แนวโน้มการพัฒนาของเส้นใยแก้วโมดูลัสสูง

การประยุกต์ใช้ในปัจจุบันของเส้นใยแก้วโมดูลัสสูงโดยส่วนใหญ่แล้วจะมุ่งเน้นไปที่ใบพัดกังหันลม นอกเหนือจากการมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มค่าโมดูลัสแล้ว การควบคุมความหนาแน่นของเส้นใยแก้วเพื่อให้ได้ค่าโมดูลัสจำเพาะที่เหมาะสมก็มีความสำคัญเช่นกัน เพื่อให้ตรงตามความต้องการด้านความแข็งแกร่งสูงและน้ำหนักเบา ในขณะเดียวกัน การพัฒนาเส้นใยแก้วโมดูลัสสูงที่สามารถรีไซเคิลได้ก็เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อส่งเสริมการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมวัสดุคอมโพสิต อุตสาหกรรมเส้นใยแก้วจำเป็นต้องขยายการใช้เส้นใยแก้วโมดูลัสสูงไปยังการใช้งานวัสดุคอมโพสิตอื่นๆ ที่โมดูลัสและความแข็งแกร่งเป็นข้อกำหนดหลัก โดยการเพิ่มโมดูลัส ลดต้นทุน และเพิ่มฟังก์ชันการทำงานเพิ่มเติม

(1) โมดูลัสจำเพาะที่สูงกว่า

ในการพัฒนาเส้นใยแก้วที่มีโมดูลัสสูง นอกจากการเน้นการปรับปรุงโมดูลัสแล้ว ยังต้องพิจารณาถึงผลกระทบของความหนาแน่นด้วย ปัจจุบัน เส้นใยแก้วที่มีโมดูลัสสูง 90-95 GPa โดยทั่วไปมีความหนาแน่นประมาณ 2.6-2.7 g/cm³ ดังนั้น ในขณะที่เพิ่มโมดูลัส ความหนาแน่นของเส้นใยแก้วควรถูกควบคุมให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม เพื่อเพิ่มโมดูลัสจำเพาะให้สูงขึ้น ซึ่งจะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์คอมโพสิตที่มีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบาอย่างแท้จริง

(2) ต้นทุนที่ต่ำกว่า

เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใยแก้ว E-CR ที่มีโมดูลัสปกติเส้นใยแก้วโมดูลัสสูงเส้นใยแก้วโมดูลัสสูงมีต้นทุนและราคาขายที่สูงกว่า ซึ่งจำกัดการใช้งานในหลายสาขา ดังนั้น การพัฒนาเส้นใยแก้วโมดูลัสสูงต้นทุนต่ำจึงเป็นสิ่งจำเป็น ต้นทุนของเส้นใยแก้วโมดูลัสสูงส่วนใหญ่มาจากต้นทุนการผลิตและกระบวนการผลิต ประการแรก สูตรการผลิตเส้นใยแก้วโมดูลัสสูงมักประกอบด้วยออกไซด์ของธาตุหายากหรือลิเธียมออกไซด์ที่มีราคาแพงกว่า ทำให้ต้นทุนวัตถุดิบเพิ่มขึ้นอย่างมาก ประการที่สอง เนื่องจากอุณหภูมิการขึ้นรูปที่สูงขึ้นที่จำเป็นสำหรับสูตรการผลิตเส้นใยแก้วโมดูลัสสูง จึงมีการใช้พลังงานมากขึ้น ซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของเตาเผาและบูชด้วย ปัจจัยเหล่านี้ส่งผลให้ต้นทุนกระบวนการผลิตเพิ่มขึ้นในที่สุด เพื่อลดต้นทุน นอกจากการคิดค้นสูตรแล้ว ยังจำเป็นต้องมีการพัฒนาเชิงนวัตกรรมในกระบวนการผลิต โดยมุ่งเน้นที่วัสดุทนไฟสำหรับเตาเผา วัสดุบูช และการออกแบบ

(3) ฟังก์ชันการทำงานอื่นๆ ที่ได้รับการปรับปรุง

การประยุกต์ใช้ใยแก้วโมดูลัสสูงนอกเหนือจากใบพัดกังหันลม จำเป็นต้องมีการเพิ่มคุณสมบัติเพิ่มเติม เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ และค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ ซึ่งจะช่วยให้สามารถขยายการใช้งานไปยังสาขาต่างๆ เช่น แผงวงจรพิมพ์ ชิ้นส่วนยานยนต์ที่มีความแม่นยำสูง หรือโครงสร้างพื้นฐาน 5G ได้

(4) เส้นใยแก้วโมดูลัสสูงที่รีไซเคิลได้

อุตสาหกรรมวัสดุคอมโพสิตกำลังเผชิญกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการรีไซเคิลและการเสื่อมสภาพของวัสดุ เนื่องจากมีการให้ความสำคัญกับการรักษาสิ่งแวดล้อมและการพัฒนาอย่างยั่งยืนมากขึ้น นี่เป็นปัญหาสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมใบพัดกังหันลมเช่นกัน ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์เส้นใยแก้วโมดูลัสสูงควรพิจารณาแนวทางการรีไซเคิลเส้นใยในอนาคต ซึ่งรวมถึงการปรับปรุงสูตรวัตถุดิบเพื่อลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมในระหว่างกระบวนการผลิต และเพิ่มอัตราการนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อพัฒนาเส้นใยแก้วที่มีโมดูลัสสูงอย่างยั่งยืน