนะสูงสุด เส้นใยต่อเนื่องถือเป็นทางเลือกเดียวที่แท้จริง

การเปรียบเทียบสถานการณ์การใช้งานทั่วไป

การประยุกต์ใช้เส้นใยคาร์บอนแบบหั่นทอนทั่วไป
การเสริมแรงพลาสติกวิศวกรรม (PA, PP, PEEK เป็นต้น)
ชิ้นส่วนฟังก์ชันการใช้งานในยานยนต์, กล่องอิเล็กทรอนิกส์
การปรับปรุงน้ำหนักเบาสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างอุตสาหกรรม
เคลือบนำไฟฟ้า/หมึกนำไฟฟ้า
การเสริมแรงคอนกรีตและสาขาอื่นๆ

การใช้งานทั่วไปของเส้นใยคาร์บอนต่อเนื่อง
ชิ้นส่วนโครงสร้างอากาศยาน
สปาร์หลักของใบพัดกังหันลม
อุปกรณ์กีฬาระดับไฮเอนด์
ชิ้นส่วนรับน้ำหนักอุตสาหกรรมสมรรถนะสูง